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(ao)氏(shi)體不銹鋼,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。
一般認為,在含(han)氧的中(zhong)性溶液中(zhong),縫隙腐蝕是由氧濃差電池引(yin)起(qi)的。過(guo)程(cheng)如下:
起始階段,縫隙里(li)面和外面金屬的電化學反(fan)應一樣,都是陽(yang)極溶解,主要反(fan)應為:

隨著反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)進行(xing),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氧含(han)量降低,又難以補充,造成陰極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)減緩(huan)直(zhi)至停(ting)止,但是陽極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)繼續進行(xing)。為達到反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)平衡(heng),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)只能由(you)外(wai)(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)平衡(heng),造成的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)是:縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)面的(de)(de)(de)陰極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)面積大,內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)面積小,加速了陽極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)。一(yi)方(fang)(fang)面,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由(you)于(yu)陽極反應(ying)(ying)(ying)(ying)(ying)產生的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)(zi)不易轉(zhuan)移到縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)面,縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰離子(zi)(zi)(zi)會進入縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)使電(dian)荷保持(chi)平衡(heng),特別(bie)是溶液中含(han)氯離子(zi)(zi)(zi)時,會造成內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯離子(zi)(zi)(zi)含(han)量升高。另一(yi)方(fang)(fang)面,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由(you)于(yu)陽極溶解產生的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)金(jin)屬(shu)離子(zi)(zi)(zi)會發生水(shui)解,造成氫離子(zi)(zi)(zi)濃度增(zeng)(zeng)大,pH值降低。縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯離子(zi)(zi)(zi)濃度的(de)(de)(de)升高以及pH值的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加都會加速鈍(dun)化(hua)膜溶解。縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕示(shi)意(yi)圖如圖3-1所示(shi)。

假設材料表(biao)面是(shi)均勻的(de),縫隙內外(wai)“小陽極(ji)(ji)”“大陰極(ji)(ji)”的(de)反(fan)應持續(xu)進行,則縫隙內會發生全面的(de)縫隙腐蝕(shi)。實際上(shang),金屬表(biao)面的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)會存(cun)在(zai)缺陷(xian),諸如表(biao)面夾雜、化(hua)學成(cheng)分不均勻、晶體缺陷(xian)、機(ji)械(xie)破壞(huai)等。在(zai)侵蝕(shi)性陰離子存(cun)在(zai)的(de)情況下,這些缺陷(xian)部位的(de)鈍(dun)化(hua)膜(mo)優(you)先(xian)被破壞(huai),發生點蝕(shi)或應力腐蝕(shi)等更(geng)為局部的(de)腐蝕(shi)形態。

