Борьба с коррозией в контурах охлаждения

Рич Розер, менеджер Laird Engineered Thermal Systems | 21 ноября 2017 г.

Многие системы охлаждения требуют высокой чистоты технологической охлаждающей жидкости. Коррозия загрязняет жидкости, а требования к чистоте этих жидкостей могут измеряться в частях на миллиард. В большинстве случаев коррозию металлов можно контролировать, замедлять или даже останавливать, используя соответствующие материалы и методы предотвращения.

Коррозия в контурах жидкостного охлаждения может быть вызвана химическим, электрохимическим или абразивным воздействием теплоносителя на смачиваемые поверхности. Слои химических продуктов, образующиеся в результате коррозии, могут препятствовать подходящей теплопередаче между жидкостью и смачиваемыми металлическими поверхностями. Коррозионные продукты могут привести к попаданию мусора в жидкостную систему, влияя на поток жидкости, засоряя фильтры и жесткие ограничения или даже повреждая компоненты насоса. В экстремальных условиях могут образоваться протечки.

Выбор правильных материалов

Нержавеющая сталь, и в частности нержавеющая сталь серии 300 (аустенитная), инертна почти ко всем теплоносителям из-за природы пассивационного слоя оксида хрома (III), покрывающего поверхности таких сталей. При использовании деионизированной воды для смачиваемых поверхностей подходят нержавеющая сталь и никель. Хотя нержавеющая сталь в большинстве случаев отлично подходит для защиты от коррозии, у нее есть существенный недостаток. Нержавеющая сталь имеет довольно низкую теплопроводность, особенно по сравнению с другими металлами, такими как алюминий или медь. Однако высокие концентрации хлоридов могут преодолеть стойкость нержавеющей стали.

Алюминий имеет тенденцию быть подверженным коррозии или точечной коррозии из-за примесей в неочищенной воде. Даже в растворе гликоля в дистиллированной воде и этиленгликоль, и пропиленгликоль при окислении образуют кислотные соединения. Он становится коррозийным на влажных поверхностях и образует побочные продукты органических кислот. Чтобы предотвратить это, к гликолю обычно добавляют ингибиторы коррозии, и в этом случае его эффективность в качестве антикоррозионного средства значительно улучшается по сравнению с простой водой.

Анодирование смачиваемых алюминиевых поверхностей представляет собой образование пассивированного слоя оксида алюминия (III) (Al2O3). При этом образуется слой, на несколько порядков толще тонкого естественного пассивированного слоя, который образуется на открытом алюминии. Естественный слой не является эффективным барьером против коррозии, но анодированный слой может быть им при условии, что поддерживается умеренный уровень pH и низкая концентрация галогенид-ионов. Другие металлы можно защитить с помощью покрытий, таких как краска или гальваническое покрытие. Антикоррозионные краски и покрытия обычно используются для защиты металлов от разрушения из-за влаги, солевого тумана, окисления или воздействия различных условий окружающей среды или промышленных химикатов. Эти устойчивые к коррозии краски и покрытия обеспечивают дополнительную защиту металлических поверхностей. Для предотвращения коррозии также можно наносить металлические покрытия или гальванические покрытия.

Медные и медно-никелевые сплавы обладают хорошей устойчивостью к коррозии и естественной устойчивостью к биологическому росту. Однако, как и в случае с алюминием, во избежание кислотной коррозии следует использовать ингибиторы коррозии.

Решение проблемы точечной коррозии

Питтинг также является проблемой в контурах охлаждения. В области низких скоростей может образоваться ямка из-за локализованной высокой концентрации коррозионного агента, такого как галогенид-ионы. После образования язвы скорость коррозии увеличивается из-за того, что объем язвы не обменивается жидкостью с остальным объемом жидкости, что приводит к постоянному увеличению концентрации коррозионных ионов и расширению язвы.

Повреждения от этого типа коррозии особенно опасны, поскольку они практически не влияют на внешний вид или эксплуатационные характеристики, а коррозия затрагивает лишь небольшую часть поверхности. Однако коррозия распространяется глубоко в металл и может привести к непредвиденным утечкам.

Как и в случае с другими формами коррозии, высокая концентрация галогенидов, особенно в присутствии кислорода и более высокого или низкого уровня pH, создает идеальные условия для возникновения питтинговой коррозии в алюминии или стали. Следует избегать мест с застойным потоком и можно добавлять ингибиторы коррозии для удаления кислорода.