Fissuration par corrosion sous contrainte de la chaleur de l'acier X80

npj Materials Degradation volume 7, Numéro d'article : 27 (2023) Citer cet article

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On observe que Bacillus cereus (B. cereus) a des effets variables sur la sensibilité à la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) de différentes microstructures dans la zone affectée thermiquement (ZAT) simulée de l'acier X80. Au potentiel de circuit ouvert (OCP), la sensibilité au SCC de différentes microstructures est passée de 3,40 à 7,49 % en milieu abiotique à 10,22 à 15,17 % en milieu biotique. À −0,9 V (SCE), il est passé de 22,81 à 26,51 % à 35,76 à 39,60 %. L'augmentation de la sensibilité du SCC lors de l'exposition à B. cereus était la plus élevée dans la ZAT à gros grains (7, 68 et 16, 79% à OCP et -0, 9 V, respectivement), suivie par les HAZ intercritiques et à grain fin. En raison des différences dans la composition des phases, le type de joint de grain, la densité de dislocation et le potentiel volta de surface, le nombre d'adhésion initial et la position de B. cereus dans la microstructure de la ZAT étaient différents, ce qui entraînait des sensibilités différentes au SCC.

L'acier pour pipelines X80 est largement reconnu comme l'un des aciers pour pipelines sans soudure et soudés les plus économiques en raison de sa résistance, de sa solidité et de sa soudabilité élevées. Bien que les accidents de corrosion soient minimisés dans les canalisations fabriquées et exploitées conformément à la réglementation, ils ne sont pas complètement éliminés en raison de la microstructure particulière des joints soudés1,2,3. Le changement de la microstructure locale au cours du cycle thermique de soudage est attribué au comportement à la corrosion de la région de soudure correspondante4,5,6. La zone affectée thermiquement (ZAT) mérite une attention particulière pour son rôle dans la résistance à la corrosion, car les propriétés physiques, mécaniques et chimiques de l'alliage qu'elle contient diffèrent de celles observées dans la zone du métal-mère. Dans les aciers conventionnels, la HAZ peut être décomposée en trois composants cruciaux : la HAZ intercritique (ICHAZ), la HAZ à grains fins (FGHAZ) et la HAZ à gros grains (CGHAZ), chaque composant présentant une microstructure distincte.

Au cours des dernières décennies, un nombre important d'études sur la corrosion des joints soudés se sont concentrées sur les corrosions galvaniques, sous contrainte et par fatigue dans l'atmosphère océanique, les solutions du sol et d'autres environnements7,8,9. Récemment, la corrosion microbiologiquement influencée (CMI) des joints soudés a attiré l'attention des chercheurs10,11,12. Arun et al.13 ont étudié les changements microstructuraux dans l'acier inoxydable, y compris la formation d'austénite secondaire et intergranulaire dans les joints de soudure qui réduisaient les niveaux d'éléments d'alliage et entraînaient une MIC. Antony et al.14 ont signalé que l'attaque des bactéries sulfato-réductrices (SRB) se produisait préférentiellement dans la phase ferrite d'une soudure en acier inoxydable duplex 2205, tout en étant limitée à la phase austénite du métal-mère. Liduino et al.15 ont mené une étude comparative sur la zone de soudage de l'acier X65 et ont observé que la région de soudage était plus sujette au développement de biofilm, principalement lié à la rugosité de la surface. De toute évidence, la microstructure de l’acier inoxydable ou de l’acier au carbone affecte considérablement la sensibilité à la corrosion et ses mécanismes sous-jacents.

La plupart des équipements sont soumis à des contraintes pendant le service. Par la suite, la relation entre les micro-organismes et la corrosion sous contrainte est étudiée16,17,18. Le SRB améliore les caractéristiques de rupture fragile de l’acier au carbone en facilitant la recombinaison de l’hydrogène et la diffusion de l’hydrogène atomique dans le métal19. Le SRB dispose de différents mécanismes de contrôle de la fissuration par corrosion sous contrainte (SCC) de l'acier 980 à différents temps de culture par perméation d'hydrogène, qui est également étroitement liée à celle sous potentiel cathodique20. Sous un potentiel cathodique, les piqûres assistées par SRB et la promotion de la perméation de l'hydrogène dans l'acier facilitent l'initiation et la propagation des fissures, responsables de l'augmentation de la susceptibilité au SCC21. De nombreuses études se sont concentrées sur le SRB, mais peu ont été rapportées sur Bacillus cereus (B. cereus), une bactérie typique réductrice de nitrate (NRB) répandue dans les sols et les océans22,23,24. La seule étude sur la corrosion sous contrainte réalisée par NRB rapporte que l'ammoniac produit par son métabolisme conduit à la dézincification et à la fracture ultérieure de l'alliage de cuivre25. Des études antérieures ont confirmé que l'acier X80 présente des taux de corrosion élevés et une sensibilité au SCC dans un environnement Bacillus cereus (B. cereus)26,27. L’effet de B. cereus sur la détérioration de la ZAT des soudures est peu exploré. Il existe donc une lacune en matière de recherche dans l’étude de la corrosion sous contrainte de l’acier X80 dans la ZAT lors d’une exposition à B. cereus dans un environnement à pH presque neutre.