宣布时间：2021-06-29点击：2242
摘要:本文描述了铜合金泛起的几种***严重的腐化形态,影响因素,爆发机理及其危害 。
要害词:铜管凝汽器 应力腐化破裂 脱锌 小孔腐化
前言
铜合金泛起的***严重腐化形态有三种:应力腐化破裂(SCC)、脱除合金元素,和小孔腐化 。了解这三种腐化形态的影响因素,爆发机理及其危害,对铜合金的腐化防护有着重要意义 。
1.应力腐化破裂
对应力腐化破裂敏感的金属在拉应力和腐化情况作用下会泛起这种腐化形态.因此,一种金属由于SCC而失效必须同时保存所有这三种因素:对应力腐化破裂的敏感性、拉应力和腐化情况 。
造成应力腐化破裂的应力可以是外加应力,也可以是剩余应力 。管子的支架间距过大,经常由于管子自己重量和冷却剂重量造成管子下垂而泛起外加应力 。管子装置时也会泛起外加应力 。管子在轧制历程中被拉伸或被挠曲亦泛起外加应力 。总之,外加应力的泛起经常是工程设计质量较差或装置作业不当的结果 。造成大部分应力腐化破裂的剩余应力是在成形历程中爆发的并保保存金属内部 。例如:由于机械加工失慎而爆发压痕或轧制喇叭口的形状而使外貌变形,也易于使合金爆发剩余应力 。
敏感的合金在爆发SCC的历程中,除剩余应力的作用外,腐化情况也起着重要的作用 。有氧保存的水中溶解了氨以后,如在蒸汽侧的冷凝液中,敏感的铜合金由于钝化膜破裂而被腐化并形成可溶性亚铜一氨配合物 。在外貌凝汽器的脱除空气段,局部区域经常含有高浓度氨,空气漏入就成为宜于爆发SCC的情况 。在凝汽器的这一区域,水师黄铜的使用寿命有限 。众所周知,大气污染物,如湿润的二氧化硫,湿润的二氧化碳皆能引起SCC 。
一些常见的制作凝汽器管的铜合金在含氨情况中抗SCC的相对能力列于表1.可以看到,黄铜对SCC很敏感,然后是铝青铜 。铜一镍合金和铜含量高的铜合金一样,不受影响 。
a一黄铜(即水师黄铜)对SCC是敏感的 。在促使水师黄铜破裂的情况中,在拉应力的作用下,氧化膜局部破裂,继而爆发局部腐化 。在合金外貌上,晶界的活性比较高(阳极区),其溶解速率比晶界内的晶粒高(阴极区).在裂纹尖端的溶液与本体水溶液相比腐化速率有显著差别 。在裂纹尖端,金属离子水解而爆发酸性条件,促使溶解和破裂 。
2.脱除合金元素
脱除合金元素的这种腐化形态是通过电化学历程选择性地溶出合金中比较生动的组分所形成 。***常见的例子是选择性地溶出黄铜中的锌,即脱锌作用 。脱铝作用是失去铝 。脱镍作用是失去镍 。铸铁水箱也泛起脱除合金元素的现象,此时铸铁中的铁选择性地被溶出,剩下石墨层 。这种情况称之为石墨化 。然而,***常见到的脱除合金元素的实例是脱锌作用 。黄铜脱锌的类型一般有两种:层状脱锌和栓状脱锌 。层状脱锌又称为均匀脱锌,此时在黄铜外貌上的锌像一条条被剥走似的 。栓状脱锌又称作局部脱锌,在黄铜的局部外貌上由于锌的溶解而形成蚀孔 。蚀孔有时被腐化产品所笼罩 �；仆⒉阕赐研渴�,外貌层由于活性组份锌的溶解而酿成机械强度下降的铜层 。当受到水的压力或外部应力作用时就会爆发开裂而遭受破坏.锌含量高的黄铜在低硬、低pH的静止水中会泛起这种腐化形态,同时由于氛离子和硫酸根离子的保存而加剧 。沉积物下氧的差别充气电池也会增进这种腐化 。爆发拴状腐化时,其腐化产品是脆性、多孔的铜残渣,可以保保存原处,也可能被水冲走而导致质料穿孔 。这种局部腐化所爆发的蚀孔经常沿着笔直金属外貌的偏向具有明显的深度 。锌含量低的铝黄铜在中性、弱酸性或碱性介质中较易爆发这种腐化 �？杉研扛彩且恢治：π圆恍〉母嘈� 。
脱锌的机理有二种:
(l)锌选择性溶解理论:合金外貌层中的锌爆发选择性溶解,留下疏松的铜层 。
