การเปลี่ยนแปลงใดเกิดขึ้นในวัสดุทองแดงระหว่างการใช้งานระยะยาว-

เนื่องจากเป็นหนึ่งในวัสดุโลหะที่เก่าแก่ที่สุดที่มนุษย์ใช้ ทองแดงจึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในหลายสาขา เช่น พลังงานไฟฟ้า สถาปัตยกรรม วิศวกรรมทางทะเล และอื่นๆ เนื่องจากมีคุณสมบัติการนำไฟฟ้า การนำความร้อน และความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม แม้ในสภาพแวดล้อมการใช้งานที่เหมาะสมที่สุด การเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและทางเคมีชุดหนึ่งก็เกิดขึ้นอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ใน-กระบวนการให้บริการทองแดงในระยะยาว

1. การเกิดออกซิเดชันที่พื้นผิว: ชั้นป้องกันที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติ

การเปลี่ยนแปลงที่เป็นธรรมชาติที่สุดของทองแดงที่สัมผัสกับอากาศเป็นเวลานานคือการเปลี่ยนแปลงของสีพื้นผิว:

• ระยะเริ่มแรก (สัปดาห์ถึงเดือน): พื้นผิวค่อยๆ เปลี่ยนจากสีส้มสดใส-สีแดงเป็นสีแดงเข้ม
• ระยะกลาง- (เดือนถึงปี): เปลี่ยนเป็นสีน้ำตาลและสีม่วงเพิ่มเติม
• ระยะ-ระยะยาว (มากกว่าหลายปี): ในที่สุดก็จะเกิดคราบสีน้ำเงิน-สีเขียวหรือสีเขียวเข้มที่มั่นคง

คราบที่เกิดจากออกซิเดชั่นตามธรรมชาตินั้นเป็นฟิล์มป้องกันที่มีความหนาแน่นของคอปเปอร์คาร์บอเนตพื้นฐาน ซึ่งสามารถป้องกันการกัดกร่อนของโลหะภายในได้อย่างมีประสิทธิภาพ ในด้านสถาปัตยกรรม นี่คือกุญแจสำคัญในการรักษาความสมบูรณ์ของโครงสร้างของหลังคาทองแดงหลังจากผ่านไปหนึ่งร้อยปี

2. การกัดกร่อนขอบเขตของเมล็ดข้าว: วิวัฒนาการอย่างค่อยเป็นค่อยไปของโครงสร้างจุลภาค

ในสภาพแวดล้อมเฉพาะ การเสื่อมสภาพของทองแดงเริ่มต้นด้วยโครงสร้างจุลภาค:

• การแตกร้าวจากการกัดกร่อนจากความเค้น (SCC)

ส่วนประกอบที่เป็นทองแดงซึ่งได้รับความเค้นดึง{0}}ในระยะยาวมีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกขนาดเล็กตามแนวขอบเขตของเกรนในตัวกลางเฉพาะ เช่น แอมโมเนียและซัลไฟด์ ปรากฏการณ์นี้พบได้บ่อยในท่อแลกเปลี่ยนความร้อนและขั้วต่อไฟฟ้า และโดยปกติจะใช้เวลาประมาณ 8-15 ปีจึงจะแสดงสัญญาณที่ชัดเจน

• การกัดกร่อนจากการสลายซิงค์

สำหรับทองเหลือง (ทองแดง-โลหะผสมสังกะสี) เมื่อใช้ในน้ำทะเลหรือน้ำกร่อยเป็นเวลานาน สังกะสีจะถูกเลือกละลาย เหลือไว้เพียงโครงกระดูกทองแดงที่มีรูพรุนและเปราะบาง กระบวนการนี้มักเริ่มต้นจากพื้นผิวและขยายเข้าด้านในในอัตรา 0.01-0.1 มม. ต่อปี

3. การเปลี่ยนแปลงอายุของคุณสมบัติทางกล

วิวัฒนาการตามธรรมชาติของความแข็งแกร่งและความแข็ง

• งาน-ทองแดงชุบแข็ง: ในช่วง 3-5 ปีแรก ความเค้นตกค้างจะค่อยๆ ปล่อยออกมา และความแข็งอาจลดลง 10-15%
• ทองแดงอบอ่อน: ภายใต้ภาระแบบไซคลิกระยะยาว- งานจะแข็งตัวเล็กน้อย และความแข็งแรงจะเพิ่มขึ้น 5-8%
• จุดเปลี่ยนที่สำคัญ: โดยปกติหลังจากใช้งานไป 20-25 ปี ความเมื่อยล้าเริ่มลดลงอย่างเห็นได้ชัด

การลดทอนของดัชนีความเป็นพลาสติก:

หลังจากการบริการระยะยาว- การยืดตัวของทองแดงมักจะลดลง 20-30% ซึ่งเห็นได้ชัดเจนเป็นพิเศษในบริเวณที่มีการดัดงอด้วยความเย็น ตามสถิติของอุตสาหกรรมพลังงาน ประสิทธิภาพการดัดงอของแท่งบัสทองแดงที่ใช้มานานกว่า 30 ปีอาจลดลง 40%

4. ประสิทธิภาพทางไฟฟ้าเสื่อมลงช้า

เส้นโค้งการนำไฟฟ้าลดลง:

• ในสภาพแวดล้อมบรรยากาศมาตรฐาน ค่าการนำไฟฟ้าของทองแดงบริสุทธิ์จะลดลงประมาณ 0.1-0.3% ทุกปี
• ในรอบ 30 ปี การสูญเสียการนำไฟฟ้าโดยรวมจะอยู่ระหว่าง 5-8%
• At high temperature (>80 องศา) ความเร็วในการย่อยสลายสามารถเร่งได้ 2-3 เท่า

ความเสี่ยงที่อาจเกิดขึ้นจากการต้านทานการสัมผัส:

ความหนาของชั้นออกไซด์บนพื้นผิวของตัวเชื่อมต่อทองแดงจะทำให้ความต้านทานการสัมผัสเพิ่มขึ้นในอัตรา 1-2% ต่อปี นี่อาจทำให้เกิดความร้อนสูงเกินไปในพื้นที่ที่จุดเชื่อมต่อไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งอาจก่อให้เกิดอันตรายด้านความปลอดภัย

5. สิ่งแวดล้อมเร่งสูงวัย

ผลกระทบของความแตกต่างด้านสภาพภูมิอากาศในภูมิภาค:

• สภาพแวดล้อมทางอุตสาหกรรม/ทางทะเล: อัตราการกัดกร่อนอยู่ที่ 3-5 เท่าของสภาพแวดล้อมในชนบท
• พื้นที่ที่มีอุณหภูมิสูงและความชื้นสูง: กระบวนการชราภาพจะเร็วกว่าในพื้นที่เขตอบอุ่นถึง 40-60%
• ฝนกรดบ่อยครั้ง: ความเร็วในการทำลายของชั้นป้องกันพื้นผิวเพิ่มขึ้น 2-3 เท่า

อิทธิพลของรายละเอียดการติดตั้ง:

• การสัมผัสกับโลหะที่ไม่เหมือนกัน: เมื่อสัมผัสโดยตรงกับเหล็กและอะลูมิเนียม การกัดกร่อนด้วยกัลวานิกจะทำให้อายุการใช้งานของทองแดงสั้นลง 30-50%
• น้ำในรอยแยก: อัตราการกัดกร่อนของชิ้นส่วนที่ทับซ้อนกันที่มีการสะสมน้ำในระยะยาว-นั้นมากกว่า 10 เท่าของพื้นผิวที่สัมผัส