空調(diào)銅管的蟻巢腐蝕.doc

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1、空調(diào)銅管的蟻巢腐蝕自1970年代末期以來，空調(diào)銅管經(jīng)常出現(xiàn)蟻巢腐蝕。通過案例研究和試驗(yàn)，認(rèn)為腐蝕介質(zhì)為羧基酸和分解成該酸的化學(xué)物質(zhì)。目前銅管的蟻巢腐蝕已得到廣泛認(rèn)識(shí)，由于這種腐蝕而導(dǎo)致的過早損壞已有減少。根據(jù)近發(fā)案例，這里對(duì)蟻巢腐蝕的影響因素、腐蝕機(jī)理和防范措施做了回顧。1、?介紹自1970年代末期以來，一種會(huì)導(dǎo)致銅管過早損壞的特殊局部腐蝕，在空調(diào)、冰箱的熱交換器和/或建筑管材上頻頻出現(xiàn)。用光學(xué)顯微鏡檢查薄壁管材橫切面可以看出腐蝕部分有互相連通的迷宮似的溝槽，在顯微路徑上不規(guī)則地出現(xiàn)有氧化銅。由于橫向看形狀很象蟻巢，所以把這種

2、類型的腐蝕稱做“蟻巢腐蝕”或“蟻窩腐蝕”1970年代早期Edwards等人1）對(duì)這種腐蝕做了首例記載。腐蝕的銅管是用在空調(diào)冷卻水系統(tǒng)的。安裝后在壓力測(cè)試過程中發(fā)現(xiàn)了許多針孔狀的泄漏，但未能查出腐蝕機(jī)理。1980年代早期，Yamauchi等人2）對(duì)25例這種類型的腐蝕做了記錄，并根據(jù)模擬試驗(yàn)推測(cè)是管子脫油用的有機(jī)氯溶劑分解物引起了這種腐蝕。1986年，Notoya3）喚起了對(duì)一種類似腐蝕的注意：由醋酸引起的所謂“青銅病”—并報(bào)告說銅管的蟻巢腐蝕可能是由醋酸引起的。經(jīng)過我們的積極提議，Notoya與我們研究組對(duì)這種類型的腐蝕進(jìn)行了

3、共同研究。在潮濕的氧氣氣氛中，用少量蟻酸、n-烷基羧基酸和不同類型的醛4）成功地再生了銅管蟻巢腐蝕。這些結(jié)果確立了銅管蟻巢腐蝕的再生方法。從那時(shí)起，蟻巢腐蝕的研發(fā)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展5）-8）。例如有機(jī)水解氯溶劑可以生成醋酸并證實(shí)這種有機(jī)溶劑在潮濕的氣氛中9）會(huì)在銅管上形成蟻巢腐蝕。1988年，為使用戶能安全無憂地使用銅管，日本銅材發(fā)展協(xié)會(huì)（JCDA）腐蝕研究委員會(huì)開始對(duì)影響該腐蝕的因素進(jìn)行鑒定。一些成員10）-13）對(duì)該委員會(huì)的研究結(jié)果作了報(bào)告。近年來，合成建筑材料粘合劑、化妝品、木材和殺蟲劑也被懷疑是腐蝕介質(zhì)14），15）。

4、這些分解物和揮發(fā)性有機(jī)物包括羧基酸、醛類和酒精。通過不懈研究和推廣，目前銅管蟻巢腐蝕已得到了廣泛認(rèn)識(shí)16）-21），由于這種腐蝕而導(dǎo)致的過早損壞已經(jīng)減少。但據(jù)我方調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在所有銅管問題中，銅管蟻巢腐蝕仍占10%左右。本篇對(duì)銅管蟻巢腐蝕的影響因素、近發(fā)案例、腐蝕機(jī)理和防范措施做了回顧。2、?影響因素JCDA腐蝕研究委員通過銅管局部腐蝕的模擬試驗(yàn)，對(duì)蟻巢腐蝕的影響因素作了系統(tǒng)調(diào)查10）-13）。在試驗(yàn)中，把外徑9.52mm、長(zhǎng)10mm的薄壁銅管置于1升大小的氣密玻璃容器內(nèi)，內(nèi)裝含有少量揮發(fā)性腐蝕質(zhì)的多于100ml的水并進(jìn)行溫度控