(2)溶解一沉积理论:腐化的时候,铜和锌同时以离子形式进入溶液,由于铜离子的析出电位比合金的腐化电位高,所以,铜离子很快地在靠近溶解所在的黄铜外貌上以纯铜的形式重新沉积 。凭据具体情况差别,两种机理非�？赡芡逼鹱饔� 。
工业用黄铜泛起脱锌腐化时往往造成严重的结果 。关于换热器的黄铜管而言,由于管壁较薄,所以栓状脱锌爆发的蚀孔穿透较深时就变得比较严重 。对管板而言,由于管板较厚,所以同样的腐化就显得不太严重了 。层状脱锌使整个外貌上损失的金属量比栓状脱锌多,但情况不太严重 。
影响黄铜脱锌的因素较多 。泄水器管子中仍保存湿的区域,在这些区域能爆发脱锌腐化 。滞流水中氧的供应减少而助长这种腐化 。因此,在隙缝中和聚集层下的湿区域易爆发脱锌作用 。在氯离子含量高的咸水或海水中,由于导电性强和氯离子容易穿透氧化膜而使黄铜爆发脱锌作用 。在金属外貌上,铜盐的水解会爆发酸性情况而优先溶解锌 。多孔性沉积物***氧的进入而形成氧的差别充气电池,在这个部位会不绝地进行脱锌腐化 。温度升高峻大加速脱锌腐化,特别是在局部热的部位上 。在水师黄铜中添加合金化元素砷、磷或锑,能显著地减小脱锌腐化 。铝黄铜中添加合金化元素砷可以不爆发脱锌腐化 。冷却水中添加化学抑制剂能进一步控制脱锌腐化 。哇类缓蚀剂控制这种腐化是极其有效的 。
3.小孔腐化
小孔腐化是一种相当隐蔽、危害性很大的腐化形态 。它爆发在个体小的区域上,但总的金属损失量可忽略不计 �？墒撬拇┩杆俾士赡芎艽�,以致在比较短的时间内导致穿孔 。纵然大部分担子外貌不受影响,但它已不可输送冷却水了 。
影响凝汽器铜管小孔腐化的因素主要有两点,一是淤泥和泥砂的沉积爆发金属离子浓差电池而引起小孔腐化 。二是高温部位(热偶电池)通过铜离子从热阳极区直接迁移到较冷的阴极区而爆发局部腐化 。别的流过凝汽器铜管的水质特别是其中是否有硫化氢的保存也是导致小孔腐化的原因之一 。硫化氢通过改变氧化亚铜外貌膜而加速腐化,和软水相比较,硬水在较洪流平上易使铜合金爆发小孔腐化,重碳酸根和硫酸根离子则能影响蚀孔的生成 。
一种看法认为氯离子是影响铜管小孔腐化的***重要物质 。氯离子直接加入�；ば匝趸峭饷材さ纳�,因为在氯离子保存下,金属外貌上初始形成的腐化产品是氯化亚铜,氯化亚铜水解生成氧化亚铜:
ZCu`+ZCI-一一ZCuCI一一CuZO+ZHCI凭据Lucey’的意见.在任何特殊的部位上,如果形成CuCI的速率加速或水解消耗CuCI的速率降低,那么在该部位就会爆发小孔腐化 。氯化作用加速初始腐化产品氯化亚铜的生成;沉积物.如泥砂、淤泥、钙垢等由于影响初始腐化产品的扩散而抑制氯化亚铜的水解,例如,凝汽器内外貌上有聚集物的部位就成了蚀孔形成的场合 。
蚀孔爆发的主要办法是形成多孔的和从金属外貌局部脱落的氧化亚铜薄膜 。这种情况是在氯化亚铜平衡受到滋扰部位上爆发的 。在这些部位形成的氧化亚铜薄膜笼罩有小块固体氯化亚铜,被氧化成铜离子 。
CuCI一~Cu“++lC一+e这些新生成的铜离子和基体金属反应爆发亚铜离子CuZ++Cu一一ZCu+
这就组成促使基体金属腐化的阳极反应 。在膜的外外貌爆发铜离子还原的阴极反应 。这些铜离子是亚铜离子被水相中溶解氧氧化而形成,而亚铜离子的来源部分是从蚀孔内部扩散通过膜所提供,部分是膜外外貌阴极还原所爆发的亚铜离子重复利用 。在蚀孔上部形成的团块是由碱性铜盐组成(即:绿孔雀石CuCO 。·Cu(OH)2) 。在蚀孔内部,铜、氯化亚铜和氧化亚铜共存,爆发溶液的pH为2.5一4.0 。因此,基体金属由于自催化反应和酸性条件而被穿孔 。
来源：中国知网 作者：杨小玲
