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)管道耐腐蝕性實驗分析

1、耐腐蝕性實驗材料的選擇

文章選取的實驗管材是普通暖通空調(diào)的制冷管道中，比較常見的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)確測定管材中包括的主要化學(xué)成分，通過電感耦合的方式可以確定。在采購實驗材料的時候，由于材料質(zhì)量和性質(zhì)直接關(guān)系到實驗分析的結(jié)果，因此采購人員必須給予充分重視。

2、耐腐蝕性能研究方法

首先，實驗分析人員需要按照暖通空調(diào)的運行系統(tǒng)設(shè)置實驗場景，然后模擬制備部分通風(fēng)管道中可能存在的腐蝕物質(zhì)。在該研究項目中，主要的實驗?zāi)康木褪菫榱颂骄慷趸嫉姆謮骸囟纫约奥葰獾臐舛染唧w會對通風(fēng)管道造成什么樣的腐蝕性影響。當(dāng)實驗溫度控制在65-220℃的區(qū)間的時候，氯氣的濃度應(yīng)該控制在55g/L，與此同時二氧化碳的分壓要設(shè)置成為2.8MPa，實驗觀察時間設(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)，那么此時氯氣的濃度不變，溫度需要控制在155℃，實驗時長仍為130h。當(dāng)把氯氣濃度調(diào)整到5500～190000mg/L范圍內(nèi)的時候，溫度保持不變，二氧化碳的分壓應(yīng)該設(shè)置為2.8MPa，實驗觀察時間依舊保持不變。為了得出準(zhǔn)確的研究結(jié)果，實驗人員還需進(jìn)行失重腐蝕實驗，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，在觀察實驗樣品在腐蝕過程中的表層形狀的時候，需要使用掃描電鏡設(shè)備來完成。

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、溫度對于通風(fēng)管道造成的腐蝕性影響

在實驗過程中研究人員發(fā)現(xiàn)，隨著實驗溫度的不斷上調(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。從文章中提到的實驗中可以觀察得知，當(dāng)實驗溫度達(dá)到186℃的時候，管材的腐蝕速率達(dá)到了最大數(shù)值。對實驗數(shù)值進(jìn)行分析并且參照相關(guān)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)之后可以得知，腐蝕程度最輕的時候，溫度應(yīng)該控制在186-210℃之間。通過觀察發(fā)現(xiàn)，文章中實驗所選管材在實驗期間整體腐蝕速率都處于相對較低的狀態(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)，鈍化膜不會產(chǎn)生，實驗溫度上升之后，管材表面便會生成鈍化膜，抑制腐蝕速率。

在實驗環(huán)境溫度處于95～155℃之間時，在經(jīng)過了高溫高壓的腐蝕影響后試樣的表層腐蝕情況相對較為完整，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，且膜層相對較厚。由表面的膜層形貌來看，較為致密憑證，因此在試驗過程中所發(fā)生的腐蝕現(xiàn)象可推測是均勻的。

2、二氧化碳分壓對通風(fēng)管道造成的腐蝕性影響

通過進(jìn)行二氧化碳分壓實驗可以發(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的時候，管材的腐蝕速率處于最高狀態(tài)。通過對實驗中的腐蝕程度進(jìn)行檢測，可以發(fā)現(xiàn)二氧化碳分壓實驗中管材的腐蝕狀態(tài)處于較輕程度。當(dāng)分壓升高的時候，腐蝕速率會增高，此時是因為二氧化碳溶解在了腐蝕性實驗溶液當(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)物會對腐蝕反應(yīng)產(chǎn)生抑制作用，這也是反應(yīng)速率逐漸減小的原因。通過觀察可以得知，實驗中的分壓值設(shè)置在1.6MPa的時候，實驗管材沒有發(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)分壓值超過了2.7MPa之后，管材的表層開始出現(xiàn)腐蝕性物質(zhì)，隨著時間的流逝，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，對于腐蝕性反應(yīng)的抑制作用非常明顯，在這個時候也就是反應(yīng)速率開始下降的時候。

3、氯濃度對于通風(fēng)管材的腐蝕性影響

在實驗中可以發(fā)現(xiàn)，通過調(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)中的過渡數(shù)值，在這個濃度狀態(tài)下，腐蝕反應(yīng)的速率是最高的，超出這個濃度之后，即使?jié)舛纫恢痹谠黾樱懿牡母g反應(yīng)處于逐漸消退的狀態(tài)。實驗中的通風(fēng)管材在高溫高壓強(qiáng)的實驗條件下進(jìn)行的腐蝕性反應(yīng)，實質(zhì)上屬于一種電化學(xué)反應(yīng)。在這種反應(yīng)中充當(dāng)陽極反應(yīng)的部分是鐵元素的氧化還原反應(yīng)，雖然在此過程中氯氣沒有參與到反應(yīng)當(dāng)中，但是氯氣濃度的上升會改變實驗溶液中的鹽度，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。這也就是氯氣濃度到達(dá)臨界值的時候，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候，可以觀察到實驗管材表層部分沒有明顯的被腐蝕跡象，拋光跡象依舊可以觀察的到。這個狀態(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)膜中的碳元素會逐漸減少。基體材料和反應(yīng)溶液之間的化學(xué)反應(yīng)就會逐漸冷卻，整體腐蝕速率就會下降。

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

在研究過程中，通過控制實驗的溫度，令其處于不斷上升的狀態(tài)，實驗管材的腐蝕反應(yīng)會呈現(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。在該實驗中，溫度的臨界點為186℃。通過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，二氧化驗的分壓臨界值為2.7MPa。在實驗中通過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)還會處于繼續(xù)下降的狀態(tài)，此時濃度對于腐蝕反應(yīng)基本沒有較大影響。

在進(jìn)行暖風(fēng)空調(diào)制冷通風(fēng)管道耐腐蝕性實驗研究的過程中，研究人員應(yīng)該注重科學(xué)合理化研究方式，對原材料實驗的安全、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)原材料過程從項目開始的設(shè)計規(guī)劃到中間進(jìn)行實驗，再到最后的結(jié)果分析，每一個環(huán)節(jié)都必須做到認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)，嚴(yán)格把控，這樣才能夠保證實驗進(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）