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    金属管件腐蚀的危害与成因
    发布日期:2019-07-18

    金属及金属管件腐蚀是一个世界性的问题。用于建筑设备配管的金属管件由于直接接触各种易产生腐蚀的介质,其腐蚀问题尤为突出。建筑设备配管的金属管件按材质分主要有钢管(含镀锌钢管)、铸铁管、不锈钢管、铜管、铝管等,按用途分有生活、生产的冷、热给水管、蒸汽及其它气体、污废水排水、凝结水、消防给水管等。

    (1)管壁厚度减薄,降低了管件的承压能力,严重时会低于设计压力,产生爆管,带来严重后果;

    (2)管内壁沉积锈蚀物或结成瘤状物,增大管内壁的摩阻系数,减少管件的有效截面积,降低流量;

    (3)管件锈蚀穿孔时,导致介质外流,造成污染并产生经济损失;

    (4)严重锈蚀系统会造成阀门、水泵、减压阀等过水设施出现渣滓沉积卡堵,导致系统不能正常运行直至瘫痪。消防系统的消火栓可能打不开,自动喷淋头可能被堵死或喷水强度大大减小,不能达到灭火效果。

    (5)严重锈蚀系统不但影响生产生活的正常进行,还会损失工料,破坏建筑构件及装修,造成经济损失,必须拆除更新。

    (6)给水管件系统腐蚀时,会污染甚至严重污染水质,影响使用,危害人体健康;用于生产时,会对产品产生不利影响。

    金属腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀的过程。基本上可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两大类。此外,还有冲蚀、介质温度影响和生物腐蚀等。

    一、化学腐蚀

    指金属单纯由于化学作用而引起的腐蚀。例如金属在干燥空气中或非电解质溶液(酒精、汽油、苯等)中的腐蚀。例如铁在高温下跟氧气直接反应产生氧化铁(皮状),氯气与钢铁或其他金属直接反应而发生腐蚀;铁、铝、锌等在干燥空气中也可被氧化而形成一层氧化膜(铝形成的Al2O3膜层比较致密牢固,有一定的隔离保护作用,可防止其下层金属接触腐蚀性物质而进一步被腐蚀,铁的氧化膜则质地疏松,容易吸水,反而促使下层金属腐蚀)。总之,化学腐蚀的化学反应较简单,仅仅是金属跟氧化剂之间的氧化还原反应。

    二、电化学腐蚀

    金属接触到电解质溶液,发生原电池效应,比较活泼的金属原子失去电子而被氧化,腐蚀过程中有电流产生,叫电化学腐蚀或电化腐蚀。例如:钢铁在潮湿空气中,表面吸附一层薄薄的水膜,纯水是弱电解质,它能电离出少量的H+和OH-,同时由于空气里的CO2的溶解,使水里的H+增多。结果在钢铁表面形成了一层电解质溶液薄膜,它跟钢铁的铁和少量的碳(或其它杂质)恰好构成了原电池。因此,钢铁制品的表面就形成了无数微小的原电池。在这些原电池里,铁是负极,碳是正极,这时作为负极的铁就失去电子而被氧化:Fe-2e=Fe2+;在正极,溶液里的H+得到电子而被还原,最后产生氢气在碳的表面放出:2H++2e=H2↑;这种腐蚀通常叫析氢腐蚀。如果钢铁表面水膜酸性很弱或呈中性,在负极上也是铁失去电子而被氧化成Fe2+,而在正极上主要是溶解于水膜里的氧气得到电子而被还原:Fe-2e=Fe2+,2H2O+O2+4e=4OH-,这种腐蚀叫吸氧腐蚀。

    从本质上看,电化学腐蚀和化学腐蚀都是铁等金属原子失去电子而被氧化的过程,而电化腐蚀过程伴有电流产生,化学腐蚀过程却没有,在一般情况下,两种腐蚀往往同时发生。造成电化学腐蚀的外因主要是大气中的二氧化碳、二氧化硫、氨、氧等成分及材料表面的灰尘、锈蚀伤痕等。内因则是金属材料的电位不同,化学成分及材料内部的组织的不均匀性等。此外,相对湿度的因素也很重要,当达到金属材料内部临界湿度时,腐蚀速度将急剧增大(钢材的临界湿度约为70%)。需要说明的是电极电位高的银、铜等,不易失去电子变为离子,所以不易腐蚀。锌、铬、镍等虽具有负电极电位,但在空气中能生成具有保护作用的氧化膜,使表面的电极电位向正的方向明显跃变(此现象叫钝化),因此也具有相当好的耐蚀能力。不锈钢由于含有镍、铬等易于钝化的元素,奥氏体不锈钢具有单相组织,所以耐蚀性很好。而一般钢材,不具有均匀的多相组织,故耐蚀能力很低。

    三、其它原因

    (1)材质不良,金相组织含有超标的杂质,或管壁有小孔,或内壁粗糙,或镀锌、铬层附着不牢固,不能很好地起保护作用。

    (2)设计不良,如将室外的管件沟兼作排水沟,沟内相对湿度很高,管外壁靠地一侧经常有凝结水,给电化学腐蚀提供了有利条件。有些管件在使用后水不能完全排空,在管壁、空气、水三者同时接触处的界面电化学腐蚀严重。有的立管穿过污水或小便槽,同样存在此弊端。

    (3)施工安装不良时,对镀锌钢管进行了套丝或焊接,减薄了管壁及破坏了镀锌层,而又不作防腐处理;或者没有对管件系统进行清洗或吹扫,管内存积大量残渣和积水,为腐蚀创造了条件。

    (4)管理维护不良,发现了锈蚀或渗漏等问题,不及时作除锈补漆和检修排除故障;或因不按时进行巡视检查,没有及时发现被严重腐蚀的管段,导致腐蚀加剧,产生严重后果。


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