Petrol ve doğalgaz boru hattı çeliklerinin hidrojen nedenli çatlama davranışı

Abstract

Bu çalışmada sulu H2S içeren asidik servis şartlarına maruz kalan yüksek mukavemetli düşük alaşımlı hat borusu çelikleri ve onların kaynaklı birleşmelerinde meydana gelen hidrojen nedenli çatlama (HIC) davranışları üzerinde çalışılmıştır. bu kapsamda yapılan deneysel çalışmalarda doğal gaz ve petrol boru hatlarının maruz kaldığı asidik ortamı temsil etmek amacıyla NACE TM0284 standart deney çözeltisi kullanılmıştır.Bu amaçla yapılan deneylerde, doğal gaz ve petrol boru hatlarında kullanılan API 5L X60, X65 ve X70 çelikleri ile onların fabrikasyon (tozaltı ark ve elektrik direnç kaynaklı) ve saha (lazer ve elektrik ark) kaynaklı uygulamalarının asidik ortamlardaki davranışları iki farklı yöntemle belirlenmiştir.Birinci yöntemde, gerilmesiz test numuneleri standart deney çözeltisine maruz bırakılarak sonuçları incelenmiştir. İkinci yöntemde ise borulardan alınan kaynaklı numuneler deney çözeltisine maruz bırakıldıktan sonra, oda sıcaklığında çekme, eğme ve sertlik testleri gibi API 5L'de tanımlanan bir dizi mekanik testlere tabi tutulmuştur. Farklı kaynak yöntemleri ile kaynaklı numuneler üzerinde yapılan incelemeler sonucunda, gerilme uygulanmamış numunelerin yalnız ana malzeme bölgesinde HIC çatlamaları tespit edilirken, ikinci yöntem izlenerek yapılan mekanik testler sonucunda ise kaynaklı numunelerin ısı tesiri altındaki bölgeden (ITAB) ve kaynak bölgesinden çatladıkları veya koptukları görülmüştür.Sonuç olarak, çözeltiden malzeme içerisine absorbe olan ve yapıda bulunan metalurjik hatalarda (segregasyon, inklüzyon vb.) tuzaklanan hidrojenin, gerilmesiz deney numunelerin ana malzemelerinde dekohezyon mekanizması yoluyla HIC çatlamasına, gerilme uygulanan kaynaklı numunelerde ise plastisite mekanizması yoluyla gerilmenin yoğunlaştığı ITAB ve kaynak bölgesine taşınması sonucunda gerilmeli hidrojen çatlamasının bir türevi olan gerilme yönlenmeli hidrojen nedenli çatlamasına (SOHIC) neden olduğu değerlendirilmiştir.