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空调制冷通风管道的耐腐蚀性能解析

发布时间:2016-07-27 作者:北京大金中央空调 点击:0

   伴随着我国整体国民经济水平的高速发展以及人民生活水平的逐步提升,暖通空调在人们的日常生活之中已经得到了越来越普及的推广使用,且扮演者至关重要的角色。但是伴随着环境问题的日益凸显,人们对于环保节能提出了更为严苛的要求,这也就促使得暖通空调的节能设计越来越重要。因此就这一方面的问题展开相关的研究工作,将具有十分重要的作用与价值,应当引起人们的重视与思考,据此下文之中将就不同腐蚀环境下的钢管腐蚀速率展开了具体的试验研究,希望能够给予相关暖通空调的钢管开发及应用提供一些可供参考的内容。

通风管道

空调制冷通风管道的耐腐蚀性能解析

 
  1试验材料及方法
 
  1.1试验材料
 
  本次试验选用材料为暖通空调制冷管道常用的13Cr钢管,这一材料的化学成分主要有锰、碳、硅、钼、铬、镍、铜、铁等,利用电感耦合等离子发射光谱法予以测定。
 
  1.2试验方法
 
  为针对暖通空调的实际工作场景进行还原再现,拟定制备了腐蚀介质,重点研究了温度、二氧化碳分压以及氯气浓度对通风钢管的腐蚀性能影响。在温度条件为65~220℃区域变化时,二氧化碳分压可控制为2.8MPa、、氯气浓度为55g/L,试验时间确定为130h;在二氧化碳分压位于0.6~6MPa之间变化时,将温度控制于155℃,相应的氯气浓度控制于55g/L,试验时间确定为130h;在氯气浓度为5500~190000mg/L区间改变时,将温度控制在155℃、二氧化碳分压控制为2.8MPa,试验时间确定为130h。进行失重腐蚀的试验即:截取试样并做好各项试验准备工作,试样的尺寸取55mm×15mm×3.5mm薄片。依次记录钢管在腐蚀前与腐蚀之后试样的重量,同时采用来表述试样的失重量(g),即用来代表试样的平均腐蚀速率(mm/a),其中代表钢管密度,表示试验的时常(d),S代表试样的表面积大小。利用扫描电镜对各种腐蚀程度态合金的表层形状进行观察。
 
  2结果及分析
 
  2.1温度的影响
 
  在实际的实验过程之中,伴随着温度的不断上升,钢管的平均腐蚀速率会表现出明显的上升趋势,在到达相应的腐蚀峰值之后便会出现下降,在本次实验当中温度达到185℃时腐蚀速率达到了最大值,为0.076mm/a。依据相关检测标准,在温度介于185~210℃之间,腐蚀速率为0.03~0.125即为腐蚀程度较轻。有整体温度的变化区间来观察,实验所选用的钢管其平均腐蚀速率均较低,在一般暖通空调通风管道的安全应用范围之内。在影响温度腐蚀的原因当中,很可能与钢管之中的铬元素相关,铬元素能够在钢管材料的表层产生出致密的钝化膜,这一保护膜层能够有效的抵抗腐蚀情况的发生;在温度下降较大幅度后,表层的钝化膜还未产生,因此腐蚀速率还会进一步的升高;而在温度上升到了一定的峰值后,材料的表层便会产生大量的铬钝化膜,促使腐蚀反应和材料基体相分隔,进而起到降低腐蚀速率的效果。在实验环境温度处于95~155℃之间时,在经过了高温高压的腐蚀影响后试样的表层腐蚀情况相对较为完整,并且在腐蚀之前的抛光迹象依然十分清晰,此即表明在腐蚀情况发生时所形成的膜层较为纤薄。伴随着温度的上升,在腐蚀温度达到185℃之后,试样的表层抛光迹象已经十分模糊,此即表明表面钝化膜已逐步产生,且膜层相对较厚。由表面的膜层形貌来看,较为致密凭证,因此在试验过程中所发生的腐蚀现象可推测是均匀的。
 
