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定義為貴金屬的銅,為什么發(fā)生腐蝕呢?

返回列表 來源: 發(fā)布日期: 2018-11-12

銅金屬具有許多金屬所無法比擬的抗腐蝕性,因此,銅管的使用壽命一般都很長。然而,由于這種金屬被歸為貴金屬類,因此一度被廣泛的誤認(rèn)為是永久性耐腐蝕的。

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幾十年以來,銅金屬管道一直是廣大家庭所熱衷使用的管道材料之一。據(jù)估計,美國有超過80%的家庭采用銅管來供應(yīng)冷熱水和作為中央供暖管道使用。銅管道之所以如此普及,很大一部分原因是因為其所固有的高耐腐蝕性。然而,與一些流行的觀點相反,盡管銅管具有耐腐蝕性,但銅管的這種特性并不會無限期地持續(xù)。就像其他金屬一樣,隨著時間的延長,銅管仍然很容易受到腐蝕損壞。

在這篇中,我們將探討導(dǎo)致銅管道發(fā)生腐蝕的各種因素。

銅金屬的腐蝕:

在化學(xué)方面,銅被定義為一種貴金屬(貴金屬是指對腐蝕和氧化具有高度抗性的金屬)。銅的耐腐蝕性主要歸因于當(dāng)其暴露在空氣和濕氣中時,在銅表面上會形成一層薄氧化膜。這種被稱為銅銹的氧化層會牢固地粘附在銅的外表面上,并保護(hù)下面的銅層免受進(jìn)一步的腐蝕作用。

在大多數(shù)時候,這種銅銹層就能夠為銅管提供足夠的保護(hù)以延長使用壽命。然而,水化學(xué),水質(zhì)和其他因素的變化能夠逐漸引起水對銅管道產(chǎn)生越來越大的侵蝕。這種侵蝕性的增加有時會超過銅管道的抗腐蝕能力并縮短其預(yù)期的使用壽命,x終導(dǎo)致管道發(fā)生泄漏和損壞。

導(dǎo)致銅管道發(fā)生腐蝕的因素:

水分特性:

生水(未凈化的水)的來源和市政處理廠為生產(chǎn)飲用水而采取的處理方法決定了水的化學(xué)性質(zhì)。這直接影響了x終產(chǎn)品的味道,氣味和腐蝕性。眾所周知,流經(jīng)銅管的水的化學(xué)性質(zhì)會直接影響到管道系統(tǒng)中腐蝕現(xiàn)象的形成和傳播。

影響水的化學(xué)性質(zhì)和腐蝕性的一些因素主要是:地表水源——地表水(通常來自湖泊和河流)通常較軟,堿度較低(弱酸性),總?cè)芙夤腆w(TDS)含量少于100毫克/升。當(dāng)pH值低于7時,未經(jīng)處理的地表水會對銅管造成特別大的損害。如此低的pH值會促進(jìn)腐蝕,從而導(dǎo)致溶解的銅離子釋放到水中,使其變?yōu)樗{(lán)/綠色。

地下水源——與地表水相比,地下水(從井和含水層收集的水)通常較硬并具有相對較高的堿度,總?cè)芙夤腆w含量為200-300+毫克/升。此外,地下水還可能含有高濃度的溶解型二氧化碳,如果不進(jìn)行處理,也會對銅管道產(chǎn)生較大的影響。總?cè)芙夤腆w含量高,pH值介于7.0和8.2之間的未經(jīng)處理的地下水會導(dǎo)致點蝕現(xiàn)象。這更可能發(fā)生在冷水中,并且這種效應(yīng)有時會被稱為冷水點蝕。

水處理方法——通??梢圆扇《喾N方式對這些地表水和地下水進(jìn)行處理。例如,氯胺在美國被用作氯氣的替代品以符合環(huán)境保護(hù)署(EPA)的標(biāo)準(zhǔn),用于從飲用水中消毒細(xì)菌。但是,氯胺也會腐蝕銅管,并可能導(dǎo)致點蝕和針孔泄漏等現(xiàn)象。此外,使用明礬(硫酸鋁)去凝結(jié)溶解的固體也被認(rèn)為是導(dǎo)致銅管中形成點蝕和針孔泄漏的一個因素。

