缝隙腐蚀的内幕消息是什么?

金属结构的结构完整性在很大程度上取决于各个构件之间连接的强度。大多数情况下，这些连接以螺栓和垫圈、铆钉、螺钉和螺栓的形式出现焊接。

虽然两个金属部件看起来可以牢固地固定在一起，但连接的部件之间可能存在小间隙。随着时间的推移，连接金属之间的界面会形成腐蚀，从而大大削弱连接的承载能力。(在文章中了解原因腐蚀对材料抗拉强度和延展性的影响)。这种形式的腐蚀叫做缝隙腐蚀因为它是在两个连接金属表面之间的缝隙处形成的。

在本文中，我们将研究一种被称为缝隙腐蚀的现象，并解释导致它的因素，描述所涉及的潜在机制，并概述影响其形成的因素。

什么是缝隙腐蚀?

裂缝腐蚀被定义为强烈的局部腐蚀在金属表面上，经常出现在或直接靠近两个相连表面之间的空隙或缝隙处。缝隙可以是金属与金属之间或金属与非金属之间的接触区域，有时称为接合面。(有关金属对非金属腐蚀的例子，请参见连接碳纤维增强聚合物的金属的电偶腐蚀)。通常，在裂缝外，金属基材保持未被腐蚀。

为了使缝隙腐蚀发生电解质溶液(如水)必须存在于连接表面之间的间隙中。此外，理想情况下，该溶液还必须是停滞的(即，电解液必须没有明显的进出缝隙的运动)。这些间隙通常存在于垫片、垫圈、螺栓头、绝缘材料、拼接接头、紧固件和夹子。

狭窄的缝隙也可能由灰尘、泥浆、生物淤积还有其他存款。例如，在水箱底部沉积的物体可以在其周长周围形成微小的裂缝(取决于物体的形状)。

裂缝腐蚀的机理

这种类型的腐蚀，虽然表面上很简单，但涉及到一个令人惊讶的复杂化学反应系统。这些反应通过改变缝隙内停滞的电解液的局部化学性质而引发腐蚀。腐蚀机理可分为四个阶段。

• 裂缝中的氧气消耗-最初，裂缝内外的可溶性氧含量是相等的，并且阳极/阴极过程在金属的所有表面上均匀发生。然而，由于氧气的扩散在裂缝中受到限制，阴极反应不能持续，从而导致裂缝内的氧气消耗。内部(裂缝)和外部大块区域之间不均匀的氧气水平导致a差动曝气池。
• 缝隙中的酸度增加——随着缝隙内的氧气耗尽，氧气从金属表面周围的电解质中扩散出来，在缝隙内形成了过剩的正电金属离子。由于正离子的丰富，使得缝隙内的微环境条件在本质上是阳极的。这种阳极不平衡会产生电位差，导致负离子(通常以离子的形式)迁移氯离子)从溶液中进入裂缝，试图平衡剩余的正电荷。氯离子对金属具有侵略性，并与带正电的金属离子反应产生酸，使缝隙内的溶液具有很强的腐蚀性。这个过程是自催化的，因为产生的酸也可以与已经存在的氯离子结合，从而促进进一步的腐蚀。
• 被动层击穿-如果金属由钝化层组成，则缝隙内电解质的腐蚀性最终会导致这一层破裂，使金属基板无法抵御腐蚀。(发现钝化层保护不锈钢的作用采用酸洗和钝化化学处理防止腐蚀)。
• 裂缝腐蚀的扩展——最后，随着钝化层的分解，腐蚀过程可以不受阻碍地继续进行，因为金属基材现在完全暴露在裂缝内的酸性和腐蚀性溶液中。

影响缝隙腐蚀的因素

与其他类型的腐蚀类似，裂缝腐蚀的速率和强度取决于几个因素。其中包括:

• 散装溶液组成——由于腐蚀是由裂缝中溶液和散装溶液之间的氧浓度差异引起的，因此散装溶液的化学组成(如可溶性氧含量)将直接影响腐蚀的侵袭性。
• 裂缝中溶液的性质-由于化学变化，裂缝中溶液的性质决定了它对金属的侵蚀性。其中一些特性包括pH值、氯离子的数量、温度、氧含量等。
• 裂缝中的溶液停滞——裂缝中的溶液越停滞，氯离子流入的速度就越快，腐蚀的速度也就越快。
• 合金成分——抗腐蚀能力强的金属合金比高活性金属腐蚀得慢，从而影响腐蚀过程的整体速度。的缝隙腐蚀指数是一种估计金属易感性的方法。
• 裂缝类型——裂缝的大小和形状是这类腐蚀的一个重要因素。当缝隙大到足以让溶液渗入，但又小到足以让溶液在缝隙中保持静止时，腐蚀就更具有侵略性。间隙过大或过小都不会形成发生腐蚀的理想条件。

结论

如果不及时治疗，缝隙腐蚀会非常严重。最温和的大气环境，在适当的条件下，可以促进这种具有毁灭性影响的攻击。

点蚀，丝状腐蚀，晶间腐蚀和氯化物应力腐蚀开裂这些只是裂缝腐蚀的一些形式。工程师和承包商必须采取措施避免出现这种类型的腐蚀。