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国内外关于铜管的腐蚀研究及对策
时间:2018-04-08 来源:互联网
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      摘要: 我国部分城市已经开始在自来水系统和热水系统使用铜管,但对铜管腐蚀的研究较落后。铜管腐蚀表现在"蓝水"现象和铜超标(超过3mg/L)、点腐蚀和溃腐蚀、热水管及软水腐蚀等方面。造成铜管腐蚀的原因主要有:大气污染、水中的空气和溶解氧的氧化腐蚀作用、较低的pH值及高氯离子浓度等。最后提出铜管防腐蚀对策。

关键词: 铜管  腐蚀  对策  蓝水

引言

第二次世界大战结束以后,为了弥补镀锌水管的缺陷,国际上一些发达国家,开始在中高档的领域用铜管替代已经使用了50年多年的镀锌水管。与镀锌水管相比,铜管将管材的耐腐蚀性能提高了几倍。管材的耐腐蚀性能的提高,意味着客户损失的降低。铜管的大量使用对管材向健康环保的方向发展起到了重要的作用。
    
随着人们对铜管的使用和研究的进一步深入,人们也发现铜管材在使用上的所受到的限制,或应该满足的条件。国外对铜水管的研究主要集中在60~80年代,这些研究为铜水管的正确使用提供了依据。我国有的城市已经开始在自来水系统和热水系统使用铜水管,但对铜水管腐蚀的研究比较落后,并且,我国水设备专家在2000年研究成果并没有得到有关方面的高度重视。如今建筑用水管大部分都是隐蔽工程和管道井工程,如果水管材料选择不当将给投资者造成水管材料本身10倍 ~20倍的经济损失,也给社会造成巨大浪费。为此,本文综合了一些国内外对铜管腐蚀及其对策的研究成果,仅对建筑物铜管的使用提供参考。


1 铜水管腐蚀表现 
 
(1)"蓝水"和铜超标问题。澳大利亚水务公司 [1-2]、日本铜中心、美国铜协会资料都反映铜水管的腐蚀的表现之一是"蓝水"现象。调查发现水中的铜含量超过3mg/L,有时达到10mg/L以上,大大超出中国国家标准 小于 1mg/L的要求。
    
(2)点腐蚀和溃腐蚀。日本资料[3-6]反映,1989年,日本铜中心对63个建筑物中的冷水和热水管做了全面调查,结论是:在水流速慢的地方铜水管会发生点腐蚀,在水流速快的地方铜水管会发生溃腐蚀。以上调查还发现,铜水管内的流速、流量、水压、循环泵的运转周期、散发的溶解气体、管路形状等因素都可以引起铜管腐蚀发生,腐蚀分布率在5.7%--23%之间。
    
(3)热水管腐蚀问题。日本资料反映,铜管中的热水大于50度时有腐蚀倾向。
    
(4)软水质腐蚀问题。经笔者调查,中国北方地区宾馆用热水铜管腐蚀严重,使用6-7年以后,中国铜水管开始出现严重腐蚀现象。据反映,是因为北方的硬水经过离子交换器以后变为软水,导致铜水管腐蚀更为严重。涉及到的北京的高级宾馆有:建国饭店、王府饭店、丽都假日饭店、京伦饭店等。
    
(5)水质的腐蚀倾向。2000年,中国建设部组织有关专家对北京、天津、山东、西安、上海、南京等地高档宾馆的水质和水管腐蚀进行了研究。研究成果反映在《水工业工程设计手册》中。 根据分析表明,上述地区所用的铜水管有结垢和腐蚀倾向。通过上述资料反映,铜水管的腐蚀是客观存在的,铜水管内壁产生的"蓝水"也是客观存在的。

2 铜水管腐蚀的原因

各国专家对铜水管腐蚀的原因说法较多,结论比较明确的有以下几点:
    
     (1)大气污染造成腐蚀。 铜水管表面的铜绿是大气中的二氧化硫、二氧化碳和硫化氢与铜的氧化物在铜表面形成的复盐,其主要成分是碳酸铜( CuCO 3 . Cu(OH) 2 ) , 呈绿色。如果铜水管的环境空气潮湿时,将加剧铜水管的腐蚀。 [9] 
    
     (2)水中的空气和溶解氧造成腐蚀 。 "水中溶解氧是铜管腐蚀的一大因素 [3] 。 "每升水中的溶解氧是30 毫升 ,占水的3%。这是由于铜材料对氧化剂的钝化作用弱造成的。水管中的空气泡也是不可避免的,同样对铜管起着氧化腐蚀作用。
    
     (3)水的流速和流量造成腐蚀 。 "在流速快的部位上,由于水和铜管内壁的摩擦力使氧化保护膜不能形成而造成物理损失,同时在那个压力高的部位形成阳极后产生电化学腐蚀。" [4] 这是由于铜材料耐磨损性能偏低,在水流大于1.5m/s时,被水流冲刷腐蚀严重。溃蚀主要因素是过高的水流,流水量越大越容易产生溃腐蚀。 [3-4] 
    
     (4) PH 值偏低的水质造成腐蚀。 碱度低的水,酸度高水容易造成铜管腐蚀。 PH 值的标准为 6.5,低于6.5 容易腐蚀。 [3] 
    
