金屬制品多用鉚接、焊接、螺釘等方法連接,這樣在金屬與金屬或金屬與非金屬之間就存在縫隙,并使縫隙內的介質處于滯流狀態,從而加劇了縫隙內金屬的腐蝕,這種現象叫做縫隙腐蝕。
引起金屬腐蝕的縫隙并非是一般用肉眼可以明辨的縫隙。而是指能使縫隙內介質停滯的極小縫隙,縫寬一般在0.025mm-0.1mm之間。縫寬大于0.1mm的縫隙,介質難以形成滯流狀態,也就不會形成縫隙腐蝕。紙質墊圈或石棉墊圈,它們和法蘭盤端面的接觸面就會形成這樣的極小縫隙,成為發生縫隙腐蝕的理想場所。正因為反應的物質難以向縫隙內補充,腐蝕產物又難以擴散出來,隨著腐蝕的不斷進行,在組成、濃度、pH值等方面越來越和整體介質產生很大的差異,結果就導致縫內金屬表面的加速腐蝕,縫外金屬腐蝕較慢。
關于縫隙腐蝕的機理,過去認為是由于縫隙內外氧的濃度差所引起的。隨著電化學測試技術的發展,特別是通過人工模擬縫隙的實驗,發現隨著腐蝕的進行,縫內介質性質發生很大的變化,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別,下面進行一下比較:從腐蝕發生的條件來看,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中才會發生,后者即使在不含活性陰離子的介質中也能發生。
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,發生縫隙腐蝕的敏感性就越大。
介質中氣離子的濃度越高,發生縫隙腐蝕的可能性越大。當氯離子濃度超過0.1%
時便有發生縫隙腐蝕的可能。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,發生縫隙腐蝕的危險性越大。
根據縫隙腐蝕的原理,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在設備、部件的結構設計時,應盡量避免縫隙和死角區的存在。因此,宜采用焊接連接,而不宜采用鉚接和螺釘連接。
③結構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,在海水介質中使用的不銹鋼設備,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采用電化學保護,如陽極保護法。將保護電位控制在縫隙腐蝕電位以下、Ep以上的區間。