螺纹的腐蚀通常发生在螺纹副暴露在腐蚀性环境中，如潮湿、酸碱等环境。螺纹腐蚀失效主要是由于螺纹材料外部环境中的某些化学成分发生化学反应或电化学反应，生成的腐蚀物在螺纹牙表面粘附不牢而易脱落，新的螺纹牙表面继续与腐蚀介质发生反应（见图1），如此过程的重复就形成了腐蚀性磨损。这种腐蚀性磨损会导致螺纹牙的侧表面和牙顶受到损伤，进而影响螺纹的正常功能，造成失效。腐蚀会导致螺纹表面出现锈蚀、坑蚀等问题，进而降低螺纹的强度和密封性能，最终导致失效。

缝隙腐蚀是金属与金属或非金属间缝隙中的介质迁移受阻，导致缝隙内金属加速腐蚀的现象。它是常见的局部腐蚀类型之一，不论在何种腐蚀介质中，只要金属或合金存在缝隙，如焊接、铆接、螺纹连接等，都可能引发缝隙腐蚀。Rui等通过化学成分分析、硬度测试和金相检验，发现L80油管螺纹表面腐蚀产物致密，主要由FeCO₃组成，但存在大量微裂纹和微孔。螺纹试样腐蚀的主要原因是高矿化度地层水、CO₂等腐蚀介质对螺纹接头的渗透产生的缝隙腐蚀。张颖等研究了螺纹缝隙腐蚀的材料、环境、缝隙尺寸等因素。发现，在材料中添加适量的Cu、Cr、Mo、N等能抑制材料缝隙腐蚀的发生，不同的缝隙宽度会影响缝隙内溶解氧的浓度，并最终影响缝隙内腐蚀产物的形成，缝隙的长度则主要影响缝隙内腐蚀介质的pH。

应力腐蚀开裂是材料在特定腐蚀介质中，受到低于屈服强度的拉伸应力后发生的脆性断裂。研究认为，应力腐蚀开裂分为裂纹孕育期、裂纹扩展期和裂纹断裂期。由于裂纹孕育期过长，通常导致无预兆的断裂，造成严重后果。在腐蚀环境中，螺纹表面会受到应力和腐蚀介质的共同影响，导致表面裂纹产生。这些裂纹通常源于表面缺陷，并向内扩展。持续的应力和腐蚀会导致裂纹不断扩展，最终导致螺纹断裂。裂纹的扩展与螺纹的形状和结构设计有关，如角度、深度、润滑等。不同腐蚀介质对螺纹的腐蚀作用不同。刘华东研究了车用刀具固定的高强度内六角螺栓断裂原因。通过宏观观察、断口成分分析（见表1）以及硬度（见表2）、金相检验，发现其硫元素含量超标，硬度符合标准。其断口特征主要为沿晶断裂，表面有腐蚀产物，腐蚀区域螺纹底部存在伴有树枝状裂纹的腐蚀坑（见图2）。得出结论，清洗设备时，清洗剂渗入螺栓连接处引起腐蚀，并在应力作用下产生应力腐蚀断裂。

表1 螺纹断裂区域的化学成分

表2 断裂螺纹断裂区域的硬度检测

在振动环境下，螺栓连接结构的支撑面及螺纹接触面均呈现微动损伤现象，其主要发生在预紧力作用区域。Liu等发现随着这些损伤不断积累，不仅会使预紧力下降，还容易造成螺纹牙变薄、表面出现腐蚀等现象，造成螺纹松脱。在腐蚀环境中，腐蚀介质会对螺纹表面产生腐蚀作用，使螺纹表面间隙增大，导致螺纹松脱。 

化学腐蚀是指螺纹副在特定化学环境下与腐蚀性介质发生化学反应，导致材料逐渐溶解或破坏。这种腐蚀通常与介质中的化学成分、温度、压力等因素有关。为了预防化学腐蚀，可以采取使用耐腐蚀材料来减少腐蚀速率，或者涂抹防腐涂层来减少螺纹副与腐蚀性介质的接触来减少腐蚀。 

