腐蝕與劣化
縫隙腐蝕(crevice corrosion)
看看墊圈底下、搭接接頭內側、藤壺下面,或黏在金屬表面的一小塊污垢底下,你常會發現那裡的金屬被嚴重蝕掉,而緊鄰的開放表面卻毫髮無傷。縫隙腐蝕就是在這些狹窄、被遮蔽的縫隙中猖獗的局部侵蝕——液體能滲進去卻無法自由流動或更新。這個陷阱只需要不到一毫米寬——寬到能容水,窄到能讓水滯留。
驅動它的是氧氣的差異(差異充氣電池)。起初縫隙內外腐蝕相同,但縫隙液被封住,溶氧很快被用光又無法補充。此時富氧的開放表面成為陰極,而缺氧的縫隙成為陽極,金屬在此持續溶解。就像孔蝕一樣,累積的正金屬離子把氯離子吸進來,被困的液體變酸、變得具侵略性——一個自我加速的口袋。縫隙腐蝕本質上就是幾何形狀替你預先安排好的孔蝕:被遮蔽的縫隙扮演了孔的角色。
它對不鏽鋼及其他靠鈍化膜的合金是一大威脅,因為酸化、缺氧的縫隙正是能溶解其保護膜的環境。預防主要靠設計:用銲接接頭取代螺栓或鉚釘搭接,從根本上避免縫隙;使用實心、不吸水的墊片;把表面做成有坡度、能排水、不積沉積物;保持清潔;在無法避免縫隙處則選用高鉬合金以抵抗局部酸蝕。在這裡,良好的細部設計勝過好材料。
夾住兩片板材的不鏽鋼螺栓,外露的螺栓頭可以保持鏡面光亮,而藏在螺帽與墊圈底下的桿身卻被深深蝕刻:氧氣能自由到達開放的頭部,卻在墊圈下被困住並耗盡,於是被遮蔽的桿身轉為陽極、在自己酸化的口袋中溶解。
同一根螺栓同時受到保護(充氣的頭部)和被侵蝕(缺氧的縫隙)——光是幾何形狀就構成了這個電池。
縫隙腐蝕通常在比開放表面孔蝕更低的氯離子濃度與更溫和的條件下就開始,所以一個設計可能材料無虞,卻只因為有人留下一個墊片、一塊沉積物或一個搭接接頭困住滯留的水而失效。
又称
另见