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腐(fu)蝕(shi)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(ao)氏(shi)體不(bu)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,在含氧(yang)的中性溶(rong)液中,縫(feng)隙腐蝕是由氧(yang)濃差電池引(yin)起的。過程(cheng)如下:
起(qi)始階段(duan),縫隙里(li)面和外(wai)面金屬的電化學反應一(yi)樣,都是陽(yang)極溶解,主要反應為:

隨(sui)著(zhu)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)進(jin)行,縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)氧含(han)量(liang)降低(di),又難以(yi)補充,造(zao)成(cheng)陰極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)減(jian)緩直至停止,但是陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)繼續進(jin)行。為達到(dao)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)平(ping)衡,縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)只能由(you)外(wai)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)平(ping)衡,造(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)結果是:縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)(de)陰極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)面(mian)(mian)(mian)積大,內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)面(mian)(mian)(mian)積小,加(jia)速了陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)。一方面(mian)(mian)(mian),縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)由(you)于(yu)陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產生的(de)(de)(de)金(jin)屬離(li)(li)子不易(yi)轉移到(dao)縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)面(mian)(mian)(mian),縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰離(li)(li)子會(hui)進(jin)入縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)使電荷保持平(ping)衡,特別是溶液中含(han)氯離(li)(li)子時(shi),會(hui)造(zao)成(cheng)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)子含(han)量(liang)升(sheng)(sheng)高。另一方面(mian)(mian)(mian),縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)由(you)于(yu)陽(yang)極(ji)溶解產生的(de)(de)(de)部(bu)(bu)(bu)(bu)分金(jin)屬離(li)(li)子會(hui)發生水解,造(zao)成(cheng)氫離(li)(li)子濃(nong)度增大,pH值降低(di)。縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)子濃(nong)度的(de)(de)(de)升(sheng)(sheng)高以(yi)及pH值的(de)(de)(de)增加(jia)都會(hui)加(jia)速鈍化膜(mo)溶解。縫(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐蝕示意(yi)圖如(ru)圖3-1所示。

假(jia)設材料(liao)表面是(shi)均(jun)勻的,縫隙內外“小(xiao)陽極(ji)”“大陰極(ji)”的反應持續進行,則縫隙內會(hui)發生(sheng)全(quan)面的縫隙腐(fu)蝕(shi)(shi)。實(shi)際(ji)上,金屬表面的鈍化膜(mo)會(hui)存(cun)在(zai)(zai)缺(que)陷,諸如(ru)表面夾雜(za)、化學成(cheng)分不均(jun)勻、晶(jing)體缺(que)陷、機(ji)械破壞(huai)(huai)等。在(zai)(zai)侵蝕(shi)(shi)性陰離子存(cun)在(zai)(zai)的情況下(xia),這些缺(que)陷部(bu)(bu)位的鈍化膜(mo)優(you)先(xian)被(bei)破壞(huai)(huai),發生(sheng)點蝕(shi)(shi)或(huo)應力腐(fu)蝕(shi)(shi)等更為局部(bu)(bu)的腐(fu)蝕(shi)(shi)形態。

