DE4395519C2 - Gegen Lochkorrosion beständige Kupferlegierungsrohre für die Zufuhr von Kalt- und Heißwasser - Google Patents
Gegen Lochkorrosion beständige Kupferlegierungsrohre für die Zufuhr von Kalt- und HeißwasserInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Kupferlegierungsrohre für die Zufuhr von Kalt-
und Heißwasser, wobei diese Rohre eine ausgezeichnete Lochkorrosionsbeständig
keit haben.
Rohre bzw. Rohrleitungen aus Kupfer, die durch Desoxidation des geschmolzenen
elektrolytischen Kupfers mit Phosphor erhalten sind, werden in weitem Umfang als
lochkorrosionsbeständige Rohre für die Zufuhr von Kalt- und Heißwasser in Hotels,
Krankenhäusern und Appartmenthäusern benutzt. Dies ist so, weil die Rohrleitun
gen aus Kupfer, das mit Phosphor desoxidiert ist, ausgezeichnete Korrosions
beständigkeit, Bearbeitbarkeit, Betriebsfähigkeit und dergleichen haben und in sehr
geeigneter Weise als lochkorrosionsbeständige Leitungen für die Zufuhr von Kalt-
und Heißwasser verwendet werden können.
Aber selbst bei Verwendung der Rohrleitungen aus mit Phosphor desoxidiertem
Kupfer sind, wenn auch selten, Leckunfälle aufgetreten aufgrund von Lochkorro
sion, was ein Problem bildet. Die Lochkorrosion wird grob in zwei Typen eingeteilt:
Typ I und Typ II. Die Lochkorrosion des Typs I wird durch kaltes hartes Wasser, vor allem in Europa, hervorgerufen. In Japan erfolgt die Lochkorrosion des Typs II aufgrund von heißem weichem Wasser.
Typ I und Typ II. Die Lochkorrosion des Typs I wird durch kaltes hartes Wasser, vor allem in Europa, hervorgerufen. In Japan erfolgt die Lochkorrosion des Typs II aufgrund von heißem weichem Wasser.
Die Lochkorrosion des Typs II tritt wie folgt auf:
Wenn das Anionenverhältnis in Wasser (SO₄2-)/(HCO₃⁻) größer als 1 ist und die Restchlorkonzentration hoch ist, konzentriert sich ClO₂⁻ unterhalb einer Cu₂O-Schicht, die auf der Innenoberfläche des Kupferlegierungsrohres gebildet ist und wirkt als starkes Oxidationsmittel. Das ClO₂⁻ wird reduziert und bewirkt eine kathodische Reaktion und oxidiert Cu unter Bildung von CuO. Gleichzeitig erzeugt das ClO₂⁻ das korrosive Anion Cl⁻, das als Ausgangspunkt der Lochkorrosion dient. Cl⁻ konzentriert sich mit der Zeit. H⁺ konzentriert sich, wenn sich Cl⁻ konzentriert, wodurch eine Verminderung im pH bewirkt wird. Auf diese Weise schreitet die Lochkorrosion des Typs II fort.
Wenn das Anionenverhältnis in Wasser (SO₄2-)/(HCO₃⁻) größer als 1 ist und die Restchlorkonzentration hoch ist, konzentriert sich ClO₂⁻ unterhalb einer Cu₂O-Schicht, die auf der Innenoberfläche des Kupferlegierungsrohres gebildet ist und wirkt als starkes Oxidationsmittel. Das ClO₂⁻ wird reduziert und bewirkt eine kathodische Reaktion und oxidiert Cu unter Bildung von CuO. Gleichzeitig erzeugt das ClO₂⁻ das korrosive Anion Cl⁻, das als Ausgangspunkt der Lochkorrosion dient. Cl⁻ konzentriert sich mit der Zeit. H⁺ konzentriert sich, wenn sich Cl⁻ konzentriert, wodurch eine Verminderung im pH bewirkt wird. Auf diese Weise schreitet die Lochkorrosion des Typs II fort.
