缝隙腐蚀产生的原因及其防护措施

2016年第4期张娟：缝隙腐蚀产生的原因及其防护措施35 i经验交流I
缝隙腐蚀产生的原因及其防护措施
张娟
(中昊(大连）化工研究设计院有限公司，辽宁大连116023)
摘要：介绍了缝隙腐蚀的定义，对缝隙腐蚀的产生原因和影响因素进行了分析，并提出了缝隙腐蚀
的防护措施。

关键词：缝隙腐蚀；产生原因；电解质；氧化反应；还原反应；影响因素；防护措施
中图分类号：TQ050.9 文献标识码：B文章编号= 1005-8370(2016)04-35-03我们在日常的工业生产中经常会遇到像螺栓连
接、金属铆接、铆钉接头等金属之间的联接结构，还 有一些非金属垫圈与金属材料相接触的密封结构。

无论哪一类的联接结构都存在缝隙。

当这种金属结 构存在于腐蚀介质中时，因为缝隙的存在，腐蚀介质 不能很好的扩散，就会经常发生缝隙腐蚀。

这样的 缝隙在工业生产实践中是常见的，因此缝隙腐蚀具 有一定的普遍性，缝隙腐蚀是不可避免的，但是可以 控制和尽可能的缓解，所以研究其产生的原因及其 防护的措施有一定的现实意义。

1缝隙腐蚀定义
缝隙腐蚀是金属之间或者非金属与金属之间形 成的缝隙，存在于电解质溶液中，缝隙的大小程度可 以允许介质能够进人，又可以使介质处于停滞状态，当缝隙里面溶液中的氧被还原反应消耗尽后，氯离子 从缝隙外面移动到缝隙里面，从而生成金属氯化物，金属氯化物在溶液中会水解酸化，致使氧化膜或者钝 化膜被破坏进而产生的局部腐蚀[1]。

如图1所示。

2缝隙腐蚀产生的原因
缝隙腐蚀产生的原因一直有人认为是氧浓差与 金属离子浓差电池的存在，但它不是引起缝隙腐蚀 的主要原因。

我们现以图2所示的铆接造成的缝隙 腐蚀为例来剖析一下缝隙腐蚀的原理[2]。

假如将此 构件至于充气的海水中（pH=7)，此时总的反应既 包括金属溶解的氧化反应，也包括氧的还原反应：
U)初级阶段 （b)后期阶段图2铆接结构在充气海水中发生缝隙腐蚀的示意图
阳极的氧化反应为金属的离子化：
M—>Mn+十 ne (1)
阴极还原反应为氧的还原：
36纯碱工业02+2H20+4e—>40H—(2)
构件放人溶液中的最初阶段，缝隙里面与外面的氧 化反应及还原反应都是同时进行的，溶液与金属间 的电荷总是能够保持平衡，氧化反应产生的电子立 即被还原反应消耗掉。

经过一个短暂的时间，缝隙 里面的氧被完全消耗掉了，可是缝隙外面的氧要想 迁移到缝隙里面是非常困难的，缝隙里面由于没有 氧，所以还原反应只能终止。

也就意味着缝隙内的 微电池反应停止了，不产生任何腐蚀。

但是缝隙内 的面积总是比相邻的面积小，而氧的还原反应总速 度是没有变化的，所以也就形成了缝隙里面金属表 面与缝隙外面相邻的表面间宏观电池。

缝隙外面大 面积进行的氧化还原反应促进金属溶解。

从而导致 缝隙内金属阳离子不断积累、过剩。

为了保持缝隙 里面电荷的平衡，缝隙外面溶液中的氯离子不断地 迁移到缝隙里面，从而导致缝隙里面的氯离子急剧 增多，溶液中的金属氯化物浓度不断增大，金属氯化 物在水中可以水解：
M C12+H20—>M(O H)2 |+2H+C1—(3)生成不溶解于水的金属氢氧化物和带有氢离子的 酸，酸的生成可以使缝隙里面的酸碱度（p H值）迅 速下降，能达到2〜3,而缝隙里面是酸碱度（p H值）的下降使里面的溶液不断酸化。

酸性溶液浓度的升 高又加速了缝隙里面金属的阳极溶解。

阳极的溶解 又使更多的氯离子迁移到缝隙里面，导致氯化物的 浓度不断增加，氯化物又在水中不断的水解，又不断 的酸化介质。

如此反复的循环，形成了一个闭塞电 池的自催化过程[3]，如图3,自催化过程加速缝隙里 面金属的阳极溶解过程，保护了作为阴极的缝隙外 部相邻的表面。

阳极加速M(0H)2
溶剂溶解<------H-cr
图3闭塞电池自催化过程示意图
综上所述，“供氧差异电池”的形成，促进了缝隙 腐蚀的开始，但酸化自催化过程加深和扩展了蚀坑 的形成。

