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(ban)認(ren)為,在含氧(yang)(yang)的(de)中(zhong)性溶液中(zhong),縫隙腐蝕是由氧(yang)(yang)濃差電池引起(qi)的(de)。過程如下:
起始(shi)階段(duan),縫隙里面和(he)外面金屬的電化學反(fan)應一樣(yang),都是陽極溶解,主(zhu)要(yao)反(fan)應為(wei):

隨著反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)進(jin)行,縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)氧含量(liang)(liang)降低(di)(di),又難以補充,造成陰極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)減緩直至停止,但是陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)繼續進(jin)行。為達到反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡(heng),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)只能由(you)外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)平衡(heng),造成的(de)(de)(de)結果(guo)是:縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)面(mian)的(de)(de)(de)陰極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)積(ji)大,內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)面(mian)積(ji)小,加速(su)了陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)。一(yi)方面(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)由(you)于陽(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)(ying)產(chan)生的(de)(de)(de)金屬離(li)子(zi)不易轉移到縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)面(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)外(wai)(wai)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)陰離(li)子(zi)會(hui)進(jin)入縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)使電荷保(bao)持平衡(heng),特別是溶(rong)(rong)液中(zhong)含氯(lv)離(li)子(zi)時,會(hui)造成內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)氯(lv)離(li)子(zi)含量(liang)(liang)升高。另一(yi)方面(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)由(you)于陽(yang)極(ji)溶(rong)(rong)解產(chan)生的(de)(de)(de)部(bu)(bu)(bu)分金屬離(li)子(zi)會(hui)發生水解,造成氫離(li)子(zi)濃度增(zeng)大,pH值(zhi)降低(di)(di)。縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)氯(lv)離(li)子(zi)濃度的(de)(de)(de)升高以及(ji)pH值(zhi)的(de)(de)(de)增(zeng)加都會(hui)加速(su)鈍(dun)化膜(mo)溶(rong)(rong)解。縫(feng)(feng)隙(xi)(xi)腐(fu)蝕示意圖(tu)如圖(tu)3-1所示。

假設材料(liao)表面(mian)(mian)是均勻的(de)(de),縫(feng)隙(xi)內外“小陽極”“大(da)陰(yin)極”的(de)(de)反應持(chi)續進行,則縫(feng)隙(xi)內會發生全(quan)面(mian)(mian)的(de)(de)縫(feng)隙(xi)腐蝕(shi)(shi)。實際上,金(jin)屬表面(mian)(mian)的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)會存在(zai)缺(que)(que)陷(xian),諸如表面(mian)(mian)夾雜、化(hua)學(xue)成分(fen)不均勻、晶體缺(que)(que)陷(xian)、機械破(po)壞等。在(zai)侵(qin)蝕(shi)(shi)性陰(yin)離子存在(zai)的(de)(de)情況(kuang)下(xia),這些缺(que)(que)陷(xian)部位的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)優先被破(po)壞,發生點蝕(shi)(shi)或(huo)應力(li)腐蝕(shi)(shi)等更為局(ju)部的(de)(de)腐蝕(shi)(shi)形(xing)態。

