紧固件是机械结构中重要的零部件,常用于支撑结构及辅助连接。大多紧固件由钢铁制造,因此暴露在侵蚀性环境（如含氯离子环境）中时极易发生腐蚀。相当一部分与腐蚀相关的结构故障都可溯源到紧固件的腐蚀失效。螺栓/螺母连接处缝隙的存在使其易于发生缝隙腐蚀,并且暴露区域与缝隙区域的电位差也使其发生电偶作用。虽然目前对紧固件的腐蚀失效已有大致的认识,但是很少有关于其腐蚀机制的科学研究。大多数与腐蚀相关的研究都集中在服役过程中失效螺栓部件的后续分析上,本文的研究将填补对紧固件腐蚀行为机制的认知空白。本文研究了暴露在中性含氯离子环境中钢铁紧固件的缝隙腐蚀机制以及电偶效应对其腐蚀的影响。本研究使用Q235钢,C1045钢,A2-70（304不锈钢）,40Cr钢的螺栓和螺母紧固件在实验室中进行实验测试以收集电化学数据和信息,同时在海洋大气环境中进行现场暴露测试以补充和验证实验室测试结果。本研究采用了多种测试手段,具体包括:失重测试、开路电位（OCP）、电化学阻抗谱（EIS）、动电位极化（PD）和零电阻电流计（ZRA）、光学显微镜（OM）、体式显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、能量色散光谱（EDS）、电子探针显微分析仪（EPMA）、X射线衍射（XRD）、X射线光电子能谱（XPS）和拉曼光谱。本研究对影响螺栓腐蚀的五个核心因素进行了系统的研究,其中包括表面形貌、腐蚀产物（钝化膜）性质、腐蚀速率、电化学行为和面积比效应。通过对C1045钢紧固件在中性含氯离子环境中腐蚀行为的研究可以推断,紧固件的暴露区域和缝隙区域在未耦合的情况下各自作为独立电极发生腐蚀。阴极氧还原过程的增加使得暴露区域的自腐蚀速率更高。而缝隙试样由于缝隙的几何尺寸限制和低氧环境使得其自腐蚀速率相对更低。然而,在发生耦合之后,缝隙区域作为阳极存在,而暴露区域作为阴极存在,导致了缝隙区域的加速腐蚀。不同区域氧浓差/电偶效应作为腐蚀过程的驱动力。然而,这种电偶效应是比较弱的。对腐蚀产物的表征说明溶液中高含量氧的存在使得在长期浸泡后,γ-FeOOH作为外部锈层成分,而Fe3O4作为内部锈层成分存在。然而,受到低氧环境和几何尺寸限制,使得缝隙区域的产物以β-FeOOH和Fe3O4为主。研究过程没有观察到pH值的降低,相反,Fe3O4的形成使得pH略有升高。动力学数据结果分别表明了暴露区域腐蚀过程的降速以及缝隙区域腐蚀过程的加速。阴阳极面积比的增大加速了紧固件的腐蚀过程。从分析表征结果可以看出,碳钢紧固件的腐蚀遵循缝隙腐蚀的IR降机制。对于暴露在中性氯化物溶液中的304不锈钢紧固件,研究表明在非耦合条状态,与暴露样品相比,缝隙样品更容易发生腐蚀,这归因于钝化效果的降低。耦合条件下的电流缝隙效应的驱动力取决于三个因素:（1）由于氧气分布不均匀导致不同区域之间的电位差;（2）溶液环境的差异;（3）表面特性（活化-钝化表面）。缝隙溶液的pH值在3～4范围内。EPMA和XPS深度剖面分析显示,钝化膜中存在氯离子。FeOOH是钝化膜的成分之一。此外,缝隙样品中Cr203与Cr（OH）3的比率低,表明缝隙环境具有侵蚀性。因此,从所进行的分析中可以看出,304不锈钢的缝隙腐蚀行为遵循IR降和临界缝隙溶液机制。通过对暴露在海洋大气环境中的不同结构钢螺栓紧固件的腐蚀行为进行研究,结果发现氧、湿度、温度和盐度水平的差异在钢紧固件的腐蚀中起关键作用。离海岸线的距离也是影响紧固件的腐蚀的关键因素。钝性钢螺栓（304SS）表现出局部腐蚀特征,没有明显的铁锈积累。然而,活性钢螺栓（镀锌钢和40Cr合金钢）表现出均匀腐蚀特征,有不同程度的铁锈沉积与裂纹现象。锈蚀碳钢紧固件上的腐蚀产物主要有γ-Fe00H,β-Fe00H,α-FeOOH以及Fe304/γ-Fe203和Fe203。通常,碳钢螺栓的缝隙区域的耐蚀性相对于暴露区域更高,而不锈钢的缝隙区域的耐蚀性要低于暴露区域,这是腐蚀机制不同造成的。304不锈钢紧固件的腐蚀遵循临界缝隙溶液浓度和IR降机制,而碳钢紧固件的腐蚀遵循IR降机制,这也证实了实验室分析的结果。最后,对由不同金属组成的螺栓连接件的腐蚀行为进行研究,结果表明不同的材料与环境变量的变化（如合金成分、氯离子含量、面积比和施加的扭矩）会显著影响腐蚀过程,这表明了缝隙腐蚀和电偶腐蚀在紧固件体系腐蚀劣化中的协同作用。