Vermeidung von Korrosion in Flüssigkeitskühlsystemen

Wasser- und Wasser-/Glykollösungen sind gängige Wärmeübertragungsflüssigkeiten, die in Kühlsystemen und Umwälzkältemaschinen verwendet werden. Obwohl die Flüssigkeiten das Lebenselixier für Ihre Wärmeübertragungsanwendungen sind, können sie auch Korrosion in Ihren Systemen verursachen.

Vermeidung von Korrosion in Flüssigkeitskühlsystemen

Schutz Ihres Systems vor Leckagen und Leistungseinbußen

Diese Korrosion kann zu einer Verringerung der thermischen Leistung des Systems aufgrund der Skalierung auf der Wärmeübertragungsfläche, einem verringerten Durchfluss aufgrund reduzierter Rohrdurchmesser durch Korrosionsablagerungen und letztlich dem Bedarf an Systemkomponentenaustausch aufgrund von Korrosion führen. Schaden. Korrosion ist die chemische oder elektrochemische Reaktion zwischen Materialien, in der Regel ein Metall und seine Umgebung, was zu einer Verschlechterung des Metalls und seiner Eigenschaften führt. Dieser Artikel behandelt chemische Korrosion. (Weitere Informationen zur elektrochemischen oder galvanischen Korrosion finden Sie in unserem Anwendungshinweis "Vermeidung galvanischer Korrosion.") Korrosion von metallischen Komponenten ist ein inhärentes Problem für Wasser- und Wasser-/Glykolkühlsysteme, da viele Metalle natürlicherweise in Gegenwart von Wasser oxidieren. Der gelöste Sauerstoff im Wasser beschleunigt die meisten Korrosionsprozesse. In geschlossenen Kreislaufsystemen wird gelöster Sauerstoff im Laufe der Zeit verbraucht und stellt kein Korrosionsrisiko mehr dar. Bei Open-Loop-Systemen lässt die anhaltende Lufteinwirkung jedoch Sauerstoff in das Kühlmittel auflösen. Daher leiden Open-Loop-Systeme oft unter mehr Korrosionsproblemen als bei geschlossenen Einheiten. Korrosion wird in der Regel als allgemein oder lokalisiert klassifiziert. Allgemeine Korrosion ist der Verlust von Metall gleichmäßig über eine ganze Oberfläche verteilt. Es führt in der Regel nicht zu einem schnellen Systemausfall, da die Rate des Metallverlustes entdeckt werden kann, bevor das Metall bricht. Lokalisierte Korrosion hingegen ist nicht so vorhersehbar. Es zeigt sich in der Regel in Form von Lochfraß, die das Metall sehr schnell durchdringen können, hohle oder Löcher bilden. Eine weitere häufige Form der lokalisierten Korrosion ist kavitation, die auftritt, wenn sich Dampftaschen in einer Flüssigkeit bilden. Dieser Prozess tritt auf, wenn der lokale Druck in der Nähe der Metalloberfläche unter den Dampfdruck der Flüssigkeit fällt. Wenn diese Dampfblasen kollabieren oder implodieren, erzeugen sie große Mengen an Energie. Dies führt zu einer starken Lochung von Systemkomponenten (z. B. Pumpen), erzeugt viel Lärm und führt zu einer Verringerung der Pumpeneffizienz.

