铜管残碳膜引起的电化学腐蚀

    国内因残碳膜引起铜管腐烛损坏的事例较多。这种腐蚀的特点是,腐烛速度快,腐蚀穿孔大多发生在运行3个月到一年的时间内。
    残碳膜的形成铜管内表面的碳膜的产生与铜管在拉伸过程中所用的润滑剂的添加量及退火所选择工艺条件等因素有关。这种有机的工艺润滑剂在退火过程中未能完全烧净,而残留附着于铜管的表面即形成碳膜,其状态为黑色膜,也可以是透明膜。
    残碳膜的危害对于内表面存在残碳膜的铜管来说,碳膜电位较正,将提供有效的大阴极,表面膜破裂处所暴露出的铜基体电位较负是小阳极,这样将在残碳膜的破裂或缺陷处形成腐蚀电池。这将增加小阳极上的电流,大大加快小孔腐蚀的速度。而且小孔腐蚀一旦发生,腐烛产物或沉积在铜管内表面的其他物质就成为氧的屏障。这是因为在腐蚀产物或沉积物的缝隙中,溶液是静止不动的,使得水中的溶解氧依靠缓慢的扩散过程到达金属表面,而且当腐烛产物含有亚铜化合物时,它还能化学地吸收氧,而此时未腐蚀的其它铜管表面由于水的流动而得到了充分的氧供应,这种氧的差异形成氧的浓差电池,富氧部分为阴极,而缺氧部分则成为阳极,这将进一步加剧腐蚀。
    残碳膜的限定内表面残留有电位较基体铜电位正的物质碳膜时,铜管将呈现极大的腐蚀倾向。按照凝汽器管选材导则DL/T712-2000中8.3条应对残碳膜进行分析。但是标准中没有提出残碳膜达到多少就不可使用。我们通过对因残碳膜引起腐蚀穿孔的几个电厂进行X射线能谱分析(DX4型X射线能谱仪),初步认为铜表面残碳膜含量达到30% (原子百分比)就可能出问题,低于20%,通常不会发生因残碳膜引起的电化学腐蚀。
    防止方法1.选择有去除残碳膜制造工艺的生产厂家,我国70年代~80年代引进铜管生产设备的厂家,往往使用有润滑剂的拉拔工艺,而形成产品后有没有去除残留在铜管内表面的被烧结的碳膜。90年代引进的生产设备,或改进工艺,不使用有润滑剂的拉拔工艺,或有残碳膜的清洗工艺。2.已经有残碳膜的铜管,建议在投产前进行化学清洗。由于残碳膜酸、碱均不溶,可使用西安热工院研制的GN1号清洗助剂+盐酸的清洗工艺,彻底清除残碳膜。

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