  2.2二氧化碳分压的影响
 
  在进行二氧化碳的分压影响试验中,伴随着压力的逐步增大,钢管的平均腐蚀速率表现出了明显的先上升后下降趋势,在二氧化碳分压达到2.8MPa后达到了最大腐蚀率。依据腐蚀试验检测标准,试验所用钢管在此条件之下主要体现为程度较轻的腐蚀特性。依据二氧化碳分压对于钢管腐蚀行为的影响特性,可推测出腐蚀的机制即为:二氧化碳分压的升高会导致材料出现腐蚀的可能性上升,并由于二氧化碳回合腐蚀溶液产生溶解情形,并促使所生成的回合钢管的基体产生腐蚀反应。在二氧化碳分压增大到了一定的峰值后,所产生的腐蚀产物会反向阻碍腐蚀现象的继续发生,进而起到减小腐蚀速率的情况。在二氧化碳分压达到1.5MPa左右之时,试样钢管的表层腐蚀情况较小,依然能够明显的观察到在腐蚀前的抛光迹象;在二氧化碳分压达到了2.8MPa之后,在钢管的表层结构当中便会生成一些厚度较大的腐蚀产物,同时随着腐蚀时间的延长,此类腐蚀产物将会补补的增大变厚;在二氧化碳分压升高到5.5MPa之后,表层的钝化膜已完全遮盖了表层试样材料,并成为了阻碍基体和腐蚀介质产生反应的一道天然屏障,并以此来降低腐蚀反应的发生。
 
  2.3氯浓度的影响
 
  在本次试验过程之中,伴随着氯气浓度的不断上升,钢管的平均腐蚀速率会表现出明显的升高趋势,并在氯气浓度值达到55g/L之时来到最大峰值,而后伴随着氯气浓度的持续加大,腐蚀的速率影响变化较为微小。试样钢管在高温高压的腐蚀介质环境当中,发生腐蚀过程其本质上是一项电化学的反应过程。在这之中,阳极所相对的是基体铁的氧化还原过程,而阴极则相对应的是二氧化碳产生出CO2-3HCO-3的过程,实际的反应步骤为:
 
  CO2+H2O→H2CO3(1)
 
  H2CO3+e→Had+HCO-3(2)
 
  HCO-3+H+→H2CO3(3)
 
  Had+Had→H2(4)
 
  在整体反应过程之中,尽管氯未参与到阴、阳极的反应过程之中,然而伴随着氯浓度的上升,溶液之中的盐度相应的也会得以提升,从而促使二氧化碳的溶解度下降,使得阴极反应受到限制。进而降低腐蚀反应的发生速率,这一原因也正是导致了氯气浓度在上升至了55g/L之后其腐蚀速率逐步趋于平稳。
 
  在氯气浓度较小环境下的试样材料其表层腐蚀程度均较小,且能够明显的观察到复试前的抛光迹象,且表层钝化膜较为纤薄。钝化膜的生成主要是由材料之中的铬元素抑制了二氧化碳的腐蚀作用,在铬元素大量的富集在材料表层之后,能够有效的降低腐蚀反应的发生速率。同时伴随着氯元素浓度的增加,钝化膜之中的碳元素含量越来越少,这主要是因氯浓度的升高减小了二氧化碳的溶解度,抑制了和基体材料的反应,进而达到减小腐蚀速率的效用。
 
  3结论
 
  伴随着试验温度的不断上升,钢管的平均腐蚀速率会表现为先上升后下降的趋势,并且在温度为185℃之时达到峰值顶点,相应的腐蚀速率为0.076mm/a。伴随着二氧化碳分压的逐步上升,钢管的平均腐蚀速率也会呈现出先上升后下降的趋势,同时在二氧化碳分压为2.8MPa之时腐蚀速率达到峰值顶点。随着氯含量浓度的升高,钢管的平均腐蚀负率也会出现先上升后下降的趋势,同时在氯浓度为55g/L之时达到峰值顶点,在超过这一峰值后氯浓度的继续加大,对腐蚀速率的影响较小。

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