Cảnh báo chung: Không phải tất cả đồng thau đều an toàn
Các phụ kiện bằng đồng thau thương mại tiêu chuẩn thường không an toàn khi sử dụng lâu dài trong môi trường biển hoặc nước mặn. Lý do chính là một loại ăn mòn cụ thể được gọi là quá trình khử kẽm, được tăng tốc mạnh mẽ bởi clorua có trong nước biển.
Quá trình khử kẽm trong nước mặn
Khử kẽm là một phản ứng hóa học trong đó thành phần kẽm của hợp kim bị lọc ra ngoài. Trong nước mặn, với nồng độ ion clorua cao, tốc độ hòa tan kẽm tăng lên, đặc biệt là trong điều kiện ấm áp. Những gì còn lại là một cấu trúc đồng yếu, xốp và xốp.
Thất bại nghiêm trọng trong nước mặn nóng
Nguy cơ thất bại trở nên nghiêm trọng trong nước biển ấm. Các nghiên cứu hóa học đã ghi nhận rằng trong dung dịch natri clorua (NaCl) 16% ở nhiệt độ 60 độ đến 80 độ, quá trình khử kẽm diễn ra nghiêm trọng. Hàm lượng đồng trên bề mặt hợp kim tăng lên 98%, nghĩa là kẽm cấu trúc đã biến mất, khiến khớp nối trở nên cực kỳ giòn.
Giải pháp được phê duyệt: DZR Brass
Để sử dụng hàng hải an toàn, bạn phải sử dụngĐồng thau DZR(Đồng thau chống khử kẽm), còn được gọi là đồng thau CR (Chống ăn mòn). Các nhà sản xuất đặc biệt sản xuất các phụ kiện da và các bộ phận khác từ đồng thau DZR, nêu rõ rằng chúng phù hợp để tiếp xúc với nước biển. Hợp kim này có chứa các chất phụ gia như thiếc hoặc asen để ngăn chặn sự rửa trôi kẽm.
Đồng so với đồng thau trong ăn mòn điện
Sự an toàn phụ thuộc vào việc giữ cho toàn bộ cụm "ướt" nhất quán. Một nguy cơ đã biết là sự ăn mòn điện giữa đồng thau và hợp kim đồng thau. Sự khác biệt về độ quý giữa hai kim loại trong chất điện phân (nước mặn) tạo ra pin, gây ra sự hỏng hóc nhanh chóng của vật liệu kém quý hơn (đồng thau).
Hướng dẫn hàng hải chuyên nghiệp
Đây không phải là một kỹ thuật nhỏ. Các nhà bán lẻ hàng hải lớn sẽ không bán phụ kiện bằng đồng tiêu chuẩn cho các ứng dụng-thân tàu. Họ cảnh báo rõ ràng rằng do nguy cơ ăn mòn điện, họ "khuyên bạn không nên sử dụng các hợp kim này cùng nhau trong môi trường nước mặn" và thay vào đó đề xuất sử dụng đồng đúc hoặc nhựa chuyên dụng như Marelon®.
Trên-Nước so với Bên dưới-Sử dụng nước
Vị trí xác định mức độ nghiêm trọng của rủi ro. Các phụ kiện bằng đồng thau đôi khi được chấp nhận để sử dụng-trên mực nước, chẳng hạn như trên lan can boong hoặc hệ thống thông gió, nơi chúng không bị ngập nước liên tục. Tuy nhiên, đối với bất kỳ phụ kiện nào dưới nước hoặc xuyên qua-thân tàu, đồng thau tiêu chuẩn không an toàn và chắc chắn sẽ bị hỏng .
Nghiên cứu về tiếp xúc với khí quyển
Ngay cả ở ngoài nước, không khí biển cũng có tính ăn mòn. Nghiên cứu về hợp kim đồng tiếp xúc với khí quyển biển cho thấy tốc độ ăn mòn trong không khí biển (0,6 đến 1,1 µm mỗi năm) cao hơn trong không khí nông thôn (0,2 đến 0,6 µm mỗi năm). Trong thời gian dài, ngay cả "sự khử kẽm của đồng thau cũng ở mức độ đáng kể" trong khí quyển biển.
Mạ và sơn không phải là một giải pháp
Mặc dù một số phụ kiện bằng đồng dành cho khu vườn "ngoài trời" hoặc sử dụng nước ngọt có mạ crôm hoặc niken để chống xỉn màu nhưng đây không phải là giải pháp cho việc ngâm trong nước mặn. Lớp phủ chỉ là rào chắn tạm thời; một khi bị trầy xước, lớp đồng thau bên dưới sẽ bị khử kẽm nhanh chóng trong môi trường biển.
Thiếc đồng thau và vai trò cụ thể của thiếc
Một số hợp kim đồng thau có chứa thiếc. Các nghiên cứu đã kiểm tra khả năng chống ăn mòn của Cu{4}}30Zn-1Sn (đồng thau thiếc). Điều thú vị là pha giàu thiếc ở ranh giới hạt của hợp kim không bị tấn công do sự hình thành thiếc đioxit (SnO₂). Tuy nhiên, ma trận pha alpha ( ) cơ bản của phụ kiện vẫn bị ăn mòn và tái lắng đọng đồng nhiều hơn.
Độ bền cơ học và các yếu tố mài mòn
Mặc dù đồng thau cứng hơn đáng kể và có khả năng chống mài mòn cao hơn đồng thau nhưng rủi ro chính trong các ứng dụng hàng hải không phải là ma sát vật lý mà là hỏng hóc điện hóa. Độ bền cao hơn của đồng khiến nó phù hợp với các bộ phận có ứng suất-cao như cánh quạt, nhưng đối với các phụ kiện tĩnh, yếu tố quan trọng vẫn là khả năng chống ăn mòn.
Tiêu chuẩn ASTM và thông số kỹ thuật vật liệu
Để đảm bảo an toàn, các nhà sản xuất và kỹ sư dựa vào các tiêu chuẩn hợp kim cụ thể. Đồng-hàng hải thường đáp ứng các yêu cầu ASTM B-61 hoặc B-62 dành riêng cho nhu cầu cao về tiếp xúc với nước biển . Nếu phụ kiện bằng đồng thau thiếu xếp hạng "Marine" hoặc "DZR" cụ thể, thì nó phải được thay thế bằng thành phần bằng đồng hoặc composite phù hợp đã được phê duyệt để sử dụng trong nước mặn.
Bản tóm tắt
Phụ kiện đường ống đồng thauthường không an toàn cho môi trường biển trừ khi chúng được dán nhãn cụ thể là DZR (Chống khử kẽm). Các phụ kiện bằng đồng tiêu chuẩn sẽ bị khử kẽm và ăn mòn điện nhanh chóng khi tiếp xúc với nước mặn.
Đối với bất kỳ-ứng dụng nào dưới mực nước hoặc khi an toàn là rất quan trọng, hãy sử dụng các phụ kiện bằng đồng đúc (đã được chứng minh trước đây là dùng được cho nước biển) hoặc vật liệu tổng hợp phi kim loại đã được phê duyệt-. Luôn kiểm tra các dấu hiệu DZR hoặc CR (Chống ăn mòn) và không bao giờ trộn lẫn đồng thau và hợp kim đồng thau trong cùng một hệ thống nước mặn.
