X80鋼の熱による応力腐食割れ

npj 材料劣化編 7 巻、記事番号: 27 (2023) この記事を引用

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Bacillus cereus (B. cereus) は、X80 鋼の模擬熱影響部 (HAZ) 内のさまざまな微細構造の応力腐食割れ (SCC) 感受性にさまざまな影響を与えることが観察されています。 開回路電位 (OCP) では、さまざまな微細構造の SCC 感度は、非生物培地の 3.40 ～ 7.49% から生物培地の 10.22 ～ 15.17% に増加しました。 −0.9 V (SCE) では、22.81 ～ 26.51% から 35.76 ～ 39.60% に増加しました。 B. セレウスへの曝露による SCC 感度の増加は、粗粒 HAZ で最も高く (OCP および -0.9 V でそれぞれ 7.68 および 16.79%)、次に臨界間および細粒 HAZ でした。 相組成、粒界タイプ、転位密度、および表面ボルタ電位の違いにより、HAZ の微細構造における B. cereus の初期付着数と位置が異なり、その結果、SCC に対する感受性が異なります。

X80 パイプライン鋼は、その高い耐性、強度、溶接性により、最も経済的なシームレス溶接パイプライン鋼の 1 つとして広く受け入れられています。 規制に従って製造および運用されているパイプでは腐食事故は最小限に抑えられていますが、溶接継手の特殊な微細構造により、腐食事故が完全に排除されるわけではありません1、2、3。 溶接熱サイクル中の局所的な微細構造の変化は、対応する溶接領域の腐食挙動に起因すると考えられます4、5、6。 熱影響部 (HAZ) は、その合金の物理的、機械的、化学的特性が母材領域で観察されるものとは異なるため、耐食性におけるその役割に関して特別な注意を払う必要があります。 従来の鋼では、HAZ は 3 つの重要な成分、すなわち界面 HAZ (ICHAZ)、細粒 HAZ (FGHAZ)、および粗粒 HAZ (CGHAZ) に分類でき、各成分は異なる微細構造を示します。

過去数十年にわたり、溶接継手の腐食に関するかなりの数の研究が、海洋大気、土壌溶液、およびその他の環境におけるガルバニック腐食、応力腐食、および疲労腐食に焦点を当ててきました7、8、9。 最近、溶接継手の微生物影響腐食 (MIC) が研究者の注目を集めています 10、11、12。 Arun et al.13 は、合金元素のレベルを低下させて MIC を引き起こす溶接シームにおける二次および粒界オーステナイトの形成を含む、ステンレス鋼の微細構造の変化を調査しました。 Antony ら 14 は、硫酸塩還元細菌 (SRB) の攻撃は 2205 二相ステンレス鋼溶接物のフェライト相で優先的に発生するが、母材金属のオーステナイト相に限定されると報告しました。 Liduino et al.15 は、X65 鋼の溶接領域の比較研究を実施し、溶接領域では主に表面粗さに関係するバイオフィルムが発生しやすいことを観察しました。 明らかに、ステンレスまたは炭素鋼の微細構造は、腐食感受性とその基礎となるメカニズムに大きな影響を与えます。

ほとんどの機器は、使用中にストレスにさらされます。 その後、微生物と応力腐食との関係が研究されています16、17、18。 SRB は、水素の再結合と金属中への原子状水素の拡散を促進することにより、炭素鋼の脆性破壊特性を強化します19。 SRB には、水素透過によるさまざまな培養時間における 980 鋼の応力腐食割れ (SCC) に対するさまざまな制御機構があり、これも陰極電位下での制御機構と密接に関連しています 20。 陰極電位下では、SRB による孔食と鋼への水素浸透の促進により亀裂の発生と伝播が促進され、SCC 感受性の増加の原因となります 21。 多くの研究が SRB に焦点を当ててきましたが、土壌や海洋に広く分布している典型的な硝酸塩還元細菌 (NRB) であるセレウス桿菌 (B. cereus) についてはほとんど報告されていません 22,23,24。 NRB による応力腐食に関する唯一の研究は、アンモニアの代謝によって生成されたアンモニアが脱亜鉛を引き起こし、その後の銅合金の破壊を引き起こすと報告しています25。 以前の研究では、X80 鋼がセレウス菌 (B. cereus) 環境において高い腐食速度と SCC 感受性を示すことが確認されています 26,27。 溶接 HAZ の劣化に対する B. セレウスの影響はほとんど調査されていません。 したがって、中性付近の pH 環境で B. cereus にさらされたときの HAZ 内の X80 鋼の応力腐食の研究には研究ギャップが存在します。