Vermeidung von Korrosion in Flüssigkeitskühlsystemen


Quick Request


Schutz Ihres Systems vor Leckagen und Leistungseinbußen

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. 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. Aavid empfiehlt dringend einen Inhibitor bei der Verwendung von Wasser mit Aluminium, um eine saubere Wärmeübertragungsfläche zu erhalten.

Edelstahl wird in der Regel in korrosiven Umgebungen verwendet, aber wie bei Aluminium ist es empfindlich gegenüber hohen Chloridkonzentrationen (>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

Studien1 zeigen, dass hemmungsloses Ethylenglykol in Gegenwart von Wärme, Sauerstoff und gängigen Kühlsystemmetallen wie Kupfer und Aluminium in fünf organische Säuren - Glykol, Glyoxyl, Formisch, Kohlensäure und Oxalsäure - abgebaut wird. Kupfer und Aluminium wirken als Katalysator in Gegenwart von hemmungslosem Ethylenglykol. Diese organischen Säuren werden dann kupfer- und aluminiumisch in nur drei Wochen unter extremen Bedingungen (212°F und Sauerstoff, der in die hemmungslose Ethylenglykollösung sprudelt) chemisch angreifen, um metallische organische Verbindungen in der Flüssigkeit zu bilden, was zu Verstopfungen führen kann. von Rohren, Pumpen, Ventilen usw.

Literatur2 Referenzen sagen oft, dass Kupfer und Aluminium mit hemmungslosem Ethylenglykol kompatibel sind, aber in der Regel basieren diese Empfehlungen auf einer zweiwöchigen chemischen Verträglichkeitsstudie an verschiedenen Metallen 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.




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.

1"Heading off Corrosion". Prozesskühlung & Anlagen. 1., 2005. Juli

2"Technische Einblicke in hemmungsloses Ethylenglykol". Prozesskühlung & Anlagen. 1., 2002. Juli


Kontaktieren Sie unser Engineering-Team um Ihre Flüssigkeitskühlungzubringer zu besprechen und wie Sie Korrosion in Ihrem System am besten verhindern können.