鈦縫隙腐蝕的特征和規律

鈦縫隙腐蝕的特征和規律

       縫隙腐蝕是在緊密的隙間位置發生的局部腐蝕現象，隙間可以是結構產生的（如法蘭連接面或墊片面、管與管板脹接處以及螺栓或鉚釘的連接面等)，也可以是結垢或沉積物與其下的覆蓋面引起的。早期認為鈦在海水、鹽霧中根本不發生縫隙腐蝕，后來在高溫氯化物介質中（如海水熱交換器)，濕氯氣中（如濕氯氣列管式冷凝器)，氧化劑緩蝕的鹽酸溶液，甲酸和草酸溶液等介質中，都相繼發.生設備的縫隙腐蝕破壞。
 

　　鈦的縫隙腐蝕與環境溫度、氯化物種類和濃度、pH 值以及縫隙的大小和幾何形狀等許多因數有關。此外，鈦與聚四氟乙烯、鈦與石棉等非金屬組成的縫隙，比鈦與鈦組成的縫隙更加具有縫隙腐蝕的敏感性。
 

　　綜合國內外的研究和工業實踐，鈦的縫隙腐蝕具有以下的特征和規律。
 

　　①縫隙腐蝕的發生都有一個孕育期，孕育期長短與許多因數有關，如環境溫度、氯化物種類和濃度、氧化劑濃度、與鈦接觸的材料、溶液的pH值以及縫隙的大小和幾何形狀等。鈦在氯化鈉溶液中，氯離子濃度愈高、溫度愈高、pH值愈低，那么縫隙腐蝕的孕育期越短，也就是縫隙腐蝕的敏感性越強。
 

　　②縫隙中的溶液成分和pH值，是與本體溶液完全不同的。一般說來，縫隙中的氧濃度較低、氯離子和氫離子濃度較高（pH值低于本體溶液)，縫隙內的pH值可下降到＜1，縫隙中的電極電位變得更負，從而使得縫隙中的鈦處于活性狀態。實驗室電化學測定表明，各種鹵化物離子的縫隙腐蝕電位順序為：CI- ＜ Br- ＜ I-，即鈦在氯化物中的縫隙腐蝕敏感性最大，這與鈦的點腐蝕敏感性正好相反。
 

　　③鈦的縫隙腐蝕通常是在縫隙面的局部位置，而一般不會在整個縫隙面上全面發生腐蝕。縫隙腐蝕的孕育期結束之后，也就是一旦“成核”則由于自催化機理使得腐蝕迅速發展，最終導致局部穿孔而破壞。
 

　　④鈦縫隙腐蝕的發生過程中常常伴隨吸氫，甚至使用金相顯微鏡可以觀察到鈦材中針狀氫化物的存在。隨著吸氫量的增加，表面的氫化物不斷增加，使得腐蝕全面加快。與此同時，氫不斷地滲透到金屬內部，內部的氫化物沉淀可能成為應力腐蝕開裂的裂紋源，導致外應力作用下的開裂。
 

　　⑤經過多年的研究，鈦的縫隙腐蝕過程的物理圖像已經比較清楚。簡單地說，它分為兩個階段：孕育期和活性溶解期。
 

　　在孕育期的開始階段，縫隙內外進行著同樣的反應。其陰極反應消耗了縫隙溶液中的氧，當縫隙中氧貧乏之后，陰極反應只在縫隙外進行，縫隙內主要進行陽極反應——鈦的陽極溶解。隨著縫隙內鈦離子的不斷增加，為了維持縫隙中正負離子的電荷平衡，氯離子不斷遷移進入縫隙中。同時鈦離子在縫隙中積聚發生水解反應，生成白色的腐蝕產物，即氫氧化鈦，氫氧化鈦脫水之后的白色腐蝕產物經鑒定為TiO2 。水解反應使得縫隙內的pH值下降，進一步破壞了鈦的鈍化。所以縫隙腐蝕的孕育期一旦結束，其發展是非常迅速的，這就是所謂的“自催化作用”。
 

　　⑥在鈦的縫隙腐蝕的“幾何因數”中，包括縫隙長度、縫隙寬度和縫隙內外的面積之比等因數。這些數值一般需要對于具體體系試驗確定，并不是理論預測可以得到的。試驗告訴我們，窄縫的縫隙腐蝕傾向比寬縫大得多，一般縫隙的寬度在 0.5mm以下。
 

　　⑦為了改善鈦在還原性無機酸中的耐腐蝕性，降低縫隙腐蝕的敏感性，一般采用鈦合金，如 Ti-Pd 合金，Ti-Ni-Mo 合金都比工業純鈦性能優越，尤其是 Ti-Pd 合金。鈦表面縫隙位置鍍鈀、熱氧化或陽極氧化等表面處理技術均可以改善鈦耐縫隙腐蝕的性能

來源：搜鈦網
 

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