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縫隙腐蝕與空穴、墊片下、搭接縫、表面沉積物以及螺母、鉚釘帽下的縫隙內(nèi)存在的少量靜止的溶液有關。環(huán)境中的腐蝕性液體可以進入到這些縫隙中，但又不能自由流動，因此，造成了這種特殊的腐蝕形式?？p隙是引起腐蝕的主要設計缺陷，也是許多壓力容器在設計中難以避免的，特別是結(jié)構(gòu)的連接處和支撐處。

1.縫隙腐蝕的定義

縫隙腐蝕又稱間隙腐蝕，是電解質(zhì)溶液中，在金屬與金屬及金屬和非金屬之間構(gòu)成狹窄的縫隙內(nèi)，介質(zhì)的遷移受到阻滯時而產(chǎn)生的一種局部腐蝕形態(tài)。金屬表面上由于存在異物或結(jié)構(gòu)上的原因而形成縫隙，使縫隙內(nèi)的物質(zhì)遷移困難所引起的縫隙內(nèi)金屬產(chǎn)生的一種局部腐蝕形態(tài)，總稱為縫隙腐蝕。

縫隙內(nèi)金屬產(chǎn)生的一種局部腐蝕形態(tài)，總稱為縫隙腐蝕。縫隙包括金屬與金屬間形成的縫隙、金屬與作為法蘭盤連接墊圈等的非金屬材料（塑料、橡膠、玻璃、纖維板等）接觸所形成的縫隙，以及腐蝕產(chǎn)物、砂粒、灰塵、污物、海生物等沉積或附著在金屬表面上所形成的縫隙等，在一定電解質(zhì)溶液中都會在縫隙的局部范圍內(nèi)產(chǎn)生嚴重的腐蝕。

2.縫隙腐蝕對壓力容器的危害

由于縫隙腐蝕是發(fā)生在電解質(zhì)溶液中（特別是含有 Cl-的介質(zhì)中），在狹窄的金屬與金屬或金屬與非金屬縫隙表面之間局部腐蝕。這種腐蝕能夠破壞機械連接的完整性和設備的密封性，使設備的正常運行造成嚴重的故障或失效以至于釀成破壞性的事故。

縫隙腐蝕往往發(fā)生在螺栓、墊片、設備與接管的法蘭面等機械連接的構(gòu)件所形成的縫隙部位，管殼式換熱器管板與管束連接部位，設備焊接缺陷如未焊透和咬邊等也是縫隙腐蝕的多發(fā)部位。這些部位通常存在較大的工作應力或焊接殘余應力，在應力作用下，縫隙腐蝕可使局部介質(zhì)形成材料的 SCC 敏感環(huán)境，腐蝕轉(zhuǎn)變 SCC 敏感性，加速了結(jié)構(gòu)的破壞。另外，在設備運行中產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物、沉積物、碎屑、污泥和結(jié)垢附著在金屬表面形成的縫隙也會發(fā)生縫隙腐蝕。

縫隙腐蝕不只限于不銹鋼，在包括鈦、鋁、銅和鎳基合金等許多合金系列中都會發(fā)生，如氯堿工業(yè)鈦設備常發(fā)生縫隙腐蝕。與點蝕所造成的危害一樣，縫隙腐蝕也會造成設備腐蝕穿透，物料泄漏。對于換熱器會造成列管穿孔，換熱器中的介質(zhì)污染，換熱器溫度和壓力的失穩(wěn)等，同樣造成設備失效和停車事故或環(huán)境污染以及威脅安全生產(chǎn)等，是管殼式換熱器的主要失效形式之一。如，核電站的蒸汽發(fā)生器管子發(fā)生損壞的一種重要形式是 “壓凹腐蝕”，它是由于蒸汽發(fā)生器的鎳基合金（如 Inconel600 ）傳熱管與原先采用的碳鋼管板（或支撐板）之間形成了環(huán)形縫隙，碳鋼管板在高溫水中發(fā)生縫隙腐蝕，比基體金屬大 1 倍左右的腐蝕產(chǎn)物擠壓傳熱管管壁而造成管徑減小，產(chǎn)生凹痕的現(xiàn)象。由于應力的作用，還易導致管子破裂，嚴重影響核電站的安全運行。

