损伤控制:应力腐蚀裂纹检测

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介绍

一般来说，应力腐蚀开裂(SCC)被定义为一种冶金损伤机制，其特征是在持续载荷(施加或残余)下存在亚临界开裂，最常见于液体环境，但有时也发生在气体环境中。此外，有许多形式的SCC通常会影响炼油、石化和相关压力设备，包括但不限于以下情况:

• 胺鳞状细胞癌
• 氨鳞状细胞癌
• 碳酸盐岩鳞状细胞癌
• 苛性鳞状细胞癌
• 氯鳞状细胞癌
• 聚硫酸SCC

压力设备中这些不同类型的SCC的倾向取决于许多特定的制造和工艺操作变量，例如材料性能和化学性质、焊接程序、焊缝几何形状、焊缝沉积和热影响区(HAZ)硬度/微观结构、原始热处理、外部环境条件、工艺流组成、pH值、温度、工作应力水平以及与局部应力集中的接近程度。总的来说，这些不同的变量对SCC敏感性和明显不可预测的裂纹扩展速率的影响往往是相互混淆的，这使得上述形式的SCC在老化部件中非常复杂和难以管理[2,3]。因此，SCC导致的设备故障继续困扰着许多行业，在许多情况下，人们对这些复杂的损坏机制缺乏全面的理解和认识。

本期的损害控制概述了一些更常见的SCC形式(如上所列)，这些SCC会对工艺设备的长期可靠性产生不利影响，并给工厂人员带来显著的可靠性和维护负担。此外，本文特别着重于检测这些形式的裂纹，并对有效的检测方法进行了评论。在本文中，由于气态氢或硫化物应力开裂(SSC)引起的钢的亚临界开裂通常被认为与氢脆(HE)或湿H的存在有关₂S，其中钢的氢渗透是这些损伤机制的根源[4,5]。由于这个原因，本文不详细介绍这些类型的裂缝。此外，由液态金属环境(如锌或汞)引起的亚临界开裂通常也被视为与SCC不同的一种损伤机制现象，称为液态金属脆化(LME)[6]。为此，本文没有详细介绍LME，但是工程师和检查人员应该很好地理解它，以及SSC和HE，以便在现场完成对任何已识别的裂缝相关损伤的适当描述。

不同形式的应力腐蚀开裂(SCC)

正如本文所讨论的，尽管潜在的开裂敏感性可能是冶金的一个功能，并且是由不同的工艺环境和控制化学反应推动的，但不同的SCC机制的损伤形态在本质上往往是相似的(具有共同的裂纹驱动力，如拉伸焊缝残余和施加应力)。能够成功识别SCC的共同特征是合理管理与潜在使用中泄漏甚至压力设备突然灾难性破裂相关风险的重要的第一步。下面的描述强调了一些关键的损伤特征和关键因素，这些特征和因素可以显著增加某些不同形式的SCC的损伤倾向，并最终导致失效。