【文章內(nèi)容簡介】 各種法蘭盤之間的襯墊等金屬和非金屬之間 的接觸 2. 在金屬表面的沉積物、附著物、涂膜等 ? 如灰塵、沙粒、沉積的腐蝕產(chǎn)物 縫隙腐蝕的部位 1. 不同結(jié)構(gòu)件之間的連接 縫隙腐蝕 縫隙腐蝕 1. 可發(fā)生在所有的金屬和合金上，特別容易發(fā)生 在靠鈍化耐蝕的金屬材料表面。 2. 介質(zhì)可以是任何酸性或中性的侵蝕性溶液，而 含有 Cl－ 的溶液最易引發(fā)縫隙腐蝕。 3. 與點(diǎn)蝕相比，縫隙腐蝕更容易發(fā)生。當(dāng) EbEEp 時(shí)，原有的蝕孔可以發(fā)展，但不會(huì)產(chǎn)生新的蝕 孔；而縫隙腐蝕在該電位區(qū)間內(nèi)，既能發(fā)生， 又能發(fā)展?？p隙腐蝕的臨界電位比點(diǎn)蝕電位低。 縫隙腐蝕的特征 ? 縫隙腐蝕發(fā)生的幾何條件 – 縫隙 – 寬到溶液能夠流入縫隙內(nèi) – 窄到能維持液體在縫內(nèi)停滯 – 最敏感的縫寬約為 － 。 縫隙腐蝕的特征 ? 陽極反應(yīng)： ? 陰極反應(yīng)： ? 腐蝕起始階段 ? 縫內(nèi)缺氧，縫外富氧，形成了“供氧差異電池” ? 腐蝕加速階段 ? 縫隙幾何形狀及產(chǎn)物堆積形成“閉塞電池” ? “閉塞電池”引起的酸化自催化作用 1 2 O2 + H2O + 2e → 2 OH + ne M → M n + 縫隙腐蝕機(jī)理 ? 腐蝕前 ? 縫內(nèi)外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽極反應(yīng) 鉚接金屬板浸入充氣海水中的縫隙腐蝕過程 縫隙腐蝕機(jī)理 縫隙腐蝕機(jī)理 縫隙腐蝕機(jī)理 縫隙腐蝕機(jī)理 縫隙腐蝕機(jī)理 縫隙腐蝕機(jī)理 ? 陽極反應(yīng)： ? 陰極反應(yīng)： 1 2 M→ Mn+ + ne O2 + H2O + 2e → 2 OH ? 縫隙內(nèi)的氧在一段時(shí)間內(nèi)耗盡 —縫隙內(nèi)溶液中的氧靠擴(kuò)散補(bǔ)充 —氧難以擴(kuò)散至分析深入，縫隙內(nèi)氧的陰極反應(yīng)中止 —縫隙內(nèi)金屬表面 +縫隙外自由暴露表面＝宏觀電池 縫隙腐蝕機(jī)理 ? 在初期階段，縫內(nèi)外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽 極反應(yīng)過程。 缺乏氧的區(qū)域（縫隙內(nèi)）：電勢(shì)低，陽極區(qū) 氧易到達(dá)區(qū)域（縫隙外）：電勢(shì)高，陰極區(qū) —— 縫隙內(nèi)金屬活化溶解，陽離子增多； 陽離子增多： 吸引縫隙外溶液中負(fù)離子（ Cl）進(jìn)入縫隙內(nèi)（維持電荷平衡） 金屬氯化物水解使 pH下降： M n+ + nCl + nH2 O → M (OH)n + nHCl Cl+ 低 pH：共同加速縫隙腐蝕； 金屬離子進(jìn)一步過剩 —又促進(jìn) Cl 進(jìn)入 —加速溶解：自催化 縫隙腐蝕機(jī)理 （在還原介質(zhì)和材料耐蝕性較差的場合） 縫隙內(nèi)金屬表面的鈍化膜發(fā)生全面的破壞 縫內(nèi)活化陽極：小陽極 縫外鈍化陰極：大陰極 兩極電勢(shì)差： 50～ 100mV，縫內(nèi)金屬嚴(yán)重腐蝕 （在氧化性介質(zhì)（海水）和材料耐蝕性較好的場合） 點(diǎn)蝕性縫隙腐蝕：起源于點(diǎn)蝕，與 Cl濃度關(guān)系很大 縫隙腐蝕機(jī)理 ? 