暖通空調(diào)制冷通風(fēng)管道的耐腐蝕性能研究

許鐘文

摘要：目前，空調(diào)已經(jīng)在人們的日常生活中普及，在空調(diào)制冷過(guò)程中，受到溫度、化學(xué)制劑等多種因素的影響，制冷通風(fēng)管道中可能會(huì)出現(xiàn)不同程度的腐蝕現(xiàn)象，文章選取了普通空調(diào)常用的制冷通風(fēng)管材進(jìn)行耐腐蝕性能研究，以期為業(yè)內(nèi)人士提供參考。

關(guān)鍵詞：暖通空調(diào)；制冷通風(fēng)管道；耐腐蝕性能

一、暖通空調(diào)制冷通風(fēng)管道耐腐蝕性實(shí)驗(yàn)分析

1、耐腐蝕性實(shí)驗(yàn)材料的選擇

文章選取的實(shí)驗(yàn)管材是普通暖通空調(diào)的制冷管道中，比較常見(jiàn)的13Cr管道材料。這種材料中存在的化學(xué)成分有鉬元素、碳元素、銅元素、錳元素、鐵元素、硅元素、鉻元素以及鎳元素。想要準(zhǔn)確測(cè)定管材中包括的主要化學(xué)成分，通過(guò)電感耦合的方式可以確定。在采購(gòu)實(shí)驗(yàn)材料的時(shí)候，由于材料質(zhì)量和性質(zhì)直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)分析的結(jié)果，因此采購(gòu)人員必須給予充分重視。

2、耐腐蝕性能研究方法

首先，實(shí)驗(yàn)分析人員需要按照暖通空調(diào)的運(yùn)行系統(tǒng)設(shè)置實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景，然后模擬制備部分通風(fēng)管道中可能存在的腐蝕物質(zhì)。在該研究項(xiàng)目中，主要的實(shí)驗(yàn)?zāi)康木褪菫榱颂骄慷趸嫉姆謮?、溫度以及氯氣的濃度具體會(huì)對(duì)通風(fēng)管道造成什么樣的腐蝕性影響。當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度控制在65-220℃的區(qū)間的時(shí)候，氯氣的濃度應(yīng)該控制在55g/L，與此同時(shí)二氧化碳的分壓要設(shè)置成為2.8MPa，實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)間設(shè)定為130h。如果將二氧化碳的分壓調(diào)整到0.6-6MPa的范圍內(nèi)，那么此時(shí)氯氣的濃度不變，溫度需要控制在155℃，實(shí)驗(yàn)時(shí)長(zhǎng)仍為130h。當(dāng)把氯氣濃度調(diào)整到5500～190000mg/L范圍內(nèi)的時(shí)候，溫度保持不變，二氧化碳的分壓應(yīng)該設(shè)置為2.8MPa，實(shí)驗(yàn)觀察時(shí)間依舊保持不變。為了得出準(zhǔn)確的研究結(jié)果，實(shí)驗(yàn)人員還需進(jìn)行失重腐蝕實(shí)驗(yàn)，技術(shù)人員要分別記錄樣品腐蝕之前，和被腐蝕之后的重量，在觀察實(shí)驗(yàn)樣品在腐蝕過(guò)程中的表層形狀的時(shí)候，需要使用掃描電鏡設(shè)備來(lái)完成。

