Методичний підхід до дослідження механізму корозійного розтріскування трубної сталі при катодному захисті методом вольтамперометрії

Л. І. Ниркова; С. О. Осадчук; П. Е. Лісовий; С. М. Прокопчук

doi:10.31471/1993-9965-2021-2(51)-7-15

Автор(и)

Л. І. Ниркова Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України; 03150, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 1
С. О. Осадчук Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України; 03150, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 1
П. Е. Лісовий Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України; 03150, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 1
С. М. Прокопчук Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України; 03150, м. Київ-150, вул. Казимира Малевича, 1

DOI:

https://doi.org/10.31471/1993-9965-2021-2(51)-7-15

Ключові слова:

трубна сталь, корозійне розтріскування від напруження, поляризаційний потенціал, вольтамперометрія.

Анотація

Розроблено методичний підхід до експрес-оцінювання методом вольтамперометрії механізму корозійного розтріскування від напруження (КРН) трубних сталей різних марок при катодному захисті. Цей підхід покладено в основу методики електрохімічного дослідження механізму корозійного розтріскування від напруження трубної сталі за різних захисних потенціалів для лабораторних умов. Визначено співвідношення струмів поляризації при швидкому () та повільному () скануванні потенціалів та виконано його аналіз залежно від потенціалу поляризації для сталей різних марок. Встановлено, що потенціали поляризації, за яких різниця в швидкості корозії між вершиною тріщини та іншою поверхнею найбільша (максимальне значення та починається швидкий розвиток стрес-корозійної тріщин відрізняються для сталей різних марок і становлять -0,75 В для сталі Х70, -0,85 В – для 09Г2С та -0,8 В – для 17Г1С. Встановлено границі потенціалів поляризації, за межами яких змінюється механізм КРН досліджених сталей у модельному ґрунтовому середовищі NS4, а саме: від -0,75 В до -1,05 В для Х70; від -0,85 В до -1,0 В для 09Г2С; від -0,8 В до -0,98 В для 17Г1С. Це свідчить про можливість розвитку КРН з різною швидкістю та закономірностями за інших однакових умов. Результати роботи можуть бути корисними, як для теоретичного розуміння механізму КРН, так і для експрес-оцінювання механізму КРН, у ґрунтовому середовищі, зокрема у підплівковому електроліті під відшарованим покривом.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Посилання

Li D.G., Feng Y.R., Bai Z.Q., Zhu J.W., Zheng M.S. Photo-electrochemical analysis of passive film formed on X80 pipeline steel in bicarbonate/carbonate buffer solution. Appl. Surf. Sci. 2008 Vol. 254. Is. 9. P. 2837–2843. URL: https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2007.10.036

Lu B.T., Song F., Gao M., Elboujdaini M. Crack growth model for pipelines exposed to concentrated carbonate–bicarbonate solution with high pH. Corros. Sci. 2010. Vol. 52. Is. 12. P. 4064–4072. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.08.023

Zhang G.A., Cheng Y.F. Micro-electrochemical characterization of corrosion of pre-cracked X70 pipeline steel in a concentrated carbonate/bicarbonate solution. Corros. Sci. 2010. Vol. 52. Is. 3. P. 960–968. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.11.019

Liu Z.Y., Li Q., Cui Z.Y., Wu W., Li Z., Du C.W., Li X.G. Field experiment of stress corrosion cracking behavior of high strength pipeline steels in typical soil environments. Constr. Build. Mater. 2017. Vol. 148. P. 131–139. URL: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2017.05.058

Xu L.Y., Cheng Y.F. An experimental investigation of corrosion of X100 pipeline steel under uniaxial elastic stress in a near-neutral pH solution. Corros. Sci. 2012. Vol. 59. P. 103–109. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2012.02.022

Javidi M., Bahalaou Horeh S. Investigating the mechanism of stress corrosion cracking in near-neutral and high pH environments for API 5L X52 steel. Corros. Sci. 2014. Vol. 80. P. 213–220. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2013.11.031

Cui Z., Liu Z., Wang L., Li X., Du C., Wang X. Effect of plastic deformation on the electrochemical and stress corrosion cracking behavior of X70 steel in nearneutral pH environment. Mater. Sci. Eng. A 677. 2016. P. 259–273. URL: https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.09.033

Parkins R.N., Blanchard W.K.Jr., Delanty B.S. Transgranular stress corrosion cracking of high pressure pipelines in contact with solutions of near neutral pH. Corrosion. 1994, Vol. 50. P. 394-408. URL: https://doi.org/10.5006/3614

