【摘要】：機(jī)車換熱器是內(nèi)燃機(jī)車正常運(yùn)行的關(guān)鍵設(shè)備。機(jī)車換熱器的腐蝕與污垢沉積會(huì)嚴(yán)重降低熱換熱效率,導(dǎo)致?lián)Q熱器內(nèi)管道失效甚至停機(jī)、造成運(yùn)行成本的增加。構(gòu)成機(jī)車換熱器的材質(zhì)主要是銅及其合金,銅及其合金的腐蝕可歸結(jié)為均勻腐蝕、點(diǎn)蝕、侵蝕和大氣腐蝕。預(yù)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(fù)配而成,但在實(shí)際使用過程中,機(jī)車換熱器中的黃銅管易發(fā)生點(diǎn)蝕現(xiàn)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(duì)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(jī)車換熱器中銅管的點(diǎn)蝕機(jī)理及影響因素。其結(jié)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(duì)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(duì)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(jié)果表明造成T2銅管和黃銅扁管點(diǎn)蝕的主要原因是銅表面上氧化亞銅保護(hù)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(diǎn)蝕,而氧化膜的破裂與過量的含碳?xì)堅(jiān)约拔酃?異物)在表面的沉積、機(jī)械攻擊造成、材料自身的缺陷所致有關(guān)。在相同時(shí)長的掛片腐蝕試驗(yàn)中,T2銅片幾乎沒有腐蝕,T2銅管的腐蝕為點(diǎn)蝕初期階段,而黃銅扁管的腐蝕為點(diǎn)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(jié)果表明未腐蝕的銅表面上的元素為氧和銅(即氧化亞銅),點(diǎn)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(diǎn)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(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)了針對(duì)黃銅扁管、黃銅鍍錫扁管、T2銅片和T2銅管的復(fù)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(shí)際應(yīng)用提供了一定的指導(dǎo)。
【圖文】：

圖 1.1 T2 紫銅管腐蝕失效機(jī)理模型及其合金腐蝕國外研究現(xiàn)狀其合金由于其高導(dǎo)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(jié)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(shí))、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(guān)外，還與合金中其它元素的含量有關(guān)[14-22]。u 等[23]研究了污染環(huán)境中(SO2和 H2S 存在時(shí))銅的腐蝕，分析發(fā)生腐蝕的原腐蝕預(yù)測(cè)模型。研究結(jié)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(chǎn)物由銅礦(Cu2O)和藍(lán)晶石(Cu4(OH)6SO4)，而硫化氫環(huán)境是 Cu2O 和輝銅礦(Cu2S)。en 等學(xué)者[24]發(fā)現(xiàn) SRB 粘附在銅表面上形成生物膜，，所產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)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(xiàn)出優(yōu)良的導(dǎo)電性和導(dǎo)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(xué)穩(wěn)定性。該圖是Cu-H2O體系對(duì)10-5 M可溶性銅的一個(gè)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(nèi)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(yīng)在表面形成保護(hù)膜，從而防止表面進(jìn)一步發(fā)生侵蝕性腐蝕。在較低的 pH 值下，Cu2+穩(wěn)定，此時(shí)銅被氧化而腐蝕。當(dāng)銅腐蝕時(shí)
【學(xué)位授予單位】：蘭州交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TK172

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本文編號(hào)：2656078