هل يمكن استخدام التركيبات النحاسية في المياه المالحة أو البيئات البحرية؟

الإجابة المختصرة: استخدم بحذر شديد

معيارتركيبات نحاسيةبشكل عامغير مستحسنللمياه المالحة أو البيئات البحرية بسبب نوع معين من التآكل يسمىإزالة الزنك. في حين أن النحاس البحري والنحاس DZR (مقاومة إزالة الزنك-) تم تصنيعهما لمقاومة ذلك، فإن نحاس السباكة القياسي سوف يفشل قبل الأوان في مياه البحر.

لأي تطبيق تحت الماء أو نظام بحري مهم،برونزيةيظل معيار الصناعة والخيار الأكثر أمانًا.

ما هو إزالة الزنك؟

إزالة الزنك هو الترشيح الانتقائي للزنك من سبائك النحاس. في المياه المالحة، يذوب محتوى الزنك من المعدن، تاركًا وراءه بنية نحاسية ضعيفة ومسامية. تقلل هذه العملية بشكل كبير من القوة الميكانيكية للمادة ويمكن أن تؤدي إلى فشل مفاجئ وكارثي.

وجدت دراسة علمية أجريت على النحاس البحري (Cu-39.0Zn-1.0Sn-3.5Pb) في مياه المحيط المحاكية أن النحاس البحري في ظروف مياه الصنبور أظهر أعلى معدلات التآكل وأشد عمليات إزالة الزنك، مع حجم الحفرة وحجمها الأقصى في تلك الظروف.

النحاس القياسي مقابل النحاس البحري في المياه المالحة

ليس كل شيءتركيبات نحاسيةيتم إنشاؤها على قدم المساواة. يحتوي نحاس السباكة القياسي على 30-40% من الزنك وهو شديد التأثر بإزالة الزنك. النحاس البحري عبارة عن سبيكة محددة مصممة للاستخدام البحري، وتحتوي عادةً على حوالي 60% نحاس، و39% زنك، و1% قصدير. في حين أن النحاس البحري يقدم مقاومة أفضل للتآكل من النحاس العادي، إلا أنه لا يزال يحتوي على نسبة عالية من الزنك، مما يجعله أكثر عرضة لإزالة الزنك من البرونز.

وأكدت الدراسة أنه حتى النحاس البحري يتعرض لعملية إزالة الزنك في المياه المالحة، مع تصاعد إزالة الزنك من مرحلتي ألفا وبيتا بمرور الوقت، خاصة في مياه الصنبور وظروف المياه المختلطة.

تحذيرات الخبراء من الصناعة البحرية

حذر أحد كبار المساحين البحريين، وهو بول ستيفنز من شركة British Marine Surveyors Europe، من أن الآلاف من القوارب قد تكون معرضة لخطر الغرق نظرًا لأن بعض صانعي القوارب يستخدمون طيور البحر ذات صمام كروي نحاسي-مصممة لأعمال السباكة في المياه العذبة بدلاً من البرونز البحري المناسب-من الدرجة البحرية .

قال ستيفنز: "في المياه المالحة، يكون النحاس عرضة لشكل من أشكال التآكل يسمى إزالة الزنك، مما يجعله هشًا وعرضة للفشل". لقد قام بفحص اليخوت التي تآكلت فيها طيور البحر النحاسية الرخيصة بشدة لدرجة أنها "انقطعت بين يديه عند التفتيش".

دور العمل كهربائيا

وتمثل البيئة البحرية خطراً إضافياً. عندما يتم توصيل القوارب بالطاقة على شاطئ المارينا، يمكن أن يؤدي تسرب التيار الكهربائي إلى حدوث عملية التحليل الكهربائي. يؤدي هذا إلى تسريع معدل إزالة الزنك بشكل كبيرتركيبات نحاسية. قد يستمر النحاس العادي في البقاء لمدة خمس سنوات تقريبًا في المياه المالحة، ولكن مع وجود تيار كهربائي، يمكن أن يحدث الفشل بشكل أسرع بكثير.

نتائج الاختبار من باركر هانفين

ومن المثير للاهتمام أن الاختبارات المعملية التي أجراها Parker Hannifin على جميع التركيبات النحاسية من السلسلة 26 -أخضعتها لرذاذ ملح البحر لمدة 1200 ساعة دون أي علامات صدأ. يشير هذا إلى أن بعض التركيبات النحاسية-ذات الجودة العالية مع الطلاء المناسب (النيكل أو الكروم) يمكنها تحمل التعرض لرذاذ الملح.