在螺纹表面涂覆一层耐腐蚀的化学物质，如油漆、涂料等，可以形成一层保护膜，阻止腐蚀介质与螺纹表面接触，从而起到防腐作用。在螺纹连接件表面涂抹防腐涂层，可以有效地防止腐蚀。涂层的防腐蚀性能是通过其对腐蚀性组分的阻隔作用，避免其与金属表面发生接触（屏蔽机理），或对金属表面腐蚀反应进行干扰破坏（电化学保护机理），从而实现防止金属腐蚀的目标。张智通过对恶劣环境下油井管腐蚀机理的分析，提出了一种新型的防护涂层材料。该涂层具有良好的耐腐蚀性能和附着力，能够有效地保护油井管不受腐蚀的侵害。 

锌铝涂层处理工艺是一种表面处理技术，其主要原料为铝粉、锌粉和铬酐（见图3）。该工艺通过浸涂或喷涂方法将涂层应用于工件表面，并在高温条件（300~350℃）下进行烧结，从而形成紧密的涂层。该工艺具有高耐蚀、高耐温、无氢脆等特点，适用于高强度钢质紧固件的腐蚀防护，是最常见的紧固件表面处理方式之一。无铬锌铝涂层具有环境友好、耐腐蚀性能好等优点，已经成为一种重要的防腐蚀涂层材料。然而，该涂层在耐高温和耐磨损性能方面仍存在一定的挑战。

锌铝涂层由于其卓越的耐腐蚀性能和相对低廉的成本，在户外设施及建筑材料领域得到了广泛应用。然而，在高温环境下，其性能会显著降低，并且在某些化学物质面前的抵抗能力有限。相比之下，铝涂层以其卓越的耐热性和耐候性而闻名，尤其在航空航天和汽车工业中占据重要地位。但是，铝涂层的附着力较弱，且在特定环境下易发生氧化反应。二硫化钼涂层凭借其优异的润滑性能和抗磨损特性，在机械领域中占据一席之地，尤其适用于高温高压的工作环境。然而，该涂层的耐腐蚀性能不足，且在潮湿环境下易失效。有机氟涂层因其卓越的耐化学性和耐候性，在化工设备和船舶行业中得到应用，但其高昂的成本和复杂的施工过程限制了其更广泛的应用。 

缓蚀剂防护 

缓蚀剂可以降低腐蚀速率，主要通过吸附在金属表面，改变金属表面特性来抑制腐蚀反应。通常作为防锈剂或防腐剂使用，与螺纹表面反应形成保护膜，防止腐蚀性介质接触。缓蚀剂发展经历了从传统金属到新型合金及复合构件的防护，从单一组分到复合配方，从水介质到油、气、涂层、混凝土，从均匀腐蚀到点蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀、电偶腐蚀的变化。

缓蚀剂技术已成为成熟的应用技术。缓蚀剂分为无机和有机两类，根据作用机理分为阳极、阴极和混合型，根据用途分为油溶、水溶和酸性介质，根据环境温度分为常温和高温，根据挥发性分为挥发性和非挥发性。 

史明慧等研究了缓蚀剂添加量对Q235螺纹钢耐蚀性能的影响。通过浸泡实验和电化学测试（见图4），评估了不同添加量的缓蚀剂对螺纹钢的防护效果。研究表明，ZnSO₄缓蚀剂可以提高材料的腐蚀电位并降低腐蚀电流，显著降低Q235螺纹钢在模拟雨水中的腐蚀速率。Q235在模拟雨水中的腐蚀主要通过电化学极化形式进行。适量的缓蚀剂添加可以显著提高螺纹钢的耐蚀性能。然而，过量的缓蚀剂添加可能导致防护效果下降。因此，合理控制缓蚀剂的添加量对于螺纹钢的防护效果至关重要。

