金屬表面因異物的存在或結(jié)構(gòu)上的原因而形成縫隙,從而導(dǎo)致狹縫內(nèi)金屬腐蝕加速的現(xiàn)象,稱為縫隙腐蝕。造成縫隙腐蝕的狹縫或間隙的寬度必須足以使腐蝕介質(zhì)進(jìn)入并滯留其中,當(dāng)縫隙寬度處于25~100μm之間時是縫隙腐蝕發(fā)生最敏感的區(qū)域??p隙腐蝕的結(jié)果會導(dǎo)致部件強(qiáng)度的降低,配合的吻合程度變差。材料或構(gòu)件的縫隙腐蝕評價(jià)方法主要包括浸泡試驗(yàn)和電化學(xué)測試。
縫隙腐蝕的浸泡試驗(yàn)主要包括:三氯化鐵試驗(yàn)、多縫隙腐蝕試驗(yàn)、縫隙腐蝕的加速試驗(yàn)和MTI試驗(yàn)等。
三氯化鐵試驗(yàn)方法用于確定不銹鋼、含鉻鎳基合金等在含氯離子的氧化性環(huán)境中的耐縫隙腐蝕性能,也可以用于確定合金元素、熱處理制度及表面狀態(tài)等因素對合金縫隙腐蝕敏感性的影響。
多縫隙腐蝕試驗(yàn)是為了解決縫隙腐蝕試驗(yàn)結(jié)果分散度較大而設(shè)計(jì)的試驗(yàn)。板狀試樣兩側(cè)分別有一個非金屬槽形螺母通過其中心的非金屬螺栓與試樣相接觸。槽形螺母開槽20條,因此每一個突出的齒狀部分即與試樣構(gòu)成了一個縫隙,一片試樣兩側(cè)總共有40個縫隙;若平行試驗(yàn)取三個試樣,則有120個縫隙可供試驗(yàn)后觀測。根據(jù)試樣上發(fā)生縫隙腐蝕的數(shù)目和深度,繪制在算術(shù)概率坐標(biāo)上,可確定和比較不同合金發(fā)生縫隙腐蝕的概率以及腐蝕達(dá)到某個給定深度的概率,以此評定材料對縫隙腐蝕的相對敏感性。
縫隙腐蝕的加速試驗(yàn)方法的試驗(yàn)溶液為3%NaCl +0.05mol/L Na2SO4+活性炭。試驗(yàn)溫度為30℃或60℃。試驗(yàn)容器為帶有回流冷凝器的廣口瓶,將試樣放入瓶中,然后注入混有活性炭的試樣溶液,液面須超過試樣。在瓶側(cè)或冷凝器上端插入玻璃管,玻璃管前端裝有多孔膜,其引出端與氧氣管接通。將準(zhǔn)備好的廣口瓶置于恒溫槽中,按規(guī)定溫度保持恒溫。實(shí)驗(yàn)過程中連續(xù)通入氧氣。試驗(yàn)開始后每隔一定時間取出試樣觀察,直到出現(xiàn)腐蝕痕跡為止。
在MTI方法中,利用兩個鋸齒形的聚四氟乙烯墊圈形成縫隙,其中每個墊圈有12個齒,即可能發(fā)生腐蝕的接觸位置。試樣兩側(cè)的墊圈以0.28N.m的轉(zhuǎn)矩將其上緊。在0 ~ 100 ℃范圍內(nèi),以每個周期升高2.5℃的步階升高FeCl3的溫度,并找出在24h的試驗(yàn)周期中在深度方向發(fā)生腐蝕的溫度,即為臨界縫隙腐蝕溫度。MTI-4方法提出了分析腐蝕臨界氯離子濃度的概念。MTI方法已被用作篩選試驗(yàn)方法,并用于發(fā)展新合金等用途。#p#分頁標(biāo)題#e#
電化學(xué)測試方法是以某些電化學(xué)參數(shù)作為判據(jù),以比較金屬材料對縫隙腐蝕的相對敏感性。一般來說,電化學(xué)測試方法可縮短縫隙腐蝕的誘導(dǎo)期而達(dá)到加速腐蝕試驗(yàn)的目的。縫隙腐蝕的電化學(xué)測量研究方法主要包括:ASTM標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法、動電位極化試驗(yàn)方法和遠(yuǎn)距離縫隙裝置試驗(yàn)等。
ASTM G61主要用于鐵基、鎳基或鈷基合金。利用聚四氟乙烯-碳氟化合物墊圈/支架裝置在直徑為16mm的電極上形成縫隙。試驗(yàn)介質(zhì)為除氣的3.5%NaCl溶液,電極為極化池的陽極。經(jīng)1h的自然腐蝕后,以0.6V/h的掃描速度正向身高縫隙電極的電位。將電位變化和測定的電流連續(xù)作圖。當(dāng)電流達(dá)到5mA時,逆轉(zhuǎn)掃描方向并連續(xù)回掃到它的初始電位。可根據(jù)逆掃時出現(xiàn)的滯后環(huán)判斷別其縫隙腐蝕的敏感性。ASTM F746用于測定外科植入金屬材料耐孔蝕和縫隙腐蝕的能力,并可用相對比較材料耐局部腐蝕性能的篩選試驗(yàn)方法。
動電位極化試驗(yàn)方法采用無縫隙的電極,試驗(yàn)介質(zhì)是腐蝕性依次增高的一系列模擬分析溶液。這種方法已被用于相對比較合金的耐蝕性,其判斷與陽極峰值電流密度有關(guān)。
在遠(yuǎn)距離縫隙裝置試驗(yàn)中,一個小的縫隙部件和一個較大的部件是分離的,但彼此處于電連接狀態(tài)。二者均暴露在本體介質(zhì)環(huán)境中。用零阻電流計(jì)監(jiān)測兩個部件間流過的電流。這種方法可以用于天然海水和其他氯化物環(huán)境。
國家材料環(huán)境腐蝕平臺具有多年的材料縫隙腐蝕研究積累和先進(jìn)的試驗(yàn)儀器,可為用戶提供包括典型材料、構(gòu)件的縫隙腐蝕浸泡試驗(yàn)、動電位極化測量服務(wù)。并可以提供縫隙腐蝕試驗(yàn)、研究咨詢和相關(guān)的技術(shù)解決方案。
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