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(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氏體不銹(xiu)鋼(gang),氯離子會在縫隙內聚集,引發點蝕,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(zai)含氧(yang)的(de)中性溶(rong)液中,縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕是由氧(yang)濃差電池引起的(de)。過(guo)程如(ru)下:


  起始(shi)階段,縫隙里面(mian)和外(wai)面(mian)金(jin)屬的電(dian)化學反(fan)應一樣,都是陽極溶解(jie),主要反(fan)應為:


式 1.jpg


  隨著反應(ying)(ying)進行,縫隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氧含量降(jiang)低(di),又難以補充,造成(cheng)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)減緩直至停止,但(dan)是陽極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)繼續(xu)進行。為達到(dao)(dao)反應(ying)(ying)平(ping)衡(heng),縫隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)陽極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)只(zhi)能由(you)外部(bu)(bu)的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)平(ping)衡(heng),造成(cheng)的(de)(de)結果是:縫隙(xi)外面(mian)(mian)的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)面(mian)(mian)積大(da),內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)陽極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)面(mian)(mian)積小,加速了陽極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)。一(yi)(yi)方面(mian)(mian),縫隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由(you)于陽極(ji)(ji)(ji)反應(ying)(ying)產(chan)生的(de)(de)金(jin)屬(shu)(shu)離子(zi)(zi)(zi)不(bu)易轉移到(dao)(dao)縫隙(xi)外面(mian)(mian),縫隙(xi)外部(bu)(bu)的(de)(de)陰(yin)(yin)離子(zi)(zi)(zi)會(hui)進入縫隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)使(shi)電荷保持平(ping)衡(heng),特別是溶(rong)液中含氯離子(zi)(zi)(zi)時,會(hui)造成(cheng)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯離子(zi)(zi)(zi)含量升(sheng)高。另一(yi)(yi)方面(mian)(mian),縫隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由(you)于陽極(ji)(ji)(ji)溶(rong)解(jie)產(chan)生的(de)(de)部(bu)(bu)分金(jin)屬(shu)(shu)離子(zi)(zi)(zi)會(hui)發生水解(jie),造成(cheng)氫離子(zi)(zi)(zi)濃度增大(da),pH值降(jiang)低(di)。縫隙(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯離子(zi)(zi)(zi)濃度的(de)(de)升(sheng)高以及pH值的(de)(de)增加都會(hui)加速鈍化膜溶(rong)解(jie)。縫隙(xi)腐蝕示(shi)意圖(tu)如圖(tu)3-1所示(shi)。


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  假設材料(liao)表(biao)面是均(jun)勻的(de),縫隙內外“小陽(yang)極”“大陰極”的(de)反應(ying)持續(xu)進行,則縫隙內會發生(sheng)(sheng)全(quan)面的(de)縫隙腐蝕(shi)(shi)。實際上,金屬表(biao)面的(de)鈍(dun)化膜會存在(zai)缺陷(xian),諸如(ru)表(biao)面夾雜、化學成分不(bu)均(jun)勻、晶體(ti)缺陷(xian)、機械(xie)破壞等(deng)(deng)。在(zai)侵蝕(shi)(shi)性陰離子存在(zai)的(de)情況下,這些缺陷(xian)部(bu)位的(de)鈍(dun)化膜優先被破壞,發生(sheng)(sheng)點蝕(shi)(shi)或應(ying)力腐蝕(shi)(shi)等(deng)(deng)更為(wei)局部(bu)的(de)腐蝕(shi)(shi)形態。