Коррозия меди в воде: Латунь. Серия «Материалы в коммунальном хозяйстве», часть 1 || ГЕРЦ

Содержание

Латунь. Серия «Материалы в коммунальном хозяйстве», часть 1 || ГЕРЦ

В нашей новой серии «Материалы для оборудования коммунальных систем» мы представляем Вам один из наиболее распространенных материалов — латунь. Этот очень древний материал, который, по достоверным источникам, был известен уже за 3000 лет до нашей эры, и сегодня является наиболее распространённым в технике материалом.

Латунь обладает многими преимуществами:

— высокими прочностными характеристиками;

— хорошей коррозионной стойкостью;

— хорошими свойствами для механической обработки;

— возможностью нанесения гальванических покрытий;

— хорошей пластической деформацией.

Повторное использование без потери качества
Старые изделия из латуни после использования и после переплавки перерабатываются в новые латунные изделия. Это относится и к стружке, полученной в процессе обработки. При этом не происходит потери качества даже при многократных процессах переработки. Помимо своей долговечности латунь отвечает требованиям стабильности свойств.

Сплавы для различных областей применения
Латунь — это сплав, получаемый из меди (Cu) и цинка (Zn), таким образом, химический символ и точное техническое обозначение этого материала CuZn.

Медь не менее 50%
Цинк до 44%, сплав с содержанием цинка до 30% называется томпак. В необработанном виде его распознают по красному цвету поверхности и «латунного» цвета обрезной кромке
Свинец до 3%, улучшает обрабатываемость резанием
Никель (нейзильбер) улучшает прочностные свойства и коррозионную стойкость
Алюминий улучшает прочность, способность работать на скольжение, а также коррозионную стойкость
Марганец улучшает коррозионную стойкость и прочность
Олово образует поверхностный слой, предохраняющий от коррозии, улучшает прочность и способность работать на скольжение
Мышьяк 0,1-0,2% добавка служит в качестве ингибитора, препятствующего выщелачиванию цинка

Помимо меди и цинка к легирующим добавкам относятся свинец и мышьяк. Их процентное содержание слегка варьируется, так как в сплавах могут содержаться и другие обязательные добавочные элементы. Бывает, что доля дополнительного элемента составляет более 1%, или он оказывает особое влияние на свойства сплава.

Латунь, устойчивая к выщелачиванию цинка, для хозяйственно-питьевого водоснабжения

Выщелачивание цинка – это избирательная коррозия медно-цинковых сплавов, или латуней с содержанием цинка более 20%. Предпосылкой этого процесса является повышенное содержание хлоридов (например, в морской воде, но возможно и во внутреннем санитарно-техническом оборудовании зданий), как правило, в мягкой воде.

В этом случае рекомендуется использование конструктивных элементов из устойчивой к выщелачиванию цинка латуни. Выщелачивание цинка можно эффективно предупредить уже на стадии проектирования питьевого водоснабжения. Базой для этого является подбор используемых материалов на основании анализа воды.

DR-латунь (dezincification resistant) является альтернативой известной стандартной латуни в случаях критического состояния воды. В отопительных системах эти обстоятельства не важны. Правильно спроектированная и обслуживаемая отопительная система практически не содержит кислорода, и благодаря этому коррозионные процессы не наблюдаются.

Считается, что латунь, устойчивая к выщелачиванию цинка, обладает хорошей устойчивостью к органическим веществам и нейтральным или щелочным соединениям. Обрабатываемость резанием и формуемость у DR-латуней похожи, способность к пайке (твердой и мягкой) такая же, как и у других латунных сплавов. При несоблюдении режима пайки, например, при слишком продолжительном времени пайки, структура может пострадать.

Вся трубопроводная арматура ГЕРЦ изготовлена из DR-латуни.
Дополнительно выпускается арматура ГЕРЦ для питьевого водоснабжения с гигиенически безопасными уплотнениями, соответствующая требованиям закона о качестве и гигиене продуктов питания.

Многочисленные факторы, такие как минимальные осаждения, трещины и поры в облицовке и недостаточный доступ кислорода способствуют выщелачиванию цинка. Одной добавки ингибиторов в расплав латуни недостаточно, чтобы исключить выщелачивание цинка. Только комбинация состава материала, определенного метода изготовления и термообработки гарантируют стойкость к выщелачиванию цинка, что подтверждает успешное прохождение тестирований ISO. Выщелачивание цинка появляется в виде поверхностной коррозии или локально ограниченного образования продуктов коррозии в виде наростов. Вначале медь и цинк переходят в раствор, и более благородная медь осаждается на поверхности, образуя губчатый пористый осадок. Проще говоря, при выщелачивании цинка медь и цинк растворяются. Структура металла становится пористой. Губчатые медные наросты, не содержащие цинка, нестойкие, неплотные и, как следствие, быстро разрушаются. Цинк остается в растворе или осаждается в виде солей на поверхности. Относительная форма сохраняется, однако прочность быстро снижается. Выщелачивание цинка продвигается очень быстро, и вскоре проникает вглубь материала. Это может привести к быстрому разрушению материала.

