材料中腐蝕環境和循環應力的相互作用造成應力腐蝕開裂。關于油氣運輸管道在高pH值和低pH值下的應力腐蝕失效案例已有大量報道。應力腐蝕開裂可以增加油氣管道失效的概率，導致大約15%-20%管道失效，嚴重影響管道的使用壽命。

圖注：油氣運輸管道

　　應力腐蝕開裂發生的機理各不相同，包括氫脆、吸收導致的開裂、原子表面移動、膜的破裂、應力加速溶解、膜造成的開裂、管道點蝕、破裂、局部表面塑性。但是低pH值腐蝕開裂一般存在于稀釋的溶液中，如碳酸鹽和碳酸氫鹽，其pH值約為6;高pH值應力腐蝕開裂發生在pH約為9的溶液中，裂紋生長速度受溫度影響。圖1顯示了受應力腐蝕開裂影響的管道產生了噴氣燃料的泄漏。

　　圖1

　　為了更好的收集油氣，氯離子等化學物質在將水注入油氣庫的過程中進入管道。氯離子可以穿過油氣造成不同形式的管道局部腐蝕，如點蝕。這些被腐蝕的區域變成應力腐蝕開裂區域，因為循環應力作用于管道中運輸的液體，時不時地激發系統性的開裂。同時，管道中在六點鐘方向由于受到擾流作用，造成局部點蝕，如圖2所示，進而造成應力腐蝕開裂和管道泄漏。

　　圖2

　　由于應力腐蝕開裂產生疲勞應力失效點，該點的氧化物隨著距離的變化而發生變化，即從金屬富集的地方移動到氧富集的地方(圖3)。當然，由于操作壓力產生循環應力載荷，管道越來越多地暴露在腐蝕性環境下，已有開裂在原有基礎上擴張，新的開裂生成。Gamboa等人通過實驗也發現：若向使用中的X65碳鋼管施加循環壓力，碳鋼管將產生疲勞，永久應力腐蝕開裂將不斷形成并擴展。循環載荷下疲勞導致應力腐蝕開裂擴張，如圖4所示。

　　圖3

　　圖4

　　在分析了由于氯化物侵入導致的管道失效后，Kuma等人建議：使用低氯隔離材料、管道涂層使用隔離材料、用硅酸鈣及防水隔離材料代替含氯玻璃棉。

　　圖5為氯化物應力腐蝕開裂產生的沿不銹鋼晶界的穿晶斷口和二次裂紋。

　　圖5

　　一些研究者如Contreras等人還研究了應力腐蝕開裂對管道熱影響區(HAZs)的影響。Contreras通過在H2S飽和環境中進行應變率測試，測量了X52和X70(焊接等級)管道對于應力腐蝕開裂的敏感性。他們得出的結論是：材料在腐蝕環境外界發生韌性失效，在腐蝕環境中發生脆性失效。這就證明了在腐蝕性環境中，材料的機械性能降低。作者進一步指出， X52焊接管的氫滲透值高于X70焊接管。這暗示了相較于X70管道，X52管道的熱影響區對于腐蝕環境下的應力腐蝕開裂更為敏感。

　　在接近pH中性溶液里，X70焊管表面沒有形成穩定的氧化物。Kentish還使用慢應變速率試驗方法來測定X70級管道由于噴砂處理，其表面粗糙度對應力腐蝕開裂的影響。作者得出的結論是：粗糙度越高，失效時間越短，這表明材料的抗應力腐蝕開裂的能力正在減弱。這意味著即使如噴砂處理一類必不可少的制造技術，也會使管道表面附著涂層，同時增加應力腐蝕的潛在風險。管道應力腐蝕開裂的一些原因在表1中做出了總結。

責任編輯：田雙

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