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)隙腐蝕(shi)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(shi)體不銹鋼(gang),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(ban)認為,在含氧的(de)中(zhong)性溶液中(zhong),縫(feng)隙腐蝕是由氧濃差電池引起的(de)。過程如下:


  起始階段,縫(feng)隙里面(mian)和(he)外面(mian)金屬的電化(hua)學(xue)反應一樣(yang),都是陽(yang)極溶解,主(zhu)要反應為(wei):


式 1.jpg


  隨(sui)著反(fan)應(ying)(ying)(ying)進(jin)行,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)氧含量(liang)降低,又難以補充(chong),造(zao)(zao)成(cheng)陰極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)減緩直至停止,但是(shi)陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)繼續進(jin)行。為達到反(fan)應(ying)(ying)(ying)平衡(heng),縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)只能由(you)外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)平衡(heng),造(zao)(zao)成(cheng)的(de)(de)(de)結果是(shi):縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)(wai)面的(de)(de)(de)陰極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)面積大,內(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)面積小,加(jia)(jia)速了陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)。一(yi)方面,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)由(you)于陽極(ji)反(fan)應(ying)(ying)(ying)產(chan)生的(de)(de)(de)金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)不易轉(zhuan)移到縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)(wai)面,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰離(li)子(zi)(zi)(zi)會(hui)進(jin)入縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)使電(dian)荷保(bao)持平衡(heng),特(te)別是(shi)溶液(ye)中含氯(lv)離(li)子(zi)(zi)(zi)時(shi),會(hui)造(zao)(zao)成(cheng)內(nei)部(bu)(bu)(bu)氯(lv)離(li)子(zi)(zi)(zi)含量(liang)升高(gao)。另一(yi)方面,縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)由(you)于陽極(ji)溶解產(chan)生的(de)(de)(de)部(bu)(bu)(bu)分金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)(zi)(zi)會(hui)發生水解,造(zao)(zao)成(cheng)氫離(li)子(zi)(zi)(zi)濃度增大,pH值降低。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部(bu)(bu)(bu)氯(lv)離(li)子(zi)(zi)(zi)濃度的(de)(de)(de)升高(gao)以及(ji)pH值的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)都(dou)會(hui)加(jia)(jia)速鈍化膜溶解。縫(feng)(feng)(feng)隙(xi)腐蝕(shi)示意(yi)圖(tu)如圖(tu)3-1所示。


1.jpg


  假設材料表(biao)面是均(jun)勻的(de),縫隙內(nei)外(wai)“小陽極”“大陰極”的(de)反應(ying)持續進(jin)行,則縫隙內(nei)會(hui)發(fa)生全面的(de)縫隙腐(fu)蝕。實(shi)際(ji)上(shang),金屬表(biao)面的(de)鈍化(hua)(hua)膜會(hui)存在(zai)缺(que)陷,諸如表(biao)面夾雜、化(hua)(hua)學成分不均(jun)勻、晶(jing)體(ti)缺(que)陷、機(ji)械破(po)壞(huai)等(deng)。在(zai)侵(qin)蝕性陰離子存在(zai)的(de)情況下,這(zhe)些缺(que)陷部位(wei)的(de)鈍化(hua)(hua)膜優先被破(po)壞(huai),發(fa)生點(dian)蝕或(huo)應(ying)力腐(fu)蝕等(deng)更為局(ju)部的(de)腐(fu)蝕形態。