由于幾何形狀或腐蝕產(chǎn)物在縫隙、蝕坑或裂紋出口處的堆 積，使腐蝕介質(zhì)流動(dòng)的通道閉塞 ? 腐蝕介質(zhì)擴(kuò)散受阻，使腔內(nèi)介質(zhì)組分、濃度和 pH值與整體 介質(zhì)差異很大，形成閉塞電池 點(diǎn)蝕與縫隙腐蝕的比較 相似：成長機(jī)理一致－閉塞電池 ? 形態(tài)窄而深 點(diǎn)蝕與縫隙腐蝕的比較 不同：形成過程不同 ? 縫隙腐蝕： ? 腐蝕前縫隙已經(jīng)存在，腐蝕一開始就是閉塞電池作用， 閉塞程度大 ? 由于介質(zhì)的濃差引起 ? 形態(tài)廣而淺 ? 更易發(fā)生 ? 點(diǎn)蝕： ? 腐蝕過程逐漸形成蝕坑（閉塞電池），而后加速腐蝕 ? 由于鈍化膜的破壞引起 ? 幾何因素 ? 環(huán)境因素 ? 材料因素 縫隙腐蝕的影響因素 ? 縫隙的幾何因素 – 縫隙腐蝕深度和速 度與縫隙的寬度有關(guān) 2Cr13不銹鋼在 縫隙腐蝕速度與縫隙寬度的關(guān)系（實(shí)驗(yàn)周期 54天） 1－總腐蝕速度 2－腐蝕深度 縫隙腐蝕的影響因素 縫隙腐蝕萌生幾率與縫隙外裸露面積和縫隙內(nèi)面積比的關(guān)系 ? 縫隙的幾何因素 – 縫隙腐蝕與縫外面積有關(guān) – 外部面積增大，縫內(nèi)腐蝕嚴(yán)重 – 縫外 縫內(nèi)：大陰極 小陽極 縫隙腐蝕的影響因素 ? 1. 2. 3. ? ? ? ? ? 環(huán)境因素 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 溶液中 Cl濃度： Cl濃度增加，電位負(fù)移，縫隙腐蝕加速 溫度： 溫度升高加速陽極反應(yīng) 在敞開系統(tǒng)的海水中， 80℃ 達(dá)到最大腐蝕速度，高于 80℃ 時(shí)，由 于溶液的溶氧下降，縫隙腐蝕速度下降。 在含氯離子的介質(zhì)中，各種不銹鋼存在一個(gè)臨界縫隙腐蝕溫度 （ CCT） 縫隙腐蝕的影響因素 ? 環(huán)境因素 4． pH： – 只要縫外金屬能夠保持鈍態(tài)， pH降低，縫隙腐蝕量增 加。 5．腐蝕介質(zhì)的流速： – 流速有正、反兩個(gè)方面的作用 – 當(dāng)流速適當(dāng)增加時(shí)，增大了縫外溶液的含氧量，縫隙 腐蝕加重 – 對(duì)于由沉積物引起的縫隙腐蝕，流速加大，可能將沉 積物沖掉，縫隙腐蝕減輕 縫隙腐蝕的影響因素 鋼中 Cr+3Mo量對(duì)不銹鋼縫隙腐蝕最大深 度的影響， 25℃ 流動(dòng)海水， 2個(gè)月 鐵素體、奧氏體、雙相不銹鋼 保護(hù)膜，防止 Cl穿透 ? 材料因素 : ? Cr、 Ni、 Mo、 N、 Cu、 Si等能 有效提高不銹鋼的耐縫隙腐蝕性 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。 ? Cr：增加鈍化膜的穩(wěn)定性 ? Mo：以 MoO42形式溶解，吸附 于金屬表面，抑制 Cl破壞作用。 Cl 或形成類似于 O＝ Mo 結(jié)構(gòu)的 Cl 縫隙腐蝕的影響因素 ? 材料因素： ? N:點(diǎn)蝕初期可能在孔內(nèi)形成氨，消耗H+，抑制 pH降低 ? 耐點(diǎn)蝕當(dāng)量（ PRE） 鐵素體不銹鋼： %Cr+ %Mo 雙相不銹鋼 %Cr+ %Mo+30 %N 奧氏體不銹鋼 %Cr+ %Mo+16 %N ? 臨界點(diǎn)蝕溫度 CPT ? 