Potenzielle Korrosionsprobleme

Korrosion kann zu vielen Problemen führen, die wichtigste ist die Perforation, die zu Kühlmittellecks führen kann. Andere Probleme können eine reduzierte Wärmeübertragung durch Oberflächenskalierung sein, die auftritt, wenn Metall mit Sauerstoff, Chlorid und/oder Inhibitoren im Kühlmittel reagiert und zurück zur Metalloberfläche fällt, wodurch eine Schicht entsteht, die als Wärmeübertragungsbarriere fungiert. Zu den Bedenken gehören darüber hinaus die Verstopfung von Partikelfiltern und Schäden an mechanischen Dichtungen. Wenn Kupfer korrodiert, wird es häufiger durch allgemeine Korrosion als durch Lochfraß abgebaut. Allgemeine Korrosion greift häufig Kupfer an, das Ammoniak, Sauerstoff oder Flüssigkeiten mit hohem Schwefelgehalt ausgesetzt ist. Eine weitere Korrosionsquelle, die Kupfer beeinflusst, ist gelöstes Salz in der Flüssigkeit, wie Chloride, Sulfate und Bicarbonate. Bei Aluminium ist das Lochen die häufigste Form der Korrosion. Pitting wird in der Regel durch das Vorhandensein von Halogenid-Ionen hergestellt, von denen Chlorid (Cl-) am häufigsten in flüssigen Kühlschlaufen auftritt. Das Pitting von Aluminium in luftoffenen Halogenlösungen tritt auf, weil das Metall in Gegenwart von Sauerstoff leicht zu seinem Lochpotential polarisiert und die natürlich vorkommende Schutzoxidschicht oder -folie durchdrungen wird. Diese Folie ist stabil in wässrigen Lösungen, wenn der pH-Wert zwischen etwa 4 und 8,5 liegt. Die Folie ist natürlich selbsterneuernd und versehentlicher Abrieb oder andere mechanische Beschädigungen der Oberflächenoxidfolie werden schnell repariert. Boyd empfiehlt dringend einen Inhibitor bei der Verwendung von Wasser mit Aluminium, um eine saubere Wärmeübertragungsfläche zu erhalten. Edelstahl wird typischerweise in korrosiven Umgebungen verwendet, ist jedoch, wie bei Aluminium, empfindlich gegenüber hohen Konzentrationen von Chloriden (>100 ppm) in einer oxidierenden Umgebung. Pitting gehört nach wie vor zu den häufigsten und schädlichsten Korrosionsformen in Edelstahllegierungen, kann aber verhindert werden, indem sichergestellt wird, dass das Material Sauerstoff ausgesetzt und nach Möglichkeit vor Chlorid geschützt ist. Chromreiche Edelstahle, insbesondere Molybdän und Stickstoff, sind widerstandsfähiger gegen Lochkorrosion.

Korrosion durch hemmungsloses Ethylenglykol

Studien zeigen, dass ungehemmtes Ethylenglykol in Gegenwart von Hitze, Sauerstoff und gängigen Kühlsystemmetallen wie Kupfer und Aluminium in fünf organische Säuren - Glykolsäure, Glyoxylsäure, Ameisensäure, Kohlensäure und Oxalsäure - abgebaut wird. Kupfer und Aluminium wirken als Katalysator in Gegenwart von hemmungslosem Ethylenglykol. Diese organischen Säuren greifen Kupfer und Aluminium dann in nur drei Wochen unter extremen Bedingungen (212 °F und Sauerstoff, der in die ungehemmte Ethylenglykollösung sprudelt) chemisch an, um metallorganische Verbindungen in der Flüssigkeit zu bilden, was zu einer Verstopfung von Rohren, Pumpen, Ventilen usw. führen kann. In der Literatur wird oft angegeben, dass Kupfer und Aluminium mit ungehemmtem Ethylenglykol kompatibel sind, aber in der Regel basieren diese Empfehlungen auf einer zweiwöchigen chemischen Kompatibilitätsstudie verschiedener Metalle bei unterschiedlichen Temperaturen. Die obige Studie zeigt, dass hemmungsloses Ethylenglykol in der Regel erst nach drei Wochen unter diesen extremen Bedingungen abgebaut wird. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die gemeldeten Daten auf der Fähigkeit von Ethylenglykol beruhen, das Metall aufzulösen, und die Bedenken eines degradierten, sauren, hemmungslosen Ethylenglykols und seine Auswirkungen auf Metalle ignorieren. Letzteres ist viel ätzender gegenüber Metallen.

