【關(guān)鍵詞】開裂，機理，探討，腐蝕，應力，輸送，管線，鋼，天然氣，

因為第一例管道SCC失效發(fā)生在高pH值環(huán)境，所以在隨后的時間里，許多國家在實驗室里對管線鋼在高pH值情況下進行了廣泛的研究。選擇性溶解機理已經(jīng)成為了共識，此理論認為陽極不斷溶解導致了應力腐蝕的形核及擴展。但對陽極金屬是如何溶解的、應力所起的作用則存在不同觀點，如滑移-溶解、膜致解理、沿晶擇優(yōu)溶解、隧道腐蝕、應力吸附斷裂、蠕變膜破裂等。Parkins采用動電位極化方法測試，認為陰極極化促進了涂覆層下高pHSCC環(huán)境的形成，使得涂覆層破損處的管線表面電位處于活化－鈍化轉(zhuǎn)變區(qū)。在裂紋尖端，滑移臺階的存在造成金屬表面的氧化膜破裂－再鈍化－破裂交替進行，進而形成開裂。沿晶應力腐蝕開裂同材料內(nèi)部存在不同的微觀組織結(jié)構(gòu)及成分有關(guān)，由于管線鋼晶界碳化物偏析的存在，使晶界成分與晶粒內(nèi)部成分差異很大。晶界區(qū)的原子能量較高且電位較負，在溶液中相對晶粒內(nèi)部相當于陽極，能夠優(yōu)先溶解，從而引起強烈的晶間腐蝕。

三、近中性pHSCC

1985年，加拿大首次發(fā)生了在管道脫落涂層下的穿晶型SCC，隨后其他國家如墨西哥、意大利、前蘇聯(lián)以及沙特阿拉伯等也陸續(xù)發(fā)生了穿晶型SCC。這些裂紋都比較寬，發(fā)生腐蝕的部位基本上在防腐層剝落處，同時存在著Na2CO3-NaHCO3溶液或NaHCO3晶體，液體為pH值6~8中性的碳酸鹽溶液。TGSCC多數(shù)發(fā)生在氣溫較低的地區(qū)，這可能同地下水中CO2濃度較高有關(guān)，TGSCC發(fā)生時沒有明顯的電位衰減，通常將這類SCC稱為近中性pH SCC或非經(jīng)典的SCC，用以區(qū)別濃碳酸鹽－碳酸氫鹽溶液中的IGSCC。這兩種類型的SCC有一些相似之處，如裂紋均沿著與管道軸向平行的方向發(fā)展并引起管線開裂，裂紋多數(shù)在管道的下底側(cè)形核，裂紋的側(cè)壁通常覆蓋有磁鐵礦膜或碳酸鐵膜。

到目前為止，國內(nèi)外學者對管線鋼在近中性pHSCC提出了三種機制：陽極溶解機制、氫致開裂機制和陽極溶解與氫脆交互作用機制。

（一）陽極溶解機制。在近中性pHSCC機理研究的中，對于形成的機理沒有任何一種觀點能達到廣泛的共識。Wilmott等在414鋼+NS4溶液杯中進行了電化學實驗和裂紋擴展實驗，得出近中性pHSCC可能是AD機制，但同時氫的作用也不能忽視。Gonzalez-Rodriguez等采用SSRT試驗方法，對通過不同熱處理狀態(tài)的X80管線鋼在稀NaHCO3溶液中的SCC行為研究表明：在室溫下X80管線鋼的SCC是陽極溶解和膜破裂機制。

（二）氫致開裂機制。經(jīng)典的氫致開裂理論認為由于腐蝕的陰極反應析出氫，氫原子擴散到裂縫尖端的金屬內(nèi)部，集中在晶格中三軸向應變的局部區(qū)域，使得這一區(qū)域變脆，在一定的拉應力作用下產(chǎn)生脆斷。HIC機制普遍認為：氫能促進位錯的發(fā)生和運動，因此在比空拉時更低的外應力作用下，由于氫促進的局部塑性變形就會發(fā)展到臨界條件，促使金屬局部地區(qū)的應力集中等于被氫降低了的原子鍵結(jié)合力，或降低了裂縫前緣原子鍵結(jié)合能，或由于吸收氫而降低了表面能，或形成H2造成了內(nèi)高壓，促進了位錯運動，生成了氫化物等，從而導致了氫致微裂紋在該處形核。

（三）陽極溶解和氫脆交互作用機制

Parkins提出的陽極溶解和氫脆交互作用機理得到了更多學者的認可。其陽極溶解與氫脆交互作用的模型為：裂紋起始于鋼管表面的蝕坑處，此處局部環(huán)境的pH較低，并在蝕坑內(nèi)產(chǎn)生了氫原子；地下水中CO2促進形成了近中性pH環(huán)境；某些電解原子氫滲入鋼的基體，使鋼的局部力學性能退化，裂紋就可以在陽極溶解和氫脆聯(lián)合作用下起始和長大。

管線鋼的應力腐蝕受到材料、力學及環(huán)境因素的影響，這些因素通過影響對材料的電化學行為、傳質(zhì)動力學、氫的吸附和擴散聚集等發(fā)生作用，進而對裂紋的形核、擴展過程產(chǎn)生影響。因此，研究其開裂機理必須綜合考慮這三方面的協(xié)同作用。