二、暖通空調(diào)制冷通風(fēng)管道的耐腐蝕性能研究結(jié)論分析

1、溫度對(duì)于通風(fēng)管道造成的腐蝕性影響

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著實(shí)驗(yàn)溫度的不斷上調(diào)，管材的腐蝕性反應(yīng)速率呈現(xiàn)出顯著上升的狀態(tài)，但是當(dāng)其反應(yīng)速率到達(dá)一定的峰值之后，又呈現(xiàn)出下降的趨勢(shì)。從文章中提到的實(shí)驗(yàn)中可以觀察得知，當(dāng)實(shí)驗(yàn)溫度達(dá)到186℃的時(shí)候，管材的腐蝕速率達(dá)到了最大數(shù)值。對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)值進(jìn)行分析并且參照相關(guān)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)之后可以得知，腐蝕程度最輕的時(shí)候，溫度應(yīng)該控制在186-210℃之間。通過(guò)觀察發(fā)現(xiàn)，文章中實(shí)驗(yàn)所選管材在實(shí)驗(yàn)期間整體腐蝕速率都處于相對(duì)較低的狀態(tài)，符合普通暖通空調(diào)通風(fēng)管道的安全使用標(biāo)準(zhǔn)。之所以管材在這種環(huán)境下不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的腐蝕反應(yīng)，可能與管材中存在的鉻元素有關(guān)，這種元素通常會(huì)在管材的表層上形成鈍化膜，這種鈍化膜能夠起到有效的保護(hù)作用，能夠有效抑制腐蝕現(xiàn)象，如果溫度處于大幅度下降的狀態(tài)，鈍化膜不會(huì)產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)溫度上升之后，管材表面便會(huì)生成鈍化膜，抑制腐蝕速率。

在實(shí)驗(yàn)環(huán)境溫度處于95～155℃之間時(shí)，在經(jīng)過(guò)了高溫高壓的腐蝕影響后試樣的表層腐蝕情況相對(duì)較為完整，并且在腐蝕之前的拋光跡象依然十分清晰，此即表明在腐蝕情況發(fā)生時(shí)所形成的膜層較為纖薄。伴隨著溫度的上升，在腐蝕溫度達(dá)到185℃之后，試樣的表層拋光跡象已經(jīng)十分模糊，此即表明表面鈍化膜已逐步產(chǎn)生，且膜層相對(duì)較厚。由表面的膜層形貌來(lái)看，較為致密憑證，因此在試驗(yàn)過(guò)程中所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象可推測(cè)是均勻的。

2、二氧化碳分壓對(duì)通風(fēng)管道造成的腐蝕性影響

通過(guò)進(jìn)行二氧化碳分壓實(shí)驗(yàn)可以發(fā)現(xiàn)，隨著壓力的不斷提升，管材被腐蝕的速率也逐漸加快，但是上升到一定程度之后，又出現(xiàn)下降的狀態(tài)，當(dāng)分壓達(dá)到2.9MPa的時(shí)候，管材的腐蝕速率處于最高狀態(tài)。通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)中的腐蝕程度進(jìn)行檢測(cè)，可以發(fā)現(xiàn)二氧化碳分壓實(shí)驗(yàn)中管材的腐蝕狀態(tài)處于較輕程度。當(dāng)分壓升高的時(shí)候，腐蝕速率會(huì)增高，此時(shí)是因?yàn)槎趸既芙庠诹烁g性實(shí)驗(yàn)溶液當(dāng)中，因此加快了腐蝕反應(yīng)。當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行到一定程度之后，管材腐蝕之后的產(chǎn)物會(huì)對(duì)腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，這也是反應(yīng)速率逐漸減小的原因。通過(guò)觀察可以得知，實(shí)驗(yàn)中的分壓值設(shè)置在1.6MPa的時(shí)候，實(shí)驗(yàn)管材沒(méi)有發(fā)生比較明顯的腐蝕性反應(yīng)，表面的拋光跡象還可以看到。當(dāng)分壓值超過(guò)了2.7MPa之后，管材的表層開(kāi)始出現(xiàn)腐蝕性物質(zhì)，隨著時(shí)間的流逝，腐蝕性產(chǎn)物的數(shù)量逐漸增多，直到分壓值高達(dá)5.6MPa的時(shí)候，管材的鈍化膜厚度足夠，已經(jīng)形成了一道厚厚的屏障，對(duì)于腐蝕性反應(yīng)的抑制作用非常明顯，在這個(gè)時(shí)候也就是反應(yīng)速率開(kāi)始下降的時(shí)候。

