縫隙(xi)腐蝕是指在(zai)介質中,由于(yu)(yu)金(jin)(jin)屬(shu)與金(jin)(jin)屬(shu)或金(jin)(jin)屬(shu)與非金(jin)(jin)屬(shu)之間形成(cheng)很小的縫隙(xi),使縫內介質處于(yu)(yu)滯流狀態,從(cong)而引起縫內金(jin)(jin)屬(shu)的加速腐蝕。
許多金屬構件由于設計不合理或者由于加工缺陷等均會造成縫隙,如法蘭連接面、螺母壓緊面、銹層等都可能存在縫隙,泥沙、積垢、雜屑等沉積于金屬表面,也可能形成縫隙。能引起縫隙腐蝕的縫寬一般為0.025~0.1mm。寬度大于0.1mm的縫隙內的介質不會形成滯流,縫隙過窄,介質進不去,在這種情況下,都不會形成縫隙腐蝕。
下(xia)面以碳鋼為例(li)討論在有氯(lv)離(li)子和無(wu)氯(lv)離(li)子介質中縫隙腐蝕的機理。
腐蝕剛開始(shi)時,氧(yang)的(de)(de)去極化腐蝕在(zai)縫內(nei)外均勻進行。因滯流關系,氧(yang)只(zhi)能以(yi)(yi)擴散方式(shi)向縫內(nei)遷移,使(shi)縫內(nei)的(de)(de)氧(yang)消耗后難以(yi)(yi)得(de)到補充(chong),氧(yang)的(de)(de)還(huan)原反應(ying)很快便終止,而縫外的(de)(de)氧(yang)可以(yi)(yi)連續(xu)地得(de)到補充(chong),于是縫內(nei)金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)和縫外金(jin)屬(shu)表(biao)面(mian)之間組成(cheng)了氧(yang)濃差電(dian)池,縫內(nei)是陽極,縫外是陰極。由于陽極的(de)(de)面(mian)積(ji)相對于陰極要小得(de)多,結果縫內(nei)金(jin)屬(shu)發生強烈的(de)(de)溶解,在(zai)縫口(kou)處腐蝕產物逐(zhu)步沉(chen)積(ji),使(shi)縫隙發展為閉(bi)塞電(dian)池。
縫內Fe2+不斷增多,在有氯離子的情況下,縫外Cl-在電場作用下移向縫內,它與Fe2+生成的FeCl2將水解:
FeCl2+2H2O→Fe(OH)2+2HCl (9.1)
生(sheng)成腐蝕性很強(qiang)的HCl。
縫內積累的Fe2+會發生水解:
3Fe2++4H2O→Fe3O4+8H++2e (9.2)
使(shi)縫內酸(suan)度(du)增加(jia),加(jia)速腐蝕。
在無氯離子的情(qing)況(kuang)下,上述氧的濃差電池和縫內(nei)鐵離子的水解會使縫內(nei)碳鋼加速(su)腐蝕(shi)。
為防止縫隙腐蝕,在結(jie)構設(she)計時,應避(bi)免形(xing)成縫隙和易(yi)積液的(de)死角,可用焊接(jie)代替螺栓(shuan)連接(jie),在縫隙中間(jian)加固(gu)體填料(liao)等方(fang)法(fa)。