不銹鋼水管縫隙腐蝕的機(jī)理

不銹鋼水管縫隙腐蝕的機(jī)理：

經(jīng)過(guò)對(duì)不銹鋼水管縫隙腐蝕多年的研究，科研人員提出了一些不銹鋼水管縫隙腐蝕的理論模型。Evans認(rèn)為金屬的溶解使縫隙內(nèi)金屬離子發(fā)生濃縮，在內(nèi)外離子濃度差所形成的濃差電池作用下，產(chǎn)生不銹鋼水管縫隙腐蝕。

目前，一般認(rèn)為這個(gè)機(jī)理適用于銅合金。

Fontana和Greene提出的不銹鋼水管縫隙腐蝕的一元化機(jī)理為人們所普遍接受不銹鋼水管縫隙腐蝕可分為初期階段和后期階段。在初期階段，發(fā)生金屬的溶解和陰極的氧還原為氫氧離子的反應(yīng)。

陽(yáng)極:M→→M+e

陰極:02+2H20+4e一>40H；

此時(shí)，金屬和溶液之間電荷是守恒的，金屬溶解產(chǎn)生的電子立即被氧化還原消耗掉。在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后，縫內(nèi)的氧氣消耗完后，氧的還原反應(yīng)不再進(jìn)行。這時(shí)縫內(nèi)缺氧，縫外富氧，形成了氧濃差電池，金屬M(fèi)在縫內(nèi)繼續(xù)溶解，縫內(nèi)溶液中M+過(guò)剩，為了保持電荷平衡，縫隙外部遷移性大的陰離子(如氯離子)遷移到縫內(nèi)，同時(shí) 陰極過(guò)程轉(zhuǎn)到縫外。縫內(nèi)已形成金屬的鹽類(包括氯化物和硫酸鹽)發(fā)生水解:

M"Cl+H20一> MOH + HCl。結(jié)果使縫內(nèi)pH值下降，可達(dá)2至3，這就促使縫內(nèi)金屬溶解速度增加，相應(yīng)縫外鄰近表面的陰極過(guò)程，即氧的還原速度也增加，使外部表面得到陰極保護(hù)，而加速了縫內(nèi)金屬的腐蝕。

而Myer等人認(rèn)為，至少還有氫離子、中性鹽和緩蝕劑的濃差電池存在于不銹鋼水管縫隙腐蝕過(guò)程中， Brown以水解后局部酸化引起局部腐蝕的依據(jù)，提出了閉塞腐蝕電池(occluded.corrosion cell) 的概念。

另外，F(xiàn)ontana和Rosefeld'等人，指出了蝕孔或縫隙閉塞電池的自催化理論。

縫內(nèi)外溶液的對(duì)流和擴(kuò)散受阻，導(dǎo)致閉塞區(qū)貧氧，縫隙外仍然富氧，造成的氧濃差電池使縫隙內(nèi)金屬的電位低于縫隙外金屬的電位，pH值的降低以及H和C1的作用(HCl)使金屬處于活化狀態(tài)，促進(jìn)閉塞區(qū)內(nèi)金屬的溶解，形成二次腐蝕產(chǎn)物Fe(OH):在縫口，造成正電荷過(guò)剩，C1遷入。而氯化物在水中發(fā)生水解，使縫隙內(nèi)介質(zhì)(H濃度增加)酸化，pH值下降，因此，加速了陽(yáng)極的溶解。陽(yáng)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(zhì)進(jìn)一步酸化，如此反復(fù)循環(huán)，形成了一個(gè)閉塞電池內(nèi)的自催化效應(yīng)。

除此以外，0ldfield 和Sutton等人的研究發(fā)現(xiàn)縫內(nèi)可能有氫氣析出，并提出臨界縫隙溶液的概念”。有的研究工作還從熱力學(xué)角度用零電荷電位Epzc解釋不銹鋼水管縫隙腐蝕。