Эрозионная коррозия медных водопроводных труб

Эрозионная коррозия , также известная как повреждение от удара, представляет собой комбинированный эффект коррозии и эрозии, вызванный быстрым течением турбулентной воды . Вероятно, это вторая по распространенности причина выхода из строя медных трубок после точечной коррозии медной трубки типа 1, также известной как точечная коррозия медных трубок в холодной воде .

Медные водопроводные трубы Медные трубы уже много лет используются для распределения питьевой воды внутри зданий, и каждый год их прокладывают на сотни миль по всей Европе . Длительный срок службы меди при воздействии природных вод обусловлен ее термодинамической стабильностью, высокой устойчивостью к реакции с окружающей средой и образованию нерастворимых продуктов коррозии, изолирующих металл от окружающей среды. Скорость коррозии меди в большинстве питьевых вод составляет менее 2,5 мкм/год, при этой скорости трубка диаметром 15 мм с толщиной стенок 0,7 мм прослужит около 280 лет. В некоторых мягких водах общая скорость коррозии может увеличиться до 12,5 мкм/год, но даже при такой скорости для перфорации одной и той же трубки потребуется более 50 лет.

возникновение

Если общая скорость воды или степень местной турбулентности в установке высоки, защитная пленка, которая обычно образуется на медной трубке в результате незначительной начальной коррозии, может локально оторваться от поверхности, позволяя дальнейшей коррозии принять место в этой точке. Если этот процесс продолжится, он может привести к глубокому локализованному повреждению типа, известного как эрозионно-коррозионное или ударное повреждение. Фактическое воздействие на металл осуществляется коррозионным действием воды, воздействию которой он подвергается, тогда как эрозионным фактором является механическое удаление продукта коррозии с поверхности.

При ударной атаке образуются весьма характерные захлестываемые водой ямы, которые часто имеют форму подковы, или могут образовываться более широкие области атаки. Передний край ямы часто подрезается из-за завихрения воды. Обычно поверхность металла в ямках или зонах воздействия гладкая и не содержит существенных продуктов коррозии. Известно, что эрозия-коррозия возникает в насосно-циркуляционных системах распределения горячей воды и даже в системах распределения холодной воды, если скорость воды слишком велика. Факторы, влияющие на нападение, включают химический характер воды, проходящей через систему, температуру, среднюю скорость воды в системе и наличие каких-либо местных особенностей, которые могут вызвать турбулентность в потоке воды.

Общая скорость воды в системе обычно бывает настолько высокой, что ударная атака происходит по всему медному трубопроводу. Чаще всего скорость достаточно мала для того, чтобы образовались удовлетворительные защитные пленки и оставались на месте на большей части системы, при этом повреждение от удара более вероятно произойдет там, где происходит резкое изменение направления потока воды, приводящее к высокая степень турбулентности, например, в тройниках и коленчатых фитингах. Обычно не осознается, насколько велико влияние небольших препятствий на структуру потока воды в системе трубопроводов и в какой степени они могут вызывать турбулентность и коррозионную эрозию. Например, очень важно, насколько это возможно, обеспечить, чтобы медные трубы, разрезанные труборезом, были очищены от заусенцев перед выполнением соединения. Кроме того, зазор между концом трубки и упором в фитинге из-за того, что трубка не была обрезана до нужной длины и не полностью вставлена в гнездо фитинга, также может вызвать турбулентность потока воды.

Рекомендации

Скорость воздействия на медь также в некоторой степени зависит от температуры воды. Максимальные скорости для пресной воды при различных температурах, рекомендуемые в Швеции, приведены в таблице ниже. Эти цифры приведены для газированных вод с рН не менее около 7.

Рекомендуемые максимальные скорости воды при различных температурах для меди (м/с)

	10 °С	50 °С	70 °С	90 °С
Для труб, которые можно заменить:	4.0	3.0	2.5	2.0
Для труб, которые не подлежат замене:	2.0	1.5	1.3	1.0
Для коротких подключений к кранам и т.п.§:	16.0	12.0	10.0	8.0

§ Эти скорости создают риск удара и приемлемы только для соединений небольшого диаметра с кранами, смывными цистернами и т. д., через которые поток воды прерывистый.

BS 6700 дает следующие максимальные скорости воды, хотя и отмечает, что они в настоящее время находятся на стадии исследования, и указанные скорости будут изменены, если этого потребуют результаты этого исследования.

Температура воды °С	Максимальная скорость воды (м/с)
10	3.0
50	3.0
70	2.5
90	2.0

Минимальная скорость воды, при которой медные трубы подвергаются ударному воздействию, также в некоторой степени зависит от состава воды. Агрессивные воды, содержащие медь-растворители, с наибольшей вероятностью могут стать причиной ударного воздействия. Установки в больших зданиях, где скорость потока может быть высокой и вода находится в постоянной циркуляции, гораздо более подвержены атакам, чем обычные бытовые установки. Высокое содержание минералов или pH ниже 7, вероятно, повысят вероятность возникновения коррозионной эрозии, в то время как положительный индекс Ланжелье и, как следствие, тенденция к отложению накипи карбоната кальция обычно полезны. Вероятно, определенное значение имеет также наличие или отсутствие коллоидного органического вещества.

Меры по устранению ударного воздействия включают в себя модификации системы для снижения средней скорости воды, например, путем использования труб большего диаметра или, при необходимости, снижения скорости насоса, и/или перепроектирование соответствующей части установки для устранения причины удара. локальная турбулентность, например, при использовании медленных или стреловидных изгибов и тройников вместо колен и квадратных тройников. Важно свести к минимуму возможность возникновения любой местной турбулентности, гарантируя, что концы труб, отрезанных труборезом, очищены от заусенцев и что трубы полностью вставлены в фитинг до упоров перед выполнением соединений, как упоминалось ранее в разделе этот раздел. В некоторых случаях, когда вышеуказанные подходы невозможны, длину затронутой медной трубки можно иногда заменить материалами, более устойчивыми к коррозии и эрозии, например медно-никелевым сплавом 90/10 (обозначение BS CN102) с использованием соответствующих фитингов или нержавеющей сталью. согласно BS 4127:1994.

См. также

Ссылки

Внешние ссылки

Эрозионная коррозия от Corrosion Testing Laboratories, Inc.
Коррозия медных труб. Теория и механизмы коррозии медных труб.