如何避免縫隙間的腐蝕?
一、縫隙間的腐蝕
金屬處于腐蝕介質(zhì)中,在金屬與金屬或金屬與非金屬的接合處形成特別小的縫隙,縫隙寬度一般在0. 025~0.1mm之間。在縫隙和其他隱蔽的區(qū)域內(nèi),腐蝕介質(zhì)處于滯流狀態(tài),會引起縫內(nèi)金屬的加速腐蝕,這種局部腐蝕稱為縫隙腐蝕??p隙腐蝕也是一種電化學(xué)腐蝕。
二、縫隙腐蝕的原理
縫隙內(nèi)為陽極,縫隙外大面積為陰極,形成腐蝕電池??p隙內(nèi)能夠富集氯離子和形成氫離子,使pH值降低。凡是依靠氧化膜或鈍化層抗腐蝕的金屬特別易發(fā)生這種腐蝕。通常情況下,易于發(fā)生點蝕的材料,通常也易于發(fā)生縫隙腐蝕。但是,縫隙腐蝕產(chǎn)生的危害比點蝕要大,這是因為在同樣條件下,縫隙腐蝕有更大的腐蝕電位差,或者有更強的腐蝕電流密度。在孔穴、墊片接觸面、搭接縫內(nèi)、沉積物下、鉚釘、螺栓、墊片、閥座、緊固件縫隙內(nèi)等是常發(fā)生縫隙腐蝕的地方。許多設(shè)備與金屬構(gòu)件,由于不合理的設(shè)計或加工等都會造成縫隙。如法蘭連接面、螺母壓緊面及焊縫等。
不同的金屬在不同的腐蝕介質(zhì)中對腐蝕的敏感性不同,具有自鈍化特性的金屬和合金在含有活性陰離子的中性介質(zhì)中最易引起縫隙腐蝕??p隙腐蝕主要是由于縫隙的存在導(dǎo)致介質(zhì)的電化學(xué)不均勻性引起,不只限于不銹鋼,在鈦、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(shè)備就經(jīng)常發(fā)生縫隙腐蝕,帶來設(shè)備腐蝕穿透,物料泄漏的后果。縫隙腐蝕還能夠破壞機械連接的完整性和設(shè)備的密封性,如減小部件的有效幾何尺寸,降低吻合度,縫內(nèi)腐蝕產(chǎn)物體積增大,形成局部應(yīng)力,裝配困難,使正常運行的設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重的故障或失效,甚至釀成巨大的財產(chǎn)損失和人員傷亡。
三、縫隙腐蝕的防護方案
1、如果不能采用無縫的方案,則應(yīng)使結(jié)構(gòu)妥善排流方便。在出現(xiàn)沉積物時能及時清除,或用固體填料將縫隙填實。例如,在海水中使用的不銹鋼設(shè)備,可采用鉛錫合金作填料,除填實縫隙外,還可以起犧牲陽極的作用。
2、合理設(shè)計,盡量避免縫隙。焊接必須避免焊孔;螺釘接合結(jié)構(gòu),可以采用低硫橡皮墊圈,接合面可以用涂層防護。一般情況下,焊接優(yōu)于鉚接;對焊優(yōu)于搭焊。設(shè)計時應(yīng)避免積水區(qū),維護時應(yīng)勤于清理,去除污垢。
3、在接合面上涂上加有緩蝕劑的涂料。例如,對于鋼材,使用加有PbCrO4的涂料;對于鋁,使用加有ZnCrO4的涂料;對于金屬片,可采用浸有氣相緩蝕劑的包裝紙隔開。
4、采用陰極保護。設(shè)計無法避免縫隙時,可采用陰極保護。如在海水中,采用犧牲鋅極或鎂極。采取這種方法時,要注意氫脆問題(氫脆是溶于鋼中的氫,聚合為氫分子,造成應(yīng)力集中,超過鋼的強度極限,在鋼內(nèi)部形成細(xì)小的裂紋。氫脆只可防,不可治。氫脆一經(jīng)產(chǎn)生,就消除不了)。
5、改用合適材料。對于某些重要部件,可以改用抗縫隙腐蝕能力較強的材料,比如高鉻高鉬的不銹鋼等。
6、采用電化學(xué)保護法。如采用陰極保護法,應(yīng)將電勢控制在低于擊穿電勢和高于保護電勢的區(qū)間內(nèi)。