Schutz vor Korrosion

Im Allgemeinen kann Korrosion durch pH-Kontrolle und Korrosionsinhibitor-Einsatz reduziert werden. Die Inhibitoren befestigen sich an Metalloberflächen, um sie zu passivieren und Korrosion zu verhindern. Es ist auch wichtig, einen stabilen Wasserdurchfluss aufrechtzuerhalten, um stagnierende Zonen innerhalb des Kühlsystems zu vermeiden, die Korrosion verursachen können. Auch bei der Vermeidung von Korrosion muss die Qualität des Wassers berücksichtigt werden. Die korrosive Wirkung von natürlichem Wasser kann je nach chemischer Zusammensetzung erheblich variieren. Wie bereits in diesem Artikel erwähnt, chlorid ist ätzend und die Verwendung von Leitungswasser sollte minimiert oder vermieden werden, wenn es mehr als 100 ppm Chlorid enthält. Die Härte des Wassers muss auch berücksichtigt werden, da es Kalzium und Magnesium einführt, die auf den Metalloberflächen eine Skala bilden. Deionisiertes Wasser, demineralisiertes Wasser oder Wasser, das durch einen Umkehrosmoseprozess zur Entfernung schädlicher Mineralien und Salze geleitet wurde, wird dringend empfohlen, um Chlorid- und Schuppenbildung zu vermeiden. Ein geeigneter Korrosionsinhibitor muss mit entionisiertem oder demineralisiertem Wasser verwendet werden. Es gibt verschiedene Inhibitoren für den Einsatz mit verschiedenen Metallen, jeder mit seinen Vor- und Nachteilen.

• Phosphat ist ein wirksamer Korrosionsinhibitor für Eisen, Stahl, Blei-/Zinnlöt und die meisten Aluminiumkomponenten. Es ist auch ein sehr guter Puffer für die pH-Kontrolle. Ein Nachteil von Phosphat ist die Ausfällung mit Kalzium in hartem Wasser, was ein Grund dafür ist, dass entionisiertes Wasser zur Verdünnung eines Glykol-/Wasserkühlmittels verwendet wird.
• Tolyltriazol ist ein gängiger und hochwirksamer Korrosionsinhibitor für Kupfer und Messing.
• Mercaptobenzothiazol funktioniert auch für Kupfer und Messing, aber es ist nicht so stabil wie Tolyltriazol.
• Nitrit ist ein ausgezeichneter Korrosionsinhibitor für Eisen. Bei hohen Konzentrationen ist dieser Inhibitor korrosiv gegenüber Blei/Zinn-Löten.
• Silikat ist ein wirksamer Inhibitor für die meisten Metalle, neigt aber dazu, dicke Ablagerungen in Kühlsystemen zu bilden. Die Rostinhibitoren im Autofrostschutz können zu einem vorzeitigen Versagen von Pumpendichtungen führen. Chromat und lösliche Öle wurden in der Vergangenheit verwendet, aber ihre Verwendung hat aufgrund der Toxizität stark abgenommen. Moderne Inhibitoren haben sie ersetzt.

Flüssigkühlsystem Erosion-Korrosion

Gewährleistung längerer Lebensdauern durch Management von Erosions-Korrosion

Wärmetauscher und Kaltplatten werden in Kühlanwendungen verwendet, um Wärme von einem Ort an einen anderen mit hilfe einer Wärmeübertragungsflüssigkeit wie Wasser, Ethylenglykol und Wasserlösung, Öl usw. zu entfernen und zu übertragen. Es gibt Tausende von Kombinationen von Flüssigkeiten und Fluidpfadmaterialien, die in diesen Anwendungen verwendet werden. Eines der Wichtigsten kriterien für die Auswahl der Fluidwegmaterialien in diesen Komponenten sollte die Korrosionsbeständigkeit der Materialien sein. Korrosion gibt es in vielen verschiedenen Formen, einschließlich "Erosionskorrosion". Es ist wichtig, sowohl Flüssigkeitseigenschaften als auch Materialeigenschaften zu kennen, um Erosionskorrosion zu minimieren und Systemleistung und Lebensdauer zu optimieren.

Was ist Erosion-Korrosion?

