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)氏體不銹(xiu)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,在含氧(yang)的(de)(de)中性溶液中,縫隙腐蝕是由(you)氧(yang)濃差(cha)電池(chi)引起的(de)(de)。過程如下:


  起始階段,縫(feng)隙里面和外面金屬的(de)電(dian)化學反應一樣,都是陽極溶解,主要反應為(wei):


式 1.jpg


  隨著(zhu)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)進行,縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)部(bu)(bu)(bu)氧(yang)含量降低,又(you)難以(yi)補充,造成(cheng)(cheng)陰極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)減緩直至停止,但是陽極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)繼續進行。為達到反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)平衡,縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)陽極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)只能由(you)外部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)平衡,造成(cheng)(cheng)的(de)(de)結(jie)果是:縫(feng)(feng)(feng)隙外面(mian)的(de)(de)陰極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)面(mian)積大(da),內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)陽極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)面(mian)積小,加速(su)(su)了陽極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)。一(yi)方(fang)面(mian),縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)部(bu)(bu)(bu)由(you)于陽極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)(ying)產(chan)生(sheng)的(de)(de)金(jin)屬離(li)(li)子不(bu)易(yi)轉移到縫(feng)(feng)(feng)隙外面(mian),縫(feng)(feng)(feng)隙外部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)陰離(li)(li)子會(hui)進入縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)部(bu)(bu)(bu)使電(dian)荷保持(chi)平衡,特(te)別(bie)是溶(rong)(rong)液中(zhong)含氯離(li)(li)子時,會(hui)造成(cheng)(cheng)內(nei)部(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)子含量升高。另(ling)一(yi)方(fang)面(mian),縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)部(bu)(bu)(bu)由(you)于陽極(ji)(ji)(ji)溶(rong)(rong)解產(chan)生(sheng)的(de)(de)部(bu)(bu)(bu)分金(jin)屬離(li)(li)子會(hui)發(fa)生(sheng)水解,造成(cheng)(cheng)氫離(li)(li)子濃度增大(da),pH值(zhi)降低。縫(feng)(feng)(feng)隙內(nei)部(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)子濃度的(de)(de)升高以(yi)及pH值(zhi)的(de)(de)增加都會(hui)加速(su)(su)鈍化膜(mo)溶(rong)(rong)解。縫(feng)(feng)(feng)隙腐蝕示意圖如圖3-1所示。


1.jpg


  假設材料表(biao)面(mian)(mian)是均(jun)勻的,縫(feng)隙(xi)內外“小陽極”“大陰極”的反應持續(xu)進行,則縫(feng)隙(xi)內會發生全面(mian)(mian)的縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。實際上,金屬表(biao)面(mian)(mian)的鈍化膜會存在缺陷,諸如表(biao)面(mian)(mian)夾雜、化學成(cheng)分(fen)不均(jun)勻、晶(jing)體缺陷、機械破(po)(po)壞(huai)等。在侵蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性陰離子存在的情況(kuang)下,這些缺陷部位的鈍化膜優先(xian)被破(po)(po)壞(huai),發生點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)或應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等更為(wei)局(ju)部的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)形態。