Es wurden verschiedene Kupferlegierungsrohre vorgeschlagen, welche gegen
Lochkorrosion des Typs II beständig sind. Zum Beispiel zeigt die japanische Aus
legeschrift Nr. 62-34821 eine gegen Lochkorrosion beständige Kupferlegierungs
rohrleitung für die Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Kupferlegierung
0,01 bis 1 Gew.-% Al, 0,03 bis 2,5 Gew.-% Sn (wobei (Al+Sn) 0,1 Gew.-%
sind), 0,005 bis 0,5 Gew.-% von einem oder mehreren an P, Mg, B, Mn, Si, nicht
mehr als 100 ppm an O, Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen enthält.
GB-PS-1 237 078 zeigt eine Legierung auf Kupferbasis, die 0,05-0,15% Zirkoni
um, 0,05-0,15% Zinn und weniger als 0,01% Phosphor sowie weniger als 0,05%
Magnesium enthält. Diese Legierung wird in Wärmeaustauschern eingesetzt.
Jedoch hat die Cu-Al-Sn-Kupferlegierungsrohrleitung, die in der obigen Publikation
beschrieben ist, das Problem der schlechten Lötbarkeit, Schweißbarkeit und
Bearbeitbarkeit wegen ihres Gehalts an Al. Weiter wurde aufgrund der kürzlichen
Zunahme an SO₄2-, resultierend vom saueren Regen, der Zunahme an Restchlor
konzentration, resultierend von der verstärkten Chlorsterilisierung aufgrund der
verschlechterten Wasserqualität und der Zunahme an Sulfation, resultierend von
einer zunehmenden Zugabe von Aluminiumalaun als Co-Fällungsmittel, das Anio
nenverhältnis (SO₄2-)/(HCO₃⁻) in Wasser viel größer als 1 und die Restchlorkon
zentration wurde höher. Somit ist das Auftreten von Lochkorrosion des Typs II
jetzt viel wahrscheinlicher als früher. Die herkömmlichen Rohrleitungen aus Kupfer
legierung sind nicht sehr zufriedenstellend als Antwort auf diese Situation und es
besteht ein starker Bedarf für die Entwicklung von Kupferlegierungsrohrleitungen,
die ausgezeichnete Lochkorrosionsbeständigkeit haben.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,
Rohrleitungen aus Kupferlegierungen zu entwickeln, die eine bessere Lochkorrosions beständigkeit haben als die herkömmlichen Kupferlegierungsleitungen. Bei den durchgeführten Untersuchungen wurden folgende Ergebnisse erhalten:
Rohrleitungen aus Kupferlegierungen zu entwickeln, die eine bessere Lochkorrosions beständigkeit haben als die herkömmlichen Kupferlegierungsleitungen. Bei den durchgeführten Untersuchungen wurden folgende Ergebnisse erhalten:
- (a) Leitungen aus Kupferlegierung, bei welcher 0,005 bis 1 Gew.-% an Yttrium (Y) und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zirkonium (Zr) zugesetzt wurden, haben eine bessere Loch korrosionsbeständigkeit als die herkömmlichen Leitungen aus Kupferlegierung, da das Auftreten und der Fortschritt der Lochkorrosion unterdrückt werden. Die Verwendung dieser Leitungen als lochkorrosionsbeständige Leitungen für die Zufuhr von Kalt- und Heißwasser bringt in der Praxis eine sehr zufriedenstellende Wirkung.
- (b) Wenn eine Menge von 0,2 bis 5 Gew.-% an Zinn (Sn) und/oder 0,05-5 Gew.-% Silber (Ag), wobei die Gesamtmenge dieser Elemente 0,05 bis 5 Gew.-% beträgt, zur Kupferlegierung zugesetzt wird, welche 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr enthält, wird die Lochkorrosionsbeständigkeit weiter verbessert.
- (c) Wenn die Gesamtmenge an 0,005 bis 1 Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Titan (Ti), R (worin R seltene Erdelemente mit Ausnahme von Y bedeutet) der Kupferlegierung zugesetzt werden, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr enthält, wird die Lochkorrosionsbeständig keit weiter verbessert.