图4 (a)电化学等效电路示意图;(b)等效电路的Nyquist图

对螺纹连接件进行适当的表面处理，如镀锌、镀铬、镀镍等，可以增加其耐腐蚀性。镀锌技术是紧固件表面处理中最常见的应用技术，镀锌的典型工艺分为热镀锌、电镀锌、机械镀锌等。热镀锌就是将钢铁件浸入熔融锌液中，使表面形成一层锌层，其耐腐蚀性强，使用寿命长，但是不适用于高强度紧固件，主要是由于高温下易发生回火软化。电镀锌利用电解质原理，将紧固件作为阴极，形成锌保护膜，提高耐腐蚀性，延长使用寿命，用于螺纹连接件、紧固件等。但镀层较薄，防护效果有限，电解易引发氢脆，需去氢处理。机械镀锌通过锌粉沉积和冲击载荷形成金属颗粒堆积层，在室温常压下进行，无需电场辅助。 

三种工艺都需要注意控制镀锌层厚度、均匀性、附着力等。渗锌层具备均匀、紧密的特性，拥有较高的耐磨性，厚度可精确控制，同时不会引发氢脆现象。然而，粉末渗锌层在抗腐蚀性能方面表现并不十分突出，渗镀过程耗时较长，效率相对较低。邓本金研究了锌(铝)以及有机涂料对钢铁底材的双重防腐保护。通过实验研究发现，锌(铝)涂层和有机涂料可以形成一层双重防护膜，有效地提高了钢铁底材的防腐性能。锌(铝)涂层、有机涂料等防腐材料可以形成双重防护膜，提高钢铁底材的防腐性能。杨永伟等研究了机械镀锌、电镀锌、热浸镀锌三类镀层（见表3）。随着镀层厚度的增加，材料的耐蚀性能得以提升。当机械镀锌层的厚度达到一定程度时，其自腐蚀电位明显正向移动，使得腐蚀电流密度与电镀锌及热浸镀锌相当。 

镀铬工艺分为装饰性和功能性两种。装饰性镀铬是电镀工艺外层，厚度一般在0.25~0.5μm，光亮鲜艳，耐化学介质，主要起装饰、封闭和耐磨的作用；功能性镀铬厚度一般在5~50μm，硬度大，一般用于提升螺纹紧固件抗磨损性，延长使用寿命。Sun等研究了铬在铬镀工艺中的分布、可溶性和化学形态。通过对一个铬镀工艺现场的研究发现，铬在镀液中的分布不均匀，且存在一定的可溶性。铬镀工艺中铬的分布、可溶性和化学形态对于优化工艺、减少环境污染具有重要意义。刘晓强等研究了铬酸酐质量浓度、温度和电流密度对电镀铬层性能的影响，发现最佳工艺为：铬酸酐质量浓度230g/L，温度55~60℃，电流密度25～35A/dm²。

镍镀层可快速形成均匀致密的钝化层，耐酸、碱及各种腐蚀介质，提升紧固件的耐磨性，镍镀层在恶劣环境下也能保持良好的性能。鲁喜宁等对镀镍钨合金试样进行了疲劳测试。试样的断口有疲劳源、裂纹拓展区、顺断区三个部分（见图5a）。镀层在裂纹源处有块状脱落，镀层与基体基本没有脱落（见图5d），说明与基体的结合良好。通过实验研究发现，镀镍钨合金可以有效地提高钻具螺纹的耐腐蚀性能，并且具有较好的耐磨性。镀镍钨合金可以提高钻具螺纹的耐腐蚀性能和耐磨性。

镀镉和镀锌化学性质相似，可用于高强度紧固件表面防护，但在高温下易扩散渗透到基材中造成“镉脆”现象会导致连接件的强度和韧性下降，影响其使用寿命和安全性，同时镉离子和蒸气毒性较大，对环境和人体健康有害。电镀零件绝缘工装可以提高电镀工艺的稳定性和效率。 

银镀层具有化学惰性，高温抗氧化性能好，在高温下仍能保持良好的导电性和导热性。高温下不易发生变形和开裂，具有良好的机械性能。高温下不易产生有害气体，环保性能好。且银晶体结构具有12个滑移系，延展性好，摩擦工况中润滑减摩性能佳。银镀层还能作为润滑层，能有效防止高温后螺纹出现粘粘咬死现象。