Wat is spanningscorrosiescheuren (SCC)?
Stress Corrosion Cracking (SCC) is de vorming van scheuren in materialen, meestal metalen, veroorzaakt door de gecombineerde effecten van trekspanning en een corrosieve omgeving. Deze scheuren verspreiden zich op specifieke locaties van het materiaal, wat vaak leidt tot plotseling falen als het niet wordt gedetecteerd of voorkomen.
Wat veroorzaakt spanningscorrosie?
SCC treedt op wanneer een materiaal onder trekspanning staat (hetzij resterend of toegepast) in de aanwezigheid van een corrosieve omgeving. De corrosieve stoffen, zoals chloride-ionen, waterstof of sulfiden, tasten het oppervlak of de microstructuur van het materiaal aan, verzwakken het en laten scheuren ontstaan en zich in de loop van de tijd voortplanten.
Welke materialen zijn het meest vatbaar voor SCC?
Roestvrij staal: Vooral types als 304 en 316 zijn zeer gevoelig voor SCC in chloriderijke omgevingen (bijvoorbeeld zeewater).
Hoogwaardige staalsoorten: Deze materialen zijn kwetsbaar voor SCC, vooral in waterstofrijke omgevingen.
Aluminiumlegeringen: Bepaalde aluminiumlegeringen zijn gevoelig voor SCC, vooral in zure omgevingen of omgevingen met hoge temperaturen.
Koperlegeringen: Bepaalde koperlegeringen kunnen SCC ondergaan, vooral wanneer ze worden blootgesteld aan zwavel- of zure omgevingen.
Welke omgevingsomstandigheden dragen bij aan SCC?
Chloride-omgevingen: Omgevingen die rijk zijn aan chloride-ionen, zoals zeewater, zout water en chloorhoudende oplossingen, zijn veelvoorkomende oorzaken van SCC, met name bij roestvrij staal en legeringen met een hoge sterkte.
Zure omstandigheden: Omgevingen met een lage pH-waarde (zure omstandigheden) kunnen metalen gevoeliger maken voor SCC, vooral in het geval van bepaalde soorten roestvast staal.
Waterstof: Waterstofrijke omgevingen, zoals in de petrochemische of nucleaire industrie, kunnen bijdragen aan waterstofgeïnduceerde SCC.
Sulfide-omgevingen: Het is bekend dat omgevingen met veel sulfiden of waterstofsulfiden SCC veroorzaken, met name in de olie- en gasindustrie.
Hoe kunt u spanningscorrosiescheuren detecteren?
SCC is vaak moeilijk visueel te detecteren, vooral in de beginfase. Veelvoorkomende detectiemethoden zijn:
Ultrasoon testen (UT): Wordt gebruikt om interne scheuren of holtes te detecteren die mogelijk niet zichtbaar zijn.
Wervelstroomtest: Kan worden gebruikt om scheuren in het oppervlak te detecteren.
Röntgeninspectie: Handig voor het detecteren van diepe scheuren in componenten.
Kleurstofpenetranttest (DPT): Wordt gebruikt om scheuren in het oppervlak te detecteren, maar onthult mogelijk geen scheuren onder het oppervlak.
Elektrochemische methoden: Kan helpen bij het bewaken van corrosieactiviteit en het detecteren van gebieden die gevoelig zijn voor SCC.
Wat zijn de tekenen van spanningscorrosie?
De belangrijkste symptomen van SCC zijn:
Oppervlaktescheuren: Fijne, vaak vertakte scheuren langs korrelgrenzen of aan het oppervlak.
Plotseling falen: Als er eenmaal scheuren ontstaan, kunnen deze snel groter worden en kan het materiaal broos worden.
Gelokaliseerde verzwakking: Scheuren ontstaan meestal op plekken waar trekspanning optreedt en onder specifieke omgevingsomstandigheden.
Hoe kan spanningscorrosie worden voorkomen?
Materiaalkeuze: Gebruik materialen die bestand zijn tegen SCC, zoals titanium, Inconel, Hastelloy en bepaalde soorten roestvrij staal (bijv. duplex roestvrij staal, 2205).
Stress verminderen: Minimaliseer rest- en toegepaste trekspanningen door een goed ontwerp, productieprocessen en warmtebehandeling.