- (d) Wenn 0,005 bis 1 Gew.-% an Wolfram (W) zu der Kupferlegierung zugesetzt werden, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr enthält, wird die Lochkorrosionsbeständigkeit weiter verbessert.
- (e) Wenn
- (i) eine Gesamtmenge an 0,05 bis 5 Gew.-% an Sn und/oder Ag,
- (ii) eine Gesamtmenge an 0,005 bis 1 Gew.-% von einem oder mehreren Elementen der Gruppe Ti und R, und
- (iii) 0,005 bis 1 Gew.-% an W,
- in Kombination zur Kupferlegierung zugesetzt werden, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr enthält, wird die Lochfraßkorrosionsbeständigkeit weiter verbessert.
- (f) Wenn 0,005 bis 1 Gew.-% an P zu den Kupferlegierungen (a) bis (e) zugesetzt werden, welche die verbesserte Lochkorrosionsbeständigkeit haben, wird die Lochkorrosionsbeständigkeit weiter verbessert.
Die Erfindung wird aufgrund dieser Forschungsergebnisse bewerkstelligt und ist
gerichtet auf:
- (1) Eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung für die Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus Kupferlegierung herge stellt ist, welche aus 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr besteht, Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen;
- (2) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung zur Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr und eine Gesamtmenge an 0,2 bis 5 Gew.-% an Sn und/oder 0,05 bis 5 Gew.-% Ag enthält, Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen;
- (3) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung zur Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr, eine Gesamt menge an 0,05 bis 5 Gew.-% an Sn und/oder Ag, eine Gesamtmenge an 0,005 bis 1 Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Ti und R enthält, Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen;
- (4) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung für die Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr, eine Gesamtmenge an 0,05 bis 5 Gew.-% an Sn und/oder Ag, eine Gesamtmenge von 0,005 bis 1 Gew.-% von einem oder mehreren Elementen der Gruppe Ti und R und 0,005 bis 1 Gew.-% an W enthält, Rest Cu und unvermeidbare Verunreini gungen;
- (5) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung für die Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr, eine Gesamtmenge an 0,05 bis 5 Gew.-% an Sn und/oder Ag und 0,005 bis 1 Gew.-% an W enthält, Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen;
- (6) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung zur Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung herstellt ist, die 0,005 bis 1 Gew.-% Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% Zr und eine Gesamt menge von 0,005 bis 1 Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Ti und R enthält, Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen.
- (7) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung zur Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr, eine Gesamt menge an 0,005 bis 1 Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Ti und R und 0,005 bis 1 Gew.-% an W enthält, Rest Cu und unvermeidbare Ver unreinigungen;
- (8) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung zur Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung herstellt ist, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr und 0,005 bis 1 Gew.-% an W enthält, Rest Cu und unvermeidbare Verunreinigungen; und
- (9) eine lochkorrosionsbeständige Kupferlegierungsrohrleitung zur Zufuhr von Kalt- und Heißwasser, wobei die Leitung aus einer Kupferlegierung hergestellt ist, bei der 0,005 bis 0,5 Gew.-% an P zu der obigen Kupferlegierung gemäß (1), (2), (3), (4), (5), (6), (7) oder (8) zugesetzt sind.
Als nächstes wird beschrieben, warum die Zusammensetzung der Kupferlegierung
für die Leitung gemäß der Erfindung wie oben definiert ist.
