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體不銹(xiu)鋼(gang),氯離子會在縫隙內聚集,引發點(dian)蝕(shi),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(nong)差電池引起(qi)的。過(guo)程(cheng)如(ru)下:


  起(qi)始階段,縫隙里(li)面(mian)和外面(mian)金屬的電(dian)化學反應一樣,都是陽極溶解,主要反應為:


式 1.jpg


  隨著反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)進(jin)行,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)氧含量(liang)降低,又(you)難(nan)以(yi)補充,造成(cheng)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)減緩直至停(ting)止(zhi),但是陽極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)繼(ji)續進(jin)行。為達到反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡(heng),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)陽極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)只能由外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)的(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡(heng),造成(cheng)的(de)結果是:縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)面(mian)的(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)積大(da),內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)陽極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)積小,加(jia)速了(le)陽極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。一方面(mian),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)由于陽極(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)產生的(de)金屬離(li)(li)(li)(li)子不(bu)易轉移到縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)面(mian),縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)的(de)陰(yin)(yin)離(li)(li)(li)(li)子會(hui)進(jin)入縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)使電荷保持平衡(heng),特別是溶液(ye)中含氯離(li)(li)(li)(li)子時,會(hui)造成(cheng)內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)(li)(li)子含量(liang)升(sheng)高(gao)。另一方面(mian),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)由于陽極(ji)(ji)溶解產生的(de)部(bu)(bu)(bu)分金屬離(li)(li)(li)(li)子會(hui)發(fa)生水解,造成(cheng)氫(qing)離(li)(li)(li)(li)子濃度(du)增(zeng)(zeng)大(da),pH值降低。縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)(li)(li)子濃度(du)的(de)升(sheng)高(gao)以(yi)及pH值的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)都(dou)會(hui)加(jia)速鈍化(hua)膜溶解。縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕示(shi)意(yi)圖如圖3-1所示(shi)。


1.jpg


  假設材(cai)料表(biao)面(mian)是均勻(yun)的,縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)外“小陽極”“大陰極”的反應(ying)持續進行,則縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)會發生(sheng)全(quan)面(mian)的縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)(fu)蝕。實際(ji)上,金屬表(biao)面(mian)的鈍(dun)化(hua)膜會存在(zai)缺(que)陷(xian)(xian),諸如表(biao)面(mian)夾雜、化(hua)學(xue)成分不均勻(yun)、晶(jing)體缺(que)陷(xian)(xian)、機械(xie)破壞等(deng)。在(zai)侵蝕性(xing)陰離子存在(zai)的情(qing)況下,這(zhe)些缺(que)陷(xian)(xian)部位(wei)的鈍(dun)化(hua)膜優先被破壞,發生(sheng)點蝕或應(ying)力腐(fu)(fu)蝕等(deng)更為局部的腐(fu)(fu)蝕形態。