材料中腐蚀环境和循环应力的相互作用造成应力腐蚀开裂。关于油气运输管道在高pH值和低pH值下的应力腐蚀失效案例已有大量报道。应力腐蚀开裂可以增加油气管道失效的概率，导致大约15%-20%管道失效，严重影响管道的使用寿命。

图注：油气运输管道

　　应力腐蚀开裂发生的机理各不相同，包括氢脆、吸收导致的开裂、原子表面移动、膜的破裂、应力加速溶解、膜造成的开裂、管道点蚀、破裂、局部表面塑性。但是低pH值腐蚀开裂一般存在于稀释的溶液中，如碳酸盐和碳酸氢盐，其pH值约为6;高pH值应力腐蚀开裂发生在pH约为9的溶液中，裂纹生长速度受温度影响。图1显示了受应力腐蚀开裂影响的管道产生了喷气燃料的泄漏。

　　图1

　　为了更好的收集油气，氯离子等化学物质在将水注入油气库的过程中进入管道。氯离子可以穿过油气造成不同形式的管道局部腐蚀，如点蚀。这些被腐蚀的区域变成应力腐蚀开裂区域，因为循环应力作用于管道中运输的液体，时不时地激发系统性的开裂。同时，管道中在六点钟方向由于受到扰流作用，造成局部点蚀，如图2所示，进而造成应力腐蚀开裂和管道泄漏。

　　图2

　　由于应力腐蚀开裂产生疲劳应力失效点，该点的氧化物随着距离的变化而发生变化，即从金属富集的地方移动到氧富集的地方(图3)。当然，由于操作压力产生循环应力载荷，管道越来越多地暴露在腐蚀性环境下，已有开裂在原有基础上扩张，新的开裂生成。Gamboa等人通过实验也发现：若向使用中的X65碳钢管施加循环压力，碳钢管将产生疲劳，永久应力腐蚀开裂将不断形成并扩展。循环载荷下疲劳导致应力腐蚀开裂扩张，如图4所示。

　　图3

　　图4

　　在分析了由于氯化物侵入导致的管道失效后，Kuma等人建议：使用低氯隔离材料、管道涂层使用隔离材料、用硅酸钙及防水隔离材料代替含氯玻璃棉。

　　图5为氯化物应力腐蚀开裂产生的沿不锈钢晶界的穿晶断口和二次裂纹。

　　图5

　　一些研究者如Contreras等人还研究了应力腐蚀开裂对管道热影响区(HAZs)的影响。Contreras通过在H2S饱和环境中进行应变率测试，测量了X52和X70(焊接等级)管道对于应力腐蚀开裂的敏感性。他们得出的结论是：材料在腐蚀环境外界发生韧性失效，在腐蚀环境中发生脆性失效。这就证明了在腐蚀性环境中，材料的机械性能降低。作者进一步指出， X52焊接管的氢渗透值高于X70焊接管。这暗示了相较于X70管道，X52管道的热影响区对于腐蚀环境下的应力腐蚀开裂更为敏感。

　　在接近pH中性溶液里，X70焊管表面没有形成稳定的氧化物。Kentish还使用慢应变速率试验方法来测定X70级管道由于喷砂处理，其表面粗糙度对应力腐蚀开裂的影响。作者得出的结论是：粗糙度越高，失效时间越短，这表明材料的抗应力腐蚀开裂的能力正在减弱。这意味着即使如喷砂处理一类必不可少的制造技术，也会使管道表面附着涂层，同时增加应力腐蚀的潜在风险。管道应力腐蚀开裂的一些原因在表1中做出了总结。

责任编辑：田双

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