Y ist ein aktives Metall. Wenn es zu Kupfer (Cu) zugesetzt wird, wirkt Y zur Verminderung
des Potentials und zur Unterdrückung des Auftretens und Fortschreitens der
Lochkorrosion durch Konzentrierung auf der Oberfläche unter Bildung einer stabilen
Oxidschicht. Wenn der Gehalt an Y geringer als 0,005 Gew.-% ist, kann kein
zufriedenstellender Lochkorrosionsverhinderungseffekt erhalten werden, da das
Potential der Kupferlegierungsrohrleitung nicht ausreichend erniedrigt werden kann
und die Oxidschicht nicht genügend stabil gebildet werden kann. Andererseits ist
ein Gehalt an Y von mehr als 1 Gew.-% nicht bevorzugt, da der Lochkorrosions
verhinderungseffekt gesättigt oder die Produktivität aufgrund der erhöhten
Schmelztemperatur vermindert ist. Daher wird der Bereich an Y auf 0,005 bis 1
Gew.-% festgesetzt. Ein bevorzugter Bereich an Y ist 0,03 bis 0,3 Gew.-%. Wenn
Y während der Korrosionsreaktion oxidiert wird, konzentriert es sich zwischen
einer Kupfer-I-Oxidschicht, die auf der Oberfläche der Kupferlegierungsrohrleitung
gebildet wird und der Oberfläche in der Kupferlegierungsrohrleitung selbst und
schützt die Oberfläche der Kupferlegierungsrohrleitung und die Konzentration an Y
bewirkt auch die Verbesserung der Stabilität der Kupfer-I-Oxidschicht und unter
drückt die Oxidation der Kupfer-I-Oxidschicht zu einer Kupferoxidschicht durch die
Einwirkung eines Oxidierungsmittels, wie dem restlichen Chlor. Somit hat Y eine
Funktion zur Verhinderung des Auftretens der Lochkorrosion. Weiterhin, selbst
wenn Lochkorrosion auftritt, wird ihr Fortschritt bemerkenswert unterdrückt, da Cu
dazu gebracht wird, sich bevorzugt am Boden des Lochfraßes aufzulösen und eine
stabile Oxidationsschicht auf der Oberfläche der Legierung durch die Einwirkung
von Y gebildet wird.
In entsprechender Weise zu Y ist auch Zr ein aktives Metall und wenn es Cu
zugesetzt wird, wirkt es zur Verminderung des Potentials und zur Unterdrückung
des Auftretens und des Fortschreitens der Lochkorrosion durch Konzentrieren auf
der Oberfläche von Cu unter Bildung einer stabilen Oxidschicht. Wenn der Gehalt
an Zr geringer als 0,005 Gew.-% ist, kann kein zufriedenstellender Lochkorrosions
verhinderungseffekt erhalten werden, da das Potential der Kupferlegierungsleitung
nicht ausreichend vermindert werden kann und die Oxidschicht nicht zufriedens
tellend stabil gebildet werden kann. Andererseits wird ein Gehalt an Zr von mehr
als 1 Gew.-% nicht bevorzugt, da der Lochkorrosionsverhinderungseffekt gesättigt
ist oder die Produktivität vermindert wird aufgrund der beträchtlich verminderten
Bearbeitbarkeit. Daher wird der Bereich an Zr auf 0,005 bis 1 Gew.-% festgesetzt.
Ein bevorzugter Bereich an Zr ist 0,03 bis 0,3 Gew.-%. Wenn Zr während der
Korrosionsreaktion oxidiert wird, konzentriert es sich zwischen einer Kupfer-I-Oxidschicht,
die auf der Oberfläche der Kupferlegierungsrohrleitung ausgebildet
wird und der Oberfläche der Kupferlegierungsrohrleitung selbst und schützt die
Oberfläche der Kupferlegierung. Die Konzentration an Zr wirkt auch zur Verbes
serung der Stabilität der Kupfer-I-Oxidschicht bei und zur Unterdrückung der
Oxidation der Kupfer-I-Oxidschicht zu einer Kupferoxidschicht durch die Einwirkung
eines Oxidierungsmittels, wie restliches Chlor. Somit hat Zr eine Funktion zur
Verhinderung des Auftretens der Lochkorrosion. Weiterhin, selbst wenn Lochfraß
erfolgt, wird sein Fortschritt bemerkenswert unterdrückt, da Cu dazu gebracht
wird, sich bevorzugt am Boden des Loches zu lösen und eine stabile Oxidations
schicht auf der Oberfläche der Legierung durch die Einwirkung von Zr, ähnlich wie
von Y, gebildet wird.