Beavers J.A., Harle B.A. Mechanism of high-pH and near-neutral-pH SCC of underground pipelines. J Offshore Mech. Arct. 2001, Vol. 123. P. 147-151. URL: https://doi.org/10.1115/1.1376716

Xu L.Y., Cheng Y.F. An experimental investigation of corrosion of X100 pipeline steel under uniaxial elastic stress in a near-neutral pH solution. Corros. Sci. 2012. Vol. 59. P. 103-109. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2012.02.022

Lu B.T., Song F., Gao M. et al. Crack growth model for pipelines exposed to concentrated carbonate-bicarbonate solution with high pH. Corros. Sci. 2010. Vil. 52. P. 4064-4072. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.08.023

Eslami A., Kania R., Worthingham B. et al. Effect of CO2 and R-ratio on near-neutral pH stress corrosion cracking initiation under a disbonded coating of pipeline steel. Corros. Sci. 2011. Vol. 53. P. 2318-2327. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.03.017

Lu B.T., Luo J.L., Norton P.R. et al. Effects of dissolved hydrogen and elastic and plastic deformationon active dissolution of pipeline steel in anaerobic groundwaterof near-neutral pH. Acta Mater. 2009. Vol. 57. P. 41-49. URL: https://doi.org/10.1016/j.actamat.2008.08.035

Liu Z.Y., Li X.G., Cheng Y.F. Mechanistic aspect of near-neutral pH stress corrosion cracking of pipelines under cathodic polarization. Corros. Sci. 2012. Vol. 55. P. 54-60. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2011.10.002

Liu Z.Y., Lu L., Huang Y.Z., et al. Mechanistic aspect of non-steady electrochemical characteristic during stress corrosion cracking of an X70 pipeline steel in simulated underground water. Corrosion. 2014. Vol. 70. P. 678-684. URL: https://doi.org/10.5006/1153

Liu Z.Y., Li X.G., Cheng Y.F. In-situ characterization of the electrochemistry of grain and grain boundary of anX70 steel in a near-neutral pH solution. Electrochem. Commun. 2010. Vol. 12. P. 936-938. URL: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2010.04.025

Lu B.T., Luo J.L., Norton P.R. Environmentally assisted cracking mechanism of pipeline steel in near-neutral pH groundwater. Corros. Sci. 2010. Vol. 52. P. 1787-1795. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.02.020

Liu Z.Y., Li X.G., Du C.W. et al. Local additional potential model for effect of strain rate on SCC of pipeline steel in an acidic soil solution. Corros. Sci. 2009. Vol. 51. P. 2863-2871. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.08.019

Liu Z.Y., Li X.G., Du C.W. et al. Stress corrosion cracking behavior of X70 pipe steel in an acidic soil environment. Corros. Sci. 2008. Vol. 50. P. 2251-2257. URL: https://doi.org/10.1016/j.corsci.2008.05.011

Liu Z.Y., Cui Z. Y., Li X.G. et al. Mechanistic aspect of stress corrosion cracking of X80 pipeline steel under non-stable cathodic polarization. Electrochem. Commun. 2014. Vol. 48. P. 127-129. URL: https://doi.org/10.1016/j.elecom.2014.08.016

Murakami Y., Kanezaki T., Mine Y. Hydrogen Effect against hydrogen embrittlement. Metall. Mater. Trans. A. 2010. Vol. 41A. P. 2548-2562. URL: https://doi.org/10.1007/s11661-010-0275-6

Miresmaeili R., Liu L., Kanayama H. A possible explanation for the contradictory results of hydrogen effects on macroscopic deformation. Inter. J. Pres. Ves. Pip. 2012. Vol. 99-100. P. 34-43. URL: https://doi.org/10.1016/j.ijpvp.2012.08.001

Ren X.C., Chu W.Y., Su Y.J. et al. The effects of atomic hydrogen and flake on mechanical properties of a tyre steel. Mater. Sci. Eng. A. 2008. Vol. 491. P. 164-171. URL: https://doi.org/10.1016/j.msea.2008.02.002

Liu Z.Y., Wang X.Z., Du C.W., Li J.K., Li X.G. Effect of hydrogen-induced plasticity on the stress corrosion cracking of X70 pipeline steel in simulated soil environments. Mater. Sci. Eng. A. 2016. Vol. 658. P. 348–354. URL: https://doi.org/10.1016/j.msea.2016.02.019