304 不鏽鋼螺栓先壞的是螺帽蓋住的那幾圈牙：縫隙裡的 pH 降到 3 到 4

實驗怎麼做

研究者用的是 M22 的 304 不鏽鋼螺栓與螺帽。一部分直接拿成對的螺栓螺帽去泡；另一部分從螺栓切出平面試片， 做成兩支面積相同的電極：一支放進人工縫隙（用 250 µm 的 PTFE 墊片隔出來，只有少量溶液進得去）， 一支直接泡在溶液裡，兩支再用導線接起來，量它們之間流的電流。

0.06 M 換算約每公升 3.5 g 食鹽，大約 0.35%，是常拿來代表海水的 3.5% 食鹽水的十分之一。 這是本站換算的量級，不是論文的說法。

30 天後，縫隙裡變成酸

一開始兩支電極都在鈍化區，電位約 −0.20 V（對 Ag/AgCl）。之後外露的那支電位慢慢上升，鈍化膜在長； 縫隙裡那支在前 5 天往下掉，之後趨於穩定。兩者之間的電位差最高約 0.40 V， 論文的判斷是這已經足以驅動電偶腐蝕：縫隙段是陽極，外露段是陰極，整個試驗期間電流方向都沒變。

縫隙裡的溶液 pH 從 6.8 降到 3 到 4。機制是氧氣進不去縫隙，溶出的金屬離子水解， 為了平衡電荷，更多氯離子被拉進縫隙，酸化就自己加速。論文還提到縫隙裡的氫離子會被還原成氫氣， 並寫了一句「可能導致氫脆」；這是推論，不是這次量到的。

表面分析也對得上：外露面的鈍化膜裡，氧化物 55%、氫氧化物 30%；縫隙面反過來，氧化物 41%、氫氧化物 55%。 氧化物比例低，代表膜比較薄、保護性比較差。

實際的螺栓長什麼樣

成對泡過的螺栓螺帽，外露段只有輕微的條紋，看不到明顯的坑。被螺帽咬住的那段， 在牙頂、牙側與牙根出現局部腐蝕，放大後是超過 10 µm 的淺橢圓坑。 也就是說，從外面看起來乾淨的一支 304 螺栓，壞的地方可能在拆開螺帽之前都看不到。

本站同一天寫的 閥門螺栓失效分析是現場的例子： 裂紋起於頭部與墊圈之間的縫隙，那裡累積了海洋性空氣的鹽分。螺帽咬合處與頭下墊圈處，是同一種幾何。

對指定扣件的人，這代表什麼

檢查不能只看外露段。 定期檢查時看到外面沒鏽，不代表咬合處沒事；需要判斷時要拆下來看螺紋。

縫隙是幾何，不是材料能完全解決的。 論文找出的三個驅動因素：氧分布不均、縫隙內外溶液不同、表面狀態不同，都來自「有一段被蓋住」這件事。 換更好的鋼種會改變程度，但這篇只測了 304，本站不替它推論 A4 會好多少 （A2 與 A4 的差別見A2 還是 A4）。

先把環境講清楚。 會不會有含氯的水停在接合處，是選材之前就要回答的問題 （先把環境定到 ISO 9223 的哪一級）。

這一頁不能下的結論

這是 30 天、稀食鹽水、人工縫隙的實驗室結果，不能換算成實際螺栓的壽命。pH 3 到 4 是人工縫隙裡的溶液， 不是從實際螺栓的咬合處量到的。論文只測 304，沒有測 316 或其他鋼種，也沒有測任何防蝕對策的效果。 「可能導致氫脆」是論文的推論。

這一篇屬於第 5 步，表面處理。完整的順序是母材、牙、頭型、驅動、表面處理、文件；至於為什麼順序做反了是重工而不是微調，見指定一顆螺絲。

常見問題

不鏽鋼螺栓為什麼從螺帽裡面開始鏽？

因為那裡是縫隙。依 Daniel 等 2023 年的實驗，304 螺栓被螺帽蓋住的段落氧氣進不去，鈍化膜變弱，溶液在 30 天內酸化到 pH 3 到 4；它和外露段之間的電位差最高約 0.40 V，縫隙段成為陽極而被溶解。外露段反而只有輕微變化。

縫隙腐蝕和電偶腐蝕有什麼關係？

在這個實驗裡兩者疊在一起。同一支 304 螺栓上，縫隙段與外露段因為含氧量不同而產生電位差，就像兩種金屬接在一起，縫隙段當陽極被加速溶解。論文稱之為協同效應。

看外面沒生鏽，螺栓就沒問題嗎？

不一定。這篇實驗裡，外露段只有輕微條紋，咬合處的牙側與牙根卻有超過 10 µm 的腐蝕坑。要判斷螺紋狀況，需要拆下螺帽看。

參考資料

• Daniel 等（2023）—— Synergistic effect of crevice corrosion and galvanic coupling on 304SS fasteners degradation in chloride environments，npj Materials Degradation 7:11（開放全文）
• 裂掉的「不鏽鋼」閥門螺栓 —— 現場案例，裂紋起於頭下墊圈的縫隙
• 不鏽鋼螺絲還是生鏽了：三種鏽，只有一種是材質問題

論文全文由本站讀過，試驗條件、電位、pH 與 XPS 比例照原文。0.06 M 換算成 3.5 g/L 與海水量級的對照為本站計算。這篇論文由昱拓的論文收集器在 2026-10-02 撈到（fastener corrosion，開放全文）。