Beide, Sn und Ag, wirken zur Bildung eines stabilen Oxids und zur Unterdrückung
des Auftretens und des Fortschreitens der Lochkorrosion bei. Selbst wenn Loch
korrosion auftritt, wird bewirkt, daß sich Cu vorzugsweise am Boden des Loches
löst und diese Elemente konzentrieren sich an der Oberfläche und vermindern
dadurch das Potential und vergrößern die Stabilität der Oxidschicht. Dies führt zur
Unterdrückung der kathodischen Reaktion und dadurch zum Blockieren und Unter
drücken des Fortschritts der Lochkorrosion. Demgemäß intensiviert die Zugabe von
Sn und Ag in bemerkenswerter Weise die Neigung zur Veränderung der Form der
Korrosion der Kupferlegierungsleitung von einer lokalisierten Korrosion zur Korro
sion der gesamten Oberfläche und die Korrosion erstreckt sich mehr in der Ober
flächenrichtung statt in der Tiefenrichtung. Somit erstreckt sich der korrodierte Teil
in einem flacheren Ausmaß und bedeckt eine größere Fläche. Wenn jedoch der
Gehalt an Sn und Ag geringer als 0,05 Gew.-% ist, ist der lochkorrosionsunter
drückende Effekt nicht ausreichend, weil die Oxidschicht nur in unzureichendem
Maß dazu beiträgt, die innere Oberfläche der Kupferlegierungsrohrleitung zu
stabilisieren. Im Gegensatz führt ein Gehalt an Sn und Ag von mehr als 5 Gew.-%
zu einer verminderten Bearbeitbarkeit. Somit wird der Gehalt der Summe an Sn
und Ag auf 0,05 bis 5 Gew.-% festgesetzt. Ein bevorzugter Bereich ist 0,2 bis 2
Gew.-%.
Ti und R begünstigen den Lochkorrosionsunterdrückungseffekt von Y. In anderen
Worten, durch Koexistenz mit Y bewirken Ti und R die Verminderung des Potenti
als der Kupferlegierung und konzentrieren sich auf der Oberfläche der Kupferlegie
rung und verbessern dadurch weiter die Stabilität der oberflächlichen Oxidschicht
und unterdrücken das Auftreten der Lochkorrosion. Jedoch ein Gehalt an Ti und R
von weniger als 0,005 Gew.-% reicht nicht aus, um die erhöhte Stabilität der
Oberflächenoxidschicht herbeizuführen. Im Gegenteil ist festzustellen, daß ein
Gehalt an diesen Elementen von mehr als 1 Gew.-% keine weitere Verbesserung in
der Lochkorrosionsbeständigkeit herbeiführt, jedoch eine verminderte Bearbeit
barkeit. Somit wird der Gehalt der Summe an Ti und R auf 0,005 bis 1 Gew.-%
festgesetzt. Ein bevorzugter Bereich ist 0,03 bis 0,3 Gew.-%.
W begünstigt den Lochkorrosionsunterdrückungseffekt. In anderen Worten, durch
Koexistenz mit Y und Zr trägt W zur Verminderung des Potentials der Kupferlegie
rung bei und konzentriert sich auf der Oberfläche der Kupferlegierung und erhöht
dadurch weiter die Stabilität der Oberflächenoxidschicht und unterdrückt das
Auftreten von Lochkorrosion. Jedoch ein Gehalt von weniger als 0,005 Gew.-% an
W reicht nicht aus, um die erhöhte Stabilität der Oberflächenoxidschicht zu bewir
ken. Im Gegenteil ist festzustellen, daß ein Gehalt an diesem Element von mehr als
1 Gew.-% keine weitere Verbesserung in der Lochkorrosionsbeständigkeit herbei
führt, jedoch eine beträchtliche Zunahme in der Schmelztemperatur, was natürlich
die Produktivität vermindert. Somit wird der Gehalt an W auf 0,005 bis 1 Gew.-%
festgesetzt. Ein bevorzugter Bereich ist 0,01 bis 1 Gew.-%.