Пример композиции типичного латунного сплава, применяемого в системах питьевого водоснабжения с 2003 г. иллюстрирует жесткие требования металлургии (Постановление о качестве питьевой воды, DIN 50930 часть 6):

Легирующие добавки в %
Медь 61,5-64,5
Цинк остальное
Свинец 1,5-2,2
Мышьяк 0,15
Алюминий 0,3-0,7
Железо 0,3
Марганец 0,15
Никель 0,25
Олово 0,4

Помимо меди, цинка и свинца этот сплав содержит также мышьяк (As). Благодаря добавке мышьяка в качестве ингибитора, а также вследствие особой технологии и термообработки получается структура материала, устойчивая к выщелачиванию цинка. Хотя содержание мышьяка всего лишь 0,1. ..0,2%, оно всегда указывается, так как его влияние на свойства латуни значительно.

Формы коррозии
В нормальных условиях латунь обладает хорошей коррозионной стойкостью в воде и в воздухе. Однако, при определенных обстоятельствах, помимо уже упомянутого выщелачивания цинка, могут встречаться и другие формы коррозии.

Коррозия из-за внутренних напряжений
У многих материалов, как, впрочем, и у готовых деталей из латуни, иногда наблюдаются трещины, которые могут привести к разрушению данных изделий. Этот вид коррозии, обусловленный механическими напряжениями в материалах, называется коррозией из-за внутренних напряжений, которая у латуни почти исключительно вызвана присутствием аммиака или его соединений в воде или водяном паре.

Чтобы избежать коррозии из-за внутренних напряжений, необходимо устранить напряжение растяжения материала, которое может возникнуть в результате термообработки. Поэтому необходимо, насколько это возможно, использовать материалы, свободные от внутренних напряжений. Другой хорошей защитой от коррозии под напряжением является исключение контакта с агрессивными средами. Часто инициирующим фактором является насыщенная аммиаком атмосфера. В сельском хозяйстве (на фермах) часто возникает атмосфера с присутствием аммиака.

Латунь в сфере коммунального хозяйства, напротив, широко распространена и не создаёт никаких проблем. Латунь, как и другие материалы, необходимо транспортировать и хранить в сухом состоянии.

Питтинговая коррозия имеет вид точечных отверстий, диаметр которых меньше их глубины, и образуется при нарушении защитного слоя меди.

Контактная коррозия
Сплавы меди и цинка обладают относительно инертным равновесным потенциалом, то есть, эти сплавы редко коррозируют. Неблагородные металлы, вступающие в контакт с латунью, подвергаются коррозии в местах контакта, где затем может осаждаться электролитическая медь.

Опубликовано журнал HERZ NEWS, выпуск февраль 2007

Коррозия металлов | Задачи 296

 

 

Решение задач по химии на коррозию металлов

 

Задание 296

Цинковую и железную пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?
Решение:
Если цинковую или медную пластинки опустить в раствор сульфата меди, то в обоих случаях будет наблюдаться выпадение осадка меди. Происходит вытеснение меди цинком и железом, потому что стандартные электродные потенциалы цинка (-0,763 В) и железа (-0,44 В) значительно электроотрицательнее, чем потенциал меди (+0,34 В). Поэтому цинк и железо будут окисляться, а ионы меди Cu2+ — восстанавливаться до металлической меди:

а) Электрохимические процессы при реакции цинка и сульфата меди

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Zn0 +  Сu2+  = Zn2+ + Cu0

Молекулярная форма:

 Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu

 б) Электрохимические процессы при реакции железа и сульфата меди

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Fe0 +  Сu2+  = Fe2+ + Cu0

Молекулярная форма:

 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Если соединить цинковую и железную пластинки, опущенные в раствор сульфата меди (II) проводником, то будет наблюдаться растворение цинковой пластинки и осаждение меди на железной пластинке. Объясняется это тем, что цинк имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал, чем железо, поэтому цинк будет окисляться. На железной пластинке будут восстанавливаться ионы меди, так как стандартный электродный потенциал меди имеет большее численное значение, чем потенциал железа.

Анодный процесс: Zn0 -2  = Zn2+
Катодный процесс: Cu2+ + 2  = Cu0


Задание 297

Как влияет рН среды на скорость коррозии железа и цинка? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии этих металлов.
Решение:
Стандартные электродные потенциалы железа и цинка равны соответственно -0,44 В и -0,763 В. Потенциал, отвечающий электродному процесс: 

+ + 2  = Н2

В нейтральной среде, равен приблизительно -0,41 В. Следовательно, ионы водорода, находящиеся в воде и в нейтральных водных средах, могут окислять только те металлы, потенциал которых меньше, чем -0,41 В, — это могут быть железо и цинк. Однако, эти металлы в нейтральных растворах, содержащих растворённый кислород, образуют защитную оксидную плёнку, препятствующую дальнейшему разрушению металла. Поэтому железо и цинк не могут быть окислены ионами водорода в нейтральных средах. Атмосферная коррозия – коррозия во влажном воздухе при комнатной температуре. Поверхность металла, находящегося во влажном воздухе, бывает покрыта плёнкой воды, содержащей различные газы, и в первую очередь – кислород. Скорость атмосферной коррозии зависит от рН среды. При понижении рН среды концентрация ионов водорода Н+ возрастает, что приводит к увеличению скорости коррозии металла, увеличивается восстановительный процесс на аноде

