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縫隙腐蝕產(chǎn)生的原因及其防護(hù)措施

文檔作者：張娟文檔來源：中昊(大連）化工研究設(shè)計院有限公司		點擊數(shù)：	更新時間： 2021年10月14日
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2 01 6 年第4 期張娟：縫隙腐蝕產(chǎn)生的原因及其防護(hù)措施35
i 經(jīng)驗交流I
縫隙腐蝕產(chǎn)生的原因及其防護(hù)措施
張娟
(中昊(大連）化工研究設(shè)計院有限公司，遼寧大連116023)
摘要：介紹了縫隙腐蝕的定義，對縫隙腐蝕的產(chǎn)生原因和影響因素進(jìn)行了分析，并提出了縫隙腐蝕
的防護(hù)措施。
關(guān)鍵詞：縫隙腐蝕；產(chǎn)生原因；電解質(zhì)；氧化反應(yīng)；還原反應(yīng)；影響因素；防護(hù)措施
中圖分類號：TQ050.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號= 1005-8370(2016)04-35-03
我們在日常的工業(yè)生產(chǎn)中經(jīng)常會遇到像螺栓連
接、金屬鉚接、鉚釘接頭等金屬之間的聯(lián)接結(jié)構(gòu)，還
有一些非金屬墊圈與金屬材料相接觸的密封結(jié)構(gòu)。
無論哪一類的聯(lián)接結(jié)構(gòu)都存在縫隙。當(dāng)這種金屬結(jié)
構(gòu)存在于腐蝕介質(zhì)中時，因為縫隙的存在，腐蝕介質(zhì)
不能很好的擴散，就會經(jīng)常發(fā)生縫隙腐蝕。這樣的
縫隙在工業(yè)生產(chǎn)實踐中是常見的，因此縫隙腐蝕具
有一定的普遍性，縫隙腐蝕是不可避免的，但是可以
控制和盡可能的緩解，所以研究其產(chǎn)生的原因及其
防護(hù)的措施有一定的現(xiàn)實意義。
1 縫隙腐蝕定義
縫隙腐蝕是金屬之間或者非金屬與金屬之間形
成的縫隙，存在于電解質(zhì)溶液中，縫隙的大小程度可
以允許介質(zhì)能夠進(jìn)人，又可以使介質(zhì)處于停滯狀態(tài)，
當(dāng)縫隙里面溶液中的氧被還原反應(yīng)消耗盡后，氯離子
從縫隙外面移動到縫隙里面，從而生成金屬氯化物，
金屬氯化物在溶液中會水解酸化，致使氧化膜或者鈍
化膜被破壞進(jìn)而產(chǎn)生的局部腐蝕[1]。如圖1 所示。
2 縫隙腐蝕產(chǎn)生的原因
縫隙腐蝕產(chǎn)生的原因一直有人認(rèn)為是氧濃差與
金屬離子濃差電池的存在，但它不是引起縫隙腐蝕
的主要原因。我們現(xiàn)以圖2 所示的鉚接造成的縫隙
腐蝕為例來剖析一下縫隙腐蝕的原理[2]。假如將此
構(gòu)件至于充氣的海水中（pH = 7 )，此時總的反應(yīng)既
包括金屬溶解的氧化反應(yīng)，也包括氧的還原反應(yīng)：
U)初級階段 （b)后期階段
圖2 鉚接結(jié)構(gòu)在充氣海水中發(fā)生縫隙腐蝕的示意圖
陽極的氧化反應(yīng)為金屬的離子化：
M — >Mn+ 十 ne (1)
陰極還原反應(yīng)為氧的還原：
36 純堿工業(yè)
0 2+ 2 H 20 + 4 e — > 4 0 H — (2)
構(gòu)件放人溶液中的最初階段，縫隙里面與外面的氧
化反應(yīng)及還原反應(yīng)都是同時進(jìn)行的，溶液與金屬間
的電荷總是能夠保持平衡，氧化反應(yīng)產(chǎn)生的電子立
即被還原反應(yīng)消耗掉。經(jīng)過一個短暫的時間，縫隙
里面的氧被完全消耗掉了，可是縫隙外面的氧要想
遷移到縫隙里面是非常困難的，縫隙里面由于沒有
氧，所以還原反應(yīng)只能終止。也就意味著縫隙內(nèi)的
微電池反應(yīng)停止了，不產(chǎn)生任何腐蝕。但是縫隙內(nèi)
的面積總是比相鄰的面積小，而氧的還原反應(yīng)總速
