什么是縫隙腐蝕

縫隙腐蝕又叫間隙腐蝕，是兩個連接物之間的縫隙處發(fā)生的腐蝕，金屬和金屬間的連接（如鉚接、螺栓連接）縫隙、金屬和非金屬間的連接縫隙，以及金屬表面上的沉積物和金屬表面之間構(gòu)成的縫隙，都會出現(xiàn)這種局部腐蝕?？p隙腐蝕也是一種電化學(xué)腐蝕，在電解液中，金屬與金屬或金屬與非金屬表面之間構(gòu)成狹窄的縫隙，縫隙內(nèi)有關(guān)物質(zhì)的移動受到了阻滯，形成濃差電池，從而產(chǎn)生局部腐蝕，這種腐蝕被稱為縫隙腐蝕。

縫隙腐蝕常發(fā)生在設(shè)備中法蘭的連接處，墊圈、襯板、纏繞與金屬重疊處，它可以在不同的金屬和不同的腐蝕介質(zhì)中出現(xiàn)，從而給生產(chǎn)設(shè)備的正常運行造成嚴(yán)重障礙，甚至發(fā)生破壞事故。對鈦及鈦合金來說，縫隙腐蝕是Z應(yīng)關(guān)注的腐蝕現(xiàn)象。介質(zhì)中，氧氣濃度增加，縫隙腐蝕量增加；PH值減小，陽極溶解速度增加，縫隙腐蝕量也增加；活性陰離子的濃度增加，縫隙腐蝕敏感性升高。但是，某些含氧陰離子的增加會減小縫隙腐蝕量。

孔穴、墊片接觸面、搭接縫內(nèi)、沉積物下、緊固件縫隙內(nèi)是常發(fā)生縫隙腐蝕的地方。凡是依靠氧化膜或鈍化層抗腐蝕的金屬特別易發(fā)生這種腐蝕。在許多介質(zhì)中，特別是含氧的介質(zhì)中會發(fā)生縫隙腐蝕。

縫隙腐蝕的機理

縫隙腐蝕是由縫隙內(nèi)外介質(zhì)間物質(zhì)移動困難所引起的。為此，縫隙的寬度應(yīng)足夠狹小。它的發(fā)展也是一個閉塞區(qū)內(nèi)的自催化過程。例如處在海水等介質(zhì)中的鋼制零部件，在縫隙腐蝕的起始階段，縫隙內(nèi)外的金屬表面都發(fā)生以氧還原作為陰極反應(yīng)的腐蝕過程。由于縫隙內(nèi)的溶氧很快被消耗掉，而靠擴散補充又十分困難，縫隙內(nèi)氧還原的陰極反應(yīng)逐漸停止，縫隙內(nèi)外建立了氧濃差電池?？p隙外大面積上進行的氧還原陰極反應(yīng)，則促進縫隙內(nèi)金屬陽極溶解?？p隙內(nèi)金屬溶解產(chǎn)生過剩的金屬陽離子(Me+),又使縫隙外的氯離子遷入縫隙內(nèi)以保持電平衡。隨之而發(fā)生的金屬離子水解，使縫隙內(nèi)酸度，又加速了金屬的陽極溶解

縫隙腐蝕發(fā)生的前提條件是不流動液體（可以理解為“死水”）存在于間隙內(nèi)。開始階段腐蝕方式為均勻腐蝕，整個間隙的腐蝕比較平均。然后是陰陽級腐蝕，因為有液體填滿間隙，間隙口為富氧區(qū)（陰極反應(yīng)失去電子），間隙內(nèi)部為缺氧區(qū)（陽極反應(yīng)得到電子）。因為間隙內(nèi)有液體，間隙內(nèi)部一直為缺氧區(qū)發(fā)生陽極反應(yīng)。因為陰陽級的反應(yīng)存在，腐蝕速率會大大提高。

縫隙腐蝕和點腐蝕比較

許多金屬材料都能產(chǎn)生點蝕和縫隙腐蝕。不銹鋼、鋁合金等靠鈍化來增強耐蝕性的金屬材料，也易產(chǎn)生點蝕和縫隙腐蝕。許多環(huán)境介質(zhì)都能引起金屬材料的點蝕和縫隙腐蝕，尤其是含氯離子的溶液。

點腐蝕和縫隙腐蝕兩者的發(fā)展階段的機理是一致的，但是它們的誘發(fā)機理和發(fā)生過程則有所不同。前者是由于材料的鈍態(tài)或保護層的局部破壞所引起,通過形成點蝕源而發(fā)展起來的;后者則是因介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性所引起，腐蝕一開始就在縫隙條件下受閉塞電池的作用。從電極電位來看，發(fā)生和發(fā)展縫隙腐蝕的電極電位比點蝕更低。從介質(zhì)來看，縫隙腐蝕在不含氯離子的溶液中也會發(fā)生，而點蝕則多在含有特殊的活性陰離子條件下才會發(fā)生。

防止措施提高材料耐點蝕性的重要措施是添加適當(dāng)?shù)暮辖鹪兀ㄈ缭诓讳P鋼中添加鉬），采取鈍化處理及適當(dāng)?shù)臒崽幚?，降低金屬材料中的夾雜物含量。防止縫隙腐蝕的主要措施是在結(jié)構(gòu)中要避免縫隙和能造成表面沉積的幾何形狀，要盡量用焊接代替鉚接，采用非吸濕性材料做墊圈。電化學(xué)保護對防止點蝕和縫隙腐蝕都有效。采用合適的耐點蝕和耐縫隙腐蝕的金屬材料也是防止點蝕與縫隙腐蝕的有效措施。