3、氯濃度對(duì)于通風(fēng)管材的腐蝕性影響

在實(shí)驗(yàn)中可以發(fā)現(xiàn)，通過(guò)調(diào)整氯氣濃度，令其濃度逐漸增加，管材的腐蝕反應(yīng)越發(fā)激烈，速率顯著提升，直到氯氣的濃度達(dá)到了55g/L之后，成為了反應(yīng)中的過(guò)渡數(shù)值，在這個(gè)濃度狀態(tài)下，腐蝕反應(yīng)的速率是最高的，超出這個(gè)濃度之后，即使?jié)舛纫恢痹谠黾?，管材的腐蝕反應(yīng)處于逐漸消退的狀態(tài)。實(shí)驗(yàn)中的通風(fēng)管材在高溫高壓強(qiáng)的實(shí)驗(yàn)條件下進(jìn)行的腐蝕性反應(yīng)，實(shí)質(zhì)上屬于一種電化學(xué)反應(yīng)。在這種反應(yīng)中充當(dāng)陽(yáng)極反應(yīng)的部分是鐵元素的氧化還原反應(yīng)，雖然在此過(guò)程中氯氣沒(méi)有參與到反應(yīng)當(dāng)中，但是氯氣濃度的上升會(huì)改變實(shí)驗(yàn)溶液中的鹽度，鹽度的提升抑制了二氧化碳在水中的溶解，陰極反應(yīng)部分此時(shí)就受到了抑制。陰極部分的反應(yīng)程度逐漸減小，腐蝕反應(yīng)也就受到了抑制，反應(yīng)速率呈下降趨勢(shì)。這也就是氯氣濃度到達(dá)臨界值的時(shí)候，腐蝕反應(yīng)反而冷卻的根本原因。當(dāng)氯氣濃度值較低的時(shí)候，可以觀察到實(shí)驗(yàn)管材表層部分沒(méi)有明顯的被腐蝕跡象，拋光跡象依舊可以觀察的到。這個(gè)狀態(tài)下管材表層的鈍化保護(hù)膜只有薄薄的一層。前文提到，鈍化膜的主要成分是管材中的鉻元素，只有在溫度條件達(dá)標(biāo)的情況下，鉻元素才會(huì)大量聚集在材料表層，抑制反應(yīng)溶液中的二氧化碳溶解，有效保護(hù)管材，抑制腐蝕。與此同時(shí)如果氮元素的濃度處于持續(xù)上升的狀態(tài)，那么管材保護(hù)膜中的碳元素會(huì)逐漸減少?；w材料和反應(yīng)溶液之間的化學(xué)反應(yīng)就會(huì)逐漸冷卻，整體腐蝕速率就會(huì)下降。

4、暖通空調(diào)制冷通風(fēng)管道的耐腐蝕性能研究實(shí)驗(yàn)結(jié)論分析

在研究過(guò)程中，通過(guò)控制實(shí)驗(yàn)的溫度，令其處于不斷上升的狀態(tài)，實(shí)驗(yàn)管材的腐蝕反應(yīng)會(huì)呈現(xiàn)出先激烈后冷卻的狀態(tài)，這是一種反應(yīng)速率先上后下的趨勢(shì)。在該實(shí)驗(yàn)中，溫度的臨界點(diǎn)為186℃。通過(guò)控制二氧化碳的分壓值，令其不斷增加，管材的腐蝕反應(yīng)速率也是先上后下，在該反應(yīng)中，二氧化驗(yàn)的分壓臨界值為2.7MPa。在實(shí)驗(yàn)中通過(guò)控制氯元素的濃度可以發(fā)現(xiàn)，濃度越高，腐蝕反應(yīng)越發(fā)激烈，到達(dá)濃度的臨界值55g/L之后，即使?jié)舛壤^續(xù)加大，腐蝕反應(yīng)還會(huì)處于繼續(xù)下降的狀態(tài)，此時(shí)濃度對(duì)于腐蝕反應(yīng)基本沒(méi)有較大影響。

在進(jìn)行暖風(fēng)空調(diào)制冷通風(fēng)管道耐腐蝕性實(shí)驗(yàn)研究的過(guò)程中，研究人員應(yīng)該注重科學(xué)合理化研究方式，對(duì)原材料實(shí)驗(yàn)的安全、質(zhì)量都要嚴(yán)格控制。研究負(fù)責(zé)人必須承擔(dān)起相應(yīng)的責(zé)任，將空調(diào)原材料過(guò)程從項(xiàng)目開(kāi)始的設(shè)計(jì)規(guī)劃到中間進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，再到最后的結(jié)果分析，每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須做到認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格把控，這樣才能夠保證實(shí)驗(yàn)進(jìn)程的準(zhǔn)確、精細(xì)，才能保證研究結(jié)果具有相應(yīng)的參考價(jià)值。

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（作者單位：廣東申菱環(huán)境系統(tǒng)股份有限公司）