【摘要】：機車換熱器是內燃機車正常運行的關鍵設備。機車換熱器的腐蝕與污垢沉積會嚴重降低熱換熱效率,導致換熱器內管道失效甚至停機、造成運行成本的增加。構成機車換熱器的材質主要是銅及其合金,銅及其合金的腐蝕可歸結為均勻腐蝕、點蝕、侵蝕和大氣腐蝕。預防銅及其合金腐蝕的緩蝕劑主要以硼砂、亞硝酸鈉、硅酸鈉和苯丙三氮唑復配而成,但在實際使用過程中,機車換熱器中的黃銅管易發(fā)生點蝕現象。本文選取黃銅扁管、黃銅鍍錫扁管、T2銅片和T2銅管為研究對象,建立硼砂、亞硝酸鈉、硅酸鈉和苯丙三氮唑的不同配比以及溫度為變量的正交表,采用掛片增重、失重、SEM和EDS研究機車換熱器中銅管的點蝕機理及影響因素。其結果如下:T2銅試片的腐蝕程度由大到小的影響是:溫度硼砂硅酸鈉苯并三氮唑硅酸鈉;T2銅管試件的腐蝕程度由大到小的影響是:溫度硼砂硅酸鈉亞硝酸鈉苯并三氮唑;對黃銅管試件的腐蝕程度由大到小的影響是:溫度亞硝酸鈉硅酸鈉苯并三氮唑硼砂;對黃銅鍍錫扁管試件的腐蝕程度由大到小的影響是:溫度硼砂硅酸鈉亞硝酸鈉苯并三氮唑。SEM結果表明造成T2銅管和黃銅扁管點蝕的主要原因是銅表面上氧化亞銅保護薄膜的局部破裂。致使坑底的銅作為陽極和表面的氧化亞銅薄膜作為陰極形成電偶,使得銅在坑中溶解發(fā)生點蝕,而氧化膜的破裂與過量的含碳殘渣以及污垢(異物)在表面的沉積、機械攻擊造成、材料自身的缺陷所致有關。在相同時長的掛片腐蝕試驗中,T2銅片幾乎沒有腐蝕,T2銅管的腐蝕為點蝕初期階段,而黃銅扁管的腐蝕為點蝕向均勻腐蝕過渡階段,黃銅鍍錫扁管為均勻腐蝕階段。EDS結果表明未腐蝕的銅表面上的元素為氧和銅(即氧化亞銅),點蝕表面上的元素為氧、碳、銅及硅(堿式碳酸銅及二氧化硅的混合物);未腐蝕的黃銅表面上的元素為氧、鋅和銅(即氧化亞銅及金屬鋅),點蝕表面上的元素為氧、碳、銅、鐵、鋅及硅(堿式碳酸銅、二氧化硅、氧化鐵的混合物)發(fā)生被腐蝕的試片碳元素含量是降低的。根據實驗結果總結了針對黃銅扁管、黃銅鍍錫扁管、T2銅片和T2銅管的復配緩蝕劑(硼砂、亞硝酸鈉、硅酸鈉和苯丙三氮唑)的最佳配比,為實際應用提供了一定的指導。
【圖文】：

圖 1.1 T2 紫銅管腐蝕失效機理模型及其合金腐蝕國外研究現狀其合金由于其高導熱性而廣泛用于冷卻系統(tǒng)。另一方面，銅材料容易受到生物的腐蝕和結垢。在封閉的循環(huán)冷卻系統(tǒng)中，銅腐蝕是不可避免的，但銅腐蝕取決于溶解的 O2和 CO2、pH 值、溫度、微生物濃度、污染環(huán)境(S時)、溶液的組成、水流速度和電位差(不同的冶金)等，銅合金的腐蝕除了素有關外，還與合金中其它元素的含量有關[14-22]。u 等[23]研究了污染環(huán)境中(SO2和 H2S 存在時)銅的腐蝕，分析發(fā)生腐蝕的原腐蝕預測模型。研究結果表明：SO2環(huán)境中銅的腐蝕速率在腐蝕初期增加降；相比之下 H2S 環(huán)境中銅的腐蝕速率在腐蝕早期緩慢增加，然后在后期O2環(huán)境中的腐蝕產物由銅礦(Cu2O)和藍晶石(Cu4(OH)6SO4)，而硫化氫環(huán)境是 Cu2O 和輝銅礦(Cu2S)。en 等學者[24]發(fā)現 SRB 粘附在銅表面上形成生物膜，，所產生的腐蝕產物主要成。硫化亞銅和 EPS 通過提供抗銅毒性的屏障有助于 SRB 在銅上的附著

2.1 銅材料（1）紫銅表現出優(yōu)良的導電性和導熱性，其抗氧化性能使其具有良好的防腐蝕性。圖2.1描述了銅的熱力學穩(wěn)定性。該圖是Cu-H2O體系對10-5 M可溶性銅的一個Pourbaix圖[29]。該圖表明，銅在低電位值下不受腐蝕，氧化亞銅（Cu2O，青銅）在很小的電位值范圍內穩(wěn)定；在與大氣中 O2平衡的情況下，氧化銅（CuO，磷灰石）在堿性 pH 值下穩(wěn)定。特別是在停滯狀態(tài)下，這些固體通過陽極和陰極反應在表面形成保護膜，從而防止表面進一步發(fā)生侵蝕性腐蝕。在較低的 pH 值下，Cu2+穩(wěn)定，此時銅被氧化而腐蝕。當銅腐蝕時
【學位授予單位】：蘭州交通大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TK172

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本文編號：2656078