度是沒有變化的，所以也就形成了縫隙里面金屬表
面與縫隙外面相鄰的表面間宏觀電池。縫隙外面大
面積進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)促進(jìn)金屬溶解。從而導(dǎo)致
縫隙內(nèi)金屬陽離子不斷積累、過剩。為了保持縫隙
里面電荷的平衡，縫隙外面溶液中的氯離子不斷地
遷移到縫隙里面，從而導(dǎo)致縫隙里面的氯離子急劇
增多，溶液中的金屬氯化物濃度不斷增大，金屬氯化
物在水中可以水解：
M C 12 + H 20 — >M (O H )2 | + 2 H + C1— (3)
生成不溶解于水的金屬氫氧化物和帶有氫離子的
酸，酸的生成可以使縫隙里面的酸堿度（p H 值）迅
速下降，能達(dá)到2?3,而縫隙里面是酸堿度（p H 值）
的下降使里面的溶液不斷酸化。酸性溶液濃度的升
高又加速了縫隙里面金屬的陽極溶解。陽極的溶解
又使更多的氯離子遷移到縫隙里面，導(dǎo)致氯化物的
濃度不斷增加，氯化物又在水中不斷的水解，又不斷
的酸化介質(zhì)。如此反復(fù)的循環(huán)，形成了一個閉塞電
池的自催化過程[3]，如圖3 ,自催化過程加速縫隙里
面金屬的陽極溶解過程，保護(hù)了作為陰極的縫隙外
部相鄰的表面。
陽極加速 M(0H)2
溶劑溶解<------ H-cr
圖3 閉塞電池自催化過程示意圖
綜上所述，“供氧差異電池”的形成，促進(jìn)了縫隙
腐蝕的開始，但酸化自催化過程加深和擴展了蝕坑
的形成。酸化自催化過程是造成縫隙腐蝕不斷加劇
的最根本原因。也就是說，只有“供氧差異電池”的
存在，而沒有酸化自催化的過程，也不會產(chǎn)生非常嚴(yán)
重的縫隙腐蝕。
3 縫隙腐蝕的影響因素
1) 材質(zhì)因素
材質(zhì)中的合金成分對縫隙腐蝕的產(chǎn)生有重要的
影響，不鎊鋼中含鉻、鎳、桂、銅、氮、鉬都能提高其抗
縫隙腐蝕的能力。而鈀、釕則不利于提高抗縫隙腐
蝕能力。
2) 環(huán)境因素
縫隙腐蝕在許多介質(zhì)中都能產(chǎn)生，尤其是在含
有氯離子的溶液中最容易發(fā)生。對于含有非氧化物
的氯化物和溶解氧的體系而言，當(dāng)氯離子濃度超過
0. 1 % 時，就可以引起縫隙腐蝕。縫隙里溶液的pH
值與氯離子濃度有關(guān)，當(dāng)發(fā)生縫隙腐蝕時，可用下列
關(guān)系式來表示縫隙內(nèi)的p H 值與氯離子的關(guān)系M :
p H (縫隙內(nèi))=4. 7 —8. 2 X lg [C l ] (縫隙內(nèi)） ⑷
其它鹵素族離子（比如碘離子和溴離子）含在溶
液中時，也會有縫隙腐蝕發(fā)生，但是腐蝕的程度都沒
有氯離子嚴(yán)重。另外，氧濃度的大小也影響著縫隙
腐蝕的形成，一般情況下，如果溶液中溶解的氧濃度
超過0.5 PPm 時，就有可能引起縫隙腐蝕。溫度對
縫隙腐蝕也有影響，溫度越高的溶液，縫隙腐蝕就越
容易發(fā)生。在室溫下鈦具有很好的耐縫隙腐蝕的性
能，但當(dāng)溫度大于95 °C時，鈦在含碘、溴、氮或硫酸
根離子的濃溶液中都可以發(fā)生縫隙腐蝕。
3) 幾何因素
縫隙內(nèi)外面積比、深度和寬度以及幾何形狀等
等，它們都能影響著縫隙內(nèi)外腐蝕的介質(zhì)及產(chǎn)物交
換或遷移的難易程度、電位的分布和宏觀電池的有
效性。
上述因素都不是孤立的，而是相互聯(lián)系的，應(yīng)該
綜合分析考慮。
4 防護(hù)措施
常用下列方法來加以防止縫隙腐蝕：
1) 在設(shè)計和制造時盡量避免造成縫隙結(jié)構(gòu)。
2) 合理選擇耐蝕性材料。
3) 采用電化學(xué)保護(hù)來防止縫隙腐蝕。
4) 采用緩蝕劑來緩解縫隙腐蝕。因為緩蝕劑很
難進(jìn)到縫隙內(nèi)，所以如果把帶有緩蝕劑的油漆涂在
結(jié)合面上，可以一定程度的減緩縫隙腐蝕。但是采
2 01 6 年第4 期吳小云，等:2MCL7 0 5離心壓縮機常見故障與在線監(jiān)測診斷實例37