Da P eine desoxidierende Wirkung hat, erleichtert die Zugabe von P die Erzeugung
einer stabilen Legierungsmasse. Weiter tritt die Lochkorrosion oft bei einem
Oberflächendefekt auf, wobei unerwünscht in die Legierung eingeschlossene Oxide
als Ausgangspunkt wirken. In dieser Hinsicht dient die Zugabe von P zur indirekten
Unterdrückung des Auftretens und Fortschreitens der Lochkorrosion. Wenn jedoch
der Gehalt an P geringer ist als 0,005 Gew.-%, ist der desoxidierende Effekt nicht
ausreichend und Oxide, die in der Masse der Legierung eingeschlossen sind,
bewirken einen Defekt, von welchem die Lochkorrosion ausgeht. Der unzureichen
de Desoxidierungseffekt führt zu einem unzureichenden Lochkorrosionsunterdrüc
kungseffekt. Im Gegenteil führt ein Gehalt an P von mehr als 0,5 Gew.-% zur
Bildung von Phosphaten, was die Bearbeitbarkeit beträchtlich vermindert und jede
weitere Verbesserung in der Lochkorrosionsbeständigkeit verhindert. Somit wird
der Gehalt an P auf 0,005 bis 0,5 Gew.-% festgesetzt. Ein bevorzugter Bereich
davon ist 0,005 bis 0,04 Gew.-%.
Es ist wahrnehmbar, daß selbst dann, wenn Pb, Bi, As, Fe, Se, Al, S, Sb oder der
gleichen, jeweils in einer Menge von weniger als einigen ppm, und Sauerstoff von
etwa 50 ppm als Verunreinigungen in der Kupferlegierung vorliegen, die für die
Kalt- und Heißwasserrohrleitungen gemäß der Erfindung verwendet wird, die
Lochkorrosionsbeständigkeit nicht nachteilig beeinflußt wird.
Es wurden Heiß- und Kaltwasserzufuhrleitungen 1 bis 109 gemäß der Erfindung
(im folgenden als erfindungsgemäße Kupferlegierungsleitungen bezeichnet), Kalt-
und Heißwasserzufuhr-Vergleichsleitungen 1 bis 18 aus einer lochkorrosions
beständigen Kupferlegierung (im folgenden als Vergleichskupferlegierungsleitungen
bezeichnet) und herkömmliche Kalt- und Heißwasserzufuhrleitungen 1 und 2 aus
einer lochkorrosionsbeständigen Kupferlegierung (im folgenden als herkömmlichen
Kupferlegierungsleitungen bezeichnet) hergestellt. Diese Leitungen wurden aus
Kupferlegierungen hergestellt, welche die in TABELLE-1 bis TABELLE-13 angegebe
ne Zusammensetzung hatten. Ihr Außendurchmesser war 15,88 mm, ihre Dicke
1,02 mm und die Länge 1000 mm.
In jeder der Vergleichskupferlegierungsleitungen 1 bis 18 fällt die Menge einer
Komponente außerhalb des Bereichs gemäß der Erfindung (solche Komponenten
sind in TABELLE-12 und TABELLE-13 mit * versehen).
Die folgende Wasserfließprüfung wurde für die erfindungsgemäßen Kupferlegie
rungsleitungen 1 bis 110, die Vergleichskupferlegierungsleitungen 1 bis 18 und die
herkömmlichen Kupferlegierungsleitungen 1 und 2 durchgeführt. Es wurde heißes
Wasser von pH = 7 und 60°C benutzt, enthaltend:
| Hydrogencarbonation | |
| 40 mg/l | |
| Sulfation | 80 mg/l |
| Chlorion | 20 mg/l |
| Natriumsilikat | 15 mg/l (als SiO₂) |
| restlicher Chlorgehalt | 5 mg/l |
Das Wasser wurde bei einer Fließgeschwindigkeit von 1 m/s ein Jahr lang laufen
gelassen. Der Korrosionszustand jeder Kupferlegierungsleitung nach einem Jahr
wurde geprüft, indem die maximale Tiefe der Höhlung gemessen und die Anzahl
der pro Flächeneinheit gebildeten Höhlungen gezählt wurden. Die Meßergebnisse
sind in TABELLE-1 bis TABELLE-13 gezeigt.