臨界縫隙腐蝕溫度 CCT（ CPT） 縫隙腐蝕的影響因素 奧氏體不銹鋼耐縫隙腐蝕當(dāng)量與在含氯化物水介質(zhì)中臨界縫隙腐蝕溫度的關(guān)系 臨界點(diǎn)蝕溫度 ——臨界縫隙腐蝕溫度 防止縫隙腐蝕的措施 防止縫隙腐蝕的措施 防止縫隙腐蝕的措施 （ a）墊圈在零件邊緣凸出，墊圈下易形成縫隙腐蝕 （ b）墊圈小時(shí)，易形成臟物下的縫隙腐蝕 （ c）尺寸大小合適 （ d）與加緩蝕劑的瑪蹄脂層相結(jié)合的墊圈 （ e）環(huán)形密封圈 3－連接件， 2－墊圈， 4－落入縫中的臟物， 5－加緩蝕劑的瑪蹄脂層， 6－密封環(huán) ? 損害金屬外觀； ? 發(fā)展成為縫隙腐蝕或點(diǎn)蝕 ? 誘發(fā)應(yīng)力腐蝕 ? 使涂層失效：如炮彈鋼殼 ? 鍍鎳鋼板、鍍鉻或搪瓷的鋼件，清漆、瓷漆下的金屬腐蝕 特殊的縫隙腐蝕 —絲狀腐蝕 ? 絲狀腐蝕 filiform corrosion 具有涂層的金屬表面往往產(chǎn)生形如絲狀的腐蝕，因多數(shù)發(fā)生在漆膜下面，也稱膜下腐蝕 絲狀腐蝕 通過合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來減少局部腐蝕損壞，是有效而經(jīng)濟(jì)的腐蝕控制途徑。下列措施分別針對(duì)什么類型的局部腐蝕？ ① 異金屬部件連接處要便于排水，防止液體潴留。 ② 安裝配件要用膨脹系數(shù)相近的材料。 ③ 法蘭連接應(yīng)使用不吸水的墊片。 ④ 不銹鋼設(shè)備要防止液體停滯。 ⑤ 緊固件應(yīng)使用耐蝕性優(yōu)于被連接件的材料。 ⑥ 增大石墨冷卻器碳鋼外殼的壁厚。 ⑦ 換熱器管子和管板之間最好使用焊接。 全面腐蝕 點(diǎn)蝕 縫隙腐蝕 電偶腐蝕 晶間腐蝕 選擇性腐蝕 第三章 全面腐蝕與局部腐蝕 電偶腐蝕 ? 電偶腐蝕，接觸腐蝕，異（雙）金屬腐蝕 在電解質(zhì)溶液中，當(dāng)兩種金屬或合金相接觸（電導(dǎo) 通）時(shí)，電位較負(fù)的金屬腐蝕被加速，而電位較正 的金屬受到保護(hù)的腐蝕現(xiàn)象。 ? Galvanic Corrosion ? 電偶腐蝕的特點(diǎn)： – 在工程技術(shù)中，不同金屬的組合是不可避免 的，幾乎所有的機(jī)器、設(shè)備和金屬結(jié)構(gòu)件都是 由不同的金屬材料部件組合而成，電偶腐蝕非 常普遍。 – 利用電偶腐蝕的原理可以采用賤金屬的犧牲對(duì) 有用的部件進(jìn)行犧牲陽極陰極保護(hù)。 電偶腐蝕 電偶腐蝕的危害 ? 沿海硫酸廠，二氧化硫冷凝器事故 – 列管和花板用石墨制作并和碳鋼外殼連接 – SO2走管內(nèi)，海水走管外 – 使用半年后：外殼腐蝕穿孔 – 碳鋼外殼由于與石墨組成電偶而加速了腐蝕 ? 黃銅零件＋純銅管 – 黃銅成為陽極加速腐蝕 ? 黃銅零件＋鍍鋅管 – 鍍鋅層先加速溶解后，碳鋼管體才溶解 電偶腐蝕的危害 ? 特殊情況下的電偶腐蝕 – 兩種不同金屬?zèng)]有直接接觸 – 循環(huán)冷卻系統(tǒng)中的銅零件 – 腐蝕下來的銅離子通過擴(kuò)散在碳鋼設(shè)備表面沉 積 – 沉積的疏松銅粒子與碳鋼之間形成微電偶腐蝕 電池，引起碳鋼設(shè)備嚴(yán)重的局部腐蝕 ? 電偶腐蝕的推動(dòng)力：接觸金屬的電位差 ? 電動(dòng)序： 金屬置于含有該金屬鹽的溶液中在標(biāo)準(zhǔn)條件下測(cè) 定的熱力學(xué)平衡電位。 實(shí)際腐蝕體系：非純金屬、雜質(zhì)或合金、鈍化膜 ——電動(dòng)序并不適用 ?