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,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,在含氧的中(zhong)(zhong)性(xing)溶(rong)液中(zhong)(zhong),縫隙腐蝕(shi)是(shi)由氧濃差(cha)電池引起的。過程(cheng)如下:
起(qi)始階段,縫隙(xi)里面(mian)和外面(mian)金屬(shu)的電化學反(fan)應一樣(yang),都是(shi)陽極溶解,主要(yao)反(fan)應為:

隨(sui)著反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)進行(xing),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)氧(yang)含量降低,又難以補充,造成陰(yin)(yin)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)減緩直至停止,但是(shi)陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)繼續進行(xing)。為達到反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)平(ping)衡(heng),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)只能由外(wai)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)平(ping)衡(heng),造成的(de)(de)(de)(de)結(jie)果是(shi):縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)面的(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)面積(ji)大,內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)面積(ji)小,加速(su)了陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)。一(yi)方(fang)面,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)由于陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)金屬離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)不易轉移到縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)面,縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)部(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)進入縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)使電(dian)荷保持平(ping)衡(heng),特別(bie)是(shi)溶液中含氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)時,會(hui)(hui)造成內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)含量升高(gao)。另(ling)一(yi)方(fang)面,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)由于陽(yang)極溶解(jie)(jie)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)(bu)(bu)分(fen)金屬離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)會(hui)(hui)發生(sheng)(sheng)水解(jie)(jie),造成氫離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)濃(nong)(nong)度增大,pH值降低。縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)氯離(li)(li)(li)子(zi)(zi)(zi)濃(nong)(nong)度的(de)(de)(de)(de)升高(gao)以及(ji)pH值的(de)(de)(de)(de)增加都會(hui)(hui)加速(su)鈍(dun)化膜溶解(jie)(jie)。縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕示意圖如圖3-1所示。

假(jia)設材(cai)料表(biao)面(mian)是均勻(yun)的(de),縫隙內外“小陽極”“大陰極”的(de)反應持續進行,則縫隙內會(hui)(hui)發(fa)(fa)生(sheng)全面(mian)的(de)縫隙腐蝕(shi)。實(shi)際上,金(jin)屬表(biao)面(mian)的(de)鈍(dun)化(hua)膜會(hui)(hui)存(cun)在(zai)缺(que)陷,諸如(ru)表(biao)面(mian)夾雜、化(hua)學成分不均勻(yun)、晶體缺(que)陷、機(ji)械破(po)(po)壞(huai)等。在(zai)侵蝕(shi)性陰離子存(cun)在(zai)的(de)情(qing)況下,這些缺(que)陷部位的(de)鈍(dun)化(hua)膜優先被破(po)(po)壞(huai),發(fa)(fa)生(sheng)點蝕(shi)或應力腐蝕(shi)等更為局(ju)部的(de)腐蝕(shi)形態。