Erosions-Korrosion ist eine Beschleunigung der Korrosionsrate im Metall aufgrund der relativen Bewegung einer Flüssigkeit und einer Metalloberfläche. Es tritt in der Regel in Rohrbögen & Ellenbogen, Rohrverengungen, und andere Strukturen, die Strömungsrichtung oder Geschwindigkeit ändern. Der Mechanismus für diese Art von Korrosion ist der kontinuierliche Fluss von Flüssigkeit, die jede Schutzfolie oder Metalloxid von der Metalloberfläche entfernt. Es kann sowohl in Gegenwart als auch in Abwesenheit von Schwebstoffe im Strömungsstrom auftreten. In Gegenwart von Schwebstoff ist der Effekt sehr ähnlich wie beim Sandstrahlen, und selbst starke Folien können bei relativ geringen Fließgeschwindigkeiten entfernt werden. Sobald die Metalloberfläche freigelegt ist, wird sie von den korrosiven Medien angegriffen und durch Flüssigkeitsreibung erodiert. Wenn die passive Schicht aus Metalloxid nicht schnell genug regeneriert werden kann, kann es zu erheblichen Schäden kommen. Einige Materialien sind widerstandsfähiger gegen Erosionskorrosion unter den gleichen Flüssigkeitsbedingungen. Erosionskorrosion ist am häufigsten in weichen Legierungen wie Kupfer und Aluminium. Obwohl die Erhöhung der Durchflussmenge des Fluids in Ihrer Kühlanwendung seine Leistung erhöhen kann, kann es auch die Erosionskorrosion erhöhen. Daher ist es wichtig zu bestimmen, wie groß die Erhöhung der Durchflussmenge auf Ihre thermische Leistung sein wird, da Sie eine minimale Verbesserung der Leistung mit einem signifikanten Rückgang der Lebensdauer Ihres Wärmetauschers oder Ihrer Kaltplatte sehen können. Die folgende Grafik zeigt die Auswirkungen der Flüssigkeitsgeschwindigkeit auf Leistung und Erosion auf einen 3/8" Kupferrohr-Flossen-Flüssigkeits-Luft-Wärmetauscher. Die Grafik zeigt, dass im turbulenten Strömungsbereich (Re > 4000) und bei Volumenströmen von weniger als 2 gpm die Wassergeschwindigkeiten innerhalb der empfohlenen Werte von weniger als 8 ft/sec (2 gpm) für Kupferrohre liegen (siehe Tabelle 1). Bei gleichem Durchmesser führt eine Verdoppelung der Durchflussmenge im turbulenten Strömungsbereich nicht zu einer Verdoppelung der thermischen Leistung. Eine Verdoppelung der Durchflussmenge in den laminaren und Übergangsregionen kann jedoch die Leistung der Wärmetauscher mehr als verdoppeln.

Tabelle 1

Wasser	Maximal empfohlene Wassergeschwindigkeiten
Kohlenstoffarmer Stahl	10 ft/sec
Edelstahl	15 ft/sec
Aluminium	6 ft/sec
Kupfer	8 ft/sec
90-10 Cupronickel	10/ ft/sec
70-30 Cupronickel	15 ft/sec

