1、論述縫隙腐蝕的機理及其保護措施蘇潤（貴州大學化學與化工學院1400200093，貴陽 550025）摘要：縫隙腐蝕主要是由于縫隙的存在，導致介質的電化學不均勻性引起的。腐蝕在我們的日常生活中十分常見，工業中尤其常見。本文論述了縫隙腐蝕的產生機理，從而探討了影響腐蝕的因素，進一步探討了防止縫隙腐蝕的辦法及保護措施。關鍵詞：縫隙腐蝕，機理，防護，影響因素The mechanism and protection measures of crevice corrosionSuRun（Guizhou University in chemistry and chemical engineering,140

2、0200093,Guiyang 550025）Abstract: Crevice corrosion is mainly due to the existence of gaps, leading to the dielectric inhomogeneity caused by the media. Corrosion is very common in our daily life, especially in industry. In this paper, the mechanism of crevice corrosion is discussed, and the factors

3、affecting corrosion are discussed.Key words: crevice corrosion, mechanism, protection, influence factor隨著世界的不斷發展，工業在外面的生活中占據著很重要的地位 ，我們的日常生活也離不開工業。大多數工業用金屬或合金都可能會產生縫隙腐蝕，主要依靠表面形成鈍化膜而腐蝕的金屬或合金對縫隙腐蝕尤為敏感。1幾乎所有的腐蝕介質（包括淡水）都能引起縫隙腐蝕，但其中以充氣的含有活性陰離子的中性介質最容易發生2。1 縫隙腐蝕的機理經過對縫隙腐蝕多年的研究， 科研人員提出了一些縫隙腐蝕的理 論模型。Evans認為

4、金屬的溶解使 縫隙內金屬離子發生濃縮，在內外 離子濃度差所形成的濃差電池作用 下，產生縫隙腐蝕。目前，一般認 為這個機理適用于銅合金3。Fontana和Greene提出的縫隙腐蝕的一元化機理為人們所普遍接 受4。縫隙腐蝕可分為初期階段和后期階段。在初期階段，發生金屬的溶解和陰極的氧還原為氫氧離子的反應。陽極 ：M M+ + e陰極 ：O2 + 2H2O + 4e 4OH-此時金屬和溶液之間電荷是守恒的，金屬溶解產生的電子立即被氧化還原消耗掉。 在經過一段時間后，縫內的氧氣消耗完后，氧的還原反應不再進行。這時縫內缺氧，縫外富氧，形成了氧濃差電池，金屬M在縫內繼續溶解，縫內溶液中M+過剩，為了保持

5、電荷平衡，縫隙外部遷移性大的陰離子（如氯離子）遷移到縫內， 同時陰極過程轉到縫外。縫內已形成金屬的鹽類(包括氯化物和硫酸 鹽)發生水解：M+Cl+H2O MOH + H+Cl-結果使縫內pH值下降，可達2至3，這就促使縫內金屬溶解速度增加，相應縫外鄰近表面的陰極過程，即氧的還原速度也增加，使外部表面得到陰極保護，而加速了縫內金屬的腐蝕。而 Myer等人認為，至少還有 氫離子、中性鹽和緩蝕劑的濃差電 池存在于縫隙腐蝕過程中，Brown 以水解后局部酸化引起局部腐蝕的 依據，提出了閉塞腐蝕電池 （occluded corrosion cell）的概念5。另外，Fontana和Rosefeld6等

6、人，指出了蝕孔或縫隙閉塞電池的自催化理論。縫內外溶液的對流和擴散受阻，導致閉塞區貧氧，縫隙外仍然富氧，造成的氧濃差電池使縫隙內金屬的電位低于縫隙外金屬的電位，pH值的降低以及H+和Cl-的作用（HCl）使金屬處于活化狀態，促進閉塞區內金屬的溶解，形成二次腐蝕產物Fe(OH)3在縫口，造成正電荷過剩，Cl-遷入。而氯化物在水中發生水解，使縫隙內介質（H+濃度增加）酸化，pH值下降，因此,加速了陽極的溶解。陽極的加速溶解，又引起更多的Cl-離子遷入，氯化物濃度又增加，氯化物的水解又使介質進一步酸化，如此反復循環，形成了一個閉塞電池內的自催化效應。 除此以外，Oldfield和Sutton等人的研究

