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(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。
一般認為,在(zai)含氧(yang)的(de)中性(xing)溶液中,縫隙(xi)腐蝕(shi)是由氧(yang)濃差電(dian)池引起的(de)。過(guo)程如下:
起始階段(duan),縫隙里面和外面金屬的電化學反(fan)(fan)應一樣,都是陽極溶解,主要反(fan)(fan)應為:

隨著反(fan)應(ying)進(jin)行,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)氧含量降低,又(you)難以補充,造(zao)成(cheng)陰極反(fan)應(ying)減緩直(zhi)至(zhi)停止,但是(shi)陽極反(fan)應(ying)繼續進(jin)行。為(wei)達到(dao)反(fan)應(ying)平(ping)衡(heng),縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)陽極反(fan)應(ying)只能由外(wai)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)陰極反(fan)應(ying)平(ping)衡(heng),造(zao)成(cheng)的(de)結(jie)果是(shi):縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)面的(de)陰極反(fan)應(ying)面積大,內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)陽極反(fan)應(ying)面積小,加速了陽極反(fan)應(ying)。一方(fang)面,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)由于陽極反(fan)應(ying)產(chan)生(sheng)的(de)金屬離(li)子(zi)不易(yi)轉移(yi)到(dao)縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)面,縫(feng)隙(xi)(xi)外(wai)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)的(de)陰離(li)子(zi)會(hui)進(jin)入縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)使(shi)電(dian)荷保持平(ping)衡(heng),特別(bie)是(shi)溶液中含氯(lv)(lv)離(li)子(zi)時(shi),會(hui)造(zao)成(cheng)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)含量升高(gao)。另(ling)一方(fang)面,縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)由于陽極溶解產(chan)生(sheng)的(de)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)分金屬離(li)子(zi)會(hui)發生(sheng)水解,造(zao)成(cheng)氫離(li)子(zi)濃(nong)度(du)增(zeng)大,pH值(zhi)降低。縫(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)(bu)(bu)氯(lv)(lv)離(li)子(zi)濃(nong)度(du)的(de)升高(gao)以及pH值(zhi)的(de)增(zeng)加都會(hui)加速鈍化膜溶解。縫(feng)隙(xi)(xi)腐蝕示意(yi)圖如圖3-1所示。

假設(she)材料表面是均勻的,縫(feng)(feng)隙(xi)內外“小陽極(ji)(ji)”“大陰(yin)極(ji)(ji)”的反應持續進行,則(ze)縫(feng)(feng)隙(xi)內會發生全面的縫(feng)(feng)隙(xi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。實際上,金屬表面的鈍化膜(mo)會存在缺(que)(que)陷,諸如表面夾雜、化學成分不均勻、晶體(ti)缺(que)(que)陷、機械破壞(huai)(huai)等。在侵(qin)蝕(shi)(shi)(shi)性陰(yin)離子(zi)存在的情況下(xia),這(zhe)些缺(que)(que)陷部位的鈍化膜(mo)優先被破壞(huai)(huai),發生點蝕(shi)(shi)(shi)或應力腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)等更為局部的腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)形(xing)態。