Kontrolle der Erosion-Korrosion

Einige Methoden zur Minimierung der Erosionskorrosion umfassen die Verbesserung der Fließlinien innerhalb des Rohres durch Entgraten (d. h. das Glätten von Unregelmäßigkeiten), das Erwirken von Biegungen größere Winkel und das Allmähliche Ändern von Rohrdurchmessern statt abrupt. Andere Methoden umfassen die Verlangsamung der Durchflussmenge (Minimierung von Turbulenzen), die Verringerung der Menge an gelöstem Sauerstoff, das Ändern des pH-Werts und das Umschalten des Rohrmaterials auf ein anderes Metall oder eine andere Legierung. Neben dem verwendeten Fluidpfadmaterial ist es auch wichtig, die Temperatur Ihrer Flüssigkeit zu berücksichtigen. Bei höheren Temperaturen sollten die Durchflussraten gesenkt werden, um Erosionskorrosion zu minimieren. Beispielsweise sollten die Wasserdurchflussgeschwindigkeiten in der Regel 8 ft/sec für kaltes Wasser und 5 ft/sec für heißes Wasser (bis zu ca. 140 °F) nicht überschreiten. In Systemen, in denen die Wassertemperaturen routinemäßig 140 °F überschreiten, sollten die Strömungsgeschwindigkeiten 3 ft/sec nicht überschreiten. Die maximal empfohlenen Wassergeschwindigkeiten in anderen typischen Rohrmaterialien finden Sie in Tabelle 1. Für andere Flüssigkeiten kann die maximal zulässige Fluidgeschwindigkeit wie folgt berechnet werden: Zulässige Geschwindigkeit für gegebene Flüssigkeit] = [Zulässige Geschwindigkeit für Wasser] x [Dichte des Wassers/Dichte der gegebenen Flüssigkeit] 1/2. Es wird immer einen Kompromiss zwischen thermischer Leistung und Zuverlässigkeit/Langlebigkeit in jedem Kühlsystem geben. Die Erhöhung des Flüssigkeitsflusses bringt Ihnen nur bis zu einem Punkt mehr Kühlung oder Leistung. Danach können erhöhte Flüssigkeitsgeschwindigkeiten schnell beginnen, die innere Metalloberfläche der Schläuche zu erodieren und korrodieren. Designer sollten viele verschiedene Faktoren berücksichtigen, z. B. die oben beschriebenen, um die beste Lösung für ihre Anwendung zu ermitteln.

Vermeidung galvanischer Korrosion

Wie Korrosion in Flüssigkeitskühlschleifen auftritt

Bei der Auswahl der Komponenten für Ihre Flüssigkeitskühlschleife müssen Sie deren Materialverträglichkeit sowie individuelle Leistung berücksichtigen. Obwohl eine Aluminium-Rohr-Kaltplatte in Verbindung mit einem kupferrohrigen Wärmetauscher Ihren thermischen Anforderungen entsprechen könnte, ist sie kein zuverlässiger Kühlkreislauf. Kupfer und Aluminium haben sehr unterschiedliche elektrochemische Potenziale, sodass, wenn sie in einem Kühlsystem kombiniert werden, galvanische Korrosion wahrscheinlich ist. Galvanische Korrosion (auch als unähnliche Metallkorrosion bezeichnet) erodiert das Metall und verursacht Imlaufe der Zeit Leckagen. In einer Kühlschleife können metallische Materialien im elektrochemischen Kontakt eine galvanische Zelle oder Batterie bilden (Abb. 1). In einer galvanischen Zelle, wenn zwei Metalle mit unterschiedlichen elektrischen Potentialen verbunden sind, gibt es einen potenziellen Unterschied zwischen ihnen. Das Metall mit dem höheren elektrischen Potential wird zur Anode und die niedrigere Kathode. Ein Strom fließt von der Anode zur Kathode. Die Anode löst sich auf oder korrodiert, um Ionen zu bilden. Diese Ionen driften ins Wasser, wo sie entweder in Lösung bleiben oder mit anderen Ionen im Elektrolyt reagieren. Dieses Verfahren wird als galvanische Korrosion bezeichnet. Eine galvanische Zelle benötigt drei Elemente:

• Zwei elektrochemisch ungleiche Metalle
• Ein elektrisch leitfähiger Weg zwischen den beiden Metallen und
• Ein Elektrolyt, um den Fluss von Metallionen zu ermöglichen.

