Page 73 - 理化检验-物理分册2022年第二期

石常亮, 等: 船舶冷却系统铜镍合金管腐蚀穿孔原因

的。管内壁光滑区域的腐蚀痕迹不明显, 在高倍显 所示。由表 3 可知: 区域 1~3 中含有大量的硅、 氧、
微镜下观察, 其存在一定的沿晶界腐蚀特征, 但尚处 碳元素, 少量的氯、 钾、 钙等元素; 区域 4 中含有较多
于腐蚀的早期。 的铁、 氯、 氧、 铜等元素; 区域 5 中则含有较多的氧、
为了研究腐蚀产物及铜镍合金管的成分, 对图 铜元素; 区域 6~8 的成分符合标准 GB / T26291 —

7 , 8 中的各个区域进行能谱( EDS ) 分析, 结果如表 3 2010 《 舰船用铜镍合金无缝管》 的技术要求。
表 3 图 7 , 8 中各区域能谱分析结果 %
质量分数
区域编号
C O M g Al Si P S Cl K Ca Mn Fe Ni Cu
1 24.93 38.75 0.50 1.17 10.15 0.46 0.20 0.59 0.23 0.55 1.26 4.29 0.91 16.00
2 23.37 37.86 0.43 0.90 8.21 - - 3.42 - 0.35 3.83 1.76 0.90 18.97
3 27.70 40.20 0.51 1.18 9.86 0.38 - 0.51 0.22 0.48 3.32 2.23 - 13.41
4 9.26 31.16 - 0.31 0.67 0.43 - 1.59 - 0.43 - 10.45 9.34 36.35
5 15.23 11.75 - - - - - - - - 0.80 1.70 9.15 61.36
6 - - - - - - - - - - 0.78 1.59 10.46 87.17

7 - - - - - - - - - - 0.80 1.60 10.39 87.21
8 - - - - - - - - - - 0.81 1.57 10.33 87.29
扩展, 出现腐蚀坑; 当腐蚀坑内存在泥沙沉积时, 形
2 综合分析
成了腐蚀原电池, 局部管壁发生点蚀, 直至管壁被穿
理化性能测试结果表明, 该铜镍合金管的化学 透, 并最终发生腐蚀穿孔。

成分和拉伸性能均符合标准 GB / T26291 — 2010 的
技术要求, 管体及腐蚀坑处的显微组织没有发现异 3 结语

常, 所以材料性能并不是此次失效事故的主要原因。 穿孔管的内壁存在不同程度的划痕, 且腐蚀坑
对于铜镍合金管, 在没有泥沙沉积的情况下, 在 内壁显微组织形貌呈现“ 波纹” 状, 符合海水冲刷腐

溶解氧充足的海水中铜镍合金表面很快生成 Cu 2O 蚀的特征; 腐蚀坑的显微组织形貌呈“ 冰糖块” 状, 符
膜, 其具有腐蚀防护作用 [ 4 ] 。虽然在海水冲刷下管道 合晶间腐蚀的特征; 泥沙沉积在管壁的腐蚀坑内, 形
会发生少量腐蚀, 但在海水中氧充足的情况下, 会不 成腐蚀原电池, 导致局部管壁发生点蚀; 该穿孔管的
断生成新的保护膜, 防止腐蚀的进一步加深。从管内 腐蚀穿孔失效主要是由海水冲刷腐蚀、 晶间腐蚀及
壁光滑区域的 EDS分析可以看出, 其有较多的氧、 铜 点蚀共同造成的, 海水中存在泥沙是该铜镍合金管
元素, 其生成的腐蚀产物是 Cu 2O , 故其管内壁光滑区 发生腐蚀穿孔的主要原因。
域的腐蚀痕迹并不明显, 仅在高倍下能观察到存在一
参考文献:
定的沿晶界腐蚀特征, 尚处于腐蚀的早期阶段, 进一
[ 1 ] 戴志强, 李 运 刚, 齐 艳 飞, 等 .Cu-Ni合 金 的 研 究 现 状
步验证了 Cu 2O 膜对铜镍合金的保护作用。
该铜镍合金管的腐蚀穿孔失效主要是由海水冲 [ J ] . 合成材料老化与应用, 2015 , 44 ( 2 ): 136-140.
[ 2 ] 王虹斌, 赵进刚, 王曰义 . 舰船冷却设备腐蚀特点及选
刷腐蚀、 晶间腐蚀和点蚀共同造成的。其腐蚀破坏
过程为: 在海水冲刷、 腐蚀浸泡及泥沙颗粒的 作用 材[ J ] . 腐蚀科学与防护技术, 2003 , 15 ( 1 ): 54-55.
[ 3 ] 曹标, 谭莹, 李小敏 . 黄铜角阀开裂原因分析[ J ] . 理化
下, 铜镍合金管的腐蚀产物保护膜遭到破坏, 其中海
检验( 物理分册), 2017 , 53 ( 11 ): 841-843 , 847.
水冲刷起到主要作用; 在海水的作用下, 首先从晶界
[ 4 ] MELCHERSR E.Tem p eratureeffectonseawater
处开始发生晶界腐蚀, 并沿着晶界向内扩展; 当晶界
immersioncorrosionof90 : 10co pp er-nickelallo y [ J ] .
腐蚀扩展到一定程度时, 晶粒开始松动, 并在海水冲
CORROSION , 2001 , 57 ( 5 ): 440-451.
刷下, 晶粒开始脱落, 海水中存在的泥沙颗粒将进一 [ 5 ] 赵月红, 林乐耘, 崔大为 . 铜镍合金在我国实海海域的
步加速这一过程; 当晶粒脱落后, 在新出现的表面发 局部腐 蚀 [ J ] . 中 国 有 色 金 属 学 报, 2005 , 15 ( 11 ):
生晶间腐蚀和冲刷腐蚀, 腐蚀从内壁向外壁进一步 1786-1794. ( 下转第 61 页)
5 7