احتیاط کلی: همه برنج ها ایمن نیستند
اتصالات استاندارد تجاری برنجی معمولاً برای استفاده طولانی مدت در محیط های دریایی یا آب شور ایمن نیستند. دلیل اصلی، نوع خاصی از خوردگی به نام زینک زدایی است که توسط کلریدهای موجود در آب دریا به شدت تسریع می شود.
فرآیند زینک زدایی در آب شور
زینک زدایی یک واکنش شیمیایی است که در آن جزء روی آلیاژ شسته می شود. در آب شور با غلظت بالای یون کلرید آن، سرعت انحلال روی به ویژه در شرایط گرم افزایش می یابد. آنچه باقی می ماند یک ساختار مسی ضعیف، متخلخل و اسفنجی است.
شکست شدید در آب شور
خطر شکست در آب گرم دریا بسیار مهم است. مطالعات شیمیایی نشان داده است که در محلول 16 درصد کلرید سدیم (NaCl) در دمای 60 تا 80 درجه، روی شدید است. محتوای مس سطح آلیاژ به 98٪ افزایش یافت، به این معنی که روی ساختاری از بین رفته است و اتصالات را بسیار شکننده می کند.
راه حل تایید شده: DZR Brass
برای استفاده ایمن دریایی، باید از آن استفاده کنیدبرنج DZR(برنج مقاوم در برابر زینک زدایی)، همچنین به عنوان برنج CR (مقاوم در برابر خوردگی) شناخته می شود. سازندگان به طور خاص اتصالات پوستی و سایر اجزاء را از برنج DZR تولید می کنند و به صراحت اعلام می کنند که برای قرار گرفتن در معرض آب دریا مناسب هستند. این آلیاژ حاوی مواد افزودنی مانند قلع یا آرسنیک برای جلوگیری از شسته شدن روی است.
برنز در مقابل برنج در خوردگی گالوانیکی
ایمنی به ثابت نگه داشتن کل مجموعه "خیس" بستگی دارد. یک خطر شناخته شده، خوردگی گالوانیکی بین آلیاژهای برنج و برنز است. تفاوت در اشراف بین دو فلز در یک الکترولیت (آب شور) یک باتری ایجاد می کند و باعث شکست سریع ماده کمتر نجیب (برنج) می شود.
دستورالعمل های حرفه ای دریایی
این یک نکته فنی جزئی نیست. خرده فروشان بزرگ دریایی، اتصالات استاندارد برنجی را برای برنامه های کاربردی بدنه{1} نمی فروشند. آنها به صراحت هشدار می دهند که به دلیل خطر خوردگی گالوانیکی، آنها "توصیه می کنند که از این آلیاژها با هم در محیط های آب شور استفاده نکنید" و در عوض ریخته گری برنز یا پلاستیک های تخصصی مانند Marelon® را پیشنهاد می کنند.
مصرف بالای-آب در مقابل پایین-آب
مکان تعیین کننده شدت خطر است. اتصالات برنجی گاهی اوقات برای استفاده در بالای خط آب، مانند روی ریل های عرشه یا تهویه، جایی که به طور مداوم زیر آب نمی روند، قابل قبول هستند. با این حال، برای اتصالات زیر آب یا از طریق بدنه، برنج استاندارد ناامن است و به ناچار از کار می افتد.
تحقیق در مورد قرار گرفتن در معرض اتمسفر
حتی در خارج از آب، هوای دریایی خورنده است. تحقیقات روی آلیاژهای مس در معرض جوهای دریایی نشان می دهد که نرخ خوردگی در هوای دریا (6/0 تا 1/1 میکرومتر در سال) بیشتر از هوای روستایی (2/0 تا 6/0 میکرومتر در سال) است. در طی دوره های طولانی، حتی "زنگ زدایی از برنج" در اتمسفرهای دریایی درجه قابل توجهی داشت.
آبکاری و پوشش ها یک راه حل نیستند
در حالی که برخی از اتصالات برنجی در نظر گرفته شده برای باغچه های "در فضای باز" یا استفاده از آب شیرین دارای روکش کروم یا نیکل برای مقاومت در برابر کدر شدن هستند، این راه حلی برای غوطه وری در آب شور نیست. یک پوشش فقط یک مانع موقت است. پس از خراشیده شدن، برنج زیرین به سرعت در یک محیط دریایی زینک زدایی می شود.
قلع برنج و نقش خاص قلع
برخی از آلیاژهای برنج حاوی قلع هستند. مطالعات Cu{4}}30Zn-1Sn (قلع برنج) را از نظر مقاومت در برابر خوردگی بررسی کرده اند. جالب توجه است که فاز غنی از قلع در مرزهای دانه آلیاژ به دلیل تشکیل دی اکسید قلع (SnO2) مورد حمله قرار نگرفت. با این حال، ماتریس فاز آلفا ( ) پایه اتصالات هنوز خوردگی ترجیحی و رسوب مجدد مس را تجربه می کند.
استحکام مکانیکی و عوامل سایش
در حالی که برنز به طور قابل توجهی سخت تر و در برابر سایش مقاوم تر از برنج است، خطر اصلی در کاربردهای دریایی اصطکاک فیزیکی نیست، بلکه شکست الکتروشیمیایی است. استحکام بالاتر برنز آن را برای قطعات با تنش بالا مانند پروانه ها مناسب می کند، اما برای اتصالات استاتیک، عامل مهم مقاومت در برابر خوردگی باقی می ماند.
استانداردهای ASTM و مشخصات مواد
برای ایمنی، سازندگان و مهندسان بر استانداردهای آلیاژی خاص تکیه می کنند. برنز درجه-دریایی معمولاً الزامات ASTM B-61 یا B-62 را برآورده می کند که به طور خاص برای نیازهای بالای قرار گرفتن در معرض آب دریا در نظر گرفته شده است. اگر یک اتصالات برنجی فاقد درجه بندی خاص "Marine" یا "DZR" باشد، باید با یک قطعه برنزی مناسب یا کامپوزیت تایید شده برای استفاده در آب شور جایگزین شود.
خلاصه
اتصالات لوله برنجیبه طور کلی برای محیط های دریایی ناایمن هستند مگر اینکه به طور خاص برچسب DZR (مقاوم در برابر زینک زدایی) داشته باشند. اتصالات برنجی استاندارد زمانی که در معرض آب شور قرار می گیرند دچار زینک زدایی سریع و خوردگی گالوانیکی می شوند.
برای هر کاربرد زیر-در خط آب، یا در مواردی که ایمنی حیاتی است، از اتصالات برنز ریختهگری (که از نظر تاریخی برای آب دریا ثابت شدهاند) یا کامپوزیتهای غیرفلزی تأیید شده- استفاده کنید. همیشه علائم DZR یا CR (مقاوم در برابر خوردگی) را بررسی کنید و هرگز آلیاژهای برنج و برنز را در یک سیستم آب شور مخلوط نکنید.
