缝隙腐蚀分析和总结.pdf

缝隙腐蚀 1. 产生条件 ①缝隙的宽度一般为0.025~0.1mm，有介质滞留在缝内。 ②几乎所有的金属或合金。易钝化合金或金属更易发生。 ③几乎所有的腐蚀介质。包括酸性、中性或淡水介质，含氯离子的溶液最为容易。 2. 机理 缝隙腐蚀可分为初期阶段和后期阶段。在初期阶段，腐蚀发生在包括缝隙内 + - 部的整个金属表面上，阳极溶解：M → M +e，阴极还原：O +2H O+4e→4OH （见 2 2 图1）。但经过一个短时间后，缝内的氧由于扩散困难而减少，缝隙中的氧化还 原反应就被迫停止。氧消耗完以后，缝隙内的氧化还原反应不再发生了，这时由 于缝内缺氧，缝外富氧，形成了“供氧差异电池”。然而金属M在缝内继续溶解， + 缝内溶液中M 过剩，为了保持平衡，氯离子迁移到缝内，同时阴极过程转到缝外 （如图2 所示）。 + - + 缝内已形成的金属盐类发生水解即：M Cl ＋H O → M O H ↓ + H ,结果使缝 2 内pH下降，可达2～3，这就促使缝内金属溶解速度增加，相应缝外邻近表面的阴 极过程，即氧的还原速度也增加，使外部表面得到阴极保护，而加速了缝内金属 - 的腐蚀。缝内金属离子进一步过剩促使Cl 迁入缝内，这就是缝隙腐蚀的自催化 过程。 3. 影响因素 3.1 几何形状 缝隙宽度与缝隙腐蚀深度和速度有关（如图3）。 图3. 2Cr13不锈钢在0.5N(29.3g ／L)NaCl溶液中缝隙宽度、腐蚀深度和腐蚀率的关系 由图可看出，当缝隙宽度变窄时，总腐蚀率随之增高，腐蚀深度随之度化。 损伤最大的是缝隙宽度为0.10mm～0.12mm，50天的侵入深度约达90 μm；当间隙 0.25mm或更宽些时，在0.5NNaCl溶液中并不产生缝隙腐蚀。 环境因素 ① 溶解O 量：溶液中O 浓度增加，缝隙外部阴极反应加速，腐蚀量增加。 2 2 ② 电解质的流速：增加腐蚀液的流速，即输送到缝隙外部的金属表面上的O 量 2 增加，腐蚀量也增加。 ③ 温度：温度升高能增加阳极反应速度。 ④ pH 值：pH 值减小，阳极溶解速度增加。 ⑤ 氯离子等破坏钝化膜的离子：缝隙腐蚀在许多介质中都能产生，但在含氯离 子溶液中最易发生。 ⑥ 合金元素：合金元素的组成对缝隙腐蚀有很大影响。 4. 防护措施 ① 合理设计：在设计上尽量避免缝隙。 ② 使用耐腐蚀材料。 ③ 电化学保护。如在海水中采用锌或镁的牺牲阳极法。 ④ 使用高浓度缓蚀剂。 5. 举例 1Cr13 不锈钢与聚四氟乙烯构成缝隙在某油田污水挂片 240d 后所呈现的缝 隙腐蚀（如图4）。2Cr13 不锈钢离心机转鼓鼓底与钢罩上加强筋（1Cr18Ni9Ti） 间形成缝隙腐蚀（如图5）。医学上种植义齿的材料也存在缝隙腐蚀。 图4. 1Cr13不锈钢与聚四氟乙烯构成缝隙在某油田污水挂片240d后所呈现的缝隙腐蚀形 貌 图5.2Cr13不锈钢离心机转鼓鼓底与钢罩上加强筋（1Cr18Ni9Ti）间形成缝隙腐蚀