7、發現縫內可能有氫氣析出， 并提出臨界縫隙溶液的概念7。有的研究工作還從熱力學角度用零電 荷電位Epzc解釋縫隙腐蝕8。2 縫隙腐蝕的影響因素2.1 金屬的性質金屬對縫隙腐蝕的敏感性主要以其自鈍化能力的高低來決定的。自鈍化能力越強，敏感性就越高；反之亦然。2.2 環境因素在石油化工生產中，處于高溫氣體中的設備很多，而金屬在高溫氣體中的氧化是一種很普遍而又重要的腐蝕形式。除此之外，大氣、土壤、海水、微生物、輻照等也是影響腐蝕的重要環境因素。92.3 縫隙的幾何形狀縫隙的幾何形狀不同，影響著縫隙內介質流動的空間，而縫內介質不易流動就會形成滯留狀態，從而產生縫隙腐蝕。3 縫隙腐蝕的防護3.1 合理設計

8、，避免縫隙比如：鉚釘接和結構，可以采用低硫橡皮墊圈、致密的填料、接和面可以用涂層防護；設計時避免積水液和死區；維護時應勤于清理，及時去除污垢等。3.2合理選擇耐蝕材料 選擇材料時要考慮它們在縫隙條件下的耐蝕性能，采用某些耐腐蝕的材料，可以延長設備壽命。對于某些重要部件，可以改用抗縫隙腐蝕能力較強的材料，比如高鉬鉻的不銹鋼、哈氏合金等。103.3 合理選擇墊圈材料墊圈不宜采用石棉、紙等吸濕材料，用聚四氟乙烯較為理想。并且，墊片不要伸出結合面 ，否則極易引起縫隙腐蝕。3.4 若在結構設計上不可能采用無縫隙方案，也應使結構能夠妥善排流，以利于沉積物及時清除，亦可采用固體填充料將縫隙填實。例如，對于海

9、水介質中使用的不銹鋼設備，可采用鉛錫合金作填充料，同時它還可以起犧牲陽極的作用。113.5 平底儲槽最好不要直接放在基礎上，而采用裙式支座，大型的平底槽底部可加工字梁。3.6 采用電化學保護法。如采用陰極保護法，應將電勢控制在低于擊穿電勢和高于保護電勢的區間內3.7 由于緩蝕劑較難進入縫隙，所以可以在接合面上涂上加有緩蝕劑的油漆，例如，對于鋼材，使用加有PbCrO4的油漆，對于鋁，使用加有ZnCrO4的油漆；對于金屬片，可采用浸有氣相緩蝕劑的包裝紙隔開。12參考文獻1 黃永昌，張建旗等.現代材料腐蝕與防護.上海交通大學出版社，2012:185.2閆康平，王貴欣，羅春暉等.過程裝備腐蝕與防護.北

10、京：化學工業出版社，2016，1：62.3中國石油化工設備管理協會設備防腐專業組. 石油化工裝置設備腐蝕與防護手冊.北京:中國石化出版社,1996,4. 4朱日彰等. 金屬腐蝕學. 北京：冶金 工業出版社，1989:111-112.5鄭文龍.鋼的環境敏感斷裂.北京:化學 出版社,1988:290. 6 Pickering H.W. The Significance of the local electrode potential with pits crevices and cracks. Corrosion science,1989,29 (2/3):325-341.7 J.W.Oldfield and W.H.Sutton. Crevice corrosion of stainless steels em dash 1. A Mathematical model. British corrosion journal, 1978,13:13. 8 R.J.Brgham. Crevice corrosion initiation and the potential of zero charge. Corrosion science, 1989, 29:995.9林玉珍，楊德鈞等.腐蝕與腐蝕原理.中國石化出版社，2007