不锈钢设备缝隙腐蚀,垫片下和法兰缝最容易先出现
不锈钢缝隙腐蚀多从垫片底面和法兰窄缝开始,缝内缺氧并富集氯离子,敞露表面的钝化膜往往仍然完好。

不锈钢设备的外壁可以仍然光亮,腐蚀却已经沿垫片底面和法兰窄缝向前发展。缝宽到液体能渗入,窄到液体几乎不能更换。缝外金属还泡在含氧介质里,缝内的氧被消耗后补不进来,钝化膜在缝里先失去依靠。缝内没有对流,氧只能靠扩散进入,补给远跟不上消耗。
缝内溶液为何变酸
缝外富氧、缝内贫氧,两侧构成氧浓差电池。缝内面积小,成为阳极,金属以离子形式溶出;缝外面积大,成为阴极,反而受到保护,所以敞露表面可以越来越亮。溶出的离子在窄缝里水解,放出氢离子,溶液逐渐变酸。这些酸几乎不会被缝外的溶液中和,因为两侧的液体交换已经停止。
酸度升高以后,氯离子从缝外迁入,用来平衡正电荷,缝内浓度可以明显高于本体介质。酸和浓缩的氯离子一起把剩余钝化膜溶解掉。腐蚀不再停留在变色,而是沿垫片边缘咬出沟槽,沟槽越深,介质越难交换,酸化就越重。这是闭塞区自己加重自己的过程,早期拆开往往只看到浅色水痕。
垫片把缝的开口压得很小,又把一块金属完全挡住,所以垫片下最容易先出现。法兰面即便加工平整,螺栓拧紧后外缘压死、内缘仍可能留下一圈毛细缝。保温层湿透贴在外壁上,也会形成同样的遮盖,只是遮盖物不是密封件。能吸液的纤维垫片还会把氯离子留在压紧面里,持续向缝内供给。
和点蚀电偶怎样区分
敞开表面上的点蚀是分散的小孔,周围没有垫片或沉积物盖住。缝隙腐蚀的金属损失集中在被压住的一条带上,形状跟着垫片边缘走,不拆开看不到。介质并不很厉害、外壁没有蚀坑,只有垫片下一条沟,仍应判为缝隙腐蚀。坑是点状的,沟是沿密封边连续的,形态就可以先把两者分开。
电偶腐蚀发生在电位不同的两种金属接触处,较负的一种被加速腐蚀。法兰两侧若是同一种不锈钢,垫片又是非金属,就不存在异金属电偶。此时沟槽来自缝内缺氧,不是来自材料配对。碳钢螺栓周围的锈蚀才是电偶,锈蚀集中在碳钢上,不锈钢一侧往往更亮,要和密封面上的沟分开记录。
缝里塞满泥沙或焊渣时,沉积物下面也会缺氧、富集氯离子,机理与垫片下相通。要分开的是遮盖从哪里来。几何缝靠改变垫片和法兰才能消除,固体沉积则要解决介质里的悬浮物。只换一种缓蚀剂,药剂同样进不了缝,沟槽还会继续加深。盖子是垫片还是泥沙,决定了下一步动结构还是动介质。
把垫片翻过来看压痕。沟槽和腐蚀产物如果严格限制在压紧带内,带外金属仍有钝化后的光泽,就可以认定缝隙腐蚀。整片法兰面均匀发毛,包括从未被垫片压过的位置,则是介质对钝化膜的普遍破坏,不应只归咎于这条缝。带外若已经有密集蚀坑,说明介质本身就足以破坏钝化膜。
停机若只巡视筒体外壁,缝隙腐蚀会被放过。法兰应拆开,沿垫片内缘、外缘和螺栓孔周围各看一圈。沟槽深度要和相邻未腐蚀的壁厚比较,不能把已经减薄的密封面当成原始尺寸。范围确认在缝内,处理的就是这条缝的几何。只抽看一个螺栓孔就下结论,圆周另一侧的沟槽会被漏掉。
缝一旦形成深沟,即使后来把垫片换新,旧沟仍然是闭塞区,酸和氯离子还会留在里面。光换垫片材料、不消除已有沟槽,腐蚀会从旧沟继续。浅痕迹可以在消除缝的几何后停止发展,深沟则要把损坏的金属去掉,再重建一个介质能够更新的密封面。沟越深越窄,后来的介质越难把酸带出来。
同一条法兰上,有的螺栓孔周围已经出沟,有的还光亮,往往是预紧不匀,紧的一侧缝更窄,液体更不流动。把所有螺栓再拧紧,缝更闭塞,腐蚀更快。应找到已经形成沟槽的位置,确认是局部压死还是整圈都有毛细缝,再决定改密封结构还是只处理局部。预紧不足的一侧会泄漏,预紧过死的一侧反而先被缝隙腐蚀咬出沟。