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电偶腐蚀:不同金属连接时如何防护

电偶腐蚀也称接触腐蚀。当一种金属与另一种金属形成电连接,且两者被共同的电解质润湿时,其中一种金属的腐蚀可能加快。因此,选择紧固件不能只看金属名称,还需了解潮湿条件、表面涂镀层和零件的暴露面积。防护的基本方法是选用相容的材料、切断电流回路,或避免长时间润湿。

电偶形成需要哪些条件

必须同时满足三个条件:金属在该环境中的腐蚀电位不同,金属之间存在导电连接,以及有电解质连通两者表面。含有溶解盐的薄水膜也可充当电解质,不必将整个连接部位浸入水中。即使在室内,也应考虑冷凝水和湿式清洁的影响。

电偶中在该环境下电位较低的金属成为阳极,优先受到腐蚀;另一种金属充当阴极。这些角色取决于环境和表面状态。海水中的电偶序列不能当作适用于所有环境的材料相容性表,标准电极电位之差也不能直接给出实际连接的腐蚀速率。

连接结构如何改变风险

关键是被电解质润湿的暴露表面积,而不是零件质量,也不只是两者相互接触的面积。小阳极与大阴极相连尤其不利,因为腐蚀会集中在较小的表面上。下表说明的是评估原则,并不代表这些组合在任何工程中都获准使用。

情况 风险的决定因素 实际措施
不同金属的连接处保持干燥 没有共同电解质时,此腐蚀机制不会发生 检查是否可能产生冷凝或进水
铝紧固件连接大型不锈钢零件,且连接处被润湿 小面积铝阳极与大面积阴极相连 重新评估紧固件材料和连接部位的防护
不锈钢紧固件连接大型铝零件 面积比更有利,但盐分和积水仍会带来风险 检查环境、绝缘和排水情况
只给电位较低的金属涂漆 划伤会在大阴极旁暴露出小阳极 选用兼顾电偶双方的防护体系

如何保护机械连接

  1. 确认合金、表面涂镀层和使用条件,包括雨水、冷凝、盐污染及浸没。依据系统制造商的技术资料核对材料组合。
  2. 提供排水通道,并让连接处能够干燥。缝隙和污物堆积可能滞留电解质;密封措施应适合连接结构和使用条件。
  3. 进行电气隔离时,应检查整条接触路径,包括零件之间的绝缘垫片、螺栓周围的套管、垫圈和螺纹。仅加一只塑料垫圈不能保证切断回路。绝缘件必须能够承受载荷和环境影响。
  4. 使用屏障型涂层时,应保护阴极表面或双方,而非只保护阳极。装配时检查涂层损伤,维护时检查涂层状态。

哪些情况需要单独评估

没有形成电偶,并不意味着不会发生其他类型的腐蚀。承重节点、管道和长期潮湿的连接需要针对具体环境进行设计,不能凭此表确定使用寿命或允许载荷。

机械零件的电气绝缘措施不能直接套用于载流触点、接地和等电位联结,因为这些连接可能必须保持电气连续性。此类连接应采用设计规定的相容连接件和防护措施。

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