縫隙腐蝕是指在腐蝕介質(zhì)中的金屬表面上,在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi)發(fā)生的局部腐蝕。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??p隙腐蝕也是一種電化學腐蝕。
簡介
金屬部件在介質(zhì)中,由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間形成特別小的縫隙(一般在0. 025~0.1mm之間),使縫隙內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài),引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕,這種局部腐蝕稱為縫隙腐蝕。
許多設(shè)備與金屬構(gòu)件,由于不合理的設(shè)計或加工等都會造成縫隙。如法蘭連接面、螺母壓緊面及焊縫等。
幾乎所有的金屬和合金在各種介質(zhì)中都會形成縫隙腐蝕。但不同的金屬在不同的介質(zhì)中對腐蝕的敏感性不同,具有自鈍化特性的金屬和合金在充氣的含有活性陰離子的中性介質(zhì)中最易引起縫隙腐蝕。
產(chǎn)生機理
縫隙腐蝕是由于金屬離子和溶解氣體在侵蝕溶液中造成縫隙內(nèi)外濃度不均勻、形成電位差,從而影響電極過程動力學以至建立起電化學電池所致。當在金屬表面上始發(fā)局部腐蝕并進一步擴展時,其中陽極區(qū)出現(xiàn)氧化過程,陰極區(qū)出現(xiàn)某些還原過程(如O2的還原等)。當縫隙內(nèi)溶液中的溶解氧完全消耗掉而得不到補充時,縫隙內(nèi)的鈍化膜就開始還原性溶解。由此導(dǎo)致腐蝕產(chǎn)物金屬鹽逐漸濃縮,濃縮的金屬鹽水解又使縫隙內(nèi)的pH值急劇下降,當下降到該金屬在濃縮溶液中失去鈍化膜的pH值時,縫隙內(nèi)不銹鋼的鈍化膜就會發(fā)生全面性的還原性破壞,從而產(chǎn)生縫隙腐蝕。
影響因素
(1) 溶解O2量:溶液中O2濃度增加,縫隙外部陰極反應(yīng)加速,腐蝕量增加。一般溶液中溶解氧小于0. 5ppm時,有可能不引起縫隙腐蝕。
(2) 電解質(zhì)的流速:增加腐蝕液的流速,即輸送到縫隙外部的金屬表面上的O2量增加,腐蝕量也增加。但是設(shè)備運行中產(chǎn)生的殘渣或生成的松膜,流速減慢反而容易堆積;從此意義上講,增加流速也有可能減少腐蝕。
(3) 溫度:溫度升高能增加陽極反應(yīng)速度。另一方面,敞開系統(tǒng)的溶液中溶解。O2的濃度會隨著溫度升高而下降,并視陽極和陰極兩種反應(yīng)的綜合結(jié)果而定,大概在80℃時縫隙腐蝕變得極大。在密閉系統(tǒng)中,隨著溫度升高也就大大加快縫隙腐蝕的速度。
(4) pH值:pH值減小,陽極溶解速度增加。對于縫隙腐蝕,只要縫隙外部處在金屬鈍化的pH范圍內(nèi),若pH值降低,則縫隙腐蝕量增加。
(5) 氯離子等破壞鈍化膜的離子:縫隙腐蝕在許多介質(zhì)中都能產(chǎn)生,但在含氯離子溶液中最易發(fā)生。溶液中氯離子的含量愈高,縫隙腐蝕的可能性就愈大。對于含有非氧化性氯化物和溶解氧的體系而言,當氯離子含量大于0.1%時,就可能引起縫隙腐蝕。
(6) 合金元素:合金元素的組成對縫隙腐蝕有很大影響。不銹鋼中含鉻、鎳量增加都能提高其抗蝕能力。不銹鋼中加入硅、銅也能提高其耐腐蝕能力。
與孔蝕的比較
縫隙腐蝕是比孔蝕更為普遍的局部腐蝕。遭受腐蝕的金屬,在縫內(nèi)呈現(xiàn)深淺不一的蝕坑或深孔??p口常有腐蝕產(chǎn)物覆蓋,形成閉塞電池。同孔蝕一樣,閉塞電池的形成,進一步加速了縫隙腐蝕。
縫隙腐蝕的機理與孔蝕很相似,其區(qū)別主要在于腐蝕的初始段??孜g起源于自己開掘的蝕孔內(nèi),而縫隙腐蝕則發(fā)生在金屬表面既存的縫隙中。在含有活性陰離子的介質(zhì)中,帶有孔隙的易鈍化合金或鍍層的構(gòu)件上,通常易于發(fā)生孔蝕;而幾乎所有的合金只要在含有氧的各種介質(zhì)中都可能發(fā)生縫隙腐蝕。在腐蝕形態(tài)上,孔蝕的蝕孔窄而深,而縫隙腐蝕的蝕坑則相對地廣而淺。
防護措施
縫隙腐蝕的影響因素與孔蝕的相似??刂瓶p隙腐蝕除可以采取防止孔蝕的相似措施外,在設(shè)備、容器設(shè)計中還應(yīng)盡量注意結(jié)構(gòu)的合理性,盡可能避免形成縫隙和積液的死角。對不可避免的縫隙.要采取相應(yīng)的保護措施。另外,盡量控制介質(zhì)中溶解氧的濃度.使其低于5×10^-6mol/L,這樣在縫隙處就很難形成氧濃差電池.縫隙腐蝕則難以啟動。