Изъязвление медной трубки холодной водой

Питтинговая коррозия медных трубок при холодной воде встречается лишь в небольшом количестве установок. Медные водопроводные трубы обычно имеют гарантию производителя от производственных дефектов сроком на 50 лет. Подавляющее большинство медных систем значительно превышают этот период времени, но небольшое меньшинство может выйти из строя через сравнительно короткое время.

Большинство наблюдаемых неисправностей являются результатом неправильного монтажа или эксплуатации системы водоснабжения. Наиболее распространенной неисправностью, наблюдаемой за последние 20 лет, является питтинговая коррозия в трубах с холодной водой, также известная как питтинговая коррозия типа 1. Эти отказы обычно являются результатом неправильного ввода в эксплуатацию, хотя значительное их количество вызвано флюсом, оставшимся в отверстии после сборки паяных соединений. Примерно до 1970 года наиболее распространенной причиной точечной коррозии типа 1 была углеродная пленка, оставшаяся в канале ствола в процессе производства.

Исследования и усовершенствования производства в 1960-х годах практически устранили углерод 1971 года пункта, как причину точечной коррозии благодаря введению в издание BS 2871 требующего, чтобы отверстия труб не содержали вредных пленок. Несмотря на это, углерод по-прежнему регулярно обвиняют в поломках трубок без надлежащего расследования.

Медные водопроводные трубы

Медные трубы использовались для распределения питьевой воды внутри зданий в течение многих лет, 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 и толщиной стенок 0,7 мм прослужит около 280 лет. ^[1] 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. Несмотря на надежность меди и медных сплавов , в некоторых холодных и жестких водах в отверстии трубки могут образовываться ямки. Если такие ямы образуются, время отказа можно ожидать от 6 месяцев до 2 лет с момента начала. Механизм, который приводит к образованию питтингов меди в холодной жесткой воде, сложен; для этого требуется вода с особым химическим составом, способная поддерживать рост питтингов, а также механизм возникновения питтингов.

Питтинг

Ямки, проникающие в канал ствола, обычно покрыты твердыми бледно-зелеными конкрециями из сульфата меди и солей гидроксида меди. При удалении узла обнаруживается полусферическая ямка, заполненная крупными кристаллами красного оксида меди и зеленого хлорида меди . Ямы часто называют ямами типа 1, а форму атаки - ямами типа 1.

Вода

Характеристики, способные поддерживать ямы Типа 1, были определены Люси эмпирически после изучения состава вод, в которых было известно поведение ямок. ^[2] Они должны быть холодными, температурой ниже 30 °C, твердыми или умеренно твердыми, карбонатной жесткостью от 170 до 300 мг/л и органически чистыми. Органически чистые воды обычно добываются из глубоких колодцев или скважин. Поверхностные воды рек или озер содержат природные органические соединения , которые препятствуют образованию ям типа 1, если только не проводилась дефлокуляционная обработка, удаляющая органический материал. Питтинг типа 1 относительно редко встречается в Северной Америке, и это может быть результатом более низкой плотности населения, позволяющей получать значительную часть питьевой воды из поверхностных источников. Помимо того, что вода холодная, жесткая и органически чистая, ей нужен особый химический состав. Влияние химического состава воды можно определить эмпирически, используя рейтинг склонности к точечной коррозии (PPR), который учитывает концентрации сульфатов , хлоридов , нитратов и натрия ионов в воде, а также ее кислотность или pH . Было показано, что вода с положительным PPR способна к образованию ямок типа 1.

Инициация

Многие воды как в Великобритании, так и в Европе способны поддерживать образование ямок типа 1, но никаких проблем не возникнет, если яма не образуется в стенке трубы. Когда медная трубка изначально заполнена жесткой водой, на ее стенке откладываются соли, и медь медленно вступает в реакцию с водой, образуя тонкий защитный слой из смешанных продуктов коррозии и окалины жесткости . Если на трубке произойдет точечная коррозия, то эту пленку необходимо локально разрушить. Существует три механизма, которые позволяют нарушить защитные отложения. Наиболее известным, хотя и наименее распространенным в настоящее время, является наличие углеродной пленки на канале ствола. Застой и остатки флюса являются наиболее распространенными механизмами инициирования, которые привели к питтинговым отказам типа 1 за последние десять лет.