+ + 2  = Н2

При повышении рН раствора уменьшается концентрация ионов водорода Н+ и, соответственно, увеличивается концентрация ионов ОН-, что, согласно принципу Ле Шателье, смещает равновесие в системах: 2Н+ + 2  = Н2↑ и 1/2O2 + H2O + 2   = 2OH влево, т. е. в сторону увеличения  концентрации ионов Н+ и уменьшения концентрации ионов ОН.  

Электрохимические процессы, протекающие при контакте железа и цинка при контакте с водой с поглощением кислорода (атмосферная коррозия):

а) Схема коррозии цинка:

Анод: Zn0 -2   = Zn2+
Катод: 1/2O2 + H2O + 2  = 2OH

б) Схема коррозии железа:

 Анод: Zn0 -2   = Zn2+
Катод: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH


Задание 298

В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка проходит интенсивнее? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Решение:

а) Если цинковую пластинку опустить в раствор электролита, содержащего растворенный кислород, то будет наблюдаться коррозия цинка, характеризующаяся окислением его до ионов Zn2+:

Zn0 -2   = Zn2+

Чрез некоторое время скорость реакции заметно замедляется, потому что чистый цинк окисляется кислородом, растворённым в воде, с образованием оксидной плёнки, которая, покрывая пластинку тонким слоем, пассивирует её. При этом протекает реакция:

Zn + 1/2 O2 = Zn0

б) Если в раствор электролита опустить цинковую пластинку частично покрытую медью, процесс коррозии будет происходить значительно интенсивнее, так как образуется гальваническая пара Zn — Cu. Цинк имеет более электроотрицательный электродный потенциал (-0,763 В), чем медь (0,34 В), поэтому цинк является анодом, а медь – катодом.

Анодный процесс: Zn0 -2   = Zn2+
Катодный процесс: в кислой среде: 2Н+ + 2   = Н20; в нейтральной или щелочной среде: 1/2O2 + H2O + 2   = 2OH

В нейтральной среде или в щелочной ионы цинка Zn2+ с гидроксид-ионами ОН- образуют нерастворимое основание,  то продуктом коррозии будет Zn(OH)2. В кислой среде ионы цинка Zn2+ с ионами кислотного остатка будут образовывать соль и при этом выделяется газообразный водород. Происходит интенсивное разрушение цинковой пластинки частично покрытой медью.


Коррозия металлов | Задачи 296

 

 

Решение задач по химии на коррозию металлов

 

Задание 296

Цинковую и железную пластинки опустили в раствор сульфата меди. Составьте электронные и ионно-молекулярные уравнения реакций, происходящих на каждой из этих пластинок. Какие процессы будут проходить на пластинках, если наружные концы их соединить проводником?
Решение:
Если цинковую или медную пластинки опустить в раствор сульфата меди, то в обоих случаях будет наблюдаться выпадение осадка меди. Происходит вытеснение меди цинком и железом, потому что стандартные электродные потенциалы цинка (-0,763 В) и железа (-0,44 В) значительно электроотрицательнее, чем потенциал меди (+0,34 В). Поэтому цинк и железо будут окисляться, а ионы меди Cu2+ — восстанавливаться до металлической меди:

а) Электрохимические процессы при реакции цинка и сульфата меди

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Zn0 +  Сu2+  = Zn2+ + Cu0

Молекулярная форма:

 Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu

 б) Электрохимические процессы при реакции железа и сульфата меди

Уравнения электронного баланса:

Ионно-молекулярное уравнение:

Fe0 +  Сu2+  = Fe2+ + Cu0

Молекулярная форма:

 Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Если соединить цинковую и железную пластинки, опущенные в раствор сульфата меди (II) проводником, то будет наблюдаться растворение цинковой пластинки и осаждение меди на железной пластинке. Объясняется это тем, что цинк имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал, чем железо, поэтому цинк будет окисляться. На железной пластинке будут восстанавливаться ионы меди, так как стандартный электродный потенциал меди имеет большее численное значение, чем потенциал железа.

