縫隙腐蝕具有普遍性,對于金屬類型和腐蝕介質(zhì)沒有“選擇性”,即幾乎全部種類的金屬都會發(fā)生該類腐蝕,腐蝕性介質(zhì)都可能造成該類腐蝕。浙江至德鋼業(yè)有限公司本次主要介紹縫隙腐蝕機(jī)理、影響因素、研究縫隙腐蝕的數(shù)值方法,并提出相關(guān)預(yù)防措施。


  縫隙腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕的一種類型,其機(jī)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(huán)境中的奧氏體不銹鋼,氯離子會在縫隙內(nèi)聚集,引發(fā)點(diǎn)蝕,加速縫隙腐蝕,該類腐蝕稱為點(diǎn)蝕型縫隙腐蝕。縫隙腐蝕和應(yīng)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(shí)際腐蝕案例來看,在氯離子以及拉應(yīng)力存在的情況下(特別是拉應(yīng)力較大的情況),生應(yīng)力腐蝕的概率遠(yuǎn)大于縫隙腐蝕。


 一般認(rèn)為,在含氧的中性溶液中,縫隙腐蝕是由氧濃差電池引起的。過程如下:


  起始階段,縫隙里面和外面金屬的電化學(xué)反應(yīng)一樣,都是陽極溶解,主要反應(yīng)為:


式 1.jpg


  隨著反應(yīng)進(jìn)行,縫隙內(nèi)部氧含量降低,又難以補(bǔ)充,造成陰極反應(yīng)減緩直至停止,但是陽極反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。為達(dá)到反應(yīng)平衡,縫隙內(nèi)部的陽極反應(yīng)只能由外部的陰極反應(yīng)平衡,造成的結(jié)果是:縫隙外面的陰極反應(yīng)面積大,內(nèi)部的陽極反應(yīng)面積小,加速了陽極反應(yīng)。一方面,縫隙內(nèi)部由于陽極反應(yīng)產(chǎn)生的金屬離子不易轉(zhuǎn)移到縫隙外面,縫隙外部的陰離子會進(jìn)入縫隙內(nèi)部使電荷保持平衡,特別是溶液中含氯離子時,會造成內(nèi)部氯離子含量升高。另一方面,縫隙內(nèi)部由于陽極溶解產(chǎn)生的部分金屬離子會發(fā)生水解,造成氫離子濃度增大,pH值降低。縫隙內(nèi)部氯離子濃度的升高以及pH值的增加都會加速鈍化膜溶解。縫隙腐蝕示意圖如圖3-1所示。


1.jpg


  假設(shè)材料表面是均勻的,縫隙內(nèi)外“小陽極”“大陰極”的反應(yīng)持續(xù)進(jìn)行,則縫隙內(nèi)會發(fā)生全面的縫隙腐蝕。實(shí)際上,金屬表面的鈍化膜會存在缺陷,諸如表面夾雜、化學(xué)成分不均勻、晶體缺陷、機(jī)械破壞等。在侵蝕性陰離子存在的情況下,這些缺陷部位的鈍化膜優(yōu)先被破壞,發(fā)生點(diǎn)蝕或應(yīng)力腐蝕等更為局部的腐蝕形態(tài)。