縫隙腐蝕的影響因素

1、金屬的性質(zhì)

金屬對縫隙腐蝕的敏感性視其自鈍化能力的高低而定，自鈍化能力強，敏感性高；自鈍化能力弱，敏感性就低。例如Cr、Ni、Mo、N、Cu、Si等能有效提高不銹鋼的耐腐蝕性能，均涉及對鈍化膜的穩(wěn)定性和再鈍化能力所起的作用。 

2、縫隙的幾何形狀

間隙的寬度和深度以及內(nèi)外面積比，它們決定了氧進入縫隙的難易程度，電解質(zhì)組成的化、電位的分布及宏觀電池的有效性。 

3、環(huán)境因素

不銹鋼的縫隙腐蝕大多發(fā)生在充氣的中性氯化物介質(zhì)，如海水中，通常介質(zhì)中氯離子的度越高，發(fā)生縫隙腐蝕的可能性越大。當(dāng)氯離子濃度超過0.1%時便發(fā)生縫隙腐蝕的可能。除了氯離子外，溴離子和碘離子也能引起縫隙腐蝕。此外，介質(zhì)溶解氧濃度大于0.5×106時也會引起縫隙腐蝕。溫度越高，發(fā)生縫隙腐蝕的危險性越大。具體有如下規(guī)律： 

a、溶液中氯離子濃度：氯離子濃度增加，點位負(fù)移，縫隙腐蝕加速。

b、溶液中溶解的氧濃度：氧濃度增加，縫外陰極還原反應(yīng)更易進行，縫隙腐蝕加劇。 

c、溫度：溫度變化對縫隙腐蝕的影響是比較復(fù)雜的，因為溫度帶對各相關(guān)因素產(chǎn)生不同的甚至是相反的影響。一方面，溫度升高使傳輸過程及反應(yīng)動力學(xué)加速，從而增大陽極反應(yīng)速度；另一方面，在敞開系統(tǒng)的溶液中，溶解氧濃度隨溫度升高而下降，并視陽極和陰極兩種反應(yīng)的綜合結(jié)果而定，大約在80.0℃，不銹鋼的縫隙腐蝕達到極大。高于此溫度，由于溶液的溶氧下降，縫隙腐蝕速度下降。在含有氯離子的溶氧中，各種不銹鋼存在一個臨界縫隙腐蝕速度。

d、pH：只要縫外金屬能夠保持鈍態(tài)，pH降低，縫隙腐蝕量增加。

e、腐蝕介質(zhì)的流速：流速有正、反兩個方面的作用。增加腐蝕溶液的流速，使輸送到縫隙外部的金屬表面上的氧量增加，縫隙腐蝕量也增加。

304鋼O形圈密封腐蝕試驗表明：0.15m/s流速的海水比靜止海水更易導(dǎo)致縫隙腐蝕。但是，若縫隙是由于海生物或沉積物造成，或是在設(shè)備運行過程中產(chǎn)生的殘渣或生成的疏松膜，流速慢反而容易堆積，流速快則不容易附著。從這個意義上來講，增加流速也有可能減少產(chǎn)生縫隙腐蝕的機會。 

縫隙腐蝕的防護

縫隙腐蝕主要是由于縫隙的存在導(dǎo)致介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性引起，所以對于縫隙腐蝕的防護，主要可以參考以下幾點： 

1、合理設(shè)計，避免產(chǎn)生縫隙。例如：焊接優(yōu)于鉚接；對焊優(yōu)于搭焊；焊接必須保證質(zhì)量，避免焊孔；螺釘接合結(jié)構(gòu)，可以采用低硫橡皮墊圈、致密的填料、接合面可以用涂層防護。此外，設(shè)計時應(yīng)避免積水區(qū)；維護時，應(yīng)勤于清理，去除污垢等。 

2、改用合適材料對于某些重要部件，可以改用抗縫隙腐蝕能力較強的材料，比如高鉻高鉬的不銹鋼等 

3、設(shè)計無法避免縫隙時，可采用陰極保護。例如在海水中，采用犧牲陽極保護法，選用鋅合金或鎂合金。但采取這種方法時，要注意氫脆問題。

4、由于緩蝕劑較難進入縫隙，所以可以在接合面上涂上加有緩蝕劑的油漆，例如，對于鋼材，使用加有PbCrO4的油漆，對于鋁，使用加有ZnCrO4的油漆；對于金屬片，可采用浸有氣相緩蝕劑的包裝紙隔開。 

5、如果不能采用無縫的方案，則應(yīng)使結(jié)構(gòu)能妥善排流方便在出現(xiàn)沉積物時能及時清除，也可以用固體填料將縫隙填實。例如在海水中使用的不銹鋼設(shè)備，可采用鉛錫合金作填料，除填實縫隙外，還可以起犧牲陽極的作用。

2018-07-09 5175 熱門標(biāo)簽： 析氫腐蝕_吸氧腐蝕_析氫腐蝕的特點和發(fā)生條件腐蝕速率_金屬腐蝕率_腐蝕速率的計算腐蝕性_常見的腐蝕性化學(xué)品_腐蝕性最強的酸和堿耐腐蝕性_耐腐蝕金屬材料_最強的耐腐蝕材料腐蝕與防護技術(shù)_金屬腐蝕與防護_防腐蝕涂料 上一篇 下一篇