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一种发生在制冷铜管上的特殊腐蚀——蚁巢腐蚀

[ 关键词:制冷铜管 蚁巢腐蚀  发表日期:2017-11-30 08:39:00 ]

  一种发生在制冷铜管上的特殊腐蚀——蚁巢腐蚀,导致了制冷失效,分析了腐蚀表象特征、腐蚀介特性质,测试了铜管残余应力等性能指标,并结合铜管生产、服役环境阐明了腐蚀机理。在此基础上提出了有效的防范措施。

1 应力分析

  采用Crampton法对薄壁管件圆 周残余应力进行测试。用不同的冷拉拔工艺得到几种具有不同的力学性能和残余应力的试样,对这些试样,按照标准试验方法进行试验。

2 腐蚀机理

  用户反映在空调制造工艺过程中曾大量使用含 氯的有机溶剂作清洗剂对零件或组合件进行除油脱脂,含氯的有机溶剂的水解产物能引起蚁巢腐蚀。蚁巢腐蚀的可能机理如下:在潮湿气氛中,羧基酸酸化铜表面的水并穿透气态氧化铜薄膜伤面,使铜溶解在表面的水中。 Cu—,Cu++e 同时在水层羧基酸与一价铜离子之间形成一价铜复合物。 Cu一+X—,CuX 而X是HC()O,RC00(R为烃基群)。水中的复合物通过复合浓度、温度和湿度进行局部变化从 溶液中析出。该复合物氧化形成CuzO和二价铜复 微观槽中的二价铜复合物在小坑中与铜反应,形成一价铜复合物。 CuX2+Cu一2CuX CuX再次氧化,见式(3)或(4)。该催化反应连续出现并起作用。这种阴极反应主要是氧化还原 反应。 02+2H20+4e一40H一 在阴极区域生成的OH一向正极转移和扩散生成Cu:O。该Cu:O会在小坑的脆弱部位产生裂纹。 由于热循环和冷循环的抽吸会使氧气穿透。穿透的 氧气会氧化CuX,在小坑壁上形成Cuz0。这个循 环反应会促进腐蚀。热力学研究给一价铜和二价铜 复合物的蚁巢腐蚀机理提供了理论支撑。

3 防范措施

  蚁巢腐蚀是由于潮湿气氛中铜管表面有腐蚀介 质引起。腐蚀介质是铜管表面有机物残留或产生 的,或是从气氛中沉积到表面的。因此为了减少该 种腐蚀的发生,最基本的方法是要除去所有微量腐 蚀介质并保持腐蚀介质水平尽可能低。 为防止铜管腐蚀,装配热交换器时选用的挥发 性油和/或聚乙烯泡沫塑料绝热层要不分解或渗出 或者少分解或渗出羧基酸。应避免使用会分解或渗 出羧基酸的胶带和抗氧化剂。但含有大量粘合剂的 人造建筑材料会渗出甲醛,由于甲醛对人体有害即 所谓的“致病房屋”,所以被限制使用。最好把铜管中的有机清洁剂除去,如用蒸汽清 洁后再用热空气干燥。之后向铜管注满干燥的内置 气体然后末端封口。除此以外热交换器没有任何裂缝是很重要的,否则带有腐蚀介质的冷凝水会滞留 导致腐蚀介质聚集。通过正确控制直接环境的湿度并用抑制剂或涂 层处理铜管表面,可以防止铜管外表面的腐蚀。而 均匀地使用保护膜和/或涂层是很重要的,因为腐蚀会出现在保护薄弱的部位,如涂层边缘或针眼处。

4 结论和建议

(1)把铜管暴露于潮湿的氧气气氛中,通过腐 蚀介质如羧基酸、几种类型的醛,可以成功地再生蚁 巢腐蚀。认为该种腐蚀的腐蚀介质是羧基酸以及能 分解成这种酸的其他物质。
(2)制冷铜管泄漏是由于铜管表面接触过含氯 的有机溶剂,有机溶剂的水解产物使得铜管表面产 生蚁巢腐蚀,直至穿透整个壁厚,导致泄漏;铜管在 制作过程中内部产生一定的内应力,这种内应力会 加速铜管的腐蚀。
(3)铜管的蚁巢腐蚀可以通过减少制作过程的 铜管产生的内应力和除去所有微量腐蚀介质、维持 干燥及无氧条件来加以防范。

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