埋地管道在近中性pH和高pH环境中的应力腐蚀开裂

综述了埋地管道经典型的高pH应力腐蚀开裂(高pH SCC)与近十多年来发现和研究的近中性pH应力腐蚀开裂(近中性pH SCC)的异同,影响因素以及机理,最后展望了埋地管道的未来研究方向．     

管线钢在近中性pH值溶液中的应力腐蚀开裂

用电化学极化测试技术、慢应变速率拉伸试验研究了 管道钢(16Mn钢)在近中性pH值溶液中的应力腐蚀行为,并探讨了外加电位、CO2、温度等 因素的影响.结果表明,应力腐蚀开裂为氢脆型应力腐蚀开裂;随着阴极电位的增加SCC敏 感性增大,溶液中加入CO2后对应力腐蚀有着明显的促进作用.     

X70管线钢近中性环境氢致开裂与阳极溶解的关系

采用慢速率拉伸试验(SSRT)方法及电化学测量技术,研究了阴极电位下X70钢在某种近中性介质中的应力腐蚀开裂(SCC)机理.试验表明,在近中性介质中,随着电位的降低,管线钢的SCC敏感性增强.但当电位低于某一范围后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值的降低,管线钢的腐蚀速率增大,敏感电位区间负移.分析表明,在近中性介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,氢的渗入可能与氢的还原过程及管线钢阳极溶解密切相关.适宜的电位可以使阳极溶解和氢的联合作用增强.增强应力腐蚀开裂倾向.     

外加电位对316L不锈钢在硼酸溶液中应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸 (SSRT) 实验,结合不同扫描速率下的动电位极化曲线,对316L不锈钢在动电位极化曲线不同区下的应力腐蚀开裂 (SCC) 敏感性以及腐蚀机理进行了研究。通过断口的SEM形貌进一步分析了316L不锈钢在硼酸溶液中的应力腐蚀开裂机理。结果表明,在近中性硼酸溶液环境下,外加电位对应力腐蚀开裂敏感性具有一定影响;当外加电位处于钝化区和过钝化区时,其SCC机制是由阳极溶解控制,且随着电位的升高其SCC敏感性增大;外加电位为-600 mV时,开裂机制为氢致开裂,此时316L不锈钢有最大SCC敏感性。     

X70钢焊接接头在近中性溶液中应力腐蚀行为研究

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜以及电化学测量技术研究了X70管线钢焊接接头在近中性模拟土壤溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)行为。结果表明,断口和柱面SCC裂纹均发生在热影响区(HAZ)。在试验溶液中,随着外加极化电位降低管线钢SCC敏感性增强,电位负移到一定电位值后,SCC敏感性减弱;随着溶液pH值降低,腐蚀速率增大,敏感电位区间负移。施加阴极电位时,在试样断口观察到明显的准解理脆断特征,断口和柱面有穿晶SCC裂纹。分析了焊接接头试样HAZ的SCC机理,在试验介质中,管线钢应力腐蚀开裂主要受阳极溶解和氢致开裂两种机理的联合作用,适当的电位可以使阳极溶解和氢致开裂的联合作用达到最大,从而造成较严重的应力腐蚀开裂。     

外加电位对X70管线钢在近中性PH溶液中的应力腐蚀破损的影响

采用慢应变速率试验（SSRT）研究了不同电位下X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂（SCC）行为,同时研究了溶液中通往不同含量CO2对SCC的影响。结果表明,X70管线钢在近中性pH溶液中的开裂方式是穿晶型的,具有准解理特征,并且随着外加阴极电位的降低,SCC敏感性增加,随CO2含量的增加,pH值降低,SCC敏感性增加,均表现为氢致开裂占主导。     

X70管线钢在不同温度近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂行为

采用慢应变速率实验(SSRT)研究了不同温度和电位下X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为．结果表明，不同温度下，X70管线钢在近中性pH溶液中的开裂方式都是穿晶型的，具有准解理特征，并且随着外加阴极电位的降低，SCC敏感性增加，氢致开裂占主导．随温度的下降，溶液pH值略有降低，SCC敏感性增加。     

管线钢在近中性pH值环境中应力腐蚀开裂研究进展

介绍了管线钢在近中性pH值环境中应力腐蚀开裂的机理。对管线钢在近中性pH值环境中应力腐蚀开裂的影响因素进行了说明。分析了在近中性pH值环境中力学因素(应力和应变速率)和环境因素(阴极电位、pH值、温度、氢以及溶解氧)对高强度管线钢应力腐蚀开裂的影响。总结了现阶段在近中性pH值环境中,高强度管线钢应力腐蚀开裂研究所存在的问题,并提出了研究、发展的方向。     