ومع ذلك، لاحظ أن اختبار رش الملح يختلف عن الغمر المستمر في مياه البحر. كما يجب أن تظل الطبقة الواقية سليمة؛ بمجرد تعرضه للتلف، يظل النحاس الأساسي عرضة لإزالة الزنك.

الحل البرونزي للتطبيقات البحرية

بالنسبة للبيئات البحريةبرونزيةهو الاختيار المتفوق. البرونز عبارة عن سبيكة من النحاس-والقصدير تحتوي على كمية قليلة من الزنك أو لا تحتوي عليه مطلقًا، مما يجعلها محصنة ضد إزالة الزنك . يختار المهندسون البرونز خصيصًا للأجهزة البحرية وأجسام الصمامات ومكونات المضخات والتجهيزات تحت الماء لأنه يقاوم التآكل ويحافظ على قوته في ظروف المياه المالحة القاسية.

يشير ملخص اختيار الصمامات صراحةً إلى أن "البرونز هو الخيار الوحيد المقبول لتطبيقات الصمامات البحرية والبحرية" وأنه "لا ينبغي أبدًا تحديد النحاس القياسي لمياه البحر".

الاستثناء: نحاس DZR

يحتوي النحاس المقاوم لإزالة الزنك -(نحاس DZR)، المعروف أيضًا باسم "النحاس المثبط"، على كميات صغيرة من الزرنيخ أو عناصر السبائك الأخرى التي تمنع ترشيح الزنك. أظهرت السبائك المعدلة التي تحتوي على 0.1% من الفوسفور والقصدير والنيكل مقاومة محسنة للتآكل في اختبارات إزالة الزنك. ويشير دليل المياه التابع لشركة SUEZ إلى أنه يمكن استخدام النحاس الأصفر "غير القابل للفصل" (Cu Zn 35 Pb 2 As) لتجنب هذه المشكلة.

ومع ذلك، لا يزال المحترفون البحريون يوصون بالبرونز فوق النحاس DZR للتطبيقات المهمة تحت الماء.

الوقاية: الحماية الكاثودية

إذا كان لا بد من استخدام النحاس، يمكن أن تساعد الحماية الكاثودية. وجدت الأبحاث التي أجريت عام 1962 (لا تزال مستشهد بها في مؤلفات التآكل) أن النحاس البحري قد يكون محميًا ضد إزالة الزنك في مياه البحر عن طريق الحماية الكاثودية عند جهد -0.60 فولت مقارنة بقطب كلوريد الفضة والفضة. يمكن إيقاف التقدم في عملية إزالة الزنك أسفل طبقة منزوعة الزنك بالفعل بنفس الإمكانية.

لا يعد هذا حلاً عمليًا لمعظم التطبيقات البحرية ولكنه يوضح أنه يمكن إبطاء عملية إزالة الزنك في ظل ظروف خاضعة للرقابة.

أفضل الممارسات للبيئات البحرية

لحماية أي مكونات معدنية في المياه المالحة:

اشطفيه بالماء العذب بعد كل استخدام وامسحيه حتى يجف

انتبه بشكل خاص للخيوط والمفاصل اللولبية حيث يتجمع الماء

افحص التركيبات بانتظام بحثًا عن علامات تغير اللون إلى اللون الوردي (تشير إلى إزالة الزنك)

استبدل أي تركيب يظهر عليه تآكل أو تشقق على الفور

جدول ملخص: النحاس مقابل البرونز للمياه المالحة

خاتمة

تجهيزات نحاسيةبشكل عام غير مناسبة للمياه المالحة أو البيئات البحرية لفترات طويلة بسبب خطر إزالة الزنك. في حين أن النحاس البحري ونحاس DZR يوفران مقاومة محسنة، وقد تتحمل بعض التركيبات النحاسية المطلية التعرض لرذاذ الملح، فإن معيار الصناعة البحرية للتطبيقات المهمة تحت الماء يظل قائمًابرونزية.

بالنسبة للقوارب التي تمر عبر-تركيبات الهيكل، وطيور البحر، وأي مكون أسفل خط الماء، استخدم فقط البرونز البحري-. بالنسبة لتطبيقات سطح السفينة المذكورة أعلاه- مع الشطف والصيانة المنتظمة بالمياه العذبة، قد تكون بعض التركيبات النحاسية مقبولة، ولكن يعد الفحص المنتظم للتآكل أمرًا ضروريًا.