X80 강철 열의 응력 부식 균열

npj Materials Degradation 7권, 기사 번호: 27(2023) 이 기사 인용

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Bacillus cereus(B. cereus)는 X80 강철의 모의 열 영향부(HAZ)에서 다양한 미세 구조의 응력 부식 균열(SCC) 민감도에 다양한 영향을 미치는 것으로 관찰되었습니다. 개방 회로 전위(OCP)에서 다양한 미세구조의 SCC 민감도는 비생물적 배지에서 3.40~7.49%에서 생물적 배지에서 10.22~15.17%로 증가했습니다. -0.9V(SCE)에서는 22.81~26.51%에서 35.76~39.60%로 증가했습니다. B. cereus에 노출 시 SCC 감도의 증가는 거친 HAZ(OCP 및 -0.9V에서 각각 7.68% 및 16.79%)에서 가장 높았고, 임계 간 및 세립 HAZ가 그 뒤를 이었습니다. 상 조성, 결정립계 유형, 전위 밀도 및 표면 전압 전위의 차이로 인해 HAZ 미세 구조에서 B. cereus의 초기 접착 수와 위치가 달라 SCC에 대한 민감도가 달라졌습니다.

X80 파이프라인 강철은 높은 저항성, 강도 및 용접성으로 인해 가장 경제적인 이음매 없는 용접 파이프라인 강철 중 하나로 널리 받아들여지고 있습니다. 규정에 따라 제작, 운영되는 배관은 부식사고를 최소화하지만, 용접 이음매의 특수한 미세구조로 인해 부식사고가 완전히 해소되지는 않습니다1,2,3. 용접 열 주기 동안 국부적인 미세 구조의 변화는 해당 용접 영역의 부식 거동에 기인합니다4,5,6. 열 영향부(HAZ)는 내부 합금의 물리적, 기계적, 화학적 특성이 모금속 영역에서 관찰되는 것과 다르기 때문에 내식성에 대한 역할 때문에 특별한 주의를 기울일 가치가 있습니다. 기존 철강에서 HAZ는 임계간 HAZ(ICHAZ), 세립 HAZ(FGHAZ) 및 조립 HAZ(CGHAZ)의 세 가지 중요한 구성 요소로 나눌 수 있으며, 각 구성 요소는 뚜렷한 미세 구조를 나타냅니다.

지난 수십 년 동안 용접 조인트의 부식에 관한 상당수의 연구는 해양 대기, 토양 용액 및 기타 환경의 갈바닉, 응력 및 피로 부식에 중점을 두었습니다7,8,9. 최근 용접 조인트의 미생물학적 영향 부식(MIC)이 연구자들의 관심을 끌었습니다10,11,12. Arun 등13은 합금 원소의 수준을 감소시키고 MIC를 초래하는 용접 이음새의 2차 및 입계 오스테나이트 형성을 포함하여 스테인리스 강의 미세 구조 변화를 조사했습니다. Antony 등14은 황산염 환원 박테리아(SRB) 공격이 2205 이중 스테인리스강 용접물의 페라이트 단계에서 우선적으로 발생하는 반면 모금속의 오스테나이트 단계로 제한된다고 보고했습니다. Liduino 등15은 X65 강의 용접 부위에 대한 비교 연구를 수행한 결과 용접 부위에서 주로 표면 거칠기와 관련된 생물막이 발생하기 쉬운 것으로 관찰했습니다. 분명히 스테인리스강이나 탄소강의 미세 구조는 부식 민감도와 그 기본 메커니즘에 상당한 영향을 미칩니다.

대부분의 장비는 서비스 중에 스트레스를 받습니다. 이어서, 미생물과 응력 부식 사이의 관계가 연구되고 있습니다16,17,18. SRB는 수소 재결합과 원자 수소의 금속으로의 확산을 촉진하여 탄소강의 취성 파괴 특성을 향상시킵니다. SRB는 수소 침투에 의한 다양한 배양 시간에 980 강철의 응력 부식 균열(SCC)에 대해 다양한 제어 메커니즘을 가지고 있으며, 이는 음극 전위와도 밀접한 관련이 있습니다. 음극 전위 하에서 SRB를 이용한 구멍 및 강철로의 수소 침투 촉진은 균열 발생 및 전파를 촉진하여 SCC 민감도를 증가시킵니다. 많은 연구가 SRB에 초점을 맞추고 있지만, 토양과 해양에 널리 퍼져 있는 전형적인 질산염 환원 박테리아(NRB)인 Bacillus cereus(B. cereus)에 대해서는 거의 보고된 바가 없습니다22,23,24. NRB의 응력 부식에 대한 유일한 연구에서는 대사에 의해 생성된 암모니아가 탈아연화 및 그에 따른 구리 합금의 파괴를 초래한다고 보고합니다25. 이전 연구에서는 X80 강철이 Bacillus cereus(B. cereus) 환경에서 높은 부식 속도와 SCC 민감성을 나타내는 것으로 확인되었습니다. 용접 HAZ 열화에 대한 B. cereus의 영향은 거의 조사되지 않았습니다. 따라서 중성에 가까운 pH 환경에서 B. cereus에 노출되었을 때 HAZ에서 X80 강철의 응력 부식을 조사하는 연구에는 공백이 있습니다.