金屬制品多用鉚接、焊接、螺釘?shù)确椒ㄟB接,這樣在金屬與金屬或金屬與非金屬之間就存在縫隙,并使縫隙內(nèi)的介質(zhì)處于滯流狀態(tài),從而加劇了縫隙內(nèi)金屬的腐蝕,這種現(xiàn)象叫做縫隙腐蝕。
引起金屬腐蝕的縫隙并非是一般用肉眼可以明辨的縫隙。而是指能使縫隙內(nèi)介質(zhì)停滯的極小縫隙,縫寬一般在0.025mm-0.1mm之間??p寬大于0.1mm的縫隙,介質(zhì)難以形成滯流狀態(tài),也就不會形成縫隙腐蝕。紙質(zhì)墊圈或石棉墊圈,它們和法蘭盤端面的接觸面就會形成這樣的極小縫隙,成為發(fā)生縫隙腐蝕的理想場所。正因為反應(yīng)的物質(zhì)難以向縫隙內(nèi)補充,腐蝕產(chǎn)物又難以擴散出來,隨著腐蝕的不斷進(jìn)行,在組成、濃度、pH值等方面越來越和整體介質(zhì)產(chǎn)生很大的差異,結(jié)果就導(dǎo)致縫內(nèi)金屬表面的加速腐蝕,縫外金屬腐蝕較慢。
關(guān)于縫隙腐蝕的機理,過去認(rèn)為是由于縫隙內(nèi)外氧的濃度差所引起的。隨著電化學(xué)測試技術(shù)的發(fā)展,特別是通過人工模擬縫隙的實驗,發(fā)現(xiàn)隨著腐蝕的進(jìn)行,縫內(nèi)介質(zhì)性質(zhì)發(fā)生很大的變化,形成了閉塞電池。
縫隙腐蝕與孔蝕有很多相似的地方,尤其是在發(fā)展階段上更為相似。于是有人把孔蝕看作一種縫隙腐蝕,其實這兩者有根本的區(qū)別,下面進(jìn)行一下比較:從腐蝕發(fā)生的條件來看,孔蝕起源于金屬表面的孔蝕核,縫隙腐蝕起源于金屬表面的極小縫隙。前者必須在含有活性陰離子的介質(zhì)中才會發(fā)生,后者即使在不含活性陰離子的介質(zhì)中也能發(fā)生。
從腐蝕過程來看,孔蝕是通過腐蝕逐漸形成閉塞電池,然后才加速腐蝕的。而縫隙腐蝕由于事先已有縫隙,腐蝕一開始就很快形成閉塞電池而加速腐蝕。前者閉塞程度較大,而后者閉塞程度較小。
從發(fā)生腐蝕的電位來看,縫隙腐蝕的電位低于孔蝕電位Ebr,縫隙腐蝕較孔蝕容易。
從腐蝕形態(tài)來看,孔蝕的蝕孔窄而深,縫隙腐蝕的相對寬而淺。
金屬或合金的自鈍化能力越強,發(fā)生縫隙腐蝕的敏感性就越大。
介質(zhì)中氣離子的濃度越高,發(fā)生縫隙腐蝕的可能性越大。當(dāng)氯離子濃度超過0.1%
時便有發(fā)生縫隙腐蝕的可能。除了氣離子外,澳離子和碘離子也能引起縫隙腐蝕。此外,介質(zhì)溶解氧的濃度大于0.5x10-6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。
根據(jù)縫隙腐蝕的原理,采用下列措施,可防止或減緩縫隙腐蝕:
①合理選材,采用高鋁、銘、鎳不銹鋼可以有效地防止縫隙腐蝕。例如,哈氏合金、Cr28 Mo4 和Cr30Mo3等。
②在設(shè)備、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計時,應(yīng)盡量避免縫隙和死角區(qū)的存在。因此,宜采用焊接連接,而不宜采用鉚接和螺釘連接。
③結(jié)構(gòu)上無法采用無縫方案時,要考慮縫隙處的妥善排流,以便在出現(xiàn)沉積物時能及時清除;或用固體填充料把縫隙填實。例如,在海水介質(zhì)中使用的不銹鋼設(shè)備,可采用鉛錫合金做填充料,既填實了縫隙,又起到犧牲陽極的作用。
④墊圈不宜采用石棉、紙質(zhì)等吸濕性材料,以采用聚氣乙稀塑料和聚四氣乙烯塑料做墊圈較為理想。
⑤采用電化學(xué)保護(hù),如陽極保護(hù)法。將保護(hù)電位控制在縫隙腐蝕電位以下、Ep以上的區(qū)間。