縫隙腐蝕具有普遍性,對于金屬類型和腐蝕介質沒有“選擇性”,即幾乎全部種類的金屬都會發生該類腐蝕,腐蝕性介質都可能造成該類腐蝕。浙江至德鋼業有限公司本次主要介紹縫隙(xi)腐蝕機理、影響因素、研究縫隙腐蝕的數值方法,并提出相關預防措施。


  縫隙腐蝕屬于電化學腐蝕的一種類型,其機理包括金屬離子濃差電池理論、氧濃差電池理論、活化-鈍化電池理論等,其中氧濃差電池理論被大家普遍接受。對于服役于含氯離子環境中的奧氏(shi)體不銹鋼,氯離子會在縫隙內聚集,引發點(dian)蝕,加速縫隙腐蝕,該類腐蝕稱為點蝕型縫隙腐蝕。縫隙腐蝕和應力腐蝕相比,前者是局部的全面腐蝕或密度較大的坑蝕。從實際腐蝕案例來看,在氯離子以及拉應力存在的情況下(特別是拉應力較大的情況),生應力腐蝕的概率遠大于縫隙腐蝕。


 一般(ban)認為(wei),在含氧的(de)中(zhong)(zhong)性溶液(ye)中(zhong)(zhong),縫隙腐蝕是由氧濃差電池引起的(de)。過程如(ru)下:


  起始階段,縫隙里面和外面金屬的電化學(xue)反應一(yi)樣(yang),都是(shi)陽(yang)極(ji)溶解,主要反應為(wei):


式 1.jpg


  隨(sui)著(zhu)反應(ying)進行(xing)(xing),縫(feng)隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氧含(han)量降(jiang)低,又難以補(bu)充,造成陰(yin)極(ji)反應(ying)減緩(huan)直至(zhi)停(ting)止,但是陽(yang)極(ji)反應(ying)繼(ji)續進行(xing)(xing)。為達到反應(ying)平(ping)衡,縫(feng)隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)陽(yang)極(ji)反應(ying)只能由外部(bu)(bu)的(de)(de)陰(yin)極(ji)反應(ying)平(ping)衡,造成的(de)(de)結(jie)果是:縫(feng)隙(xi)外面(mian)(mian)的(de)(de)陰(yin)極(ji)反應(ying)面(mian)(mian)積大(da),內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)陽(yang)極(ji)反應(ying)面(mian)(mian)積小,加(jia)速了陽(yang)極(ji)反應(ying)。一(yi)方面(mian)(mian),縫(feng)隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由于陽(yang)極(ji)反應(ying)產(chan)生(sheng)的(de)(de)金屬離(li)子(zi)不易轉移到縫(feng)隙(xi)外面(mian)(mian),縫(feng)隙(xi)外部(bu)(bu)的(de)(de)陰(yin)離(li)子(zi)會進入縫(feng)隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)使電荷保持平(ping)衡,特別是溶(rong)液中含(han)氯(lv)離(li)子(zi)時,會造成內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯(lv)離(li)子(zi)含(han)量升(sheng)高。另(ling)一(yi)方面(mian)(mian),縫(feng)隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由于陽(yang)極(ji)溶(rong)解產(chan)生(sheng)的(de)(de)部(bu)(bu)分金屬離(li)子(zi)會發生(sheng)水解,造成氫離(li)子(zi)濃度(du)增(zeng)大(da),pH值降(jiang)低。縫(feng)隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯(lv)離(li)子(zi)濃度(du)的(de)(de)升(sheng)高以及pH值的(de)(de)增(zeng)加(jia)都會加(jia)速鈍化膜(mo)溶(rong)解。縫(feng)隙(xi)腐蝕示意圖(tu)如(ru)圖(tu)3-1所示。


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  假設材料(liao)表(biao)面是均(jun)勻(yun)的,縫(feng)隙內外“小陽極”“大陰極”的反應(ying)持續進行,則縫(feng)隙內會發生全面的縫(feng)隙腐蝕(shi)(shi)。實(shi)際上,金屬表(biao)面的鈍化(hua)膜會存(cun)在缺(que)(que)陷,諸如表(biao)面夾雜、化(hua)學(xue)成分不(bu)均(jun)勻(yun)、晶體缺(que)(que)陷、機械破壞(huai)等。在侵蝕(shi)(shi)性(xing)陰離子(zi)存(cun)在的情況下,這些缺(que)(que)陷部(bu)位的鈍化(hua)膜優(you)先被破壞(huai),發生點蝕(shi)(shi)或應(ying)力腐蝕(shi)(shi)等更為(wei)局部(bu)的腐蝕(shi)(shi)形態。