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定義為貴金屬的銅,為什么發生腐蝕呢?

  • 文章來源:www.sypzkf.live
  • 發布時間:2018-11-12
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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。據估計,美國有超過80%的家庭采用銅管來供應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。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,我們將探討導致銅管道發生腐蝕的各種因素。

銅金屬的腐蝕:

在化學方面,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,并保護下面的銅層免受進一步的腐蝕作用。

在大多數時候,這種銅銹層就能夠為銅管提供足夠的保護以延長使用壽命。然而,水化學,水質和其他因素的變化能夠逐漸引起水對銅管道產生越來越大的侵蝕。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期的使用壽命,最終導致管道發生泄漏和損壞。

導致銅管道發生腐蝕的因素:

水分特性:

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

影響水的化學性質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),總溶解固體(TDS)含量少于100毫克/升。當pH值低于7時,未經處理的地表水會對銅管造成特別大的損害。如此低的pH值會促進腐蝕,從而導致溶解的銅離子釋放到水中,使其變為藍/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,總溶解固體含量為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,如果不進行處理,也會對銅管道產生較大的影響。總溶解固體含量高,pH值介于7.0和8.2之間的未經處理的地下水會導致點蝕現象。這更可能發生在冷水中,并且這種效應有時會被稱為冷水點蝕。

水處理方法——通常可以采取多種方式對這些地表水和地下水進行處理。例如,氯胺在美國被用作氯氣的替代品以符合環境保護署(EPA)的標準,用于從飲用水中消毒細菌。但是,氯胺也會腐蝕銅管,并可能導致點蝕和針孔泄漏等現象。此外,使用明礬(硫酸鋁)去凝結溶解的固體也被認為是導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菌引起的內部腐蝕。細菌在水中的代謝活動會導致硫化氫氣體的形成。當硫化物氣體進入表面時,它會與空氣發生反應形成硫酸,硫酸具有很強的腐蝕性和侵蝕性,足以在大多數金屬甚至混凝土管道中造成腐蝕。

高水速流動:

當水壓沒有得到適當的調節,或者如果銅管直徑不適合的話,可能會導致過高的水流量。其特點是水壓增高,流體速度增大,導致可能會侵蝕銅管的表面保護性氧化層,導致未受保護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,并可能導致在銅管道內壁上形成凹槽和圓孔(通常為定向圖案)。正如人們所預料的那樣,侵蝕腐蝕將在水流被迫改變方向的地區,如彎頭和T字管處產生最具破壞性的影響。

細沙、沉積物和沙粒:

細沙、沉積物、砂礫和其他顆粒的存在會使得水具有磨蝕性。當磨蝕的水流過系統時,結果是再次引起侵蝕腐蝕。高速水與管道系統中的碎屑混合在一起會導致很高的侵蝕率,并可能大大降低銅管道的預期使用壽命。

當熱水箱內部發生腐蝕并釋放一些剝落的鋼粒到銅熱水系統中時,會發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,并且也會導致局部針孔泄漏。

管道安裝不當:

由于過量使用助焊劑導致的管道安裝不當被認為是導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生的氧化物質。如果使用過量的助焊劑,焊接過程中施加的熱量可能會導致焊劑流入銅管內的各個區域。如果管道沒有用熱水適當沖洗,助焊劑會一直附著在管道的內壁上。

由于氯化鋅和氯化銨等化學物質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最終導致在焊劑沉積處產生局部腐蝕。

總結:

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

目視檢查不容易對水化學和工藝不良等因素進行評估;因此管道使用者應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;

及早發現潛在的銅管腐蝕,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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