几十年来,铜管一直是许多家庭的管道材料。据估计,美国80%以上的家庭使用铜管供应冷热水和集中供暖。铜管的普及部分是由于其固有的高强度耐腐蚀性能.然而,与普遍的看法相反,尽管铜管具有耐腐蚀性能,但它并不是无限期的。铜管和其他金属一样,很容易受到腐蚀。
在本文中,我们将探讨为此有所贡献的各种因素铜管腐蚀.
腐蚀的铜
在化学方面,铜定义为贵金属是一种耐腐蚀、抗氧化的金属。铜的耐腐蚀性能主要归功于薄氧化膜在暴露于空气和水分时,在铜的表面上形成。这种氧化物层,称为包浆,牢固地附着在铜的外表面,并保护底层铜层免受进一步腐蚀。
铜绿层在大多数情况下能够对铜管提供足够的长时间保护使用寿命.然而,水化学、水质等因素的变化导致水对铜管的侵蚀越来越严重。这种增加的腐蚀性有时会超过铜管的抗腐蚀能力,并缩短其预期寿命,导致管道损坏和泄漏。
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造成铜管腐蚀的因素
水性质
来源生水以及市政应用的处理方法治疗厂生产饮用水的分配决定了水的化学性质。这最终会对最终产品的味道、气味和腐蚀性产生直接影响。众所周知,流经铜管的水的化学性质影响着管道系统腐蚀的形成和传播。(有关此主题的更多信息,请参见腐蚀在燧石水危机中的作用)。影响水的化学性质和腐蚀性的一些因素有:
地表水来源-地表水(通常来自湖泊和河流)通常是软的,低碱度(中度酸性),具有总溶解固体(TDS)每升少于100毫克的含量。具有小于7.0的pH,未处理的地表水对铜管特别损害。这种低pH值促进腐蚀,这可以导致溶解的铜离子释放到水中,使其成为蓝色/绿色变色。这种类型的腐蚀被称为铜糖性。
地下水的来源-地下水(从井和蓄水层),与地表水形成对比硬具有相对较高的碱度,总溶解固体含量在每升200 ~ 300+毫克之间。此外,地下水还可能含有高浓度的溶解性二氧化碳,如果不加以处理,还会对铜管道造成破坏。未经处理的地下水,总溶解固体含量高,pH值在7.0至8.2之间,可导致点状腐蚀.这在冷水中更容易发生,这种效果被恰当地称为冷水点蚀。
水处理方法-未经处理的地表水和地下水通常有几种处理方法。例如,氯胺,它被用作替代品氯在美国符合环境保护署(EPA)的标准,用于消毒饮用水中的细菌。然而,氯胺对铜管具有腐蚀性,可能导致点蚀和针孔泄漏。
此外,使用明矾(硫酸铝)凝结溶解的固体也已被鉴定为铜管中形成点腐蚀和针孔泄漏的贡献因素。
微生物腐蚀
微生物腐蚀指由水中和管道壁上的细菌引起的内部腐蚀。(本文将详细介绍这个主题管道中受微生物影响的腐蚀试验。)水中细菌的代谢活性导致形成硫化氢气体。当硫化物气体到达地表时,它与空气反应生成硫酸,这种硫酸具有很强的腐蚀性,足以腐蚀大多数金属甚至混凝土管道。
高水速度
当水压未正确调节时,或者如果铜管直径不足以用于可用流动,则可以导致流速过高。这是通过增加水压和高流体速度的特征,其能够侵蚀铜管的保护氧化物层,使裸露的未受保护的铜暴露于潜在的腐蚀性流体。在极端情况下,由于高速,可以除去金属本身。这被称为侵蚀腐蚀并可能导致铜管内壁上形成沟槽和圆孔(通常以定向模式)。正如人们所料,在水被迫改变方向的地区,如弯头和丁字管,侵蚀腐蚀将产生最具破坏性的影响。
沙,沉积物和砂砾
沙子的存在,沉积物,砂砾和其他颗粒使水在本质上具有研磨性。当磨料水流经系统时,其结果又是冲蚀腐蚀。高速水流与管道系统中的碎屑相结合,会导致腐蚀速率升高,并大大降低铜管道的使用寿命。
另一种不太常见的颗粒腐蚀发生在热水箱内部腐蚀并在铜热水系统中释放钢颗粒。这可能会导致电化学腐蚀由于两个人的接触不同的金属(即,铜管和罐中的钢),也可以导致局部针孔泄漏。(进一步阅读:为什么两个不同的金属会导致腐蚀?)
管道安装不当
安装不当,由于过度使用焊剂已被确认为铜管腐蚀的原因之一。焊剂用于清除在焊接过程中被加入的表面的氧化。如果使用了过量的助焊剂,在焊接过程中施加的热量会导致助焊剂流向铜管内的各个区域。如果没有用热水正确地冲洗管道,那么焊剂仍然附着在管道内壁上。由于存在化学物质如氯化锌和氯化铵,可以有效地去除铜的氧化层,熔剂对铜管具有天然腐蚀性。在铜管中留下过量的助焊剂最终会导致局部腐蚀在通量沉积的地方。
结论
铜被归类为高贵,因为它不愿腐蚀,但它被错误地表征为腐蚀和永久性。铜成为20世纪60年代的流行行业标准,最初预期将持续25至40岁。因此,21世纪铜管故障的普遍性应该是不令人惊讶的。
目视检查不容易识别出水化学和差的工艺的评估;因此,房主应了解表明铜管道问题的早期迹象,例如:
- 瓷器夹具的水变色和污渍
- 卡嗒卡嗒的/锤击管道
- 自来水中有明显的氯味
- 湿点表明泄漏的早期迹象
早期检测可能的铜管腐蚀可能有助于在长期延期减少维修成本和不便。