Карбоновые пленки

Медные трубы изготавливаются из больших медных заготовок, которые постепенно обрабатываются и вытягиваются до необходимого размера. При вытяжке трубы подвергаются термической обработке для придания им правильных механических свойств. Органические масла и смазки, используемые для смазки трубок в процессе волочения, разрушаются во время термообработки и постепенно покрывают трубку углеродной пленкой. Если углерод остается в отверстии трубки, он нарушает образование защитного слоя и способствует образованию ямок в стенке. Наличие вредных пленок, таких как углерод, запрещено британскими стандартами в медных трубках с 1969 года. ^[3]^[4] Все медные трубы для водоснабжения обрабатываются, как правило, пескоструйной обработкой (или другим цветным металлом) или кислотным травлением для удаления любых пленок, образующихся в процессе производства, в результате чего точечная коррозия типа 1, инициированная углеродными пленками, в настоящее время встречается очень редко.

Застой

Если воду оставить стоять в трубке в течение длительного периода времени, химические характеристики воды изменятся по мере отложения смешанных накипи и продуктов коррозии. Кроме того, любая рыхлая окалина, которая плохо приклеилась к стене, не будет смыта, а растворенный в воде воздух будет образовывать пузырьки, образуя воздушные карманы. Эти процессы могут привести к ряду проблем, главным образом, на горизонтальных участках труб. Частицы накипи, не прилипшие к стенкам и не смываемые, стремятся попасть на дно трубки, образуя крупный пористый осадок. Воздушные карманы, образующиеся в горизонтальных проходах, нарушают образование защитных чешуек в двух областях: ватерлинии по бокам и воздушное пространство в верхней части трубки.

В каждой из областей, где масштаб был нарушен, существует вероятность возникновения питтинговой коррозии 1-го типа. После того как питтинг начался, даже после того, как труба была снова введена в эксплуатацию, питтинг будет продолжать развиваться до тех пор, пока не произойдет перфорация стенки. Эта форма атаки часто связана с вводом системы в эксплуатацию. После ввода системы в эксплуатацию ее следует либо немедленно ввести в эксплуатацию, либо слить воду и высушить, промыв сжатым воздухом, в противном случае может возникнуть точечная коррозия. Если какой-либо из этих вариантов невозможен, систему следует регулярно промывать, пока она не будет введена в эксплуатацию.

Поток

В сантехнических системах флюсы используются для поддержания чистоты сопрягаемых поверхностей во время пайки. Флюсы часто состоят из агрессивных химикатов, таких как хлорид аммония и хлорид цинка, в связующем, таком как вазелин . Если на соединение будет нанесено слишком много флюса, избыток расплавится и стечет в отверстие вертикальной трубы или в ванну на дне горизонтальной трубы. Там, где отверстие трубки покрыто слоем флюса, оно может быть локально защищено от коррозии, но по краям ямок под флюсом часто возникают. Если труба будет введена в эксплуатацию в воде, которая поддерживает образование питтингов типа 1, то эти ямки будут образовываться и в конечном итоге пробивать стенки трубы.

См. также

Эрозионная коррозия медных водопроводных труб

Ссылки

^ Том 13: Коррозия, девятое издание, Справочник по металлам, ASM International, 1987.
^ Люси, В.Ф., Британская ассоциация исследований цветных металлов , номер отчета об исследовании A1692, 1968 г.
^ BS2871, Спецификация для труб из меди и медных сплавов, Часть 1. Медные трубы для водяного газа и канализации.
^ BS EN 1057: 1996, Медь и медные сплавы. Бесшовные круглые медные трубы для воды и газа в санитарно-технических и отопительных системах.

Внешние ссылки

NACE International. Архивировано 19 июня 2010 г. в Wayback Machine - Профессиональном обществе инженеров по коррозии ( NACE ).
Теория коррозии медных труб и информация о коррозии медных труб

[1] Том 13: Коррозия, девятое издание, Справочник по металлам, ASM International, 1987.

[2] Люси, В.Ф., Британская ассоциация исследований цветных металлов , номер отчета об исследовании A1692, 1968 г.

[3] BS2871, Спецификация для труб из меди и медных сплавов, Часть 1. Медные трубы для водяного газа и канализации.

[4] BS EN 1057: 1996, Медь и медные сплавы. Бесшовные круглые медные трубы для воды и газа в санитарно-технических и отопительных системах.

[1]

[2]

[3]

[4]