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(yang)的中(zhong)性(xing)溶液(ye)中(zhong),縫隙腐蝕是由氧(yang)濃差(cha)電(dian)池(chi)引(yin)起的。過(guo)程如下:


  起始階段(duan),縫隙(xi)里(li)面和外面金屬(shu)的電化(hua)學反(fan)應一樣,都是(shi)陽極溶解,主要反(fan)應為:


式 1.jpg


  隨著反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)進行(xing),縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部氧(yang)含量(liang)降低(di),又難以(yi)(yi)補充(chong),造(zao)成(cheng)陰(yin)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)減緩直至停止(zhi),但是(shi)陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)繼續進行(xing)。為(wei)達到(dao)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡,縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部的陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)只(zhi)能由(you)(you)外部的陰(yin)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡,造(zao)成(cheng)的結果是(shi):縫(feng)(feng)隙(xi)外面(mian)(mian)的陰(yin)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)(mian)積(ji)大,內(nei)部的陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)(mian)積(ji)小,加速了陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。一(yi)方面(mian)(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部由(you)(you)于陽(yang)極反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)產生(sheng)(sheng)的金(jin)屬離(li)子(zi)(zi)不易轉(zhuan)移到(dao)縫(feng)(feng)隙(xi)外面(mian)(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)外部的陰(yin)離(li)子(zi)(zi)會進入縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部使電(dian)荷(he)保持平衡,特別是(shi)溶液中含氯離(li)子(zi)(zi)時,會造(zao)成(cheng)內(nei)部氯離(li)子(zi)(zi)含量(liang)升高。另一(yi)方面(mian)(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部由(you)(you)于陽(yang)極溶解產生(sheng)(sheng)的部分金(jin)屬離(li)子(zi)(zi)會發(fa)生(sheng)(sheng)水解,造(zao)成(cheng)氫離(li)子(zi)(zi)濃度(du)增大,pH值降低(di)。縫(feng)(feng)隙(xi)內(nei)部氯離(li)子(zi)(zi)濃度(du)的升高以(yi)(yi)及pH值的增加都會加速鈍化膜(mo)溶解。縫(feng)(feng)隙(xi)腐蝕示(shi)意(yi)圖如圖3-1所示(shi)。


1.jpg


  假設材料表面(mian)是均勻的(de)(de)(de),縫隙(xi)內外“小陽極(ji)”“大陰極(ji)”的(de)(de)(de)反(fan)應(ying)持續進行,則縫隙(xi)內會發(fa)生全(quan)面(mian)的(de)(de)(de)縫隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)。實際上,金屬表面(mian)的(de)(de)(de)鈍化膜會存(cun)在(zai)缺陷,諸如表面(mian)夾(jia)雜、化學成分不均勻、晶體缺陷、機(ji)械破壞等。在(zai)侵蝕(shi)(shi)性陰離子(zi)存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下(xia),這些缺陷部(bu)位的(de)(de)(de)鈍化膜優先(xian)被破壞,發(fa)生點蝕(shi)(shi)或(huo)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)(shi)等更為(wei)局(ju)部(bu)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)形態(tai)。