In einem typischen Flüssigkeitskühlkreislauf liefert die Sanitäranlage den elektrisch leitfähigen Weg und das wässrige Kühlmittel liefert den Elektrolyt. Im oben erwähnten Kupfer/Aluminium-Szenario ist das Aluminium die Anode, das Kupfer die Kathode und die Kühlflüssigkeit der Elektrolyt. Im Laufe der Zeit korrodiert das Aluminium, während es sich im Wasser auflöst. Die galvanische Korrosionsrate hängt vom elektrischen Potential zwischen den beiden Metallen ab. Die Galvanic Series (Abb. 2) bestellt Metalle basierend auf dem Potenzial, das sie im fließenden Meerwasser aufweisen. Die reaktivsten befinden sich am oberen Rand der Tabelle und die am wenigsten reaktiven am unteren Rand. Erhöhte Temperaturen, die wahrscheinlich in Kühlschlaufen sind, beschleunigen die galvanische Korrosion. Ein Temperaturanstieg um 10 °C kann die Korrosionsrate etwa verdoppeln. Korrosionsinhibitoren können dem Kühlwasser zugesetzt werden. Dies verlangsamt, aber beseitigt nicht, galvanische Korrosion. Korrosionsinhibitoren binden mit den Ionen in Lösung, um sie zu neutralisieren. Die Inhibitoren werden in diesem Prozess verbraucht, sodass sie regelmäßig ersetzt werden müssen. Nicht wässrige Kühlmittel wie Öle eliminieren galvanische Korrosion, da sie keine Ionen unterstützen. Die thermische Leistung wird jedoch geopfert, da die Wärmeleitfähigkeit von Wärmeübertragungsölen im Allgemeinen deutlich niedriger ist als die kühlten Kühlmittel auf Wasserbasis. Um galvanische Korrosion zu vermeiden, empfehlen wir Ihnen, die gleichen Materialien oder Materialien mit ähnlichem elektrischen Potenzial in Ihrem Kühlkreislauf zu verwenden. Sie sollten sicherstellen, dass Sanitäranlagen, Steckverbinder und andere Komponenten kein reaktives Metall in das System einführen. Die Verwendung der gleichen Materialien in der gesamten Schaltung bedeutet nicht, dass Sie leistung opfern müssen. Boyd bietet Hochleistungswärmetauscher und Kühlplatten mit Aluminium-, Kupfer- und Edelstahl-Fluidpfaden an. Die Anwendungstechniker von Boyd stehen zur Verfügung, um Sie zur Kompatibilität von Komponentenmaterialien zu beraten. Mit sorgfältiger Konstruktion und Komponentenauswahl können Sie jahrelangen zuverlässigen, korrosionsfreien Service von Ihrem Kühlkreislauf aus sicherstellen.

Aluminium-Korrosionsbeständigkeit für flüssige Kaltplatten und Platten-Fin-Wärmetauscher

Bei der Auswahl der Komponenten für Ihre Flüssigkeitskühlschleife müssen Sie deren Materialverträglichkeit sowie individuelle Leistung berücksichtigen. Obwohl eine Aluminium-Rohr-Kaltplatte in Verbindung mit einem kupferrohrigen Wärmetauscher Ihren thermischen Anforderungen entsprechen könnte, ist sie kein zuverlässiger Kühlkreislauf. Kupfer und Aluminium haben sehr unterschiedliche elektrochemische Potenziale, sodass, wenn sie in einem Kühlsystem kombiniert werden, galvanische Korrosion wahrscheinlich ist. Galvanische Korrosion (auch als unähnliche Metallkorrosion bezeichnet) erodiert das Metall und verursacht Imlaufe der Zeit Leckagen.