5、制。銅管置于玻璃管內(nèi)避免與腐蝕劑直接接觸。實(shí)驗(yàn)持續(xù)三個(gè)多月，然后用光學(xué)顯微鏡查看銅管的橫切面。2.1腐蝕劑類型在潮濕的氧氣氣氛中，用少量的蟻酸、醋酸和不同類型的醛成功地再生了銅管蟻巢腐蝕。局部腐蝕的形態(tài)特征取決于腐蝕劑類型。蟻酸和醛類會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則小坑，圓形坑主要是由醋酸產(chǎn)生的。按照這些酸的離解持續(xù)順序，穿透深度隨著羧基酸中烷基鏈長(zhǎng)度的減少而增加，這也反映了酸的強(qiáng)度。根據(jù)對(duì)應(yīng)酸的強(qiáng)度，蟻酸的腐蝕速度比其它酸要快得多。?2.2腐蝕劑濃度??提高羧基酸濃度會(huì)引起更嚴(yán)重的腐蝕。在潮濕氣氛中，蟻酸體積濃度在0.01~1.0%時(shí)出現(xiàn)了局部

6、腐蝕，而在相同的氣氛中當(dāng)蟻酸體積濃度在10%時(shí)出現(xiàn)了整體腐蝕。但這似乎不是引起蟻巢腐蝕的所有腐蝕劑的極限濃度。?2.3溫度??提高外界溫度會(huì)引起腐蝕，特別是當(dāng)溫度在15到40oC范圍內(nèi)時(shí)。在熱循環(huán)條件下局部腐蝕的速度會(huì)加快。熱循環(huán)條件下，當(dāng)溫度每12小時(shí)在25到40oC之間斷斷續(xù)續(xù)改變時(shí)，局部腐蝕比40oC恒溫時(shí)嚴(yán)重得多。在潮濕的氣氛下溫度改變會(huì)使銅管表面的水層厚度增加或減少。這將促進(jìn)腐蝕劑和銅離子在微觀槽中的擴(kuò)散。并且氧和水（潮濕）也是腐蝕的基本因素。?2.4氧???該腐蝕的主要陰極反應(yīng)是銅材表面的氧氣還原反應(yīng)。潮濕氣氛中氧

7、含量越高，腐蝕就越嚴(yán)重。但是在氧含量低的氣氛如氮?dú)馓鎿Q氣氛，也會(huì)出現(xiàn)這種腐蝕。認(rèn)為氮?dú)鈿夥罩腥杂形⒘垦鯕狻?2.5其它影響因素??局部腐蝕的其它可能影響因素如銅管不純凈（特別是磷含量）、晶粒度8）、細(xì)菌和銅管局部張力。對(duì)這些因素都做了調(diào)查，沒有一個(gè)因素顯示出對(duì)蟻巢腐蝕起有顯著作用。?3、???蟻巢腐蝕的案例3.1潤(rùn)滑油腐蝕案例1：揮發(fā)性油???Takahashi等人22）報(bào)告說在美國(guó)裝配的熱交換器的銅管上發(fā)生了蟻巢腐蝕。在這個(gè)案例中彎管工序使用的潤(rùn)滑油是揮發(fā)性油。他們把帶有該潤(rùn)滑油的銅管暴露在潮濕空氣中，成功地試驗(yàn)出了蟻巢腐蝕

8、。這證實(shí)該油的水解分解物會(huì)產(chǎn)生蟻巢腐蝕。我們研究組分析了這些結(jié)果并提出了對(duì)這些潤(rùn)滑油的檢測(cè)方法以防止腐蝕23）。一種是分析該油水解分解物中的羧基酸，另一種是用這些潤(rùn)滑油對(duì)銅管進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。腐蝕試驗(yàn)的步驟如下：向U型銅彎管中注射3ml帶有少量測(cè)試油的水，兩端封口，在150和/或