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。
一般認為(wei),在含(han)氧的中性溶液(ye)中,縫隙腐蝕是由氧濃(nong)差(cha)電池引起的。過程如下:
起始階段,縫隙里(li)面和外面金(jin)屬的電化(hua)學反應(ying)一樣,都(dou)是陽極溶解(jie),主要反應(ying)為:

隨著(zhu)反(fan)(fan)(fan)應(ying)進行(xing),縫(feng)(feng)隙(xi)內部氧含量(liang)(liang)降(jiang)低(di),又難以補充,造成陰(yin)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)減(jian)緩直至停止(zhi),但是(shi)陽(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)繼(ji)續進行(xing)。為達到(dao)反(fan)(fan)(fan)應(ying)平衡(heng),縫(feng)(feng)隙(xi)內部的(de)(de)陽(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)只能(neng)由(you)外(wai)(wai)部的(de)(de)陰(yin)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)平衡(heng),造成的(de)(de)結果(guo)是(shi):縫(feng)(feng)隙(xi)外(wai)(wai)面(mian)(mian)(mian)的(de)(de)陰(yin)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)面(mian)(mian)(mian)積大,內部的(de)(de)陽(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)面(mian)(mian)(mian)積小(xiao),加(jia)(jia)(jia)速(su)了陽(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)。一(yi)方面(mian)(mian)(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)內部由(you)于陽(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)反(fan)(fan)(fan)應(ying)產生的(de)(de)金屬離(li)(li)子不易轉移到(dao)縫(feng)(feng)隙(xi)外(wai)(wai)面(mian)(mian)(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)外(wai)(wai)部的(de)(de)陰(yin)離(li)(li)子會進入縫(feng)(feng)隙(xi)內部使電荷(he)保持平衡(heng),特別是(shi)溶液中含氯(lv)離(li)(li)子時,會造成內部氯(lv)離(li)(li)子含量(liang)(liang)升高(gao)。另一(yi)方面(mian)(mian)(mian),縫(feng)(feng)隙(xi)內部由(you)于陽(yang)(yang)(yang)(yang)極(ji)溶解產生的(de)(de)部分金屬離(li)(li)子會發生水解,造成氫離(li)(li)子濃度(du)增大,pH值降(jiang)低(di)。縫(feng)(feng)隙(xi)內部氯(lv)離(li)(li)子濃度(du)的(de)(de)升高(gao)以及pH值的(de)(de)增加(jia)(jia)(jia)都會加(jia)(jia)(jia)速(su)鈍化(hua)膜(mo)溶解。縫(feng)(feng)隙(xi)腐蝕(shi)示意圖如圖3-1所示。

假設(she)材(cai)料(liao)表(biao)(biao)面(mian)是均勻(yun)(yun)的(de)(de),縫隙(xi)內外“小(xiao)陽極(ji)”“大陰(yin)極(ji)”的(de)(de)反(fan)應(ying)持續進行(xing),則縫隙(xi)內會發生(sheng)全面(mian)的(de)(de)縫隙(xi)腐蝕(shi)。實際上,金屬表(biao)(biao)面(mian)的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)會存(cun)在(zai)缺(que)陷(xian),諸如表(biao)(biao)面(mian)夾雜(za)、化(hua)學成分(fen)不(bu)均勻(yun)(yun)、晶體(ti)缺(que)陷(xian)、機械破(po)壞等(deng)。在(zai)侵蝕(shi)性陰(yin)離子存(cun)在(zai)的(de)(de)情況下(xia),這些缺(que)陷(xian)部位的(de)(de)鈍化(hua)膜(mo)優(you)先被破(po)壞,發生(sheng)點蝕(shi)或應(ying)力(li)腐蝕(shi)等(deng)更(geng)為(wei)局部的(de)(de)腐蝕(shi)形態。