Анодный процесс: Zn0 -2  = Zn2+
Катодный процесс: Cu2+ + 2  = Cu0


Задание 297

Как влияет рН среды на скорость коррозии железа и цинка? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии этих металлов.
Решение:
Стандартные электродные потенциалы железа и цинка равны соответственно -0,44 В и -0,763 В. Потенциал, отвечающий электродному процесс: 

+ + 2  = Н2

В нейтральной среде, равен приблизительно -0,41 В. Следовательно, ионы водорода, находящиеся в воде и в нейтральных водных средах, могут окислять только те металлы, потенциал которых меньше, чем -0,41 В, — это могут быть железо и цинк. Однако, эти металлы в нейтральных растворах, содержащих растворённый кислород, образуют защитную оксидную плёнку, препятствующую дальнейшему разрушению металла. Поэтому железо и цинк не могут быть окислены ионами водорода в нейтральных средах. Атмосферная коррозия – коррозия во влажном воздухе при комнатной температуре. Поверхность металла, находящегося во влажном воздухе, бывает покрыта плёнкой воды, содержащей различные газы, и в первую очередь – кислород. Скорость атмосферной коррозии зависит от рН среды. При понижении рН среды концентрация ионов водорода Н+ возрастает, что приводит к увеличению скорости коррозии металла, увеличивается восстановительный процесс на аноде

+ + 2  = Н2

При повышении рН раствора уменьшается концентрация ионов водорода Н+ и, соответственно, увеличивается концентрация ионов ОН-, что, согласно принципу Ле Шателье, смещает равновесие в системах: 2Н+ + 2  = Н2↑ и 1/2O2 + H2O + 2   = 2OH влево, т. е. в сторону увеличения  концентрации ионов Н+ и уменьшения концентрации ионов ОН.  

Электрохимические процессы, протекающие при контакте железа и цинка при контакте с водой с поглощением кислорода (атмосферная коррозия):

а) Схема коррозии цинка:

Анод: Zn0 -2   = Zn2+
Катод: 1/2O2 + H2O + 2  = 2OH

б) Схема коррозии железа:

 Анод: Zn0 -2   = Zn2+
Катод: 1/2O2 + H2O + 2 = 2OH


Задание 298

В раствор электролита, содержащего растворенный кислород, опустили цинковую пластинку и цинковую пластинку, частично покрытую медью. В каком случае процесс коррозии цинка проходит интенсивнее? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Решение:

а) Если цинковую пластинку опустить в раствор электролита, содержащего растворенный кислород, то будет наблюдаться коррозия цинка, характеризующаяся окислением его до ионов Zn2+:

Zn0 -2   = Zn2+

Чрез некоторое время скорость реакции заметно замедляется, потому что чистый цинк окисляется кислородом, растворённым в воде, с образованием оксидной плёнки, которая, покрывая пластинку тонким слоем, пассивирует её. При этом протекает реакция:

Zn + 1/2 O2 = Zn0

б) Если в раствор электролита опустить цинковую пластинку частично покрытую медью, процесс коррозии будет происходить значительно интенсивнее, так как образуется гальваническая пара Zn — Cu. Цинк имеет более электроотрицательный электродный потенциал (-0,763 В), чем медь (0,34 В), поэтому цинк является анодом, а медь – катодом.

Анодный процесс: Zn0 -2   = Zn2+
Катодный процесс: в кислой среде: 2Н+ + 2   = Н20; в нейтральной или щелочной среде: 1/2O2 + H2O + 2   = 2OH

В нейтральной среде или в щелочной ионы цинка Zn2+ с гидроксид-ионами ОН- образуют нерастворимое основание,  то продуктом коррозии будет Zn(OH)2. В кислой среде ионы цинка Zn2+ с ионами кислотного остатка будут образовывать соль и при этом выделяется газообразный водород. Происходит интенсивное разрушение цинковой пластинки частично покрытой медью.


Коррозия металлов — урок. Химия, 8–9 класс.

Почти все металлы и сплавы постепенно разрушаются под воздействием факторов окружающей среды. При взаимодействии металлов с веществами воздуха и атмосферными осадками на их поверхности образуется плёнка, состоящая из оксидов, сульфидов, карбонатов и других соединений.

 

Эти соединения обладают совершенно иными свойствами, чем сами металлы. В обычной жизни мы часто употребляем слова «ржавчина», «ржавление», видя коричнево-рыжий налёт на изделиях из железа и его сплавов. Ржавление — это коррозия железа.

Коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов под влиянием внешней среды (от лат. corrosio — «разъедание»).

 

Коррозия изделий из сплавов железа. Бурый налёт — ржавчина — состоит из гидроксида и оксида железа(\(III\))

 

 Предметы из меди и её сплавов (предметы искусства, памятники, крыши зданий) со временем подвергаются коррозии. Патина — налёт зелёного цвета — состоит в основном из гидроксокарбоната меди(\(II\))

   

В результате коррозии ухудшаются многие свойства изделий: уменьшаются их прочность,  пластичность, блеск, снижается электропроводность и т. д.

Коррозия металлов наносит большой вред народному хозяйству:

  • возникают огромные материальные потери из-за разрушения нефтепроводов, газопроводов, водопроводов, деталей сельскохозяйственной техники, автомобилей, судов, мостов, оборудования, используемого в различных производствах;
  • уменьшается надежность металлоконструкций;
  • простаивает производство из-за необходимости замены вышедшего из строя оборудования;
  • происходят потери сырья и продукции в результате разрушения газо-, нефте- и водопроводов;
  • наносится ущерб природе и здоровью человека; в результате утечек нефтепродуктов и других веществ загрязняется окружающая среда;
  • загрязняется продукция, а следовательно, снижается её качество.

