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铜管在供暖系统中的应用
铜管在供暖系统中的应用
摘要:为提升建筑品质，建筑供水系统已经开始采用铜管。本文介绍了铜质管道用于建筑给水、供暖工程的优越特性，对其在各种条件
下的耐腐蚀性能及其它性能进行了分析，指出了铜管在设计及施工中应把握的问题。根据市场调研结果，结合工程应用实例，对各种管材
在工程中的应用成本进行了分析和比较。建议在供暖工程中采用性价比优良的铜质管
铜管用于供暖系统的特性分析
一铜管的耐腐蚀性能
氧化腐蚀
金、银和铜等贵重金属同属化学元素周期表的IB族，该族元素的共同特点是化学稳定性很好。铜在常温下，抗氧化性能较好，大气中含有很多种气体，其中含量较多的是氧气、水蒸气、CO2、SO2等。在这种条件下，铜的表面会缓慢地生成很薄的一层氧化铜或碱式碳酸铜和碱式硫酸铜的结合体，俗称铜绿。铜绿自身的组织致密，与铜基体的结合紧密，从而形成防止基体金属继续腐蚀的保护膜。因此，铜长期处于大气中不会被腐蚀损坏。
酸、碱腐蚀
金属在水中的腐蚀，有电化学腐蚀和化学腐蚀两种。以电化学为主，两者互相关联。电化学腐蚀是电极电位差引起的电子流动而产生的腐蚀，水中的电极电位是以氢离子的电位为零作基准对比而产生的。铜在水中的电极电位是正值，铜原子中的电子不会流向氢离子。因此，铜原子在水中是不会与水中电离的氢离子交换电子而发生放氢反应从而产生腐蚀的。铜只有在离子状态，才有可能发生水合或与其它相关离子发生反应而产生腐蚀。所以，铜在水中不易失去电子而被腐蚀。
供暖用水进入锅炉前要经过软化处理，目的在于最大限度地除去水中的钙、镁离子，或将其减少到一定程度。最常用的软化处理方法是离子交换法，这需要加入氯化钠来进行反洗。这样一来，就会有部分微量的氯随着软化水进入锅炉及管道。氯进入水中后与水反应，生成活性氧和盐酸（电离出H+和Cl-），氢离子和氯离子一般对铜都不产生腐蚀。然而，活性氧会氧化铜，使铜从原子状变成离子状，为铜的腐蚀创造条件。
氯与水反应：Cl2+H2O=2HCl+[O]
铜本身属惰性金属，一般条件下分子结构很难改变，因此腐蚀铜管的前提是活性氧含量要达到一定的浓度。经正常的软化设备处理过的软化水中，氯的含量很低，被分解后所形成的活性氧含量更是微乎其微，尚达不到对铜管形成腐蚀的浓度。所以，软化水是否对铜产生腐蚀，关键在于软化后水中的离子含量，特别是阴离子含量。应用时应按水质本身的情况进行具体分析，不能一概而论地认为是软化水就会对铜产生腐蚀。
此外，自来水处理的过程中，有的地方还采用加入漂白粉的方式消毒，那么，自来水中的余氯对铜管会产生多大影响呢？国家饮用水标准的余氯量规定是<0.3mg/L。国外资料表明，含氯<0.5mg/L就不会对铜产生腐蚀。这说明水中含有轻微的余氯不会对铜管产生明显的腐蚀，但是不可否认它是铜产生腐蚀的重要因素之一，需要引起足够的重视。所以，采暖循环水中的余氯含量应控制的低些为好。
铜在水溶液中是耐腐蚀的，但在微酸性溶液中的耐腐蚀性能又如何呢？所谓酸性水溶液就是水中的氢离子多了，即pH值小于7的情况。此时，铜的电极电位是正值，不会与氢离子交换电子而产生腐蚀，所以，铜在非氧化性酸溶液中是耐腐蚀的。据《金属腐蚀与保护》一书中介绍，铜在60%以下的硫酸溶液中是耐腐蚀的；在40℃条件下，55%硫酸水溶液中的腐蚀仅0.07mm/年，在10%盐酸水溶液中腐蚀仅0.08mm/年。由此可见，pH值为6.0以上的极微酸性水溶液对铜管来说腐蚀很小。也就是说，供暖用水的pH值控制在6.0以上，便完全可保证铜管的使用安全，而一般市政供暖水的pH值都在8.0以上。
铜在一般酸性水溶液中是耐腐蚀的，但当酸性水溶液中含有氧，特别是活性氧时，铜就会被氧化成铜离子，然后被腐蚀掉。所以，含有硝酸、铬酸等氧化性酸的水溶液会对铜产生腐蚀。一般水中的含氧量比大气中少的多，国家供暖用水的pH值标准是8.0～9.3之间，属偏碱性的水。铜管在碱性水溶液中的耐腐蚀性更强，可以保证安全使用。
综上所述，铜管在正常的酸性水和碱性水溶液中耐腐蚀性能是较好的，将铜管应用在采暖系统中是安全的。
冲刷腐蚀和点蚀
当水中含有氧、硫酸根、碳酸根、SO2、CO2等成分时，易使其产生一层极薄的氧化铜（铜绿）附着在铜的表面，防止铜管被深层腐蚀。如水中含有细沙粒和铁制品的腐蚀产物（氢氧化铁）的粒子时，这些颗粒流动冲击铜的表面，会将保护膜冲掉，形成冲刷腐蚀。冲刷腐蚀多数发生在铜管的弯头处。
但是，这种情况很少发生，一般地水都会经过沉淀、过滤处理，循环使用的水也要经过过滤处理，将其中的粒子去除后使用。
在整个供水系统中，通常还有许多钢、铁质的设备和零部件，钢、铁在微酸性溶液中会很快产生腐蚀，如果没有过滤装置，腐蚀产生的氢铁化合物会在系统中流动时破坏铜管的表层保护膜，对铜管形成连续性冲刷腐蚀。为了避免冲刷腐蚀，建议