Коррозионное растрескивание стали Х80 под напряжением.

npj Деградация материалов, том 7, номер статьи: 27 (2023 г.) Цитировать эту статью

476 Доступов

Подробности о метриках

Обнаружено, что Bacillus cereus (B. cereus) оказывает различное влияние на чувствительность различных микроструктур к коррозионному растрескиванию под напряжением (SCC) в моделируемой зоне термического влияния (HAZ) стали X80. При потенциале разомкнутой цепи (OCP) чувствительность к ПКК различных микроструктур увеличивалась с 3,40–7,49% в абиотической среде до 10,22–15,17% в биотической среде. При −0,9 В (SCE) оно увеличилось с 22,81–26,51 % до 35,76–39,60 %. Прирост чувствительности SCC при воздействии B. cereus был самым высоким в крупнозернистой ЗТВ (7,68 и 16,79% при ОСР и -0,9 В соответственно), за ней следовали межкритическая и мелкозернистая ЗТВ. Из-за различий в фазовом составе, типе границ зерен, плотности дислокаций и поверхностном вольта-потенциале исходное число адгезии и положение B. cereus в микроструктуре ЗТВ различались, что приводило к разной чувствительности к КРН.

Трубопроводная сталь Х80 широко признана одной из самых экономичных бесшовных и сварных трубопроводных сталей благодаря ее высокому сопротивлению, прочности и свариваемости. Хотя коррозионные происшествия сведены к минимуму в трубах, которые изготавливаются и эксплуатируются с соблюдением норм, полностью они не исключаются из-за особой микроструктуры сварных соединений1,2,3. Изменение локальной микроструктуры во время термического цикла сварки объясняется коррозионным поведением соответствующей области сварного шва4,5,6. Зона термического влияния (ЗТВ) заслуживает особого внимания из-за своей роли в коррозионной стойкости, поскольку физические, механические и химические свойства сплава в ней отличаются от тех, которые наблюдаются в зоне основного металла. В обычных сталях ЗТВ можно разбить на три важнейших компонента: межкритическую ЗТВ (ICHAZ), мелкозернистую ЗТВ (FGHAZ) и крупнозернистую ЗТВ (CGHAZ), причем каждый компонент имеет различную микроструктуру.

За последние несколько десятилетий значительное количество исследований коррозии сварных соединений было сосредоточено на гальванической, стрессовой и усталостной коррозии в атмосфере океана, почвенных растворах и других средах7,8,9. В последнее время внимание исследователей привлекла микробиологическая коррозия (MIC) сварных соединений10,11,12. Арун и др.13 исследовали микроструктурные изменения в нержавеющей стали, включая образование вторичного и межзеренного аустенита в сварных швах, что снижает уровень легирующих элементов и приводит к MIC. Энтони и др.14 сообщили, что воздействие сульфатредуцирующих бактерий (SRB) происходит преимущественно в ферритной фазе сварной детали из дуплексной нержавеющей стали 2205, но ограничивается аустенитной фазой основного металла. Лидуино и др.15 провели сравнительное исследование области сварки стали Х65 и обнаружили, что область сварки более склонна к развитию биопленки, что в первую очередь связано с шероховатостью поверхности. Очевидно, что микроструктура нержавеющей или углеродистой стали существенно влияет на чувствительность к коррозии и лежащие в ее основе механизмы.

Большинство оборудования подвергается нагрузкам во время эксплуатации. Впоследствии изучается связь между микроорганизмами и коррозией под напряжением16,17,18. SRB улучшает характеристики хрупкого разрушения углеродистой стали, способствуя рекомбинации водорода и диффузии атомарного водорода в металл19. SRB имеет разные механизмы контроля коррозионного растрескивания под напряжением (SCC) стали 980 в разное время культивирования за счет проникновения водорода, что также тесно связано с механизмом катодного потенциала20. В условиях катодного потенциала питтинг, вызванный SRB, и продвижение проникновения водорода в сталь способствуют зарождению и распространению трещин, ответственных за увеличение восприимчивости к SCC21. Многие исследования были сосредоточены на SRB, но мало сообщалось о Bacillus cereus (B. cereus), типичной нитратредуцирующей бактерии (NRB), широко распространенной в почвах и океанах22,23,24. Единственное исследование коррозии под напряжением, проведенное NRB, сообщает, что аммиак, образующийся в результате его метаболизма, приводит к обесцинкованию и последующему разрушению медного сплава25. Предыдущие исследования подтвердили, что сталь X80 демонстрирует высокую скорость коррозии и восприимчивость к SCC в среде Bacillus cereus (B. cereus)26,27. Влияние B. cereus на ухудшение ЗТВ сварного шва практически не изучено. Таким образом, существует пробел в исследованиях коррозии под напряжением стали Х80 в ЗТВ при воздействии B. cereus в среде, близкой к нейтральному pH.