縫隙腐蝕速率一般較全面腐蝕快1 個數(shù)量級以上，常造成腐蝕部位的穿孔，是造成換熱器等壓力容器常見的失效形式之一?？p隙腐蝕將減小部件的有效幾何尺寸，降低吻合程度?？p內(nèi)腐蝕產(chǎn)物的體積增大，形成局部應力，并使裝配困難。

3.縫隙腐蝕形貌

縫隙腐蝕按其表現(xiàn)出來的形式，可分為穿透腐蝕、絲狀腐蝕、沉積腐蝕 3 種常見的特殊形態(tài)。

縫隙腐蝕在多數(shù)情況下是宏觀電池腐蝕，腐蝕形態(tài)從金屬縫隙內(nèi)金屬的點蝕、晶間腐蝕、SCC 、腐蝕疲勞到全面腐蝕都有，一般說來，耐蝕性好的材料易出現(xiàn)點蝕等局部腐蝕，而耐蝕性差的易出現(xiàn)活化態(tài)全面腐蝕?？p隙內(nèi)酸化嚴重時，以全面腐蝕為主，酸化較弱時，易出現(xiàn)局部腐蝕，?？p隙或沉積物的存在往往會促進不銹鋼的點蝕，發(fā)生縫隙腐蝕時，縫隙內(nèi)部一般出現(xiàn)加速腐蝕，而縫隙外部則腐蝕較輕。但銅及銅合金由于濃差引起的腐蝕位于接近縫隙的暴露表面處，而不是在縫隙內(nèi)部，即縫隙口為陽極，而縫隙內(nèi)部則可成為陰極，有時還可觀察到銅的沉積。

垢下腐蝕，因閉塞區(qū)為酸性腐蝕，伴有氫氣產(chǎn)生，所以在沉積物表面會產(chǎn)生半球狀鼓包，垢下一般呈較大的腐蝕坑，嚴重的穿透壁厚，見圖。與點蝕一樣，受重力影響，向上的表面腐蝕較豎直和向下的表面嚴重。

4.縫隙腐蝕機理

縫隙腐蝕產(chǎn)生的條件是金屬表面上由于存在異物或結(jié)構(gòu)上的原因會造成縫隙，其寬度使液體能流入，又能維持液體停滯。這樣的縫隙在實際中是常見的，這也是金屬縫隙腐蝕成為常見的一種局部腐蝕形式的重要原因之一。纖維材料（如墊片連接件）可通過毛細作用而把溶液吸進墊片和金屬之間的縫隙內(nèi)，因而特別容易引起縫隙腐蝕。

（1）縫隙腐蝕機理縫隙腐蝕的一個重要特征是，由于特殊的幾何形狀或腐蝕產(chǎn)物在縫隙、蝕坑或裂紋出口處的堆積，使通道閉塞，限制了腐蝕介質(zhì)的擴散，使腔內(nèi)的介質(zhì)組分、濃度和pH值與整體介質(zhì)有很大差異，從而形成了閉塞電池腐蝕。陰極反應物（如溶解氧）可以很容易地通過對流（自然對流和強制對流）和擴散抵達縫隙外的金屬表面，因僅能通過縫隙的窄口以擴散方式進入縫隙，所以，抵達縫隙內(nèi)部的停滯溶液中的氧很少。因此，早期大多數(shù)理論認為縫隙腐蝕是由于金屬離子和溶解氣體在縫隙內(nèi)外介質(zhì)中濃度不均勻，形成濃差電池所致。如較早的兩種理論：一是在 20 世紀 20 年代提出的金屬離子的濃差電池，另一理論是 Evans 提出的充氣不勻電池，即氧的濃差電池。

現(xiàn)在普遍為大家所接受的縫隙腐蝕機理是氧濃差電池與閉塞電池自催化效應共同作用的結(jié)果。腐蝕開始時，縫內(nèi)、外氧濃差增加，縫內(nèi)金屬的電位變負，使縫內(nèi)陽極溶解速度增加，結(jié)果引起 Men + 的濃度增加， Cl-往縫內(nèi)遷移。

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壓力容器金屬材料的縫隙腐蝕（1）