2.2.1 金属的常见腐蚀形态

金属的腐蚀是指金属与所处周围环境(介质)之间发生化学或电化学作用而引起的破坏或变质。其中也包括上述因素与机械因素或生物因素的共同作用。某些物理作用(如金属在某些液态金属中的物理溶解现象、摩擦导致的磨损)也可以归为金属腐蚀范畴。金属腐蚀的类型及其机理将在第3章中做详细介绍。

1. 均匀腐蚀/全面腐蚀

均匀腐蚀的特点是暴露于腐蚀环境中的金属整个表面以大体相同的速率进行腐蚀。腐蚀程度可用单位面积的失重或平均腐蚀深度来表示。后者可通过直接测量或在已知材料密度时由单位面积失重计算确定。

2. 电偶腐蚀/接触腐蚀

当一种金属(或合金)与另一种金属(或导电的非金属)在同一电解质中接触时,便会发生电位更正的金属减缓腐蚀,而电位更负的金属加速腐蚀的现象,这种现象称为电偶腐蚀或接触腐蚀,这是结构中尤其是连接、装配等部位常见的腐蚀现象。

3. 点腐蚀

金属在某些环境介质中经过一定时间后,大部分表面不腐蚀或腐蚀很轻微,但在表面上个别的点或微小区域内,出现孔蚀或麻点,而且随着时间的延长,孔蚀不断向纵深方向发展,形成小孔状腐蚀坑,这种现象称为点腐蚀,也叫小孔腐蚀、孔蚀、坑蚀,是一种由小阳极、大阴极腐蚀电池引起的阳极区高度集中的极为局部的腐蚀形态,对于传送各种液体、气体的管道系统而言,它是破坏性和隐患最大的腐蚀形态之一,是造成“跑、冒、滴、漏”的主要祸根,且难以检查,有时会突然导致灾害。

4. 晶间腐蚀

多晶金属在适宜的腐蚀环境中,如果晶间区的腐蚀速度远大于晶粒内部的腐蚀速度,那么腐蚀沿着晶间发生和发展,由此发生的局部腐蚀称为晶间腐蚀。铝合金的剥蚀、焊缝腐蚀都是晶间腐蚀的表现形态。

5. 缝隙腐蚀

在两个金属表面之间或一个金属和一个非金属表面或沉积物之间形成缝隙,并使缝隙内溶液中与腐蚀有关的物质迁移困难所引起的缝隙内金属的腐蚀,称为缝隙腐蚀。缝隙腐蚀比较普遍地存在于金属铆接处、螺栓连接结合部位、螺纹连接结合部位等金属与金属面形成的缝隙,金属与作为法兰盘连接垫圈等的非金属材料(如塑料、橡胶、玻璃、纤维板等)接触形成的缝隙,以及腐蚀产物、沙粒、灰尘、脏污物、海生物等沉积或附着在金属表面上形成的缝隙。凡依靠氧化膜或钝化层耐蚀的金属或合金,特别容易遭受缝隙腐蚀,如不锈钢、铝合金。

6. 生物和微生物腐蚀

在生物(如藤壶、苔藓虫等)、微生物(各种类型的细菌、真菌)生命活动参与下所发生的腐蚀称为生物和微生物腐蚀。

7. 应力腐蚀断裂

在腐蚀介质与应力协同作用下,往往会导致金属构件更为严重的腐蚀破坏。根据环境条件及受力状况不同,可使金属构件出现不同类型的腐蚀损伤,如应力腐蚀断裂、氢脆或氢损伤、腐蚀疲劳和磨蚀。

在应力与化学介质协同作用下引起的金属断裂现象称为应力腐蚀断裂,必须有金属应力(特别是拉伸应力)和腐蚀介质的特定组合,才会发生应力腐蚀断裂,即持续拉伸应力和化学侵蚀共同作用使金属零件产生裂纹并使其扩展。

8. 磨蚀

如果金属表面与周围环境(包括固体、气体、液体)之间产生相对运动,便会由摩擦导致磨蚀。