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1、縫隙腐蝕的定義、特征、機(jī)理、影響因素、防止縫隙腐蝕的措施

在腐蝕介質(zhì)中的金屬構(gòu)件，由于金屬與金屬或金屬與非金屬之間存在特別小的縫隙，造成縫內(nèi)介質(zhì)處于滯流狀態(tài)而發(fā)生的一種局部腐蝕形態(tài)稱為縫隙腐蝕。

縫隙腐蝕示例

縫隙腐蝕主要有結(jié)構(gòu)縫隙、沉淀腐蝕、絲狀腐蝕等。1）機(jī)器和設(shè)備上的結(jié)構(gòu)縫隙：如金屬和金屬之間的鉚接，搭焊，螺紋連接；各種法蘭盤(pán)之間的襯墊等(襯墊腐蝕)。2）固體沉積形成的縫隙(沉淀腐蝕)：金屬表面的沉積物、附著物；如灰塵、砂粒、腐蝕產(chǎn)物的沉積。3）絲狀腐蝕：金屬表面的保護(hù)模(如瓷漆、清漆、磷化層、金屬涂層)與金屬基體之間形成的縫隙。

縫隙腐蝕的特征：

 1）所有的金屬和合金，容易在靠鈍化耐蝕的金屬材料表面。

2）任何侵蝕性溶液，而含有CI -的溶液最易引發(fā)縫隙腐蝕。

3）與點(diǎn)蝕相比，同一種材料更容易發(fā)生縫隙腐蝕。

4）存在孕育期且縫口常常為腐蝕產(chǎn)物覆蓋。

縫隙腐蝕機(jī)理：

一個(gè)縫隙要成為腐蝕的部位，必須寬到溶液能夠流入縫隙內(nèi)，又必須窄到能維持液體在縫內(nèi)停滯。最敏感的縫寬約為0.025~0.15mm。

1）在初期階段，縫內(nèi)外的金屬表面發(fā)生相同的陰、陽(yáng)極反應(yīng)過(guò)程。

縫內(nèi)缺氧，縫外富氧“氧濃差電池”

2) 后期階段,“閉塞電池自催化效應(yīng)”

A、閉塞電池的概念

由于閉塞的幾何條件(縫隙、孔蝕、裂紋)造成溶液的停滯狀態(tài)，使物質(zhì)的遷移困難，結(jié)果使閉塞區(qū)內(nèi)腐蝕條件強(qiáng)化，閉塞區(qū)內(nèi)外電化學(xué)條件形成很大的差異，結(jié)果閉塞區(qū)內(nèi)金屬表面發(fā)生活性溶解腐蝕，使孔蝕和縫隙腐蝕以很大的速度擴(kuò)展。

 B、氯離子遷入、溶液酸化

反應(yīng)一段時(shí)間后，縫內(nèi)缺氧，縫外富氧，形成氧濃差電池，金屬M在縫內(nèi)繼續(xù)溶解，縫內(nèi)溶液中M+過(guò)剩，為了保持電荷平衡，縫隙外部遷移性大的陰離子(如C1^-)遷移到縫內(nèi)，同時(shí)陰極過(guò)程轉(zhuǎn)到縫外?？p內(nèi)已形成金屬的鹽類(lèi)(包括氯化物和硫酸鹽)發(fā)生水解。

C、縫隙內(nèi)溶液pH值下降

D、上述過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，互相促進(jìn)，整個(gè)腐蝕過(guò)程具有自催化特性。

縫隙腐蝕的的影響因素主要有縫隙幾何因素、環(huán)境因素和材料因素等。

1）縫隙的幾何因素

縫隙的寬度與縫隙腐蝕深度和速度有關(guān)?？p隙腐蝕還與縫外面積有關(guān)，外部面積增大，縫內(nèi)腐蝕嚴(yán)重。

2）環(huán)境因素

A、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。

B、溶液中Cl^-濃度：濃度增加，電位負(fù)移，縫隙腐蝕加速。

C、溫度：溫度升高加速陽(yáng)極反應(yīng)。在敞開(kāi)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。

D、pH：縫外金屬能夠保持鈍態(tài)時(shí)pH降低，縫隙腐蝕量增加。

E、腐蝕介質(zhì)的流速：流速適當(dāng)增加時(shí)，增大縫外溶液含氧量，縫隙腐蝕加重；但對(duì)于由沉積物引起的縫隙腐蝕，流速加大，有可能將沉積物沖掉，因而縫隙腐蝕減輕。  

 3）材料因素

幾乎所有的金屬和合金都會(huì)發(fā)生縫隙腐蝕，而耐蝕性依賴于鈍態(tài)的金屬對(duì)縫隙腐蝕最為敏感(不銹鋼、鋁合金、鈦合金)。

金屬對(duì)縫隙腐蝕的敏感性視其自鈍化能力的高低而定，自鈍化能力強(qiáng)，敏感度高；自鈍化能力弱，敏感度低。例如Cr、Ni、Mo、N、Cu、Si等能有效提高不銹鋼的耐腐蝕性能，均涉及對(duì)鈍化膜的穩(wěn)定性和再鈍化能力所起的作用。   