Bei der Wasserfließprüfung wurde während der ersten 3 Tage nach dem Beginn
der Prüfung noch kein Chlor zugesetzt, um eine Induktionsperiode zu liefern,
während welcher eine stabile Cu₂O-Schicht auf der inneren Oberfläche jeder
Kupferlegierungsleitung gebildet wird. Das Chlor wurde allmählich 2 Tage lang vom
vierten Tag der Prüfung an zugesetzt und die endgültige Restchlorkonzentration
war 5 mg/l.
Im Hinblick darauf, wie die Lochkorrosion des Typs II auftritt, ist die obige Wasser
fließprüfung zuverlässiger bei der Reproduktion des Auftretens der Lochkorrosion
als die herkömmliche Prüfung, bei welcher das Chlor gleichzeitig mit dem Beginn
der Prüfung zugesetzt wird. In anderen Worten, wenn die Restchlorkonzentration
im geprüften Wasser (heißes Wasser) vom Beginn der Prüfung an hoch festgesetzt
wird, besteht die Gefahr, daß Oberflächenkorrosion statt Lochkorrosion auftritt und
die Lochkorrosionsbeständigkeit der Kupferlegierungsleitung kann nicht genau
bewertet werden.
Aus den in TABELLE-1 bis TABELLE-13 angegebenen Ergebnissen ist ersichtlich,
daß die erfindungsgemäßen Kupferlegierungsrohrleitungen 1 bis 109 eine bessere
Lochkorrosionsbeständigkeit haben im Vergleich mit den herkömmlichen Kupferle
gierungsleitungen 1 und 2, wobei die erfindungsgemäßen Kupferlegierungsleitun
gen aus einer Kupferlegierung hergestellt wurden, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y
und/oder 0,005 bis 1 Gew.-% an Zr zusätzlich zu Kupfer enthielten und Kupferle
gierung, in denen eine oder mehrere der folgenden Bestandteile:
- (a) eine Gesamtmenge an 0,05 bis 5 Gew.-% an Sn und/oder Ag;
- (b) eine Gesamtmenge an 0,005 bis 1 Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Ti und R;
- (c) 0,005 bis 1 Gew.-% an W; und
- (d) 0,005 bis 0,5 Gew.-% an P;
der Kupferlegierung zugesetzt sind, die 0,005 bis 1 Gew.-% an Y und/oder 0,005
Gew.-% an Zr enthält.
Andererseits, wie aus den Vergleichsbeispielen 1 bis 9 zu ersehen ist, wird die
Lochkorrosionsbeständigkeit vermindert, wenn die Komponente in einer geringeren
Menge als der unteren Grenze des Bereichs gemäß der Erfindung zugesetzt ist.
Wenn die Komponente in einer größeren Menge als der oberen Grenze des Be
reichs gemäß der Erfindung zugesetzt ist, verbessert sich die Lochkorrosions
beständigkeit, jedoch werden die Bearbeitbarkeit und die Schweißbarkeit beträcht
lich vermindert. Es ist schwierig, ein Rohr unter Verwendung der Kupferlegierung
herzustellen, welche die Beimischung im Übermaß enthält. Selbst wenn eine
solche Kupferlegierung zu einem Rohr gefertigt werden kann, kann dieses Rohr
nicht in einer Rohrleitung verwendet werden, da es nicht gebogen oder plastisch
verformt werden kann. Da weiterhin auch die Schweißbarkeit vermindert ist, wird
es schwierig, die Rohre zu verbinden. So wird bewirkt das die übermäßige Beimi
schung dem Rohr unerwünschte Eigenschaften verleiht.
