热交换器用耐蚀铜合金

摘要

本发明合金是适于做热交换器和冷凝器管用的耐腐蚀铜合金。它是以硼、铝做为添加剂的含砷锡黄铜合金材料。在淡水发电厂使用，比通常用的含砷锡黄铜具有更好的耐腐蚀性，能适应污染淡水环境。

说明书

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本发明合金用做热交换器和冷凝器管材。

铜基合金在热交换器上的应用已得到普遍承认。含砷的锡黄铜（牌号Hsn70-1A）国际上称为含砷海軍黄铜（美国称443合金），具有稳定的工艺特性，用它做成的管材在淡水发电厂冷凝器上使用已有多年，显示出较好的耐蝕性。但是由于淡水发电厂分布广泛，使用的冷却水来源不同，对管材的腐蝕程度也不一样，使用寿命相差悬殊，直接影响发电量的增加。因此研制更适用于做热交换器的冷凝器管的新合金材料是很必要的。

含砷锡黄铜（Hsn70-1A）用做淡水发电厂冷凝器管材。一般限制水质含溶解固形物小于1000PPM范围，而内陆电厂使用的冷却水含溶解固形物很多是超过1000PPM，经常有结垢、蝕孔、穿漏现象发生，给电厂的机组维护和正常运转带来很多障碍。

国内外学者注意了这方面问题。研制出各种铜基合金材料来提高耐蝕性能。美国专利3627593是以Cu-Zn为基添加Ni来达到提高耐蚀性的目的：美国专利3703367是以Cu-Zn为基的合金或加入Ti、AL或加入Ni或Ti、AL、Ni都添加的方法;美国专利3713814是在Cu-Zn为基添加Pb、Ni、Mn、AL的方法”美国专利4208708是在Cu-Zn为基合金中添加Ni、Fe、Co、Mn、AS来提高耐蚀性的。日本《金属学会志》34卷No3，343-347頁发表了题为“添加剂对黄铜在高温真空条件下脱锌速率的影响”的报告，该文研究了含Zn30%的黄铜添加Fe、Co、Ni元素所起的作用。日本Otsu等人在《住友轻金属技报》1960年1月、1964年1月、4月、7月、10月号中发表了题为“铜合金在高温水和蒸汽中的腐蚀”的报告，发现少量的Fe、Ni、As、Sb、P添加元素对提高Zn30%铜合金耐蚀性有一定效果。中国西安热工研究所1980年1月发表的文章“凝汽器含As黄铜管工业性试验总结”（初稿）中16、18、20頁上列举了某厂制造的含砷锡黄铜添加的70-1-1+AS牌号冷凝管;华北电力试验研究所1981年11月发表的“污染海水中凝汽器管选取试验”一文中介绍了在含砷锡黄铜中分别添加Ni、Ti、AL元素的实验情况。但是，所有这些文献中，没有一篇文献涉及到本发明所述合金。

本发明的主要目的是提供一种成本低，具有很高耐蚀性的铜合金，它比通常用在淡水发电厂冷凝器上的含砷锡黄铜管有更好的耐蚀性能，尤其是在使用中能形成均匀、坚固、光亮的表面膜，不结垢耐腐蚀，在污染的淡水中同样适用，在能源工业上有很大实用价值。

（详细说明）

本发明合金是以铜为基的含砷、锡黄铜中添加硼（B）、铝（AL）元素所组成的。它的最佳成份是Cu69.0～71.0%、Sn0.8～1.3%、AS（或Sb）0.03～0.06%、B0.001～0.1%、AL0.001～0.02%（重量百分数，全文同），Zn为余量。

本合金的制备可按常规法进行，熔铸时加入B、AL    Cu、中间合金，合格的铸锭先经过热加工，成坯料规格，然后按交替进行的退火、冷压力加工方法进行，直至最终所需的规格。

本合金制作工艺和优点可从下面的例子中很容易看出。

例：

含Cu69.41%、Sn0.97%、As0.0418%、B0.028%、AL、0.02%、Zn为余量的合金以低频感应电炉熔化;采取半连續浇铸方式浇成铸錠，经热冷加工及必要的退火工艺、制成管材成品φ25×1mm、然后进行除油、脱脂、退火、检查。

制成的本合金成品，与通常用的含砷锡黄铜管材一起在三个不同水质条件的淡水发电厂进行工业性装机试验，经过近三年时间的考验，和实验室静态浸泡试验结果对比，显示出对应性很好，一致看出它的耐蚀性能超过含砷锡黄铜管材，在电厂多次抽管检查结果如下：

1、宏观检验：

从表1可見，本合金在不同水质条件下实际装机运行，结果能形成坚固均匀的光亮保护膜，不结垢，在相同条件下较HSn70-1A管耐蚀。

从表2所見，本合金在电厂装机使用时间尽管长短不等，但机械性能变化较小，而HSn70-1A变化比本合金大。

3、金相显微检验：

把在丙发电厂装机28个月以后抽下来的管材在实验室做金相磨光浸蝕，放大200倍观察发现本合金没有腐蝕现象发生，而含砷锡黄铜（HSn70-1A）有明显的栓状溶解腐蝕。

4、实验室静态浸蝕：

将本合金和HSn70-1A合金管材试样各截取小段，一起用3%NaCL水溶液连續浸泡21天（504小时），温度40±1℃，PH值分别为5.5和7.8两种条件，然后取出，清洗掉腐蝕产物，测取数据结果如下：

表3

浸液    失重量    平均腐蝕速度平均腐蝕深度

合金

PH值 mg/cm²g/m.小时>

5.5 本合金 5.60×10^-311×10^-311×10^-3

HSn70-1A 7.58×10^-315×10^-315×10^-3

7.8 本合金 7.49×10^-314×10^-315×10^-3

HSn70-1A 8.46×10^-317×10^-317×10^-3

从表3可以看出，无论PH值高或低，本合金都比HSn70-1A合金耐蝕性能好。

总之，从上述四项检验结果看，本合金在不同水质条件下使用，其耐腐蝕性能都明显优于通常用的含砷锡黄铜HSn（70-A1）。

由于本合金具有导热性好、耐蚀性好的特点，它的应用必将日益广泛，尤其在淡水发电厂机组里做冷凝器管长期使用，耐腐蚀而不结垢，会使电厂减少停机次数，减少管材泄漏，少堵孔，有利于维护机组，延长机组管材使用寿命，增加发电量。