导致管道中的应力腐蚀破裂是什么？

经过Mahmoud Elmahdy.|上次更新：2020年8月5日

关键的外卖

当小裂缝在埋入管道的外表面上发生小裂缝时，管道中的应力腐蚀突出。在严重的情况下，它可以在结构失败结束。

来源：Davidmack - Wiki Commons

压力腐蚀裂解（SCC）是一种类型的环保裂缝（EAC）或由各种因素引起的裂缝形成与管道周围的环境相结合的裂缝。SCC是由于腐蚀和腐蚀之间的组合而发生的拉伸应力。腐蚀与材料对环境的易感性有关，而应力可能是剩余的，外部或操作。

无论pH值如何，管道中SCC中最明显的识别特性是管道外表面上的平行裂缝的斑块或菌落的外观。

SCC通常纵向定向，并且导致它通常是内部压力的显性应力。在这里，我们将看看一些不同类型的压力腐蚀开裂，以及它们的发生方式。

导致压力腐蚀裂缝的条件（SCC）

SCC的发生取决于三种条件的同时成就。

1.有效的裂缝环境
管表面的条件被称为“环境”。该环境可以通过管涂层从周围的土壤中分离，并且管表面的条件可能与周围土壤中的条件不同。

控制形成SCC的强度环境的四种因素是涂层，土壤，温度和阴极电流水平的类型和条件。

管道涂料类型：SCC通常在涂层的区域开始在管道表面上不配备或发生涂层损坏。涂层抗蚀剂的能力脱钩是涂层的主要性能性能，并影响所有形式的外部管道腐蚀。具有良好粘附性的涂层通常耐受湿/干循环和冷冻/解冻循环的土壤的机械作用。它们还能够更好地抵抗水传输的影响阴极不配合。
土壤：有几个因素有关影响形成有利于SCC的环境的土壤。这些是土壤类型，排水，二氧化碳（CO₂），温度和电导率。土壤中的水分量也会影响压力腐蚀裂缝的形成。
阴极保护：存在阴极保护（CP）电流是在管道表面形成碳酸盐/碳酸氢盐环境的关键因素，其中发生高pH SCC。对于近中性pH，SCC CP不存在。
温度：温度对高pHCC的发生具有显着影响，而对近中性pHSCC没有影响。

2.易受SCC的材料
除了有效的环境之外，敏感的管材材料是SCC发育的另一个必要条件。考虑了许多管道特性和质量，以确定它们是否可能与管道到SCC的易感性有关。这些因素包括管道制造工艺，钢型，钢等级，钢的清洁度（存在或不存在杂质或夹杂物），钢结构，塑性变形钢（循环软化特性），钢温和管道表面的特性。（对于易感材料的例子，见锌的氢气脆化问题和焊接关节腐蚀的原因和预防。）

3.高于阈值应力的拉伸应力
当拉伸应力高于阈值应力时，这可以导致SCC，特别是当存在一些动态或循环分量时的应力。（有关此主题的更多信息，请阅读应力集中对裂缝繁殖的影响。）压力是管壁内每单位面积的“负载”。埋地管线受不同的不同来源的不同类型的压力。管道的内容在压力下，通常是管壁上最大的压力来源。围绕管道的土壤可以移动并且是另一个应力的源泉。管材制造工艺，如焊接，也可以产生应力。这些称为残余应力。

拉伸应力，易感材料和腐蚀性环境中间的静脉腐蚀性环境（中间应力腐蚀开裂）

压力腐蚀裂缝的类型

管道中的SCC进一步表征为“高pHSCC”或“近中性pHCC”。注意，这里的“pH”是指在裂缝位置处的管表面上的环境，而不是土壤本身的pH。

高pH应激腐蚀开裂（经典型）
在管道的外表面上发生高pH SCC电解质在与管表面接触的情况下，具有8-11的pH，碳酸酯/碳酸氢盐的浓度非常高。该电解质被发现在涂层的脱水区域，其中CP电流不足以保护管道。这种类型的SCC可能导致由于之间的相互作用羟基离子由阴极反应和CO产生₂在由有机物腐烂产生的土壤中。

这种形式的SCC是温度敏感的，并且在高于100°F（38°C）的较高温度位置时更频繁地发生。这就是为什么在操作温度可能达到150°F（65°C）的压缩机站的下游存在更大的SCC的可能性。

SCC的高pH形式是晶体;裂缝在金属中的颗粒之间传播，通常与裂缝相关的一般腐蚀的证据很少。这些裂缝非常紧密，窄裂缝。

近中性pH应激腐蚀裂纹（非经典型）
近中性pH调节环境似乎是含有溶解的CO的稀土水₂。公司的来源₂通常是土壤中有机物质的衰减和地球化学反应。已经发现，低pH SCC在具有低浓度的碳酸和碳酸氢盐离子的环境中发生，包括其他物种，包括氯化物，硫酸盐和硝酸根离子。

通常，SCC菌落在外表面上的位置引发，在那里存在已经点蚀或一般腐蚀。这种伤害有时候是明显的，对于无人眼睛，偶尔会有很难观察。

SCC的近中性-PH形式是跨晶;裂缝通过金属中的颗粒传播并比它们的高pH形式更宽（更开放）。换句话说，裂缝侧面具有腐蚀的金属损失。近中性-PHSCC比高pH值依赖于温度较小。