缝隙腐蚀
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防止缝隙腐蚀的措施
当金属与金属或金属与非金属之间存在很小的缝隙(一般为0.025~0.1mm)时,缝内介质不易流动而形成滞留状态,促使缝隙内的金属加速腐蚀,这种腐蚀称为缝隙腐蚀。
许多工程结构都普遍存在这类间隙,有些缝隙是设计不合理造成的,而有些从设计上是很难避免的。
以往一直认为缝隙腐蚀是由于缝隙内与缝隙外存在金属离子或氧的浓度差所引起的,因此就用浓差腐蚀的概念来解释这类腐蚀形态。
近期的研究表明,金属离子或氧的浓差只是缝隙腐蚀的起因,它进一步的发展,与孔蚀一样属于闭塞电池的自催化腐蚀过程。
防止缝隙腐蚀的措施:
缝隙腐蚀的防止,主要是在结构设计上如何避免形成缝隙和能造成表面沉积的几何构形。
(1)为了防止浓差腐蚀,或防止溶液浓缩引起的腐蚀,结构设计时尽量避免积液和死区。
(2)若在结构设计上不可能采用无缝隙方案,也应使结构能够妥善排流,以利于沉积物及时清除。
亦可采用固体填充料将缝隙填实。
(3)设计选材时,采用某些耐缝隙腐蚀的材料,可以延长设备寿命。
不锈钢缝隙腐蚀的原理
不锈钢缝隙腐蚀的原理主要有:
1. 不锈钢表面形成致密的氧化膜,使之具有抗腐蚀性。
2. 但在不锈钢接头、螺纹等缝隙处,由于通风差,不能形成完整氧化膜。
3. 缝隙处积存的溶液中氧气含量低,铬被还原成可溶性较强的二价和三价态。
4. 腐蚀介质如氯化物通过缝隙侵入,破坏不完整的保护膜。
5. 缝隙处的低PH 值加剧腐蚀,而外部受压,使缝隙处溶液流通缓慢。
6. 这导致缝隙处不能及时形成新的氧化膜,腐蚀持续发展。
7. 腐蚀产物累积在缝隙中,形成集中腐蚀电池,加剧电化学腐蚀。
8. 而外露表面由于通风良好,仍可保持不锈钢原有的抗腐蚀性。
9. 最后缝隙处腐蚀穿孔,造成严重破坏。
10. 因此防治缝隙腐蚀要保证通风良好,清除腐蚀介质。
缝隙腐蚀研究进展及核电材料的缝隙腐蚀问题*陈东旭吴欣强*韩恩厚中国科学院金属研究所金属腐蚀与防护国家重点实验室辽宁省核电材料安全与评价技术重点实验室沈阳 110016摘要:综述了缝隙腐蚀的主要机理、模拟研究技术及影响因素,介绍了核电材料在实际服役过程中的缝隙腐蚀问题,讨论了高温高压水环境下缝隙腐蚀研究存在的主要问题以及进一步的研究方向。
关键词:缝隙腐蚀、核电材料、高温高压水中图分类号:TG172.82 文献标识码:A 文章编号:xxxx-xxxx(xxxx)xx-xxxx-xx缝隙腐蚀是一种常见的局部腐蚀形式,一般在金属与金属或金属与非金属之间构成的间隙中发生,典型的如密封垫片、法兰连接处、螺栓螺纹连接处、沉积污泥与金属间以及金属板搭接处等。
几乎所有的金属尤其是钝性金属如不锈钢、铝合金及钛合金等均会发生缝隙腐蚀。
缝隙腐蚀的发生一般比较隐蔽,孕育期较长且没有明显的预兆,所以难以监测。
而且缝隙腐蚀一旦开始,其腐蚀速率会迅速增加并给材料带来严重的破坏。
因此,研究缝隙腐蚀具有十分重要的意义[1-3]。
1. 缝隙腐蚀机理及研究现状1.1 缝隙腐蚀机理缝隙腐蚀通常分为3个阶段:即孕育阶段、开始阶段和增殖阶段,其中孕育期是必经阶段,对缝隙腐蚀的发生发展有重大影响。
每个阶段的持续时间与缝隙的几何条件、溶液水化学环境以及冶金学条件等密切相关。
事实上,金属材料本身并不具备必然发生缝隙腐蚀的条件,只有当腐蚀次生效应引起缝隙内外金属阳极溶解速率产生差异并逐渐加强,才会发生缝隙腐蚀[2]。
早期研究认为,缝隙内外溶液的氧浓度差是导致缝隙腐蚀的原因,即由Evans 提出的氧浓差电池理论。
在氧浓差电池与自催化效应共同作用下,当水溶液化学参数达到临界值时(critical crevice solution),局部腐蚀开始发生。
在孕育期,随着缝隙内金属不断溶解,缝隙内O2被不断消耗,如果缝隙外部的O2无法及时补*定稿日期:xxxx基金项目:国家重点基础研究发展计划项目(2011CB610501),国家科技重大专项课题(2011ZX06004-009)作者简介:陈东旭,男,1984年生,博士生。