某冷凝器换热铜管腐蚀穿孔分析

　　1　基本情况

　　1.1　概述

　　所研究的冷凝器为列管式热交换设备，管程介质为海水，壳程介质为R22制冷剂，冷凝器基本参数见表1。冷凝器换热管通常选用普通黄铜、铝黄铜、白铜以及钛管等，但以黄铜管使用居多。在黄铜管中，HSn70-1合金的耐蚀性能较好，冷凝器换热管的使用寿命的长短将直接影响冷凝器的寿命。笔者通过宏观检查、化学成分分析、扫描电子显微镜检查和能谱分析等方式对某冷凝 器HSn70-l铜管在使用过程中的腐蚀进行分析，指出HSn70-l铜管的腐蚀原因，并提出冷凝器换热管抗腐蚀的建议。

　　1.2　宏观检查

　　1#换热管有一腐蚀孔(见图1和图2)，从外观宏观形貌上看，在凹槽底部有约1.1mm穿孔(局部腐蚀);从内部宏观形貌看，在腐蚀孔对应的内表面有4mm的腐蚀坑，在腐蚀坑上方和腐蚀小孔周围覆盖有绿色“结瘤状”腐蚀产物。2#换热管有严重的腐蚀坑(见图3和图4)。从外观宏观形貌上看，有3mm×7mm腐蚀坑并已穿透壁厚，从内部宏观形貌看，在腐蚀坑对应的内表面有10mm的腐蚀坑，在腐蚀坑上方有1.5mm×6mm的突出物，解剖面上显示该突出物与铜管本体露出黄铜金属光泽、未见其他缺陷，表明该突出物为铜管制造过程中的制造缺陷，3mm×7mm腐蚀坑和腐蚀小孔周围覆盖有绿色“结瘤状”腐蚀产物。

　　1#和2#换热管腐蚀孔均已穿孔，比较内、外腐蚀孔的腐蚀尺寸，腐蚀自内壁向外发展。

     2　试验研究

　　2.1　材质化学成分分析

　　冷凝用B型高效管NJB16×1.2-0.75×1.0，按JB/T7226—1994《氟利昂冷凝用换热管》[1]验收，由GB8890—2007《换热器用铜合金无缝管》[2]12mm×1.2mm×3500mm加工而成，其化学成分符合GB/T5231—2001《加工铜及铜合金化学成分和产品形状》[3]。分别取1#和2#铜管的一段将其压扁加工成化学成分试样[4]，检测得到的铜管化学成分见表2，并与标准GB/T5231—2001规定的HSn70-1合金元素含量进行比较。

　　表2中化学成分检测结果说明，1#和2#试样铜管化学成分中Cu，Sn，As和Zn的含量在标准规定范围内，符合GB/T5231—2001规定的HSn70-1合金元素含量要求。

　　2.2　扫描电镜检查

　　采用扫描电镜对腐蚀坑进行腐蚀形貌分析。图5和图6所示为1#试样腐蚀坑不同部位的腐蚀形貌，图7和图8所示为2#试样腐蚀坑的腐蚀形貌。从图5～图8可以看出，腐蚀坑附近基体材料原子附近杂质被氧化脱落，腐蚀坑表面含有大量的白色沉积物，沉积物下有腐蚀孔。

　　2.3　腐蚀产物能谱分析

　　采用扫描电镜对腐蚀坑上腐蚀产物的化学成分进行能谱分析(见图9)，2个试样分析结果见表3和表4。从腐蚀产物能谱分析结果可以看出，主要成分为Cu，O，Zn和Cl元素，另外还含有少量Mg，Ca和Si元素。这说明腐蚀产物有CuO和ZnO，其中Mg，Ca，Si和Cl元素来自海水附着在腐蚀坑周围产生的沉积物，以上分析表明Cu和Zn已被氧化。