2MCL7 0 5 離心壓縮機常見故障與在線監(jiān)測診斷實例
吳小云，劉健
(連云港堿業(yè)有限公司，江蘇連云港222042)
摘要：2MCL7 0 5離心壓縮機經(jīng)常出現(xiàn)一些諸如油膜渦動、轉(zhuǎn)子不對中、旋轉(zhuǎn)分離、葉輪結(jié)垢、動靜
部件摩擦、轉(zhuǎn)子不平衡等常見故障，而故障的來源比較復(fù)雜，有機組運行環(huán)境的惡化，也有機器設(shè)
備自身問題，還有檢維修存在的不足等，傳統(tǒng)經(jīng)驗判斷很難直接給出準(zhǔn)確的結(jié)論。通過在線監(jiān)測
與故障診斷系統(tǒng)可以及時、準(zhǔn)確地對壓縮機組潛在的隱患與故障進(jìn)行診斷和分析，并與傳統(tǒng)經(jīng)驗
相結(jié)合，可以更好地處理壓縮機存在的諸多問題。
關(guān)鍵詞：離心壓縮機;故障;在線監(jiān)測；實例
中圖分類號：TQ114.15 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號= 1005-8370(2016)04-37-03
1 機組概述
連云港堿業(yè)有限公司的2M C L 7 0 5離心壓縮機
由沈陽鼓風(fēng)機廠制造，系汽輪機驅(qū)動的離心式壓縮
機，壓縮機與汽輪機之間由齒式聯(lián)軸器聯(lián)接。機組
設(shè)有獨立的油系統(tǒng)、集中控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)和聯(lián)鎖安保
系統(tǒng)，以及壓縮機防喘振系統(tǒng)，氣體冷卻和氣水分離
裝置及其相應(yīng)的儀表、電氣系統(tǒng)。壓縮機為單缸、二
段壓縮的離心式壓縮機。缸體為水平剖分結(jié)構(gòu)，主
要有定子（缸體、隔板、密封）和轉(zhuǎn)子（軸、葉輪、隔套、
平衡盤、半聯(lián)軸器等)所組成，轉(zhuǎn)子為五級葉輪，徑向
用此方法時要特別注意，因為要高濃度緩蝕劑才能
有效果，而且緩蝕劑進(jìn)到縫隙內(nèi)不是很容易，其消耗
量還比較大，所以如果緩蝕劑用量不當(dāng)，很可能還會
加速縫隙腐蝕。
5 結(jié)語
綜上所述，縫隙腐蝕可以給我們的設(shè)備帶來很
大的破壞，是一種令人非常擔(dān)憂的局部腐蝕，所以了
解和掌握縫隙腐蝕的概念、產(chǎn)生原因、影響因素及其
防護(hù)措施是非常重要的。
軸承為橢圓式滑動軸承，止推軸承為米契爾軸承，密
封為迷宮密封。
2M C L 7 0 5離心壓縮機主要作用是通過N G 32/
2 5 / 0汽輪機作為傳動設(shè)備帶動M C L 系列壓縮機對
C0 2 氣體進(jìn)行壓縮，來自煅燒的爐氣和來自石灰的
窯氣，通過壓縮機加壓后，作下段氣、清洗氣和中段
氣送至碳化崗位。為解決窯氣壓縮機因受窯氣含塵
的影響而經(jīng)常出現(xiàn)壓縮機排氣量減少、機組超速運
行的現(xiàn)象，經(jīng)常對窯氣壓縮機進(jìn)行不停車沖洗操作，
這也是造成我公司壓縮機定子部件（主要是內(nèi)缸、隔
板、氣封)腐蝕、轉(zhuǎn)子葉輪結(jié)垢、葉輪出現(xiàn)裂紋的主要
因素。
參考文獻(xiàn)
[ 1 ] 吳劍.不銹鋼的腐蝕破壞與防蝕技術(shù)（二）縫隙腐蝕
[J].腐蝕與防護(hù)，1997(1)，38?42
[ 2 ] 王延香，張存遠(yuǎn).丁二烯蒸出塔腐蝕原因和機理分析
[J] . 石油化工設(shè)備技術(shù)，2001(3)
[ 3 ] 宋曉芳.環(huán)境因子對3 0 4不銹鋼縫隙腐蝕的影響[D].
華北電力大學(xué)（河北），2005
[ 4 ] 周波(導(dǎo)師：寇生中）.新型耐海水腐蝕不銹鋼的耐蝕性
研究[D] . 蘭州理工大學(xué)碩士論文，2009
收稿日期：2016 — 03 — 25

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