关于在实用管道上沟状腐蚀的侵蚀率,曾经发表过几篇调查结果,该值最大可以达到10mm/a以上。这在碳素钢的局部腐蚀中也是最大值。若只比较数值,由自来水管道锈斑下面产生的通气差腐蚀所引起的局部腐蚀,在严重时为0.3mm/a[40].最近有关建筑物周围的土壤埋设的钢管通过和钢筋接触产生的CS系宏观电池引起局部腐蚀的事例很多,其最大值是3mm/a。


 腐蚀环境的电阻率越低,局部腐蚀进行的速度越快,沟状腐蚀也有这种倾向。观测上述锈斑下面腐蚀的侵蚀率或C/S系宏观电池的腐蚀,侵蚀率的环境是电阻率为1000Ω·cm,然而在同等程度电阻率的环境中,沟状腐蚀的侵蚀率是几个mm/a,所以还是沟状腐蚀的侵蚀率大。


 如果把环境电阻引起的IR压降忽略不计,在图5-2的阳极极化曲线的示意图上,电焊钢管的腐蚀在腐蚀电位E进行时,母材是用iM的速度进行腐蚀,而焊缝是用比这更大的iw进行腐蚀,所以产生了沟状腐蚀。如图所示,焊缝部的阳极极化曲线的电流密度比母材的高,这已经被几篇报告所证实。正村等使用过的前述促进试验法,就是将恒电位设定成比母材电位E高的电位E',用a'和b'的比较取代a和b的比较。


图 2.jpg


  在像海水那样电阻率低的环境中,作为阳极的焊缝区的电位上升到面积比率非常大的母材电位E后,就变成iw的侵蚀速度;可是在自来水、工业用水等电阻率相当高的环境下,由于有一定程度的IR压降,所以侵蚀速度比iw稍微降低。


  图5-3出示了实际求出的极化曲线。由于该图不是图5-2那样的内部极化曲线,是扣除了阴极电流密度的外部电流密度的曲线,虽然不能够定量地读取焊缝区和母材区的差别,可是在有些报告中给出了母材区和焊缝区各自单独存在的电位(开路电位)差。


图 3.jpg


 在不同环境下所测定的电位差分别是:加藤等测定的电位差68mV(人工海水),62mV(0.01 NKCl);正村等的约为50mV(0.5 M Na2SO4、pH 3);栗栖等的为42mV(人工海水),65mV(0.5 M Na2SO4、pH3);长野等的约为20mV(3%Na-Cl).该电位差如设定为50mV时,从极化曲线直线部分的斜率可推断iw是im的几倍至10倍,在以前所报道的值中,虽然比最大的α小许多,但是仍在报告值的范围内。


 另外,侵蚀率即使大也小于0.3mm/a.在锈斑下面局部腐蚀的自由表面和锈斑下面的开路电位差的推断值约为50mV,不会形成侵蚀率大的沟状腐蚀。锈斑下面的局部腐蚀到形成通气差电池需要相当长的时间,在求侵蚀率(侵蚀深度/时间)时,由于在该时间中不得不包括这段潜伏时间,所以求出的侵蚀率比真正的侵蚀速度小。并且,因为锈斑的存在和阴极以包围锈斑的形态存在,所以要比以直线存在的焊缝两侧形成的阴极沟状腐蚀场合IR压降增大,侵蚀速度也减小。


  C/S系宏观电池腐蚀的场合,钢筋和管道之间的开路电位差虽然高达300mV,可是腐蚀电流以及局部腐蚀速度受局部阳极附近的IR压降支配。这是因为在电阻率比较高的土壤中,流动的腐蚀电流在阳极附近形成了高电流密度,如果设定阳极的半径为a、土壤电阻率为p、阳极电流为I时,其大小可以用I0/2πa表示。式中由于a比较小,IR压降相当大。因此,例如假定a=1cm、p=6000Ω·cm时,局部腐蚀可以抑制到2mm/a的程度。


 仅从各个腐蚀电位来看,焊缝区和母材区的电位差在报告中即使最大的值也小于68mV,根据极化曲线推定的这两部分的溶解速度的比在几倍以内,这与事例中的最大值为40、80的沟状腐蚀系数不对应。


 在沟状腐蚀快速进行的场合,腐蚀区(焊缝区)表面是没有附着腐蚀生成物的最活性状态,开路电位处在低电位,相反母材区却附着腐蚀生成物,具有较高的开路电位。另外,使焊缝区、母材区分别进行腐蚀求出来的电位,两部分都处于同等的自然腐蚀状态,并且在极化曲线测定下或者处在比-550mV(饱和甘汞电极基准)的自然电位稍高的恒电位电解下,两部分都是活性表面。所以,在焊缝区处于活性状态、母材区大体处于自然腐蚀状态的实际腐蚀条件下,很可能开路电位比分别测定的值大,溶解电流的比值比极化条件时大。


 以上仅就沟状腐蚀的最大侵蚀率,一方面是与其他材料的局部腐蚀进行对比,另一方面是叙述了它的特性。如果和不锈钢等。进行比较,对碳素钢、低合金钢的局部腐蚀来说,在学术上的解释还不充分。像沟状腐蚀那样,作为耐蚀钢反映在产品上的现象,我认为在学术上值得进行研究,但是考虑到如果适合的钢非常容易地而且几乎完全被开发出来,反而阻碍了更进一步进行腐蚀科学的研究与解释。