酸化自催化过程是造成缝隙腐蚀不断加剧 的最根本原因。

也就是说，只有“供氧差异电池”的存在，而没有酸化自催化的过程，也不会产生非常严 重的缝隙腐蚀。

3缝隙腐蚀的影响因素
1) 材质因素
材质中的合金成分对缝隙腐蚀的产生有重要的
影响，不镑钢中含铬、镍、桂、铜、氮、钼都能提高其抗
缝隙腐蚀的能力。

而钯、钌则不利于提高抗缝隙腐
蚀能力。

2) 环境因素
缝隙腐蚀在许多介质中都能产生，尤其是在含
有氯离子的溶液中最容易发生。

对于含有非氧化物
的氯化物和溶解氧的体系而言，当氯离子浓度超过
0. 1%时，就可以引起缝隙腐蚀。

缝隙里溶液的pH
值与氯离子浓度有关，当发生缝隙腐蚀时，可用下列
关系式来表示缝隙内的p H值与氯离子的关系M:
p H(缝隙内)=4. 7 —8.2X lg[C l](缝隙内）⑷其它卤素族离子（比如碘离子和溴离子）含在溶
液中时，也会有缝隙腐蚀发生，但是腐蚀的程度都没
有氯离子严重。

另外，氧浓度的大小也影响着缝隙
腐蚀的形成，一般情况下，如果溶液中溶解的氧浓度
超过0.5 PPm时，就有可能引起缝隙腐蚀。

温度对
缝隙腐蚀也有影响，温度越高的溶液，缝隙腐蚀就越
容易发生。

在室温下钛具有很好的耐缝隙腐蚀的性
能，但当温度大于95 °C时，钛在含碘、溴、氮或硫酸
根离子的浓溶液中都可以发生缝隙腐蚀。

3) 几何因素
缝隙内外面积比、深度和宽度以及几何形状等
等，它们都能影响着缝隙内外腐蚀的介质及产物交
换或迁移的难易程度、电位的分布和宏观电池的有
效性。

上述因素都不是孤立的，而是相互联系的，应该
综合分析考虑。

4防护措施
常用下列方法来加以防止缝隙腐蚀：
1) 在设计和制造时尽量避免造成缝隙结构。

2) 合理选择耐蚀性材料。

3) 采用电化学保护来防止缝隙腐蚀。

4) 采用缓蚀剂来缓解缝隙腐蚀。

因为缓蚀剂很 难进到缝隙内，所以如果把带有缓蚀剂的油漆涂在
结合面上，可以一定程度的减缓缝隙腐蚀。

但是采
2016年第4期吴小云，等:2MCL705离心压缩机常见故障与在线监测诊断实例37 2MCL705离心压缩机常见故障与在线监测诊断实例
吴小云，刘健
(连云港碱业有限公司，江苏连云港222042)
摘要：2MCL705离心压缩机经常出现一些诸如油膜涡动、转子不对中、旋转分离、叶轮结垢、动静
部件摩擦、转子不平衡等常见故障，而故障的来源比较复杂，有机组运行环境的恶化，也有机器设
备自身问题，还有检维修存在的不足等，传统经验判断很难直接给出准确的结论。

通过在线监测
与故障诊断系统可以及时、准确地对压缩机组潜在的隐患与故障进行诊断和分析，并与传统经验
相结合，可以更好地处理压缩机存在的诸多问题。

关键词：离心压缩机;故障;在线监测；实例
中图分类号：TQ114.15 文献标识码：B文章编号= 1005-8370(2016)04-37-03
1机组概述
连云港碱业有限公司的2M C L705离心压缩机 由沈阳鼓风机厂制造，系汽轮机驱动的离心式压缩 机，压缩机与汽轮机之间由齿式联轴器联接。

机组 设有独立的油系统、集中控制调节系统和联锁安保 系统，以及压缩机防喘振系统，气体冷却和气水分离 装置及其相应的仪表、电气系统。

压缩机为单缸、二 段压缩的离心式压缩机。

缸体为水平剖分结构，主 要有定子（缸体、隔板、密封）和转子（轴、叶轮、隔套、平衡盘、半联轴器等)所组成，转子为五级叶轮，径向
用此方法时要特别注意，因为要高浓度缓蚀剂才能 有效果，而且缓蚀剂进到缝隙内不是很容易，其消耗 量还比较大，所以如果缓蚀剂用量不当，很可能还会 加速缝隙腐蚀。

5结语
综上所述，缝隙腐蚀可以给我们的设备带来很 大的破坏，是一种令人非常担忧的局部腐蚀，所以了 解和掌握缝隙腐蚀的概念、产生原因、影响因素及其 防护措施是非常重要的。

轴承为椭圆式滑动轴承，止推轴承为米契尔轴承，密
封为迷宫密封。

2M C L705离心压缩机主要作用是通过N G32/ 25/0汽轮机作为传动设备带动M C L系列压缩机对
C02气体进行压缩，来自煅烧的炉气和来自石灰的
窑气，通过压缩机加压后，作下段气、清洗气和中段
气送至碳化岗位。

为解决窑气压缩机因受窑气含尘
的影响而经常出现压缩机排气量减少、机组超速运
行的现象，经常对窑气压缩机进行不停车冲洗操作，这也是造成我公司压缩机定子部件（主要是内缸、隔板、气封)腐蚀、转子叶轮结垢、叶轮出现裂纹的主要
因素。

参考文献
[1]吴剑.不锈钢的腐蚀破坏与防蚀技术（二）缝隙腐蚀
[J].腐蚀与防护，1997(1)，38〜42
[2]王延香，张存远.丁二烯蒸出塔腐蚀原因和机理分析
[J].石油化工设备技术，2001(3)
[3]宋晓芳.环境因子对304不锈钢缝隙腐蚀的影响[D].
华北电力大学（河北），2005
[4]周波(导师：寇生中）.新型耐海水腐蚀不锈钢的耐蚀性
研究[D].兰州理工大学硕士论文，2009
收稿日期：2016 — 03 — 25。