Способы защиты от коррозии

1. Нанесение защитных покрытий.

  • Металлическое изделие покрывают другими металлами (никелирование, хромирование, цинкование, лужение — покрытие оловом).

 

Никелированная труба Хромированный кран Консервные банки, изготовленные из лужёной жести
  • Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, маслами, полимерами.

 

Нанесение защитного покрытия на поверхность металла Эмалированная стальная кастрюля Металлочерепица изготавливается из жести, покрытой полимером

  

 

2. Применение сплавов, стойких к коррозии.

 

Детали машин, аппаратов, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали, содержащей специальные легирующие (замедляющие коррозию) добавки: хром, никель и другие металлы.

 

 Изделия из нержавеющей стали

  

 

3. Протекторная защита.

  

К защищаемой металлической конструкции присоединяют кусок более активного металла (протектор), который разрушается, защищая основной металл. В качестве протектора при защите корпусов судов, трубопроводов, кабелей используют магний, алюминий, цинк.

  

 

4. Изменение состава среды.

  

Для того чтобы предотвратить потери из-за коррозии, проводится специальная обработка электролита или той среды, в которой находится защищаемая металлическая конструкция. Практикуется также введение ингибитора — вещества, замедляющего коррозию.

 

Например, при подготовке воды, поступающей в котельные установки, проводят удаление растворённого в воде кислорода (деаэрацию).

определение эрозии_коррозии_медных_водных_труб и синонимов эрозии_коррозия_медных_водных труб (на английском языке)

Из Википедии

В этой статье не цитируются ссылки или источники .
Пожалуйста, помогите улучшить эту статью, добавив цитаты из надежных источников. Материал, не полученный от источника, может быть оспорен и удален. (июнь 2009 г.)

Эрозионная коррозия , также известная как ударное повреждение, представляет собой комбинированный эффект коррозии и эрозии, вызванный быстрым течением турбулентной воды.Это, вероятно, вторая по частоте причина отказов медных труб после питтинга типа 1, который также известен как точечная коррозия медной трубы в холодной воде.

Медные водопроводные трубы

Медные трубы уже много лет используются для распределения питьевой воды внутри зданий, и каждый год по всей Европе устанавливаются сотни миль. Длительный срок службы меди при воздействии природных вод является результатом ее термодинамической стабильности, ее высокой устойчивости к реакции с окружающей средой и образования нерастворимых продуктов коррозии, которые изолируют металл от окружающей среды. Скорость коррозии меди в большинстве питьевых вод составляет менее 25 мкм / год, при такой скорости 15-миллиметровая трубка с толщиной стенки 0,7 мм прослужит около 280 лет. В некоторых мягких водах общая скорость коррозии может возрасти до 125 мкм / год, но даже при такой скорости для перфорирования той же трубы потребуется более 50 лет.

Происшествие

Если общая скорость воды или степень локальной турбулентности в установке высоки, защитная пленка, которая обычно образуется на медной трубе в результате небольшой начальной коррозии, может быть локально оторвана с поверхности, допуская дальнейшую коррозию в этой точке.Если этот процесс будет продолжаться, он может вызвать глубокое локальное повреждение, известное как эрозионно-коррозионное повреждение или повреждение от удара. Фактическое воздействие на металл происходит из-за коррозионного воздействия воды, воздействию которой он подвергается, в то время как эрозионный фактор — это механическое удаление продуктов коррозии с поверхности.

Атака соударением создает очень характерные ямы, вытесненные водой, которые часто имеют форму подковы, или могут образовывать более широкие области атаки. Передний край ямы часто подрезается из-за завихрения воды.Обычно поверхность металла внутри ямок или участков воздействия гладкая и не содержит значительных продуктов коррозии. Коррозия-эрозия, как известно, происходит в системах распределения горячей воды с насосной циркуляцией и даже в системах распределения холодной воды, если скорость воды слишком высока. Факторы, влияющие на атаку, 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.

Обычная скорость воды в системе настолько высока, что ударная атака происходит по всему медному трубопроводу. Чаще всего скорость достаточно мала для того, чтобы удовлетворительные защитные пленки формировались и оставались на месте на большей части системы, при этом повреждение от удара более вероятно, когда есть резкое изменение направления потока воды, вызывающее высокая степень турбулентности, например, на тройниках и угловых фитингах. Обычно не осознается, насколько большое влияние небольшие препятствия могут иметь на структуру потока воды в системе трубопроводов и в какой степени они могут вызвать турбулентность и вызвать коррозию-эрозию. Например, очень важно, насколько это возможно, обеспечить снятие заусенцев с медных трубок, обрезанных труборезом, перед выполнением соединения. Также зазор между концом трубы и упором в фитинге из-за того, что трубка не обрезана до нужной длины и полностью вставлена ​​в гнездо фитинга, также может вызвать турбулентность в потоке воды.

