铜管的蚁穴腐蚀研究报告(金龙)

Cu+ + COOH阴极反应: O2 + 2H2O + 4eH20 OHH20 活性部位 Cu+ COOHCuCOOH
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蚁穴腐蚀腐蚀机理
CuCOOH被氧化形成Cu2O和二价铜的化合物： 4CuCOOH + 1/2O2 CuCOOH + COOH2Cu +2OHCu2O + 2 Cu(COOH)2 Cu(COOH)2 + e-
Cu2O也可通过阳极反应而生成： Cu2O+H2O+2eCu 空气 COOHCuCOOH O2 Cu(COOH)2 Cu2O Cu+ H20 活性部位
OHH20
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蚁穴腐蚀腐蚀机理
随着反应的进行Cu2O的体积变大而造成堵塞效应，Cu2O会在通道的脆弱部位产生 裂纹。 Cu(COOH)2与孔内洞的活性态的铜反应，形成一价铜的化合物： Cu(COOH)2 + Cu 2CuCOOH
活性部位 OHH20
空气
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蚁穴腐蚀影响因素
1. 腐蚀介质浓度
羧酸根离子浓度、PH值
2. 氧
潮湿大气中氧含量越高，腐蚀就越严重
3. 温度和湿度
潮湿高温或低温和高温交替循环变化下，蚁穴腐蚀的发生就更明显
4. 其它
铜管的杂质、晶粒度、局部应力, 对蚁穴腐蚀无显著作用
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— —
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羧酸（根）的来源
1. 自然环境
雨、雪、雾、悬浮颗粒，特别指出同一地区紫外线越强羧酸浓度越高
某城市每年大气污染物中各离子浓度
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羧酸（根）的来源
2. 生物排放
生物活动过程中体内生物能的消耗，如木材的自然分解或燃烧
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羧酸（根）的来源
3. 有机物和无机物的各种化学反应
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什么是蚁穴腐蚀
空调与制冷用铜管在H2O、O2和羧酸根COOH-离子共存的环境中，经过一定
时间后，腐蚀沿着不同方向不规则地发展，直至穿透铜管壁，在铜管壁内部留下
象蚂蚁洞穴一样的腐蚀针孔，这种腐蚀称为蚁穴腐蚀（羧酸腐蚀）。
蚁穴腐蚀形貌图
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蚁穴腐蚀的三个基本条件
水 H2O
4. 预防清洗剂、挥发油和助焊剂等物质的残留和水解。首先使用蚁穴腐蚀倾向性小
的物质替代蚁穴腐蚀倾向性大的物质；第二，减少腐蚀倾向大的物质在铜管表面 的残留量和残留时间；第三，腐蚀倾向性大的物质在铜管表面残留期间，应防水 防潮，杜绝水解反应。
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各种腐蚀介质蚁穴腐蚀倾向性的评定
1. SH/T0195-1992润滑油腐蚀试验法 2. 电位滴定测量试验油品蒸馏水酸值法
TP2
新材料 甲酸氛围中暴露30天中部横断面观察结果
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耐蚁穴腐蚀铜合金材料
3. TP2与新材料蚁穴腐蚀再现对比试验
TP2
新材料
甲酸氛围中暴露30天上端横断面观察结果
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氧 O2
羧酸根 COOH
-
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什么是羧酸
脂肪酸 烃基不同 芳香酸 饱 CH3COOH 和 C17H35COOH(硬脂酸) C15H31COOH(软脂酸） 不 CH2=CH—COOH 饱 C H COOH(油酸) 和 17 33 C6H5COOH
羧酸
一元羧酸 CH3COOH 羧基数目 二元羧酸 HOOC—COOH CH2—COOH 多元羧酸 HO—C—COOH CH2—COOH
蚁穴Fra Baidu bibliotek蚀模拟再现
密闭的空气环境下甲酸气氛对空调与制冷用铜管的腐蚀试验
蚁穴腐蚀模拟再现腐蚀形貌图
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蚁穴腐蚀预防措施
1. 在铜管材料中添加微量金属元素，提高铜管自身的抗腐蚀能力； 2. 在铜管表面涂覆缓蚀剂对其进行表面防护； 3. 研究适宜的涂层工艺对现有材质的ACR铜管进行防腐处理；
3. 铜管锈蚀判别法
4. 铜管封入腐蚀试验法 5. 试验油品热环流试验（水解试验）法 6. 含氯有机溶剂的变质试验法
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各种腐蚀介质蚁穴腐蚀倾向性的评定
蚁穴腐蚀与试验油品加热环流水分相的羧酸离子浓度（尤其甲酸离子浓度）及PH 值有很大的关系。
试验油品加热环流水分相中各种羧酸离子的浓度越大，试验油品的蚁穴腐蚀倾向
挥发性润滑油水解反应、乙烯催化反应、单松烯类羧化反应
压缩机油
清洗剂
润滑油
蒎烯
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羧酸（根）的来源
4. 工业排放
食品加工、造纸业、包装材料、涂料等都能释放和分解羧酸
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蚁穴腐蚀统计分析
腐蚀发生部位和时间
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蚁穴腐蚀腐蚀机理
蚁穴腐蚀的全过程是类似于点蚀的一种局部腐蚀，其发生在潮湿的气氛中，微观 通道的尖梢是铜发生溶解的微观阳极，微观通道的侧壁和管子外表面是氧发生还 原的微观阴极，当潮湿的气氛中存在羧酸时，上述过程被催化加快，羧酸穿过氧 化膜的缺陷，使铜溶解在表面的水中，发生如下电化学反应: 阳极反应: Cu Cu+ + eCuCOOH 4OH
性越大。 腐蚀深度与试验油品加热环流水分相的PH值有关，在PH值为5以下时发生蚁穴腐 蚀。
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耐蚁穴腐蚀铜合金材料
1. TP2与新材料蚁穴腐蚀再现对比试验
TP2
新材料
甲酸氛围中暴露30天下端横断面观察结果
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耐蚁穴腐蚀铜合金材料
2. TP2与新材料蚁穴腐蚀再现对比试验
铜管的蚁穴腐蚀
金龙集团技术中心
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铜管的蚁穴腐蚀
1 什么是蚁穴腐蚀 2 蚁穴腐蚀的三个基本条件 3 什么是羧酸
4 羧酸（根）的来源
5 蚁穴腐蚀统计分析 6 蚁穴腐蚀腐蚀机理
7 蚁穴腐蚀影响因素
8 蚁穴腐蚀模拟再现 9 蚁穴腐蚀预防措施 10 各种腐蚀介质蚁穴腐蚀倾向性的评定 11 耐蚁穴腐蚀铜合金材料
管壁凹痕上很小的点滴物质可以促进腐蚀的发生，腐蚀可以在非重力作用的方向 上不规则地发生发展。加热和冷却的循环作用产生的抽气会使氧气渗漏进去。渗 漏进去的O2将CuCOOH氧化，在显微通道的壁上形成Cu2O。这种反复循环的反应 促成了蚁穴腐蚀的发生。
微裂纹 Cu2O Cu 活性部位
OH-
H20 O2 COOHCuCOOH Cu+ Cu2O Cu(COOH)2