Cracking per tensocorrosione del calore dell'acciaio X80

npj Materiali Degradazione volume 7, Numero articolo: 27 (2023) Citare questo articolo

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Si osserva che il Bacillus cereus (B. cereus) ha effetti variabili sulla sensibilità alla tensocorrosione (SCC) di diverse microstrutture nella zona simulata termicamente alterata (HAZ) dell'acciaio X80. Al potenziale di circuito aperto (OCP), la sensibilità SCC di diverse microstrutture è aumentata dal 3,40–7,49% in un mezzo abiotico al 10,22–15,17% in un mezzo biotico. A -0,9 V (SCE), è aumentato da 22,81–26,51% a 35,76–39,60%. L'incremento della sensibilità SCC in seguito all'esposizione a B. cereus è stato massimo nella HAZ a grana grossa (7,68 e 16,79% a OCP e -0,9 V, rispettivamente), seguita dalle HAZ intercritiche e a grana fine. A causa delle differenze nella composizione di fase, nel tipo di bordo grano, nella densità di dislocazione e nel potenziale volta superficiale, il numero di adesione iniziale e la posizione di B. cereus nella microstruttura della HAZ erano diversi, con conseguente diversa sensibilità all'SCC.

L'acciaio per tubazioni X80 è ampiamente accettato come uno degli acciai per tubazioni saldati e senza saldature più economici grazie alla sua elevata resistenza, resistenza e saldabilità. Sebbene nei tubi prodotti e utilizzati in conformità alle normative gli incidenti legati alla corrosione siano ridotti al minimo, non sono completamente eliminati grazie alla speciale microstruttura dei giunti saldati1,2,3. Il cambiamento nella microstruttura locale durante il ciclo termico di saldatura è attribuito al comportamento alla corrosione della corrispondente regione di saldatura4,5,6. La zona termicamente alterata (HAZ) merita particolare attenzione per il suo ruolo nella resistenza alla corrosione poiché le proprietà fisiche, meccaniche e chimiche della lega al suo interno differiscono da quelle osservate nell'area del metallo genitore. Negli acciai convenzionali, la HAZ può essere suddivisa in tre componenti cruciali: la HAZ intercritica (ICHAZ), la HAZ a grana fine (FGHAZ) e la HAZ a grana grossa (CGHAZ), con ciascun componente che mostra una microstruttura distinta.

Negli ultimi decenni, un numero significativo di studi sulla corrosione dei giunti saldati si è concentrato sulla corrosione galvanica, da stress e da fatica nell'atmosfera oceanica, nella soluzione del suolo e in altri ambienti7,8,9. Recentemente, la corrosione influenzata microbiologicamente (MIC) dei giunti saldati ha attirato l'attenzione dei ricercatori10,11,12. Arun et al.13 hanno studiato i cambiamenti microstrutturali nell'acciaio inossidabile, inclusa la formazione di austenite secondaria e intergranulare nei cordoni di saldatura che hanno ridotto i livelli di elementi di lega e hanno portato alla MIC. Antony et al.14 hanno riportato che l'attacco dei batteri solfato-riduttori (SRB) avviene preferenzialmente nella fase ferrite di una saldatura di acciaio inossidabile duplex 2205, mentre è limitato alla fase austenite del metallo base. Liduino et al.15 hanno condotto uno studio comparativo sull'area di saldatura dell'acciaio X65 e hanno osservato che la regione di saldatura è più incline allo sviluppo di biofilm, che è principalmente correlato alla rugosità superficiale. Evidentemente, la microstruttura dell'acciaio inossidabile o dell'acciaio al carbonio influisce sostanzialmente sulla sensibilità alla corrosione e sui meccanismi sottostanti.

La maggior parte delle apparecchiature sono sottoposte a stress durante il servizio. Successivamente si sta studiando la relazione tra microrganismi e tensocorrosione16,17,18. L'SRB migliora le caratteristiche di frattura fragile dell'acciaio al carbonio facilitando la ricombinazione dell'idrogeno e la diffusione dell'idrogeno atomico nel metallo19. SRB ha diversi meccanismi di controllo per la tensocorrosione (SCC) dell'acciaio 980 in diversi tempi di coltura mediante permeazione di idrogeno, che è anche strettamente correlato a quello sotto un potenziale catodico20. Sotto un potenziale catodico, la vaiolatura assistita dall’SRB e la promozione della permeazione dell’idrogeno nell’acciaio facilitano l’innesco e la propagazione delle cricche, responsabili dell’aumento della suscettibilità all’SCC21. Molti studi si sono concentrati sull’SRB, ma poco è stato riportato sul Bacillus cereus (B. cereus), un tipico batterio nitrato-riduttore (NRB) diffuso nel suolo e negli oceani22,23,24. L'unico studio sulla tensocorrosione condotto da NRB riporta che l'ammoniaca prodotta dal suo metabolismo porta alla dezincificazione e alla successiva frattura della lega di rame25. Studi precedenti hanno confermato che l'acciaio X80 presenta elevati tassi di corrosione e suscettibilità all'SCC in un ambiente di Bacillus cereus (B. cereus)26,27. L'effetto di B. cereus sul deterioramento della HAZ di saldatura è scarsamente esplorato. Pertanto, esiste una lacuna nella ricerca nello studio della tensocorrosione dell'acciaio X80 nella ZTA in seguito all'esposizione a B. cereus in un ambiente a pH quasi neutro.