外加电位对X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂的影响

采用慢应变速率试验(SSRT)研究了不同电位下X70管线钢在近中性pH溶液中的应力腐蚀破裂(SCC)行为．同时研究丁溶液中通入不同含量CO2对SCC的影响．结果表明．X70管线钢在近中性pH溶液中的开裂方式是穿晶型的．具有准解理特征．并且随着外加阴极电位的降低，SCC敏感性增加；随CO2含量的增加，pH值降低，SCC敏感性增加．均表现为氢致开裂占主导．     

应变速率对管线钢近中性pH值环境敏感开裂的影响

以X-70管线钢近中性pH值溶液(NS4和实际土壤溶液)为研究对象,研究了恒载荷、慢应变速率拉伸(SSRT) 和循环蓑荷等不同条件下的环境开裂行为.结果表明,在该体系中局部应变速率是联系各种不同断裂过程的纽带,决定着断裂的模式.当该局部应变速率低于发生应力腐蚀开裂(SCC)敏感局部应变速率的上限(即5×10-5 s-1)时, SCC才能够发生;在循环载荷作用下,当该局部应变速率高于此上限时,将发生力学因素起主导作用的腐蚀疲劳(CF)开裂;该局部应变速率继续升高时,将发生机械断裂.对X-70管线钢在近中性pH值的环境开裂,不论开裂过程是溶解或(和)氨的作用占主导,均受局部应变速率控制.在通常遇到的现场服役条件下, X-70管线钢在近中性pH值溶液中的开裂模式是SCC,不是CF,应称之为“近中性pH值应变促进腐蚀开裂”,实质上这是一种由局部应变速率决定的环境开裂行为.     

外加电位对X90钢及其焊缝在近中性土壤模拟溶液中应力腐蚀行为的影响

采用慢应变速率拉伸(SSRT)实验、动电位极化技术和SEM观察等方法,研究了X90钢基体和焊缝在近中性土壤模拟溶液中不同阴极保护电位下的应力腐蚀行为。结果表明,X90管线钢及其焊缝组织在近中性土壤模拟溶液中均具有一定的应力腐蚀敏感性,裂纹扩展为穿晶腐蚀裂纹;应力腐蚀开裂(SCC)的裂纹萌生与扩展与外加保护电位有关。在开路电位(OCP)~-1000 m V的电位范围内,X90钢的SCC机制均为阳极溶解(AD)+氢脆(HE)的混合机制;在OCP下,由于AD作用较强,SCC敏感性较明显;在-800 m V下,由于AD和HE作用均较弱,导致SCC敏感性最低;而在-900 m V时,由于HE作用明显增强,具有最高的SCC敏感性;在相同电位条件下,焊缝的SCC敏感性高于母材。     

氯化物溶液中敏化304不锈钢应力腐蚀开裂的临界电位

研究了氯化物浓度、溶液温度、应力及敏化程度对敏化304不锈钢在NaCI水溶液中晶间型应力腐蚀开裂的影响。结果表明，材料的敏化程度、NaCI浓度、溶液温度和应力对敏化304不锈钢的ER.SCC有显著的影响，敏化304不锈钢的DR．SCC低于ER．CREV，应力腐蚀开裂发生在正于ER．SCC的电位范围，而电位低于该值则免于发生应力腐蚀开裂，由此得知，ER．SCC可适用于评价敏化不锈钢的应力腐蚀开裂敏感性。     

LC4铝合金的应力腐蚀研究

用Ⅱ型试样以慢拉伸方法研究了拉伸速度和极化电位对LC4铝合金应力腐蚀开裂行为的影响。采用应力腐蚀开裂面积A_(SCC)、应力腐蚀最大抗拉强度σ_(SCC)及其所对应的应变ε_(SCC)作为衡量应力腐蚀开裂敏感性的参数。结果表明,随拉伸速度降低,应力腐蚀开裂敏感性升高,但用σ_(SCC)来表现应力腐蚀开裂的敏感性不如A_(SCC)明显。阳极极化使抗拉强度下降;阴极极化时。若极化电位较小,则抗拉强度略有升高,强阴极极化抗拉强度则又会降低,说明应力腐蚀包含氢脆和阳极溶解两种机制。断口形貌观察发现,开路、阴极极化和充氢时的断口形貌相同,阳极极化则与其不同,表明开路时的应力腐蚀开裂是以氢脆为主的。     

埋地油气管线应力腐蚀破裂研究的一些新进展

根据对加拿大部分从事油气管线应力腐蚀破裂(SCC)研究单位的访问考察以及相关资料的调研，以近中性pH SCC为重点，介绍和评述了近年来，特别是1996年以来，有关埋地长输油气管线SCC研究的某些新进展。     

