ترک خوردگی استرس (SCC) چیست؟
ترک خوردگی تنشی (SCC) به شکل گیری ترک در مواد، معمولاً فلزات، ناشی از اثرات ترکیبی تنش کششی و یک محیط خورنده است. این ترک‌ها در مکان‌های خاصی از مواد منتشر می‌شوند و در صورت عدم شناسایی یا پیشگیری، اغلب منجر به شکست ناگهانی می‌شوند.
چه چیزی باعث ایجاد ترک خوردگی ناشی از استرس می شود؟
SCC زمانی اتفاق می‌افتد که یک ماده تحت تنش کششی (اعم از باقیمانده یا اعمال شده) در حضور یک محیط خورنده باشد. مواد خورنده مانند یون‌های کلرید، هیدروژن یا سولفیدها به سطح یا ریزساختار مواد حمله می‌کنند و آن را ضعیف می‌کنند و به ترک‌ها اجازه می‌دهند در طول زمان ایجاد و منتشر شوند.
کدام مواد بیشتر به SCC حساس هستند؟
فولاد ضد زنگ: به خصوص گریدهایی مانند 304 و 316 که در محیط های غنی از کلرید (مثلاً آب دریا) به SCC بسیار حساس هستند.
فولادهای با مقاومت بالا: این مواد در برابر SCC آسیب پذیر هستند، به ویژه در محیط های غنی از هیدروژن.
آلیاژهای آلومینیوم: برخی از آلیاژهای آلومینیوم مستعد ابتلا به SCC هستند، به ویژه در محیط های اسیدی یا با دمای بالا.
آلیاژهای مس: برخی از آلیاژهای مس، به ویژه هنگامی که در معرض گوگرد یا محیط های اسیدی قرار می گیرند، می توانند دچار SCC شوند.
چه شرایط محیطی به SCC کمک می کند؟
محیط های کلرید: محیط‌های غنی از یون‌های کلرید، مانند آب دریا، آب شور و محلول‌های حاوی کلر، از علل شایع SCC هستند، به‌ویژه برای فولاد ضد زنگ و آلیاژهای با استحکام بالا.
شرایط اسیدی: محیط‌های با pH پایین (شرایط اسیدی) می‌توانند فلزات را نسبت به SCC حساس‌تر کنند، مخصوصاً در مورد فولادهای ضد زنگ خاص.
هیدروژن: محیط‌های غنی از هیدروژن، مانند محیط‌های صنایع پتروشیمی یا هسته‌ای، می‌توانند به SCC ناشی از هیدروژن کمک کنند.
محیط های سولفیدی: محیط های با سولفید بالا یا سولفید هیدروژن برای القای SCC، به ویژه در صنایع نفت و گاز شناخته شده اند.
چگونه ترک خوردگی ناشی از استرس را تشخیص دهیم؟
تشخیص بصری SCC، به ویژه در مراحل اولیه، اغلب دشوار است. روش های رایج تشخیص عبارتند از:
تست اولتراسونیک (UT): برای تشخیص ترک ها یا حفره های داخلی که ممکن است قابل مشاهده نباشند استفاده می شود.
تست جریان گردابی: می توان از آن برای تشخیص ترک های سطح شکن استفاده کرد.
بررسی اشعه ایکس: برای تشخیص ترک های عمیق درون اجزا مفید است.
تست نفوذ رنگ (DPT): برای تشخیص ترک های سطحی استفاده می شود اما ممکن است ترک های زیر سطح را آشکار نکند.
روش های الکتروشیمیایی: می تواند به نظارت بر فعالیت خوردگی و شناسایی مناطق مستعد SCC کمک کند.
علائم ترک خوردگی ناشی از استرس چیست؟
علائم اولیه SCC عبارتند از:
ترک های سطحی: ترک های ریز و اغلب منشعب در امتداد مرز دانه ها یا در سطح.
شکست ناگهانی: ترک ها ممکن است به محض شروع به سرعت پخش شوند و منجر به شکست شکننده مواد شوند.
تضعیف موضعی: ترک ها در نواحی تحت تنش کششی و در شرایط محیطی خاص تمایل دارند.
چگونه می توان از ترک خوردگی ناشی از خوردگی استرس جلوگیری کرد؟
انتخاب مواد: از مواد مقاوم در برابر SCC، مانند تیتانیوم، اینکونل، هاستلوی و گریدهای خاصی از فولاد ضد زنگ استفاده کنید (به عنوان مثال، فولاد ضد زنگ دوبلکس، 2205).
کاهش استرس: تنش های کششی باقیمانده و اعمال شده را از طریق طراحی مناسب، فرآیندهای ساخت و عملیات حرارتی به حداقل برسانید.