Corrosie-inhibitoren: Gebruik geen chemicaliën of coatings die corrosie of omstandigheden die SCC bevorderen, kunnen tegengaan.
Oppervlaktebehandelingen: Breng beschermende coatings of oppervlaktebehandelingen (bijvoorbeeld passivering) aan om corrosie te voorkomen.
Omgevingscontrole: Beperk blootstelling aan bijtende stoffen, met name chloriden, waterstof of zwavelverbindingen.
Regelmatige inspectie en onderhoud: Voer routinematige inspecties uit met behulp van niet-destructieve testmethoden en verwijder alle bronnen van spanning of corrosie.
Welke sectoren worden het meest getroffen door SCC?
Olie en gas: SCC komt veel voor in pijpleidingen, opslagtanks en drukvaten in omgevingen met een hoog zwavel-, waterstof- en chloridegehalte.
Kernenergie: SCC in reactorcomponenten en leidingen die worden blootgesteld aan hoge temperaturen en straling.
Marinier: Roestvaststalen constructies, scheepsrompen en andere metalen onderdelen in zeewater zijn gevoelig voor SCC.
Chemische verwerking: Omgevingen met hoge spanning, hoge temperaturen en corrosieve stoffen kunnen leiden tot SCC in reactoren, warmtewisselaars en pijpleidingen.
Lucht- en ruimtevaart: Vliegtuigonderdelen die worden blootgesteld aan stress en blootstelling aan de omgeving, zijn kwetsbaar voor SCC.
Kunnen spanningscorrosiescheuren worden gerepareerd?
Het repareren van SCC is een uitdaging en hangt af van de omvang van de schade:
Oppervlaktereiniging en passivering: Bij SCC in een vroeg stadium kan verdere corrosie worden beperkt door het oppervlak te reinigen en passiveringsbehandelingen toe te passen.
Lassen of slijpen: Als de scheuren niet te diep zijn, is het mogelijk om het aangetaste gebied te lassen of te slijpen.
Vervanging: Bij ernstige scheuren of wanneer het materiaal aanzienlijk aan sterkte heeft ingeboet, kan het nodig zijn de aangetaste delen te vervangen.
Wat zijn de gevolgen van spanningscorrosie?
SCC kan leiden tot:
Plotselinge en catastrofale mislukking: Omdat scheuren onzichtbaar ontstaan, kan het materiaal zonder waarschuwing kapotgaan.
Verlies van structurele integriteit: Zelfs kleine scheurtjes kunnen het materiaal ernstig verzwakken, wat kan leiden tot uitval van belangrijke systemen.
Veiligheidsrisico's: Onverwachte uitval van drukvaten, pijpleidingen of constructiecomponenten als gevolg van SCC kan leiden tot gevaarlijke incidenten, zoals explosies, lekkages of verontreiniging van het milieu.
Welke rol speelt restspanning bij SCC?
Restspanning, met name van lassen, koudbewerking of productieprocessen, kan aanzienlijk bijdragen aan SCC. De trekspanning in bepaalde gebieden kan het gemakkelijker maken voor scheuren om te initiëren en zich voort te planten in corrosieve omgevingen.
Welke invloed heeft temperatuur op spanningscorrosie?
Hoge temperaturen kunnen SCC versnellen door de corrosiesnelheid te verhogen en materialen gevoeliger te maken voor het ontstaan van scheuren. Hoge temperaturen kunnen ook beschermende oxidelagen verzwakken, waardoor het materiaal verder wordt blootgesteld aan corrosieve middelen.
Kan SCC voorkomen in omgevingen met weinig stress?
Ja, SCC kan optreden bij relatief lage niveaus van trekspanning, vooral wanneer andere factoren zoals omgevingsomstandigheden (bijv. aanwezigheid van chloriden of zuur) aanwezig zijn. Hogere spanningsniveaus versnellen het proces echter doorgaans.
Samenvatting
Stress Corrosion Cracking (SCC) is een ernstig materiaalfalenmechanisme dat optreedt onder de combinatie van trekspanning en corrosieve omgevingen. Vroegtijdige detectie en preventie door middel van materiaalselectie, omgevingscontrole en stressmanagement zijn cruciaal om het risico op SCC in kritische toepassingen te verminderen.
NL 
EN 
DE 
RU 
FA 
ID 
ES 
FR