Рекомендации

Скорость ударного воздействия на медь также в некоторой степени зависит от температуры воды. Максимальные скорости для пресной воды при различных температурах, рекомендованные в Швеции, приведены в таблице ниже. Эти цифры приведены для аэрированной воды с pH не менее 7.

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

10 ° C 50 ° C 70 ° C 90 ° C
Для заменяемых труб: 4. 0 3,0 2,5 2,0
Для труб, которые нельзя заменить: 2,0 1,5 1,3 1,0
Для коротких соединений с отводами и т. Д. §: 16,0 12,0 10,0 8,0

§ Эти скорости создают риск столкновения и приемлемы только для соединений с малым диаметром отверстия к кранам, промывочным цистернам и т. Д., Через которые поток воды является прерывистым.

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

Температура воды, ° C 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, которые имеют тенденцию быть медно-растворимыми, с наибольшей вероятностью могут вызвать ударную атаку. Установки в больших зданиях, где скорость потока может быть высокой и вода находится в постоянной циркуляции, гораздо более подвержены атакам, чем обычные домашние установки. Высокое содержание минералов или pH ниже 7, вероятно, увеличивают вероятность возникновения коррозии-эрозии, в то время как положительный индекс Ланжелье и, как следствие, тенденция к отложению отложений карбоната кальция, как правило, полезны.Наличие или отсутствие коллоидного органического вещества также, вероятно, имеет некоторое значение.

Меры по исправлению положения при столкновении включают модификации системы для снижения средней скорости воды, например за счет использования труб большего диаметра или, при необходимости, для снижения скорости насоса, и / или перепроектирования соответствующей части установки для устранения причины локальной турбулентности, например используя медленные или прямые изгибы и тройники, а не колена и квадратные тройники. Важно свести к минимуму возможность возникновения любой локальной турбулентности, обеспечив снятие заусенцев с концов труб, обрезанных резаком для труб, и чтобы трубки были полностью вставлены до упоров в фитинге перед выполнением соединений, как упоминалось ранее в эта секция.В некоторых случаях, когда вышеуказанные подходы невозможны, длина затронутой медной трубки иногда может быть заменена материалами, более стойкими к коррозии-эрозии, например Медно-никелевый сплав 90/10 (обозначение BS CN102) с использованием соответствующих фитингов или нержавеющая сталь согласно BS 4127: 1994.

Внешние ссылки

Эрозионная коррозия медных водяных трубок Wikipedia

Эрозионная коррозия , также известная как ударное повреждение, представляет собой комбинированный эффект коррозии и эрозии, вызванный быстрым потоком турбулентной воды.Это, вероятно, вторая по частоте причина отказов медных труб после питтинга типа 1, который также известен как точечная коррозия медной трубы в холодной воде.

Медные водопроводные трубы
Медные трубы использовались для распределения питьевой воды внутри зданий в течение многих лет, и каждый год по всей Европе прокладываются сотни миль. Длительный срок службы меди при воздействии природных вод является результатом ее термодинамической стабильности, ее высокой устойчивости к реакции с окружающей средой и образования нерастворимых продуктов коррозии, которые изолируют металл от окружающей среды.Скорость коррозии меди в большинстве питьевых вод составляет менее 2,5 мкм / год, при такой скорости 15-миллиметровая трубка с толщиной стенки 0,7 мм прослужит около 280 лет. В некоторых мягких водах общая скорость коррозии может увеличиваться до 12,5 мкм / год, но даже при такой скорости перфорирование той же трубы может занять более 50 лет.

Происшествие []

Если общая скорость воды или степень локальной турбулентности в установке высока, защитная пленка, которая обычно образуется на медной трубе в результате небольшой начальной коррозии, может быть локально оторвана с поверхности, что приведет к дальнейшей коррозии. происходят в этот момент.Если этот процесс будет продолжаться, он может вызвать глубокое локальное повреждение, известное как эрозионно-коррозионное повреждение или повреждение от удара. Фактическое воздействие на металл происходит из-за коррозионного воздействия воды, воздействию которой он подвергается, в то время как эрозионный фактор — это механическое удаление продуктов коррозии с поверхности.

Атака соударением создает очень характерные ямы, вытесненные водой, которые часто имеют форму подковы, или могут образовывать более широкие области атаки. Передний край ямы часто подрезается из-за завихрения воды.Обычно поверхность металла внутри ямок или участков воздействия гладкая и не содержит значительных продуктов коррозии. Известно, что эрозионная коррозия возникает в системах распределения горячей воды с насосной циркуляцией и даже в системах распределения холодной воды, если скорость воды слишком высока. Факторы, влияющие на атаку, 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.