بازدارنده های خوردگی: از مواد شیمیایی یا پوشش هایی استفاده کنید که می توانند از خوردگی یا شرایطی که باعث افزایش SCC می شوند، جلوگیری کنند.
درمان های سطحی: برای جلوگیری از حمله خورنده، پوشش های محافظ یا درمان های سطحی (مثلاً غیرفعال سازی) را اعمال کنید.
کنترل محیط: قرار گرفتن در معرض عوامل خورنده به ویژه کلریدها، هیدروژن یا ترکیبات گوگردی را محدود کنید.
بازرسی و نگهداری منظم: بازرسی های معمول را با استفاده از روش های آزمایش غیر مخرب انجام دهید و هرگونه منبع تنش یا خوردگی را حذف کنید.
کدام صنایع بیشتر تحت تاثیر SCC هستند؟
نفت و گاز: SCC در خطوط لوله، مخازن ذخیره سازی و مخازن تحت فشار در محیط هایی با محتوای سولفور، هیدروژن و کلرید بالا رایج است.
هسته ای: SCC در اجزای راکتور و لوله کشی در معرض دما و تابش بالا.
دریایی: سازه های فولادی ضد زنگ، بدنه کشتی و سایر اجزای فلزی موجود در آب دریا مستعد ابتلا به SCC هستند.
پردازش شیمیایی: محیط های پر استرس، دمای بالا و خورنده می توانند منجر به SCC در راکتورها، مبدل های حرارتی و خطوط لوله شوند.
هوافضا: اجزای هواپیما در معرض استرس و قرار گرفتن در معرض محیطی در برابر SCC آسیب پذیر هستند.
آیا ترک خوردگی ناشی از استرس قابل تعمیر است؟
تعمیر SCC چالش برانگیز است و به میزان آسیب بستگی دارد:
تمیز کردن و غیرفعال کردن سطح: برای SCC در مراحل اولیه، تمیز کردن سطح و اعمال روش‌های غیرفعال‌سازی می‌تواند خوردگی بیشتر را کاهش دهد.
جوشکاری یا سنگ زنی: اگر ترک ها خیلی عمیق نباشند، جوشکاری یا آسیاب کردن ناحیه آسیب دیده ممکن است.
جایگزینی: برای ترک های شدید یا زمانی که ماده به طور قابل توجهی استحکام خود را از دست داده است، ممکن است تعویض قطعات آسیب دیده ضروری باشد.
عواقب ترک خوردگی ناشی از استرس چیست؟
SCC می تواند منجر به موارد زیر شود:
شکست ناگهانی و فاجعه بار: از آنجا که ترک ها به طور نامرئی منتشر می شوند، ممکن است مواد بدون هشدار قبلی از بین بروند.
از دست دادن یکپارچگی ساختاری: حتی ترک های کوچک می توانند مواد را به شدت ضعیف کرده و منجر به شکست سیستم های بحرانی شوند.
خطرات ایمنی: خرابی غیرمنتظره مخازن تحت فشار، خطوط لوله یا اجزای ساختاری به دلیل SCC می تواند منجر به حوادث خطرناکی از جمله انفجار، نشت یا آلودگی محیطی شود.
نقش تنش پسماند در SCC چیست؟
تنش پسماند، به ویژه از جوشکاری، سرد کاری، یا فرآیندهای تولید، می تواند به طور قابل توجهی به SCC کمک کند. تنش کششی در مناطق خاص می تواند شروع و انتشار ترک ها را در محیط های خورنده آسان تر کند.
دما چگونه بر ترک خوردگی ناشی از استرس تأثیر می گذارد؟
دماهای بالا می توانند SCC را با افزایش سرعت خوردگی و مستعدتر کردن مواد در برابر شروع ترک تسریع کنند. دمای بالا همچنین می‌تواند لایه‌های اکسید محافظ را تضعیف کند، که بیشتر مواد را در معرض عوامل خورنده قرار می‌دهد.
آیا SCC می تواند در محیط های کم استرس رخ دهد؟
بله، SCC می تواند در سطوح نسبتاً پایین تنش کششی رخ دهد، به خصوص زمانی که عوامل دیگری مانند شرایط محیطی (به عنوان مثال، وجود کلرید یا اسید) وجود داشته باشد. با این حال، سطوح استرس بالاتر معمولاً روند را تسریع می کند.
خلاصه
ترک خوردگی تنشی (SCC) یک مکانیسم شکست جدی مواد است که تحت ترکیب تنش کششی و محیط های خورنده رخ می دهد. تشخیص زودهنگام و پیشگیری از طریق انتخاب مواد، کنترل محیطی و مدیریت استرس برای کاهش خطر SCC در کاربردهای حیاتی بسیار مهم است.
FA 
EN 
DE 
RU 
ID