ترک استرس سولفیدی (SSC) نوعی ترک خوردگی فلزی است که با خوردگی و تنش کششی (باقیمانده و/یا اعمالی) در حضور آب و سولفید هیدروژن (H2S) همراه است.
مکانیسم ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC)
SSC نوعی ترک خوردگی استرس هیدروژنی (HSC) است که به شکنندگی فلز ناشی از هیدروژن اتمی تولید شده بر روی سطح فلز در اثر خوردگی اسیدی مربوط می شود. در حضور سولفیدها، جذب هیدروژن ارتقا می یابد. هیدروژن اتمی می تواند در فلز پخش شود و چقرمگی آن را کاهش دهد و حساسیت به ترک خوردگی را افزایش دهد. فلزات با استحکام بالا و مناطق جوش سخت تر نسبت به SSC حساس تر هستند.
خطرات ترک خوردگی ناشی از استرس سولفید (SSC)
SSC یک حالت رایج خرابی مواد در صنعت نفت و گاز و همچنین در محیط های شیمیایی خاص است و می تواند به طور قابل توجهی بر ایمنی تجهیزات و پایداری عملیاتی تأثیر بگذارد.
به عنوان مثال، مطالعات نشان داده است که پس از سه سال استفاده در یک مرطوب محیط H2S، ترک هایی که از سطح داخلی دریچه منشاء می گیرند در سطح مقطع بدنه یک شیر کنترل جریان سرچاهی A216-WCC با شواهد واضحی از آسیب خوردگی فولاد مشاهده شد.
SSC تهدیدهای جدی برای ایمنی عملیاتی تجهیزات صنعتی، کارایی تولید و همچنین ایمنی محیطی و پرسنل است. بنابراین، باید اقدامات موثری در طراحی، انتخاب مواد، بهره برداری و نگهداری برای پیشگیری و کاهش خطرات آن انجام شود.
عوامل تأثیرگذار
ترک خوردگی استرس سولفید (SSC) یک پدیده خوردگی تنشی است که در اثر برهمکنش بین سولفید هیدروژن (H2S) و مواد فلزی ایجاد می شود. وقوع آن به عوامل متعددی از جمله محیط خورنده (به ویژه وجود H2S)، شکنندگی فلز و عوامل تنش بستگی دارد. دماهای بالا، فشارهای بالا، اتصالات جوش و مواد با استحکام بالا همگی می توانند خطر SSC را تشدید کنند.
برخی از مواد فلزی، مانند فولادهای با استحکام بالا، فولادهای ضد زنگ و فولادهای کم آلیاژ، در محیطهای سولفید هیدروژن آسیبپذیر میشوند. مرزهای دانه و سایر ویژگی های ریزساختاری این مواد آنها را در برابر نفوذ اتم هیدروژن مستعدتر می کند که منجر به شکنندگی هیدروژن و انتشار ترک می شود. مواد با مقاومت بالا، اتصالات جوش داده شده و مواد با عملیات حرارتی ناقص به ویژه در معرض SSC هستند.
| مواد فلزی | حساسیت SSC | دلیل/توضیح |
| فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ | بالا | فولاد کربن و فولاد کم آلیاژ به SSC در محیط های H2S، به ویژه در شرایط با تنش بالا، بسیار حساس هستند. آنها مقاومت خوردگی ضعیفی دارند و انتشار ترک را آسان تر می کند. |
| فولاد ضد زنگ (به عنوان مثال، 304، 316) | متوسط | فولادهای زنگ نزن آستنیتی نسبت به SSC در محیط های H2S حساس هستند، به ویژه در خوردگی موضعی. گریدهایی مانند 316L می توانند مقاومت را با افزایش محتوای آلیاژ بهبود بخشند. |
| فولاد کم آلیاژی با استحکام بالا | بالا | استحکام و سختی بالا باعث افزایش حساسیت به SSC، به ویژه در غلظت های بالا H2S می شود. |
| فولادهای پر آلیاژ (مانند اینکونل، هاستلوی) | کم | فولادهای با آلیاژ بالا مقاومت در برابر خوردگی و مقاومت در برابر شکنندگی هیدروژنی را ارائه می دهند که آنها را برای محیط های H2S با حساسیت SSC پایین مناسب می کند. |
| تیتانیوم و آلیاژهای تیتانیوم | کم | تیتانیوم یک فیلم اکسید محافظ در محیطهای H2S تشکیل میدهد که مقاومت بسیار خوبی در برابر خوردگی و مقاومت SSC قوی ایجاد میکند. |
اقدامات پیشگیرانه
انتخاب مواد مناسب: از موادی استفاده کنید که در برابر خوردگی سولفید هیدروژن مقاوم هستند (مانند فولادهای کم آلیاژ یا فولادهای ضد زنگ) یا از درمان های سطح تخصصی برای بهبود مقاومت در برابر SSC استفاده کنید.
کاهش استرس: تنشهای پسماند و تنشهای خارجی را در طول فرآیندهای طراحی و ساخت به حداقل برسانید تا از مناطق تمرکز تنش جلوگیری کنید.
کنترل غلظت سولفید هیدروژن: کاهش غلظت سولفید هیدروژن در محیط های عملیاتی و اجرای اقدامات موثر کنترل گاز.
از عملیات حرارتی یا پوشش های محافظ استفاده کنید: چقرمگی و مقاومت مواد در برابر SSC را از طریق عملیات حرارتی یا با اعمال پوششها و لایههای محافظ برای به حداقل رساندن قرار گرفتن در معرض سولفید هیدروژن بهبود دهید.
ترک خوردگی استرس سولفید (SSC) در مقابل ترک خوردگی استرس (SCC)
در حالی که هر دو SSC و SCC شامل ترک خوردگی تحت تأثیر تنش کششی و یک محیط خورنده هستند، SSC زیرمجموعهای خاص از SCC است که عمدتاً در محیطهای H2S رخ میدهد، جایی که شکنندگی هیدروژن نقش اصلی را بازی میکند. از سوی دیگر، SCC یک پدیده گستردهتر است که میتواند توسط انواع عوامل خورنده در مواد و محیطهای مختلف ایجاد شود. جلوگیری از هر دو نوع ترک مستلزم بررسی دقیق انتخاب مواد، مدیریت تنش و عوامل محیطی است.
خلاصه
ترک خوردگی استرس سولفیدی (SSC) یک پدیده شکستگی شکننده است که توسط سولفید هیدروژن در محیطهای حاوی گوگرد ایجاد میشود که عملکرد مواد فلزی را تحت استحکام بالا و شرایط سخت به شدت تحت تأثیر قرار میدهد. درک مکانیسم و عوامل مؤثر بر SSC، همراه با انجام اقدامات پیشگیرانه مناسب، برای اطمینان از ایمنی تجهیزات، افزایش عمر سرویس و جلوگیری از توقف تولید ضروری است.
FA 
EN 
DE 
RU 
ID 
ES 
FR 
NL