In diesem Beispiel wurde die Prüfung unter Verwendung von Wasser durchgeführt,
das die Lochkorrosion des Typs II bewirkt, es wurde jedoch auch bestätigt, daß die
Kupferlegierungsleitung gemäß der Erfindung eine ausgezeichnete Lochkorrosions
beständigkeit gegen solches Wasser zeigt, das die Lochkorrosion des Typs I
bewirkt.
Wie oben beschrieben, hat eine Kupferlegierungsleitung gemäß der Erfindung eine
viel bessere Lochkorrosionsbeständigkeit als eine nach dem Stand der Technik.
Wenn sie also als lochkorrosionsbeständige Leitung für die Zufuhr von Heiß- und
Kaltwasser verwendet wird, z. B. in Hotels, Krankenhäusern und Appartmenthäu
sern, ist die Zuverlässigkeit gegen Lochkorrosion viel besser als früher.
Claims (18)
1. Lochkorrosionsbeständige Leitung für die Zufuhr von Heiß- und Kaltwasser,
dadurch gekennzeichnet, daß die Leitung aus einer Kupferlegierung herge
stellt ist, die aus 0,005 bis 1 Gew.-% an Yttrium und/oder 0,005 bis 1
Gew.-% an Zirkonium und Kupfer als Rest mit unvermeidbaren Verunreini
gungen besteht.
2. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung 0,03 bis 0,3 Gew.-% an Yttrium und/oder 0,03
bis 0,3 Gew.-% an Zirkonium enthält.
3. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Kupferlegierung zusätzlich 0,2 bis 5 Gew.-% Zinn
und/oder 0,05 bis 5 Gew.-% Silber enthält, wobei die Gesamtmenge
dieser Elemente 0,05 bis 5 Gew.-% beträgt.
4. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da
durch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung eine Gesamtmenge von 0,2
bis 2 Gew.-% an Zinn und/oder Silber enthält.
5. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich eine Gesamtmenge von 0,05 bis 5
Gew.-% an Zinn und/oder Silber und eine Gesamtmenge von 0,005 bis 1
Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Titan und R enthält,
wobei R seltene Erdelemente außer Yttrium sind.
6. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich
eine Gesamtmenge von 0,03 bis 0,3
Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Titan und R enthält,
wobei P seltene Erdelemente außer Yttrium sind.
7. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich 0,005 bis 1 Gew.-% an Wolfram
enthält.
8. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich noch 0,01 bis 0,1 Gew.-% an Wolf
ram enthält.
9. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich eine Gesamtmenge von 0,05 bis 5
Gew.-% an Zinn und/oder Silber und 0,005 bis 1 Gew.-% an Wolfram ent
hält.
10. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 2 und 4, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich eine Menge von
0,01 bis 0,1 Gew.-% an Wolfram
enthält.
11. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich eine Gesamtmenge von 0,005 bis 1
Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Titan und R enthält,
wobei R seltene Erdelemente außer Yttrium sind.
12. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich eine Gesamtmenge von 0,03 bis 0,3
Gew.-% an einem oder mehreren Elementen der Gruppe Titan und R enthält,
wobei R seltene Erdelemente außer Yttrium sind.
13. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kupferlegierung zusätzlich 0,005 bis 1 Gew.-% an Wolf
ram enthält.
14. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 12, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Kupferlegierung zusätzlich 0,01 bis 0,1 Gew.-% an Wolf
ram enthält.
15. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich 0,005 bis 1 Gew.-% an Wolfram
enthält.
16. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich
net, daß die Kupferlegierung zusätzlich 0,01 bis 0,1 Gew.-% an Wolfram
enthält.
17. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis
16, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung weiterhin 0,005 bis
0,5 Gew.-% Phosphor enthält.
18. Lochkorrosionsbeständige Leitung nach Anspruch 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Menge an Phosphor 0,005 bis 0,04 Gew.-% beträgt.
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