什么是縫隙腐蝕

縫隙腐蝕又叫間隙腐蝕，是兩個(gè)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(huì)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(dòng)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(yùn)行造成嚴(yán)重障礙，甚至發(fā)生破壞事故。對(duì)鈦及鈦合金來(lái)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(yáng)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(huì)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(huì)發(fā)生縫隙腐蝕。

縫隙腐蝕的機(jī)理

縫隙腐蝕是由縫隙內(nèi)外介質(zhì)間物質(zhì)移動(dòng)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(gè)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(kuò)散補(bǔ)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(jìn)行的氧還原陰極反應(yīng)，則促進(jìn)縫隙內(nèi)金屬陽(yáng)極溶解?？p隙內(nèi)金屬溶解產(chǎn)生過剩的金屬陽(yáng)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(yáng)極溶解

縫隙腐蝕發(fā)生的前提條件是不流動(dòng)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(gè)間隙的腐蝕比較平均。然后是陰陽(yáng)級(jí)腐蝕，因?yàn)橛幸后w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(yáng)極反應(yīng)得到電子）。因?yàn)殚g隙內(nèi)有液體，間隙內(nèi)部一直為缺氧區(qū)發(fā)生陽(yáng)極反應(yīng)。因?yàn)殛庩?yáng)級(jí)的反應(yīng)存在，腐蝕速率會(huì)大大提高。

縫隙腐蝕和點(diǎn)腐蝕比較

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

點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕兩者的發(fā)展階段的機(jī)理是一致的，但是它們的誘發(fā)機(jī)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(hù)層的局部破壞所引起,通過形成點(diǎn)蝕源而發(fā)展起來(lái)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(lái)看，發(fā)生和發(fā)展縫隙腐蝕的電極電位比點(diǎn)蝕更低。從介質(zhì)來(lái)看，縫隙腐蝕在不含氯離子的溶液中也會(huì)發(fā)生，而點(diǎn)蝕則多在含有特殊的活性陰離子條件下才會(huì)發(fā)生。

防止措施提高材料耐點(diǎn)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(hù)對(duì)防止點(diǎn)蝕和縫隙腐蝕都有效。采用合適的耐點(diǎn)蝕和耐縫隙腐蝕的金屬材料也是防止點(diǎn)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(duì)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(qiáng)，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(duì)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(jìn)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(shí)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(shí)也會(huì)引起縫隙腐蝕。溫度越高，發(fā)生縫隙腐蝕的危險(xiǎn)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(diǎn)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(jìn)行，縫隙腐蝕加劇。 

c、溫度：溫度變化對(duì)縫隙腐蝕的影響是比較復(fù)雜的，因?yàn)闇囟葞?duì)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(dòng)力學(xué)加速，從而增大陽(yáng)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(yáng)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(dá)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(gè)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(gè)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(yàn)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(yùn)行過程中產(chǎn)生的殘?jiān)蛏傻氖杷赡?，流速慢反而容易堆積，流速快則不容易附著。從這個(gè)意義上來(lái)講，增加流速也有可能減少產(chǎn)生縫隙腐蝕的機(jī)會(huì)。 

縫隙腐蝕的防護(hù)

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(duì)于縫隙腐蝕的防護(hù)，主要可以參考以下幾點(diǎn)： 

1、合理設(shè)計(jì)，避免產(chǎn)生縫隙。例如：焊接優(yōu)于鉚接；對(duì)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(hù)。此外，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免積水區(qū)；維護(hù)時(shí)，應(yīng)勤于清理，去除污垢等。 

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

3、設(shè)計(jì)無(wú)法避免縫隙時(shí)，可采用陰極保護(hù)。例如在海水中，采用犧牲陽(yáng)極保護(hù)法，選用鋅合金或鎂合金。但采取這種方法時(shí)，要注意氫脆問題。

4、由于緩蝕劑較難進(jìn)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(duì)于鋼材，使用加有PbCrO4的油漆，對(duì)于鋁，使用加有ZnCrO4的油漆；對(duì)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(wú)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(shí)能及時(shí)清除，也可以用固體填料將縫隙填實(shí)。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(shí)縫隙外，還可以起犧牲陽(yáng)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(diǎn)和發(fā)生條件腐蝕速率_金屬腐蝕率_腐蝕速率的計(jì)算腐蝕性_常見的腐蝕性化學(xué)品_腐蝕性最強(qiáng)的酸和堿耐腐蝕性_耐腐蝕金屬材料_最強(qiáng)的耐腐蝕材料腐蝕與防護(hù)技術(shù)_金屬腐蝕與防護(hù)_防腐蝕涂料 上一篇 下一篇