تحذير عام: ليست كل أنواع النحاس آمنة
تعتبر التركيبات النحاسية التجارية القياسية عمومًا غير آمنة للاستخدام لفترات طويلة في البيئات البحرية أو المياه المالحة. السبب الرئيسي هو نوع معين من التآكل يسمى إزالة الزنك، والذي يتم تسريعه بقوة بواسطة الكلوريدات الموجودة في مياه البحر.
عملية إزالة الزنك في المياه المالحة
إزالة الزنك هو تفاعل كيميائي حيث يتسرب عنصر الزنك من السبيكة. وفي المياه المالحة، ذات التركيز العالي لأيون الكلوريد، يزداد معدل ذوبان الزنك، خاصة في الظروف الدافئة. ما تبقى هو هيكل نحاسي ضعيف ومسامي وإسفنجي.
فشل شديد في المياه المالحة الساخنة
يصبح خطر الفشل حرجًا في مياه البحر الدافئة. لقد وثقت الدراسات الكيميائية أنه في محلول كلوريد الصوديوم 16% عند درجات حرارة تتراوح بين 60 درجة إلى 80 درجة، تكون عملية إزالة الزنك شديدة. ارتفع محتوى النحاس في سطح السبيكة إلى 98%، مما يعني اختفاء الزنك الهيكلي، مما ترك التركيب هشًا للغاية.
الحل المعتمد: نحاس DZR
للاستخدام البحري الآمن، يجب عليك استخدامDZR النحاس(النحاس المقاوم لإزالة الزنك)، المعروف أيضًا باسم النحاس CR (المقاوم للتآكل). يقوم المصنعون بإنتاج تركيبات جلدية ومكونات أخرى من نحاس DZR على وجه التحديد، مع الإشارة بوضوح إلى أنها مناسبة للتعرض لمياه البحر. تحتوي هذه السبيكة على مواد مضافة مثل القصدير أو الزرنيخ لمنع ترشيح الزنك.
البرونز مقابل النحاس في التآكل الجلفاني
تعتمد السلامة على الحفاظ على ثبات المجموعة "المبللة" بالكامل. ومن المخاطر المعروفة التآكل الجلفاني بين سبائك النحاس والبرونز. يؤدي الاختلاف في النبل بين المعدنين في المنحل بالكهرباء (المياه المالحة) إلى إنشاء بطارية، مما يتسبب في تسارع تعطل المادة الأقل نقاء (النحاس).
المبادئ التوجيهية البحرية المهنية
هذه ليست تقنية بسيطة. لن يقوم كبار تجار التجزئة البحريين ببيع التركيبات النحاسية القياسية من خلال-تطبيقات الهيكل. لقد حذروا صراحةً من أنه نظرًا لخطر التآكل الجلفاني، فإنهم "يوصون بعدم استخدام هذه السبائك معًا في بيئات المياه المالحة" وبدلاً من ذلك يقترحون صب البرونز أو المواد البلاستيكية المتخصصة مثل Marelon®.
أعلى-الماء مقابل أدناه-استخدام الماء
الموقع يحدد مدى خطورة الخطر. تكون التركيبات النحاسية مقبولة في بعض الأحيان للاستخدام فوق خط الماء-، مثل قضبان سطح السفينة أو التهوية، حيث لا يتم غمرها بشكل مستمر . ومع ذلك، بالنسبة لأي تركيب تحت الماء أو من خلال-الهيكل، فإن النحاس القياسي غير آمن وسيفشل حتماً .
بحث عن التعرض للغلاف الجوي
حتى خارج الماء، الهواء البحري مسبب للتآكل. تظهر الأبحاث التي أجريت على سبائك النحاس المعرضة للأجواء البحرية أن معدلات التآكل في الهواء البحري (0.6 إلى 1.1 ميكرومتر سنويًا) كانت أعلى منها في الهواء الريفي (0.2 إلى 0.6 ميكرومتر سنويًا). على مدى فترات طويلة، حتى "إزالة الزنك من النحاس كانت بدرجة كبيرة" في الأجواء البحرية.
الطلاء والطلاء ليس حلاً
في حين أن بعض التركيبات النحاسية المخصصة للاستخدام في الحديقة "الخارجية" أو المياه العذبة تتميز بطلاء الكروم أو النيكل لمقاومة التشويه، فإن هذا ليس حلاً للغمر في المياه المالحة. الطلاء ليس سوى حاجز مؤقت. بمجرد خدشه، سيتحلل النحاس الأساسي بسرعة في البيئة البحرية.
نحاس القصدير والدور المحدد للقصدير
تحتوي بعض سبائك النحاس على القصدير. لقد قامت الدراسات بفحص Cu-30Zn-1Sn (نحاس القصدير) لمقاومته للتآكل. ومن المثير للاهتمام أن الطور الغني بالقصدير في حدود حبيبات السبائك لم يتعرض للهجوم بسبب تكوين ثاني أكسيد القصدير (SnO₂). ومع ذلك، فإن مصفوفة طور ألفا () الأساسية للتركيب لا تزال تعاني من التآكل التفضيلي وإعادة ترسيب النحاس.
القوة الميكانيكية وعوامل التآكل
في حين أن البرونز أصعب بكثير وأكثر مقاومة للتآكل من النحاس، فإن الخطر الأساسي في التطبيقات البحرية ليس الاحتكاك الجسدي ولكن الفشل الكهروكيميائي. القوة العالية للبرونز تجعله مناسبًا للأجزاء ذات الضغط العالي-مثل المراوح، ولكن بالنسبة للتركيبات الثابتة، يظل العامل الحاسم هو مقاومة التآكل.
معايير ASTM ومواصفات المواد
من أجل السلامة، يعتمد المصنعون والمهندسون على معايير محددة للسبائك. يفي البرونز البحري- عادةً بمتطلبات ASTM B-61 أو B-62 المخصصة خصيصًا لتلبية المتطلبات العالية للتعرض لمياه البحر . إذا كانت التركيبة النحاسية تفتقر إلى تصنيف "بحري" أو "DZR" محدد، فيجب استبدالها بمكون برونزي مناسب أو مكون مركب معتمد للاستخدام في المياه المالحة.
ملخص
تجهيزات الأنابيب النحاسيةبشكل عام غير آمنة للبيئات البحرية ما لم يتم تصنيفها على وجه التحديد DZR (مقاومة لإزالة الزنك). سوف تعاني التركيبات النحاسية القياسية من إزالة الزنك السريع والتآكل الجلفاني عند تعرضها للمياه المالحة.
بالنسبة لأي تطبيق من تطبيقات خط الماء أدناه-، أو عندما تكون السلامة أمرًا بالغ الأهمية، استخدم التركيبات البرونزية المصبوبة (التي ثبت تاريخيًا أنها مناسبة لمياه البحر) أو المركبات غير المعدنية-المعتمدة. تحقق دائمًا من وجود علامات DZR أو CR (مقاومة للتآكل) ولا تخلط أبدًا سبائك النحاس والبرونز في نفس نظام المياه المالحة.
