Spaltkorrosion

Spaltkorrosion hänvisar till korrosion som uppstår i tilltäppta utrymmen såsom mellanrum där en stillastående lösning är fångad och inte förnyas. Dessa utrymmen kallas vanligtvis sprickor. Exempel på springor är springor och kontaktytor mellan delar, under packningar eller tätningar, inuti sprickor och sömmar, utrymmen fyllda med avlagringar och under slamhögar .

Mekanism

Korrosionsbeständigheten hos ett rostfritt stål är beroende av närvaron av en ultratunn skyddande oxidfilm (passiv film) på dess yta, men det är under vissa förhållanden möjligt för denna oxidfilm att brytas ned, till exempel i halogenidlösningar eller reducerande syror . Områden där oxidfilmen kan brytas ned kan också ibland vara ett resultat av hur komponenter utformas, till exempel under packningar, i skarpa inåtgående hörn eller förknippade med ofullständig svetsgenomträngning eller överlappande ytor. Dessa kan alla bilda sprickor som kan främja korrosion . För att fungera som en korrosionsplats måste en spricka vara tillräckligt bred för att tillåta inträde av korrodenten, men tillräckligt smal för att säkerställa att korrodenten förblir stillastående. Följaktligen uppstår spaltkorrosion vanligtvis i spalter som är några mikrometer breda och finns inte i spår eller slitsar i vilka cirkulation av korrodenten är möjlig. Detta problem kan ofta övervinnas genom att vara uppmärksam på komponentens utformning, i synnerhet för att undvika bildning av sprickor eller åtminstone hålla dem så öppna som möjligt. Spaltkorrosion är en mycket liknande mekanism som gropkorrosion ; legeringar som är resistenta mot en är i allmänhet resistenta mot båda. Spaltkorrosion kan ses som en mindre allvarlig form av lokal korrosion jämfört med gropfrätning. Inträngningsdjupet och utbredningshastigheten vid gropkorrosion är betydligt större än vid spaltkorrosion.

Sprickor kan utveckla en lokal kemi som skiljer sig mycket från den för bulkvätskan. Till exempel i pannor kan koncentration av icke-flyktiga föroreningar förekomma i springor nära värmeöverföringsytor på grund av den kontinuerliga vattenförångningen. "Koncentrationsfaktorer" på många miljoner är inte ovanliga för vanliga vattenföroreningar som natrium- , sulfat- eller kloridjoner . Koncentrationsprocessen kallas ofta för "hideout" (HO), medan den motsatta processen, där koncentrationerna tenderar att jämnas ut (t.ex. under avstängning) kallas "hideout return" (HOR). I en neutral pH -lösning kan pH inuti springan sjunka till 2, ett mycket surt tillstånd som påskyndar korrosionen av de flesta metaller och legeringar.

För en given spalttyp är två faktorer viktiga för initieringen av spaltkorrosion: den kemiska sammansättningen av elektrolyten i spalten och det elektriska potentialfallet in i sprickan. Forskare hade tidigare hävdat att antingen den ena eller den andra av de två faktorerna var ansvarig för att initiera spaltkorrosion, men nyligen har det visat sig att det är en kombination av de två som orsakar aktiv spaltkorrosion. Både potentialfallet och förändringen i sammansättningen av spaltelektrolyten produceras av syreförlusten av lösningen inuti sprickan (syreförbrukning orsakad av metalloxidation vid den inre ytan av den tilltäppta kaviteten) och separation av elektroaktiva områden, med anodiska nettoreaktioner ( oxidation ) som inträffar i sprickan och nettokatodiska reaktioner ( reduktion ) som uppträder på utsidan av sprickan (på den feta ytan). Förhållandet mellan ytareorna mellan den katodiska och anodiska regionen är signifikant.

Några av de fenomen som uppstår i sprickan kan påminna något om galvanisk korrosion :

galvanisk korrosion

två sammankopplade metaller + enkel miljö

spaltkorrosion

en metalldel + två sammankopplade miljöer

Mekanismen för spaltkorrosion kan (men är inte alltid) likna den för gropkorrosion . Det finns dock tillräckliga skillnader för att motivera en separat behandling. Till exempel, vid spaltkorrosion, måste man beakta spaltens geometri och arten av koncentrationsprocessen som leder till utvecklingen av den differentiella lokala kemin. De extrema och ofta oväntade lokala kemiska förhållandena inuti springan måste beaktas. Galvaniska effekter kan spela en roll i sprickförsämring.

Anfallssätt

Beroende på miljön som utvecklas i sprickan och metallens beskaffenhet, kan spaltkorrosionen ta formen av:

• gropbildning (dvs bildning av gropar), men observera att gropfrätning och spaltkorrosion inte är samma fenomen,
• filiform korrosion (denna typ av spaltkorrosion som kan uppstå på en metallyta under en organisk beläggning ),
• intergranulär attack , eller,
• spänningskorrosionssprickor .

Sprickbildning av spänningskorrosion

Huvudartikel: Sprickbildning av spänningskorrosion

Silverbron över Ohiofloden , efter färdigställandet 1928

Den kollapsade Silverbron 1967, efter 39 års livslängd, sett från Ohio- sidan

En vanlig form av sprickbrott uppstår på grund av spänningskorrosionssprickor , där en spricka eller sprickor utvecklas från sprickans bas där spänningskoncentrationen är störst. Detta var grundorsaken till Silverbrons fall över Ohiofloden 1967 i West Virginia , där en enda kritisk spricka som bara var cirka 3 mm lång plötsligt växte och sprack en dragstångsfog. Resten av bron föll på mindre än en minut. Katastrofen orsakades av en enda felpunkt (SPOF).

Ögonstängerna i Silverbron var inte överflödiga, eftersom länkarna var sammansatta av endast två stänger vardera, av höghållfast stål ( mer än dubbelt så starkt som vanligt mjukt stål ), snarare än en tjock stapel av tunnare stänger av blygsam materialstyrka "kammade" " tillsammans som vanligt för redundans. Med bara två staplar kan ett fel på den andra belasta den andra, vilket kan orsaka totalt fel – osannolikt om fler staplar används. Medan en lågredundanskedja kan konstrueras enligt designkraven, är säkerheten helt beroende av korrekt tillverkning och montering av hög kvalitet.

Betydelse

Mottagligheten för spaltkorrosion varierar stort från ett materialmiljösystem till ett annat. I allmänhet är spaltkorrosion det största problemet för material som normalt är passiva metaller, som rostfritt stål eller aluminium . Spaltkorrosion tenderar att vara av störst betydelse för komponenter byggda av mycket korrosionsbeständiga superlegeringar och som arbetar med den renaste tillgängliga vattenkemin. Till exempel ånggeneratorer i kärnkraftverk till stor del av spaltkorrosion.

Spaltkorrosion är extremt farlig eftersom den är lokaliserad och kan leda till komponentfel samtidigt som den totala materialförlusten är minimal. Initiering och utveckling av spaltkorrosion kan vara svårt att upptäcka.

Se även

• Korrosionsteknik

externa länkar

• Spaltkorrosion av rostfritt stål