防止縫隙腐蝕的措施有：

1）合理設(shè)計(jì)：避免縫隙的形成最能有效地預(yù)防縫隙腐蝕的發(fā)生。

2）選材：根據(jù)介質(zhì)的不同選擇適合的材料可以減輕縫隙腐蝕。

3）電化學(xué)保護(hù)；陰極保護(hù)有助于減輕縫隙腐蝕。

4）應(yīng)用緩蝕劑：采用足量的磷酸鹽、鉻酸鹽和亞硝酸鹽的混合物，對(duì)鋼、黃銅和Zn結(jié)構(gòu)是有效的，也可以在結(jié)合面上涂有加緩蝕劑的油漆。

2、縫隙腐蝕試驗(yàn)的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)有哪些？                    

ASTM G48-2011用氯化鐵溶液測(cè)定不銹鋼和相關(guān)合金點(diǎn)狀腐蝕和隙間腐蝕的試驗(yàn)方法

GB/T 10127-2002不銹鋼三氯化鐵縫隙試驗(yàn)方法

GB/T 26323-2010色漆和清漆 鋁及鋁合金表面涂膜的耐絲狀腐蝕試驗(yàn)

GB/T 13452.4-2008 色漆和清漆 鋼鐵表面上涂膜的耐絲狀腐蝕試驗(yàn)

JB/T 5326-1991儀表用金屬材料縫隙腐蝕試驗(yàn)方法

3、縫隙腐蝕試驗(yàn)測(cè)試要點(diǎn)總結(jié)

（1）ASTM G48-2011用氯化鐵溶液測(cè)定不銹鋼和相關(guān)合金點(diǎn)狀腐蝕和隙間腐蝕的試驗(yàn)方法

1）方法B是縫隙腐蝕測(cè)試，方法A是點(diǎn)腐蝕測(cè)試，方法C，D，E，F都是臨界點(diǎn)腐蝕/縫隙腐蝕溫度測(cè)試

2）試樣要求：一般加工成50mm*25mm*（3~4mm），平行樣一般是2~3個(gè)

3）試驗(yàn)溶液：100gFeCl₃6H₂O+900mLH₂O

4）測(cè)試溫度：推薦22℃±2℃或50±2℃，

5）測(cè)試腐蝕時(shí)間：推薦72h

6）結(jié)果表現(xiàn)形式：

單位面積失重，X=（m前-m后）/S總，一般要求X不大于0.0001g/cm2

最大點(diǎn)腐蝕深度，平均點(diǎn)腐蝕深度，點(diǎn)腐蝕面密度，縫隙腐蝕深度等

（2）GB/T 10127-2002不銹鋼三氯化鐵縫隙試驗(yàn)方法

1）試樣要求：50mm*25mm*（2~3mm）；至少3片平行試樣

2）試驗(yàn)溶液：100gFeCl₃6H₂O+900mLH₂O

3）試驗(yàn)溫度：22℃±1℃、35℃±1℃和50℃±1℃

4）測(cè)試時(shí)間：24h或72h

5)試驗(yàn)結(jié)果以失重腐蝕速率R表示：

式中：

R--腐蝕速率，單位為克每平方米小時(shí)（g.m^-2.h^-1）

M₁--試驗(yàn)前試樣的質(zhì)量，單位為克(g)；

M₂--試驗(yàn)后試樣的質(zhì)量，單位為克(g)；

S--試樣的總表面積，單位為平方米(m²)；

t--試驗(yàn)時(shí)間，單位為小時(shí)(h)。

此外，根據(jù)需要可測(cè)量縫隙部位最大腐蝕深度、試樣上下兩面平均腐蝕深度、對(duì)縫隙腐蝕形貌金相觀察評(píng)定。

（3）JB/T 5326-1991儀表用金屬材料縫隙腐蝕試驗(yàn)方法

1）試樣尺寸：50mm*25mm*（1.5~3mm）；至少3片平行試樣

2）試驗(yàn)溶液：100gFeCl₃6H₂O+900mL蒸餾水+4mL鹽酸（含HCl36~38%）

3）試驗(yàn)溫度：室溫~75℃內(nèi)選用，精度控制在±0.5℃以內(nèi)

4）試驗(yàn)周期：24h或48h或72h、

5）試驗(yàn)結(jié)果的表示：腐蝕質(zhì)量損失率R、試樣平面和側(cè)面最大縫隙腐蝕深度

式中：

R--單位時(shí)間面積試樣的質(zhì)量損失，g/m²h

m₀--試驗(yàn)前試樣的質(zhì)量，g；

m_t--試驗(yàn)后試樣的質(zhì)量，g；

S--試樣的表面積，m²；

t--試驗(yàn)周期，h。