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(ao)氏體不(bu)銹鋼,氯離子會在縫隙內聚集,引發點蝕(shi),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)中(zhong)性溶(rong)液中(zhong),縫隙腐(fu)蝕是由氧(yang)濃差電池引起(qi)的(de)。過程如下:
起始階(jie)段,縫隙里面(mian)和(he)外(wai)面(mian)金屬(shu)的電化(hua)學反(fan)應一樣(yang),都(dou)是陽極溶解,主要反(fan)應為(wei):

隨著反(fan)(fan)應(ying)進(jin)(jin)行,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)部(bu)氧含量降低,又難以補充,造(zao)(zao)成陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)減(jian)緩直至停止,但是(shi)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)繼續(xu)進(jin)(jin)行。為達到反(fan)(fan)應(ying)平衡(heng),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)部(bu)的(de)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)只(zhi)能由(you)外部(bu)的(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)平衡(heng),造(zao)(zao)成的(de)結果是(shi):縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)外面的(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)面積(ji)大(da),內(nei)部(bu)的(de)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)面積(ji)小,加速了(le)陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)。一方面,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)部(bu)由(you)于陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)應(ying)產生(sheng)的(de)金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)不易轉移到縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)外面,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)外部(bu)的(de)陰(yin)(yin)離(li)子(zi)(zi)會進(jin)(jin)入縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)部(bu)使電荷保持平衡(heng),特別是(shi)溶(rong)(rong)液中含氯離(li)子(zi)(zi)時,會造(zao)(zao)成內(nei)部(bu)氯離(li)子(zi)(zi)含量升高。另(ling)一方面,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)部(bu)由(you)于陽(yang)(yang)極(ji)(ji)(ji)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)產生(sheng)的(de)部(bu)分金屬(shu)離(li)子(zi)(zi)會發(fa)生(sheng)水解(jie)(jie),造(zao)(zao)成氫(qing)離(li)子(zi)(zi)濃(nong)(nong)度(du)增(zeng)大(da),pH值(zhi)降低。縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)部(bu)氯離(li)子(zi)(zi)濃(nong)(nong)度(du)的(de)升高以及pH值(zhi)的(de)增(zeng)加都會加速鈍(dun)化膜溶(rong)(rong)解(jie)(jie)。縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕(shi)示意圖如圖3-1所示。

假設材料表面(mian)(mian)是均勻(yun)(yun)的,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)外(wai)“小陽極(ji)”“大陰極(ji)”的反應(ying)持續進行(xing),則縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)會(hui)發(fa)生全(quan)面(mian)(mian)的縫(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)。實(shi)際上,金屬表面(mian)(mian)的鈍(dun)化膜(mo)會(hui)存在缺(que)陷,諸如表面(mian)(mian)夾(jia)雜(za)、化學成(cheng)分不均勻(yun)(yun)、晶體缺(que)陷、機械破(po)壞等。在侵(qin)蝕(shi)(shi)性陰離子存在的情況下,這些缺(que)陷部(bu)位的鈍(dun)化膜(mo)優(you)先被(bei)破(po)壞,發(fa)生點(dian)蝕(shi)(shi)或(huo)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)等更為局部(bu)的腐(fu)蝕(shi)(shi)形態。