微生物腐蝕:

微生物腐蝕是指由水和管道壁中存在的細(xì)菌引起的內(nèi)部腐蝕。細(xì)菌在水中的代謝活動會導(dǎo)致硫化氫氣體的形成。當(dāng)硫化物氣體進(jìn)入表面時,它會與空氣發(fā)生反應(yīng)形成硫酸,硫酸具有很強(qiáng)的腐蝕性和侵蝕性,足以在大多數(shù)金屬甚至混凝土管道中造成腐蝕。

高水速流動:

當(dāng)水壓沒有得到適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié),或者如果銅管直徑不適合的話,可能會導(dǎo)致過高的水流量。其特點是水壓增高,流體速度增大,導(dǎo)致可能會侵蝕銅管的表面保護(hù)性氧化層,導(dǎo)致未受保護(hù)的銅暴露于潛在的腐蝕性流體中。

在一些極端情況下,金屬本身還可能因高速度而被移除。這被稱為侵蝕腐蝕,并可能導(dǎo)致在銅管道內(nèi)壁上形成凹槽和圓孔(通常為定向圖案)。正如人們所預(yù)料的那樣,侵蝕腐蝕將在水流被迫改變方向的地區(qū),如彎頭和T字管處產(chǎn)生x具破壞性的影響。

細(xì)沙、沉積物和沙粒:

細(xì)沙、沉積物、砂礫和其他顆粒的存在會使得水具有磨蝕性。當(dāng)磨蝕的水流過系統(tǒng)時,結(jié)果是再次引起侵蝕腐蝕。高速水與管道系統(tǒng)中的碎屑混合在一起會導(dǎo)致很高的侵蝕率,并可能大大降低銅管道的預(yù)期使用壽命。

當(dāng)熱水箱內(nèi)部發(fā)生腐蝕并釋放一些剝落的鋼粒到銅熱水系統(tǒng)中時,會發(fā)生另一種不常見的顆粒腐蝕。這會由于兩種不同金屬(即銅管和來自熱水箱的鋼)的接觸而引起電偶腐蝕,并且也會導(dǎo)致局部針孔泄漏。

管道安裝不當(dāng):

由于過量使用助焊劑導(dǎo)致的管道安裝不當(dāng)被認(rèn)為是導(dǎo)致銅管道腐蝕的主要原因之一。助焊劑主要被用于清潔焊接過程中連接表面處產(chǎn)生的氧化物質(zhì)。如果使用過量的助焊劑,焊接過程中施加的熱量可能會導(dǎo)致焊劑流入銅管內(nèi)的各個區(qū)域。如果管道沒有用熱水適當(dāng)沖洗,助焊劑會一直附著在管道的內(nèi)壁上。

由于氯化鋅和氯化銨等化學(xué)物質(zhì)會積極地去除銅的氧化物層,因此助焊劑對銅管道自然而然的就具有腐蝕性。在銅管道中留下過量的助焊劑會x終導(dǎo)致在焊劑沉積處產(chǎn)生局部腐蝕。

總結(jié):

銅金屬由于不易被腐蝕而被列為貴金屬,但它被錯誤地認(rèn)定是永久性耐腐蝕的。銅在20世紀(jì)60年代成為一種流行的管道材料,x初預(yù)計這種管道的使用壽命將持續(xù)25到40年。因此,二十一世紀(jì)銅管失效的盛行應(yīng)該不會令人意外。

目視檢查不容易對水化學(xué)和工藝不良等因素進(jìn)行評估;因此管道使用者應(yīng)該意識到一些可以指示銅管道腐蝕問題的早期跡象,例如:

瓷器裝置中的水變色和污漬;

敲擊/錘擊管道;

自來水中顯著的氯氣味;

濕點表明有泄露跡象;

及早發(fā)現(xiàn)潛在的銅管腐蝕,可以幫助減少后期可能會引起的不便和維修成本。


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