钛合金应力腐蚀开裂机理的研究

用微电极法和 pH 试纸法直接测定了 Ti-5 Al-2.5Sn 和 Ti-5 Al-4V 在近中性3.5%wt.NaCl 水溶液中应力腐蚀裂纹顶端溶液的 pH 值,结果在1.7到2.0范围内。模拟实验的结果与上述结果一致。金相跟踪观察证明上述钛合金应力腐蚀裂纹的扩展过程是首先在裂纹前端的塑性区中形成若干小裂纹,然后主裂纹与小裂纹相对扩展并最后连通。用扫描电镜检查了应力腐蚀开裂(SCC)断口形貌。基于这些结果,作者提出并讨论了钛合金 SCC 的模型。     

盐水酸碱度对6082铝合金搅拌摩擦焊缝应力腐蚀开裂的影响

采用慢应变速率试验(SSRT)、扫描电镜、光学显微镜和能谱分析等手段,研究并比较了6082铝合金搅拌摩擦焊(FSW)焊缝在空气和pH分别为6,7,8的3.5%NaCl溶液中的应力腐蚀开裂(SCC)性能,讨论了该合金焊缝在不同盐水介质中产生应力腐蚀开裂差异的原因。结果表明:FSW焊缝在偏酸、偏碱及中性NaCl溶液中的SCC敏感性指数ISSRT依次为0.13,0.074,0.055;在中性盐水和弱碱性盐水中,焊缝主要是韧性断裂,SCC特征不明显,在弱酸性盐水中的断口呈混合型断裂的某些SCC特征。     

奥氏体不锈钢管道应力腐蚀开裂检测技术对比

通过对比渗透检测技术、X射线数字成像检测技术和涡流阵列检测技术对三通-管帽对接接头试样内、外表面检测的检测速度、表面开口应力腐蚀开裂检测能力和近表面应力腐蚀开裂检测能力,得出如何有效检测在役奥氏体不锈钢压力管道应力腐蚀开裂的方法。以带有应力腐蚀开裂的三通-管帽试件为检测对象,采用溶剂去除型着色渗透检测技术、X射线数字成像检测技术和涡流阵列检测技术进行试验,并对试验结果进行比较。结果表明:应力腐蚀开裂的面积型缺陷的特有属性和数字平板探测器不能弯曲的特性,会影响X射线数字成像检测技术对管道应力腐蚀开裂的检测能力,但其对近表面应力腐蚀开裂或埋藏性应力腐蚀开裂的检测能力仍优于涡流阵列检测技术和渗透检测技术;涡流阵列检测技术对表面开口应力腐蚀开裂的检测能力与渗透检测技术相近,对近表面应力腐蚀开裂的检测能力远优于渗透检测技术,检测速度也远快于渗透检测技术,故可在满足检测条件的情况下用涡流阵列检测技术替代渗透检测技术。     

缩合反应釜应力腐蚀开裂(SCC)的原因分析及预防措施

应力腐蚀开裂(SCC)是化工设备腐蚀失效的主要形式。文章分析缩合反应釜应力腐蚀开裂的原因,提出预防缩合反应釜应力腐蚀措施。     

波动频率对X70钢焊接接头应力腐蚀行为的影响

研究了波动频率对X70管线钢焊接接头在阴极电位下的近中性介质中慢应变速率应力腐蚀开裂(SCC)行为.结果表明,X70钢在波动:拉伸载荷和阴极电位(-850 mVSCE)条件下,存在着一定的SCC敏感性.在波动拉伸载荷试验(F-SSRT)情况下,SCC裂纹的扩展机理与匀速慢拉伸试验(SSRT)时的裂纹扩展机理明显不同,SCC裂纹可以从材料表面产生的微孔处萌生并沿主应力面扩展,当载荷波动频率增大到一定程度时,SCC裂纹转变为沿45°最大剪应力面扩展.X70管线钢焊接接头阴极电位下近中性介质中SCC敏感部位为过热区.同时分析了氢在F.SSRT试样SCC过程中的作用和机理.     

不锈钢气相管焊接热影响区应力腐蚀开裂研究

针对一起SUS304L不锈钢化工气相管焊接热影响区(HAZ)应力腐蚀开裂(SCC)的失效综合分析，发现该不锈钢SCC为穿晶应力腐蚀开裂而不是常见的不锈钢HAZ的晶间应力腐蚀，认为SUS304L不锈钢在此服役环境中对SCC无法免疫。根据材料发生SCC失效微观特征与使用环境的关系，给出了选材和焊接加工的建议。