Korrosion von Aluminium in flüssigen Kaltplatten

Aluminium ist für seine Korrosionsbeständigkeit bekannt. Unter den richtigen Bedingungen bildet Aluminium schnell eine schützende Oxidschicht. Im Allgemeinen tritt dies auf, wenn Sauerstoff leicht verfügbar ist und das umgebende Medium einen moderaten pH-Wert hat. Es gibt zwei typische Manifestationen der Aluminiumkorrosion: gleichmäßige Korrosion und lokale Korrosion. Gleichmäßige Korrosion tritt auf, wenn die Oxidschicht im korrosiven Medium löslich ist. "Der Oxidfilm ist löslich in alkalischen Lösungen und in starken Säuren... ist aber über einen pH-Bereich von etwa 4,0 - 9,0 stabil." Bei gleichmäßiger Korrosion wird die gesamte Oxidschicht schneller abgetragen, als sie sich neu bilden kann. Lokale Korrosion, in der Regel in Form einer Grube, tritt auf, wenn es ungleichmäßigkeit im Grundmetall oder der Umgebung gibt. Das Metall kann eine lokale Konzentration von Legierungselementen haben, die ein galvanisches Paar erzeugt. In ähnlicher Weise kann die Umgebung eine lokale Konzentration von aktiven Elementen wie Chloriden aufweisen. Flüssige Kühlplatten und Wärmetauscher werden mit vielen verschiedenen Flüssigkeiten verwendet und beinhalten in der Regel die Rückführung der gleichen Flüssigkeit. Eine Flüssigkeit, die nicht in Aluminium-Kaltplatten und Wärmetauschern verwendet werden sollte, ist Wasser. Leitungswasser kann aktive Ionen wie Kupfer, Bicarbonate, Chloride und/oder andere Verunreinigungen enthalten, die Korrosion erleichtern. Darüber hinaus wird die Rückführung der gleichen Flüssigkeit im Laufe der Zeit in einer geschlossenen Schleife dazu führen, dass der gelöste Sauerstoff aus der Lösung herauskommt. Der daraus resultierende Sauerstoffmangel hemmt die Bildung der Oxidschicht. Bei ausreichender Zeit korrodiert Aluminium schließlich, wenn es von Sauerstoff isoliert und minderwertigem Wasser ausgesetzt wird. Wenn Wasser die bevorzugte Wahl für ein Wärmeübertragungssystem ist, wird destilliertes Wasser in der Regel mit einem Glykol kombiniert, um seinen Gefrierpunkt zu reduzieren und seinen Siedepunkt zu erhöhen. Aus den oben genannten Gründen ist es entscheidend, dass Korrosionsinhibitoren verwendet werden. Korrosionsinhibitoren sind kontrollierte Mengen aktiver Ionen (in der Regel Phosphate), die die Rolle des Sauerstoffs bei der Bildung einer korrosionsbeständigen Schicht übernehmen. Da diese Inhibitoren von einer chemischen Reaktion mit dem Aluminium abhängen, würde die Verwendung von minderwertigem Wasser wie Leitungswasser die Wirksamkeit der Inhibitoren verringern.

Konstruktion für Korrosionsbeständigkeit

Die Legierungsauswahl ist ein Schlüsselfaktor für eine hohe Korrosionsbeständigkeit. Zum Beispiel bestehen Lötbleche, die die Flüssigkeitsdurchgänge in Platten-Flossen-Wärmetauschern trennen, aus einem inneren Kern und einer außen verkleideten Schicht, die in der Regel etwa 10 % der gesamten Blechdicke ausmacht. Die verkleidete Schicht ist eine Lötlegierung, die das Lötblech sowohl mit den heißen und kalten Flossen als auch mit dem Lötblech mit den Seitenstangen verbindet. Vakuumlötende Legierungen verwenden Silikon und andere Elemente, um den Schmelzpunkt der Legierung zu senken. Da die Lötlegierung anoistischer ist als der Kern, bietet die Lötlegierung kathodischen Schutz und damit Korrosionsschutz. Kathodischer Schutz ist ein Konzept, das seit Jahrzehnten im Schiffbau eingesetzt wird. Für Rümpfe aus Stahl wird ein Stecker aus einem aktiven Element, wie Zink, verwendet, um den Rumpf zu schützen. Da Zink aktiver ist als Stahl, korrodiert das Zink schneller als der Stahl. Unter den Legierungselementen von Aluminium weisen die Legierungen mit einem Minimum an Kupfer und Eisen die beste Korrosionsbeständigkeit auf. "Die Legierungen der Serie 3xxx gehören im Allgemeinen zu denen mit der höchsten allgemeinen Korrosionsbeständigkeit... Die 6xxx-Legierungen haben auch eine hohe Widerstandsfähigkeit." Es gibt andere Überlegungen in der Kaltplatte und Wärmetauscher-Design. Der statische Innendruck und die äußeren Belastungen setzen die Kernkomponenten unter Druck. Diese Belastungen erfordern oft, dass hochfeste Legierungen (6xxx-Serie) für Lötbleche und/oder Flossen verwendet werden. Die Dicke der Brazebleche ist ein Kompromiss zwischen Leistung, Gewicht und Korrosionsschutz. Ein dickes Lötblech ist schwer und reduziert die thermische Leistung. Ein dünnes Lötblech hat weniger Festigkeit, um Belastungen standzuhalten und bietet weniger Korrosionsschutz. Wenn eine korrosive Umgebung vorhanden ist, werden dünne Lötbleche einem Angriff für weniger Zeit standhalten als ein dickeres Blatt.