Обычная скорость воды в системе настолько высока, что ударная атака происходит по всему медному трубопроводу. Чаще всего скорость достаточно мала для того, чтобы удовлетворительные защитные пленки формировались и оставались на месте на большей части системы, при этом повреждение от удара более вероятно, когда есть резкое изменение направления потока воды, вызывающее высокая степень турбулентности, например, на тройниках и угловых фитингах.Обычно не осознается, насколько большое влияние небольшие препятствия могут иметь на структуру потока воды в системе трубопроводов и в какой степени они могут вызвать турбулентность и вызвать коррозию-эрозию. Например, очень важно, насколько это возможно, обеспечить снятие заусенцев с медных трубок, обрезанных труборезом, перед выполнением соединения. Также зазор между концом трубы и упором в фитинге из-за того, что трубка не обрезана до нужной длины и полностью вставлена ​​в гнездо фитинга, также может вызвать турбулентность в потоке воды.

Рекомендации []

Скорость ударного воздействия на медь также в некоторой степени зависит от температуры воды. Максимальные скорости для пресной воды при различных температурах, рекомендованные в Швеции, приведены в таблице ниже. Эти цифры относятся к газированной воде с pH не менее 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 соединений с ответвителями и т. Д. §: 16,0 12,0 10,0 8,0

§ Эти скорости создают риск столкновения и приемлемы только для соединений с малым диаметром отверстия с кранами, промывочными цистернами и т. Д., через которые поток воды прерывистый.

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

Температура воды ° C 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, которые имеют тенденцию быть медно-растворимыми, с наибольшей вероятностью могут вызвать ударную атаку. Установки в больших зданиях, где скорость потока может быть высокой и вода находится в постоянной циркуляции, гораздо более подвержены атакам, чем обычные домашние установки. Высокое содержание минералов или pH ниже 7, вероятно, увеличивают вероятность возникновения коррозии-эрозии, в то время как положительный индекс Ланжелье и, как следствие, тенденция к отложению отложений карбоната кальция, как правило, полезны. Наличие или отсутствие коллоидного органического вещества также, вероятно, имеет некоторое значение.

Меры по исправлению положения при столкновении включают модификации системы для снижения средней скорости воды, например за счет использования труб большего диаметра или, при необходимости, для снижения скорости насоса, и / или перепроектирования соответствующей части установки для устранения причины локальной турбулентности, например используя медленные или прямые изгибы и тройники, а не колена и квадратные тройники. Важно свести к минимуму возможность возникновения любой локальной турбулентности, обеспечив снятие заусенцев с концов труб, обрезанных резаком для труб, и чтобы трубки были полностью вставлены до упоров в фитинге перед выполнением соединений, как упоминалось ранее в эта секция.В некоторых случаях, когда вышеуказанные подходы невозможны, длина затронутой медной трубки иногда может быть заменена материалами, более стойкими к коррозии-эрозии, например Медно-никелевый сплав 90/10 (обозначение BS CN102) с использованием соответствующих фитингов или нержавеющая сталь согласно BS 4127: 1994.

См. Также []

Внешние ссылки []

Загрязнение питьевой воды — Коррозионная вода — Питьевая вода и здоровье человека

Источники агрессивной воды

Коррозионная вода, также известная как «агрессивная вода», — это вода, которая растворяет материалы, с которыми она соприкасается.Это естественное состояние воды может стать проблемой для домовладельца, когда оно растворяет металлы из водопроводной системы дома. Коррозийная вода может вызвать неприятные проблемы, проблемы со здоровьем, а в некоторых крайних случаях она может привести к дырам в металлических водопроводных системах, которые могут потребовать замены.

В домах с металлической сантехникой агрессивная вода может растворять медь и / или свинец из труб и арматуры. Коррозия медных труб может оставлять очевидные голубовато-зеленые пятна вокруг раковин и сантехники, а также может придавать воде металлический привкус.Коррозия свинца из водопроводных систем больше беспокоит домовладельца, так как она представляет значительную опасность для здоровья, не оставляет визуальных следов и не имеет явного вкуса или запаха в воде. Свинец был очень распространенным компонентом припоев, используемых в металлической сантехнике до 1991 года. Вероятно, что у вас есть свинец в вашей домашней водопроводной системе, если вы живете в доме, построенном до 1991 года, и водопровод состоит из металла.

В редких случаях агрессивная вода может также выщелачивать винилхлорид из водопровода, построенного из пластика низкого качества.Весь пластиковый ПВХ, используемый в бытовой сантехнике, должен быть одобрен Национальным фондом санитарии (NSF). Штамп с NSF должен быть четко виден на утвержденных пластиковых сантехнических материалах. Есть несколько характеристик воды, которые определяют ее коррозионную активность, включая pH, концентрацию кальция, жесткость, температуру воды, содержание растворенных твердых веществ, кислород и растворенный диоксид углерода или сероводород. Коррозионная вода чаще всего является проблемой в тех районах страны, где грунтовые воды мягкие и кислые, но единственная верная мера — это использовать индекс стабильности или насыщения, который определяет, является ли вода агрессивной на основе характеристик, упомянутых выше. Использование смягчителя воды может повысить коррозионную активность воды за счет удаления кальция и жесткости.

