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


Quick Request



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. 1 "Der Oxidfilm ist in alkalischen Lösungen und in starken Säuren löslich... über einen pH-Bereich von ca. 4,0 - 9,0 stabil ist." 2 Bei gleichmäßiger Korrosion wird die gesamte Oxidschicht schneller entfernt, als sie reformieren 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. Among the alloying elements of aluminum, the alloys with a minimum of copper and iron have the best corrosion resistance.3 "3xxx series alloys are generally among those having the highest general corrosion resistance…The 6xxx alloys also have high resistance."4

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 zu beseitigen. "Bubble Testing" oder Druck auf ein Gerät mit einem Gas und untertauchen es in Wasser, wird in der gesamten Branche weit verbreitet verwendet. 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.

1 Editor J.R. Davis, ASM Metals Handbook, Desk Edition, Volume 2, Materials Park, OH, 1998, Seite 501.

2 Ibid, Seite 499.

3 Ebd.

4 Ebd.


Have questions? We're ready to help!