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(feng)隙腐(fu)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(han)氧的中性溶液中,縫隙腐蝕是由氧濃(nong)差電池引起的。過程如(ru)下:


  起(qi)始階段(duan),縫隙里(li)面(mian)(mian)和外面(mian)(mian)金屬的(de)電化學反應一樣,都是陽極(ji)溶解,主(zhu)要反應為:


式 1.jpg


  隨著反(fan)應(ying)(ying)(ying)進(jin)(jin)行(xing),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內部(bu)(bu)氧(yang)含(han)量降(jiang)低,又難(nan)以(yi)補充,造(zao)(zao)成(cheng)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)減(jian)緩直至停止,但是陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)繼(ji)續進(jin)(jin)行(xing)。為達到(dao)(dao)反(fan)應(ying)(ying)(ying)平衡(heng),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)只能由(you)(you)外(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)平衡(heng),造(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)結果(guo)是:縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)面(mian)(mian)的(de)(de)(de)陰(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)面(mian)(mian)積(ji)大(da),內部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)面(mian)(mian)積(ji)小,加(jia)速了陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)。一(yi)方面(mian)(mian),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內部(bu)(bu)由(you)(you)于陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)產生的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)離子(zi)不易轉移(yi)到(dao)(dao)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)面(mian)(mian),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰(yin)離子(zi)會(hui)(hui)進(jin)(jin)入(ru)縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內部(bu)(bu)使電(dian)荷保持平衡(heng),特別是溶液中含(han)氯離子(zi)時(shi),會(hui)(hui)造(zao)(zao)成(cheng)內部(bu)(bu)氯離子(zi)含(han)量升高。另一(yi)方面(mian)(mian),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內部(bu)(bu)由(you)(you)于陽(yang)極(ji)(ji)(ji)溶解產生的(de)(de)(de)部(bu)(bu)分(fen)金(jin)屬(shu)離子(zi)會(hui)(hui)發生水解,造(zao)(zao)成(cheng)氫離子(zi)濃度增大(da),pH值降(jiang)低。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內部(bu)(bu)氯離子(zi)濃度的(de)(de)(de)升高以(yi)及pH值的(de)(de)(de)增加(jia)都會(hui)(hui)加(jia)速鈍化膜溶解。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐蝕示意圖(tu)如圖(tu)3-1所示。


1.jpg


  假設材料(liao)表面是(shi)均(jun)勻的(de)(de),縫(feng)隙內(nei)外“小陽極(ji)”“大陰(yin)極(ji)”的(de)(de)反應持(chi)續進行,則縫(feng)隙內(nei)會(hui)發(fa)生全面的(de)(de)縫(feng)隙腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)。實際上(shang),金屬表面的(de)(de)鈍化(hua)膜會(hui)存在缺陷(xian),諸(zhu)如(ru)表面夾雜、化(hua)學成分不均(jun)勻、晶(jing)體缺陷(xian)、機械破壞等。在侵蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性陰(yin)離子(zi)存在的(de)(de)情況下,這(zhe)些缺陷(xian)部位的(de)(de)鈍化(hua)膜優(you)先(xian)被破壞,發(fa)生點蝕(shi)(shi)(shi)(shi)或應力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)等更為局部的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)形態。