     (5) 软水质造成铜管腐蚀 。 水质偏软,可溶固体总量小于300mg/L的水容易造成铜管腐蚀。 [1-2] 
  
     (6)氯离子含量高的水质造成铜管腐蚀。 " 氯浓度越高腐蚀坑越深 "。"尤其是残余氯,从防腐的立场来看最好是越小越好"。 [5] 
    
     (7)热水加速铜管腐蚀。 "通过实际工作已经了解到在旅馆、医院、系统供热式的集中住宅等,连续供热水设备工作时的建筑中的供热水管道上往往发生大量的溃腐蚀和点腐蚀。""从铜管防腐蚀角度而言,所希望的热水是50度左右。" [3-5] 
    
     (8)铜材料不纯造成腐蚀。 纯铜的标准范围在99.95%-99.5%之间。纯铜中还有一种无氧纯铜,耐腐蚀性能优于一般的纯铜。资料反映,纯度越高,耐腐蚀性能越好,0.4%的杂质,也会导致铜管的腐蚀。如果使用回用废料加工铜水管,虽然可以达到纯铜的标准范围,但是材料中内含有的杂质将造成杂质性质的腐蚀。
    
      (9)没有掌握加铜的加工工艺造成腐蚀。 铜管的内壁钝化技术是提高铜管耐腐蚀性能的工艺之一。如果没有掌握铜水管内壁钝化技术,铜管内壁就失去了保护膜,它的耐腐蚀性能将大大的下降。另外,拉拔工艺不成熟造成的铜管内壁光洁度不够高,也是造成铜管耐腐蚀力下降的工艺原因之一 。
    
       (10)安装结构不合理造成腐蚀 。 在热水用铜管中发生腐蚀"几乎都是强制循环方式中的循环部分" [4] 。 热水循环结构容易造成铜管腐蚀,所以应该尽量减少热水管的循环结构。
      
       (11)焊条使用不规范造成管道接头部位腐蚀。 使用不规范的焊条,容易造成焊接部位的腐蚀。按规定,铜管焊条中的含银量应该达到 5%,低于5%的铜管焊条是造成铜管道接头部位腐蚀的原因之一。
    
       (12)有待查明的原因 。 还有一些不明的原因需要今后研究,如:细菌腐蚀问题等。

3、铜水管防腐蚀的对策

各国专家对降低使用铜管的风险对策:

(1)加强科研 。 加强对铜管腐蚀的科研,制订出科学使用铜管的方法。

(2)  调查水质、水流和流量 。 对水质、水流和流量调查研究以后再进行配管,选择适合的水质、水流和流量配置管材,防止选错水管材料。

(3)  规范生产。 用合格的原料生产铜管。在水质成分不了解的情况下,避免用回收铜生产铜管,减少杂质腐蚀现象。使用水管内壁钝化技术,延长使用寿命。

(4)  规范设计设计时减少热水循环管路,降低腐蚀的可能性。同时,设计时应该留下今后铜管路维修的空间 [3] 。

(5)  规范施工 。 用标准的焊条进行焊接施工 (含银量达到5%的焊条);同时,避免在水管内残留焊剂,防止水管被焊剂腐蚀。

(6)  对水质再处理,增加腐蚀抑制剂。 例如:澳洲:水厂在水中投配碳酸氢钙等,调节 pH 值。并 在水体内维持有效的消毒剂残余物。 日本:在水中加入米糠中提取的"肌醇六磷酸"可缓解腐蚀症状。中国:在水中添加硅磷精。

(7)  建立铜管路维修评价规范 。 定期、定量对铜管的使用进行监控,减少铜管腐蚀造成的客户损失。日本的三级评价方法可以参照 [3]

(8)  健康使用 。 铜水管停止使用 超过 4h 以上,使用前将水空放约10L(可以用水浇花、拖地、冲厕所)。这固然浪费,但有益于人体健康 [2] 。


参考文献

[1]   澳洲亨特水务有限公司 , 路斯水务私人有限公司 , Hunter Water Australia Pty Limited 、 Rous Water. 澳洲地区铜腐蚀问题的处理方法
[2]   澳大利亚水服务协会 http// www. wsaa.asn.au. 面临的问题-蓝水和铜管腐蚀 
[3] (日) 青木七郎. 建筑用管道腐蚀对策指南介绍 .铜加工,1989(2) 
[4] (日)前岛健 .给水用铜管道腐蚀的实际调查及其分析.铜加工,1989(2) 
[5] (日)藤井哲雄 .建筑用铜配管的腐蚀和水质.铜加工,1989(2) 
[6] (日)吉木尚一 ,等.建筑物铜管道的腐蚀判断法.铜加工,1989(2) 
[7]   水工业工程设计手册 .中国建筑工业出报社.2000年12月 
[8]   辞海( 缩印本 ).上海辞书出版社(1997年版).P1711 、 1646 
[9]   化学工业部化工机械研究院主编.腐蚀与防护手册 . 化学工业出版社. 1990.P 544-549 
[10]  澳大利亚水服务协会网址: http// www. wsaa.asn.au 
[11]  澳大利亚饮用水指南网址: http//www.health.gov.au/ 
[12]  美国国家自然资源网址:http//www.dnr.state.wjus/water/dwg/copper.htm

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