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(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氏體不銹鋼,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(ren)為(wei),在含氧的中性溶液(ye)中,縫(feng)隙腐蝕是由氧濃差電池引起的。過程如下(xia):


  起始階(jie)段(duan),縫隙(xi)里面(mian)和(he)外面(mian)金(jin)屬的電化(hua)學反(fan)應一樣,都是陽極溶解,主要反(fan)應為:


式 1.jpg


  隨著反(fan)應(ying)(ying)進(jin)行,縫隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氧含量降低,又難以補充,造成陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)減緩(huan)直至停止,但是陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)繼續進(jin)行。為達到反(fan)應(ying)(ying)平(ping)衡(heng),縫隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)只能由(you)(you)(you)外(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)平(ping)衡(heng),造成的(de)(de)(de)(de)結(jie)果是:縫隙(xi)(xi)(xi)外(wai)面(mian)的(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)面(mian)積(ji)大,內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)面(mian)積(ji)小,加(jia)速了陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)。一方(fang)面(mian),縫隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由(you)(you)(you)于(yu)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)應(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)金屬(shu)離(li)子不易(yi)轉移到縫隙(xi)(xi)(xi)外(wai)面(mian),縫隙(xi)(xi)(xi)外(wai)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)陰(yin)(yin)離(li)子會進(jin)入縫隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)使電(dian)荷保持平(ping)衡(heng),特別(bie)是溶液中含氯(lv)離(li)子時,會造成內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯(lv)離(li)子含量升(sheng)高。另(ling)一方(fang)面(mian),縫隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由(you)(you)(you)于(yu)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)溶解產生(sheng)(sheng)的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分金屬(shu)離(li)子會發生(sheng)(sheng)水解,造成氫離(li)子濃度(du)增大,pH值降低。縫隙(xi)(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯(lv)離(li)子濃度(du)的(de)(de)(de)(de)升(sheng)高以及pH值的(de)(de)(de)(de)增加(jia)都會加(jia)速鈍(dun)化膜溶解。縫隙(xi)(xi)(xi)腐蝕示意圖(tu)如圖(tu)3-1所示。


1.jpg


  假設材料(liao)表面(mian)是均勻(yun)(yun)的(de)(de),縫(feng)隙(xi)內外(wai)“小(xiao)陽極”“大陰(yin)(yin)極”的(de)(de)反應(ying)持(chi)續進(jin)行,則縫(feng)隙(xi)內會發(fa)生全面(mian)的(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐(fu)蝕。實際上,金(jin)屬表面(mian)的(de)(de)鈍(dun)化膜會存在缺(que)陷(xian)(xian),諸如表面(mian)夾雜、化學成分不均勻(yun)(yun)、晶體缺(que)陷(xian)(xian)、機械破壞等。在侵蝕性陰(yin)(yin)離(li)子(zi)存在的(de)(de)情況下,這些(xie)缺(que)陷(xian)(xian)部(bu)位的(de)(de)鈍(dun)化膜優(you)先被(bei)破壞,發(fa)生點(dian)蝕或應(ying)力(li)腐(fu)蝕等更為局部(bu)的(de)(de)腐(fu)蝕形態。