Hydrogen-facilitated anodic dissolution-type stress corrosion cracking of pipeline steels in near-neutral pH solution

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Hydrogen-facilitated anodic dissolution-type stress corrosion cracking of pipeline steels in near-neutral pH solution

Gu, B. / Luo, J. / Mao, X.

Am Rohrleitungsstahl API X-80 und X-52 wurde die Wasserstoffaufnahme durch die Korrosionsreaktion in neutraler Lösung und bei kathodischer Polarisation in As2O3-haltiger H2SO4 untersucht. Damit sollten die Verhältnisse an erdverlegten Rohrleitungen mit Beschichtungsfehlern simuliert werden. An gekerbten Proben mit und ohne vorherige Wasserstoffbeladung wurden CERT-Versuche in der Prüflösung NS-4 durchgeführt und Stromdichte-Potentialkurven in NaHCO3-Lösungen und NS-4 aufgenommen. Der in den Stahl eindiffundierte Wasserstoff erhöht in NaHCO3-Lösungen erheblich die anodische Auflösungsgeschwindigkeit, so daß der Passivbereich eingeengt oder ganz aufgehoben wird. In der Lösung NS-4 ergibt sich bei aktivem Verhalten kein Einfluß einer vorherigen H-Beladung. Bei den CERT-Versuchen ist jedoch eine merkliche Versprödung durch die vorherige H-Beladung zu beobachten. Ebenso nehmen auf der Bruchfläche die Bereiche mit Sprödbruch zu. Mit SIMS wurde festgestellt, daß sich der Wasserstoff an der Rißspitze anreichert. Sowohl bei pH 3 als auch bei pH 5 und 8 reicherte sich der Wasserstoff bis 10 ppm an der Rißspitze an (Matrix: 2,5 ppm), bei niedrigen pH-Werten trat eine weitere Anhäufung im Abstand von 1 mm zur Rißspitze auf. Der Mechanismus der H-Anreicherung wurde thermodynamisch diskutiert. Schlußfolgernd wurde festgestellt, daß bei erdverlegten Rohrleitungen Spannungskorrosion durch Wasserstoff auch in nahezu neutralen Lösungen auftreten kann. Verstärkt wird der Einfluß durch einen geringen pH-Wert und durch kathodische Polarisation.