Kaltblech- und Wärmetauscher-Dichtheitsprüfung

Während des Herstellungsprozesses können Kaltplatten und Wärmetauscher hydraulisch mit reinem Wasser getestet werden. Wasser sollte jedoch nicht länger im Gerät verbleiben, als für die Durchführung der Prüfung erforderlich ist. Ein gründlicher Trocknungsprozess ist entscheidend, um die Möglichkeit von Wasserkorrosion auszuschließen. "Blasentests", d. h. das Beaufschlagen eines Geräts mit einem Gas und das Eintauchen in Wasser, sind in der gesamten Branche weit verbreitet. Diese Praxis erfordert, dass die äußeren Oberflächen nach der Prüfung getrocknet werden. Erfahren Sie mehr über Boyd-Testdienste und -verfahren.

Betrieb von Flüssigkaltplatten und Wärmetauschern

Beim Betrieb einer Wasser/Glykol-Kaltplatte oder eines Wärmetauschers ist es wichtig, einen Wartungsplan zu haben. Die typische Wartungsaktivität ist das Spülen und Nachfüllen des Systems mit dem richtigen Gemisch aus gehemmtem Ethylenglykol und Wasser. Dies sollte in regelmäßigen Abständen in einem Intervall erfolgen, das durch Tests auf Systemebene während der betrieblichen Evaluierungsphase bestimmt wird. In regelmäßigen Abständen sollten der flüssige pH-Wert und der Brechungsindex gemessen werden. Diese Messungen werden sich im Laufe der Zeit ändern. Aus diesen Messungen konnte eine Spülfrequenz ermittelt werden. Während des Einsatzes ist es üblich, dass Kühlmittelsysteme "abgeklaut" werden. Diese Praxis sollte der Kaltplatte oder dem Wärmetauscher nicht schaden, solange die Glykolkonzentration nicht so verdünnt wird, dass der Inhibitor unwirksam wird. Die Inhibitor-Wirksamkeit ist eine Funktion der Top-off-Wasserqualität, andere Metalltypen in der Flüssigkeitsschleife, und das Alter der Inhibitor im System. Wenn "Topping off" verwendet wird, ist es ratsam, den pH-Wert der Flüssigkeit zu überwachen. Fällt der pH-Wert unter 4,0 oder steigt er über 9,0, sollte so schnell wie möglich eine Systemspülung/-füllung erfolgen. Die Korrosionsbeständigkeit beginnt mit der Kaltplatte oder dem Wärmetauscher. Es ist auch wichtig, Wartungsverfahren zu entwickeln, die die Lebensdauer der Aluminium-Kaltplatte oder des Wärmetauschers maximieren.

Zusammenfassung der Korrosionsprävention

Obwohl wir Korrosion nicht alle zusammen stoppen können, gibt es Möglichkeiten, sie deutlich zu begrenzen. Durch die Auswahl geeigneter Fluidwegmaterialien, die Überwachung der Lösungschemie (insbesondere pH-Werte und Wasserqualität) und die Auswahl geeigneter Inhibitoren können Sie die Kostenauswirkungen durch Korrosion minimieren und den effektiven Betrieb Ihrer Flüssigkeitskühlung sicherstellen. Schleife seit Jahren.