Возможное воздействие на здоровье агрессивной воды

Коррозионная вода сама по себе не представляет угрозы для здоровья при употреблении. Однако агрессивная вода может растворять достаточно металлов, чтобы создать воду, небезопасную для употребления. В металлической сантехнике медь и свинец могут быть опасны для здоровья. Медь в питьевой воде может вызывать как эстетические (как упоминалось выше), так и проблемы со здоровьем. Избыток меди в организме человека может вызвать расстройство желудка и кишечника, такое как тошнота, рвота, диарея и спазмы желудка.Самый низкий уровень, при котором возникают эти неблагоприятные эффекты, точно не определен. Люди с болезнью Вильсона, редким генетическим заболеванием, более чувствительны к воздействию меди.

Свинец, более опасный из двух металлов, оказывает влияние на здоровье как детей, так и взрослых.

Свинец накапливается в организме до токсичного уровня. Он может всасываться через пищеварительный тракт и легкие и разносится с кровью по всему телу. Тяжесть последствий отравления свинцом варьируется в зависимости от концентрации свинца в организме.

Избыток свинца в организме человека может вызвать серьезные повреждения мозга, почек, нервной системы и эритроцитов. Отравление свинцом может необратимо замедлить умственное и физическое развитие ребенка. Отравление свинцом может способствовать снижению уровня IQ, сокращению концентрации внимания и увеличению проблем с поведением. Некоторые последствия отравления свинцом могут уменьшиться при уменьшении воздействия, другие же необратимы. Маленькие дети, младенцы и зародыши особенно уязвимы для отравления свинцом.Свинец в питьевой воде не является основным источником отравления свинцом, но он может увеличить общее воздействие свинца, особенно на детей грудного возраста, которые пьют детские смеси и соки, смешанные с зараженной водой.

Последняя проблема для здоровья, связанная с агрессивной водой, связана с выщелачиванием винилхлорида из пластиковых труб плохого качества. Хотя это случается редко, пластиковые водопроводные трубы, не одобренные NSF, могут вымывать опасные уровни винилхлорида при воздействии агрессивной воды.

Испытания на коррозионную воду

Поскольку коррозионная вода сама по себе не представляет опасности для здоровья, Агентство по охране окружающей среды США (EPA) установило только вторичный стандарт питьевой воды, согласно которому вся питьевая вода не вызывает коррозии. Испытания на коррозионную активность могут проводить большинство лабораторий, сертифицированных государством. Хотя существует только вторичный стандарт питьевой воды для агрессивной воды, существуют первичные стандарты питьевой воды для продуктов агрессивной воды, в первую очередь меди и свинца.Лабораторный анализ может определить концентрацию меди и свинца в питьевой воде.

Варианты решения проблем с агрессивной водой

Существуют различные методы, которые можно использовать для решения проблем с агрессивной водой. Некоторые из этих методов включают замену бытовой сантехники, систем очистки воды, которые делают воду неагрессивной, или уменьшение / удаление побочных продуктов коррозионной воды, например свинца и меди.

Поскольку коррозионная вода растворяет компоненты водопроводной системы, один из способов справиться с этим — заменить всю бытовую водопроводную систему материалами, устойчивыми к коррозии.Пластиковая труба, одобренная NSF, предназначена для питьевой воды и устойчива к коррозии. Этим материалом можно заменить металлическую сантехнику во всем доме. Обычно это лучший метод борьбы с агрессивной водой в случае появления точечных протечек.

Еще один метод борьбы с агрессивной водой — это установка системы очистки, которая сделает питьевую воду неагрессивной. Такие устройства, как фильтры нейтрализации кислоты или системы подачи химикатов, могут использоваться для снижения коррозионной активности воды за счет увеличения щелочности.Коррозионная вода может быть проблемой для всей водопроводной системы дома, поэтому эти очистные устройства обычно устанавливаются на входе (POE), чтобы очистить всю воду, поступающую в дом.

Другой метод обработки включает использование системы подачи химикатов, которая медленно образует защитное покрытие в системе трубопроводов. Покрытие защищает металлы от воды и, таким образом, предотвращает коррозию.

Последний метод борьбы с агрессивной водой — уменьшить или исключить вымывание металлов из водопроводной системы.Нередко агрессивная вода вымывает опасные концентрации меди и / или свинца из компонентов водопровода, но не вызывает утечек в водопроводной системе. В этом случае удаление или уменьшение содержания металлов в питьевой воде может быть лучшим вариантом для домовладельца.

Поскольку и свинец, и медь обычно накапливаются в питьевой воде, когда вода контактирует с металлическими деталями водопровода, очень простое и недорогое решение — дать воде течь в течение как минимум одной минуты перед ее употреблением.Промывка системы перед использованием утром или после того, как вода неподвижно стояла в трубах в течение нескольких часов, позволит системе набрать свежую воду, которая не имела длительного контакта с компонентами водопровода. Если это метод, используемый для удаления свинца и меди, домовладелец должен собрать пробу проточной воды и проанализировать ее, чтобы убедиться, что оба загрязнителя уменьшены до безопасного уровня.