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(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(shi)體不銹鋼(gang),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(han)氧的(de)中(zhong)性(xing)溶液中(zhong),縫隙腐蝕是由氧濃差電池引起的(de)。過程如下:
起始階(jie)段,縫隙(xi)里面和外面金(jin)屬的電化學反(fan)應一樣,都是(shi)陽極溶解,主要反(fan)應為:

隨著反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)進(jin)行(xing),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氧含(han)(han)量(liang)降低,又難以(yi)補充(chong),造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)減(jian)緩直至停(ting)止,但(dan)是(shi)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)繼續進(jin)行(xing)。為達到(dao)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡,縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)只能由外部(bu)(bu)的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡,造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)的(de)(de)結(jie)果是(shi):縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)外面(mian)的(de)(de)陰(yin)(yin)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)積大,內(nei)(nei)部(bu)(bu)的(de)(de)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)積小,加(jia)速(su)了陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。一方(fang)面(mian),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由于(yu)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)產生(sheng)的(de)(de)金屬(shu)離(li)(li)子(zi)不易(yi)轉移(yi)到(dao)縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)外面(mian),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)外部(bu)(bu)的(de)(de)陰(yin)(yin)離(li)(li)子(zi)會進(jin)入縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)使(shi)電(dian)荷保持平衡,特別(bie)是(shi)溶(rong)液中含(han)(han)氯(lv)離(li)(li)子(zi)時,會造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯(lv)離(li)(li)子(zi)含(han)(han)量(liang)升高。另一方(fang)面(mian),縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)由于(yu)陽(yang)極(ji)(ji)(ji)溶(rong)解(jie)產生(sheng)的(de)(de)部(bu)(bu)分金屬(shu)離(li)(li)子(zi)會發(fa)生(sheng)水解(jie),造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)氫離(li)(li)子(zi)濃(nong)度(du)增大,pH值降低。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)部(bu)(bu)氯(lv)離(li)(li)子(zi)濃(nong)度(du)的(de)(de)升高以(yi)及pH值的(de)(de)增加(jia)都(dou)會加(jia)速(su)鈍化膜(mo)溶(rong)解(jie)。縫(feng)(feng)(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐蝕示意(yi)圖如圖3-1所示。

假設(she)材料表面是(shi)均勻(yun)的,縫(feng)隙內(nei)外“小陽極(ji)”“大(da)陰極(ji)”的反應持續(xu)進行,則(ze)縫(feng)隙內(nei)會發(fa)生全面的縫(feng)隙腐蝕。實(shi)際上(shang),金屬表面的鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)會存在缺(que)陷(xian),諸如表面夾(jia)雜(za)、化(hua)(hua)學成分(fen)不(bu)均勻(yun)、晶體(ti)缺(que)陷(xian)、機械破(po)壞等(deng)。在侵蝕性(xing)陰離子(zi)存在的情況下,這些缺(que)陷(xian)部(bu)位的鈍(dun)化(hua)(hua)膜(mo)(mo)優先(xian)被破(po)壞,發(fa)生點蝕或應力(li)腐蝕等(deng)更為局(ju)部(bu)的腐蝕形(xing)態。

