近日，我校材料科学与工程学院研究团队与中国科学院金属研究所、新加坡南洋理工大学、湖南科技大学研究团队联合攻关，在油气管线应力腐蚀开裂研究领域取得重要突破，相关研究成果以《阴极保护条件下X80管线钢焊接接头的微生物诱导应力腐蚀开裂》（Microbiologically assisted stress corrosion cracking of X80 pipeline steel welded joint under cathodic protection）为题，发表在材料科学领域顶刊《材料学报》（Acta Materialia）。材料科学与工程学院2022级硕士研究生钟桢为论文第一作者，中国科学院金属研究所韦博鑫副研究员为共同第一作者，材料科学与工程学院吴堂清教授为论文独立通讯作者，新加坡南洋理工大学Upadrasta Ramamurty教授和湖南科技大学王振生教授为共同作者，我校为论文的第一单位。
能源运输，特别是石油与天然气的长距离输送，已经成为国家经济发展中至关重要的一环，保证高强度油气管线的长期结构完整性变得尤为关键。复杂的地下环境中，应力腐蚀开裂（SCC）是威胁管线安全的重要原因，这一问题在微生物活跃的环境中更为突出。针对微生物诱导管线钢SCC机理认识的不足，上述科研团队系统研究了X80管线钢焊接接头在硫酸盐还原菌（SRB）环境中，不同阴极保护（CP）电位条件下的SCC行为。
慢应变速率拉伸实验发现，在SRB活跃环境中，X80管线钢焊接接头在CP条件下表现出较高SCC敏感性，且SCC断裂主要产生在焊缝区（WZ）。鉴于此，研究团队通过氢渗透测试和电化学测试等手段，发现SRB可以通过促进氢析出和加速金属腐蚀，显著加剧管线钢SCC进程。EBSD测试发现，WZ区存在较多的晶界铁素组织，SCC裂纹优先在晶界铁素体内成核，并终止于针状铁素体界面。进一步的FIB-TEM测试表明，WZ中存在的微观异质结构、高角度晶界以及微米级富Ti夹杂物作为不可逆氢陷阱，提高了氢捕获效率，成为了提高SCC敏感性的关键因素。
从安全防护的角度，研究团队建立了无菌与有菌环境中管线钢焊接接头的失效/安全图，确定了无菌条件下的安全CP电位窗口（-790 ~ -919 mV vs. SCE），但在SRB活跃环境中该有效CP电位窗口消失。此外，基于上述研究结果，团队进一步提出优化焊接工艺参数、严格控制夹杂物尺寸与分布等针对性防护策略。
吴堂清教授长期从事管线钢微生物腐蚀和应力腐蚀开裂研究，以第一/通讯作者在Acta Materialia（2篇）、Journal of Materials Science&Technology（3篇）和Corrosion Science（12篇）等杂志发表SCI论文60余篇，获得湖南省自然科学奖二等奖（排名第一）、湖南省博士后创新创业大赛银奖（排名第一）和中国科学院优秀博士学位论文奖等高级别科技奖励，2025年获聘为湖南省“芙蓉学者奖励计划”特聘教授。
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.actamat.2025.121722
鍏ㄦ枃鎼滅储
