액체 냉각 시스템의 부식 방지

시스템 누출 및 성능 저하로부터 보호

물 및 물/글리콜 용액은 냉각 시스템 및 재순환 냉각기에 사용되는 일반적인 열 전달 유체입니다. 유체는 열 전달 응용 분야의 생명줄이지만 시스템 내에서 부식을 일으킬 수도 있습니다. 이러한 부식은 열 전달 표면의 스케일링으로 인한 시스템 열 성능 저하, 부식 침전물의 파이프 직경 감소로 인한 유량 감소, 궁극적으로 부식 손상으로 인한 시스템 부품 교체의 필요성을 초래할 수 있습니다.

부식은 재료, 일반적으로 금속과 그 환경 사이의 화학 적 또는 전기 화학 반응으로 금속과 그 특성의 악화를 초래합니다. 이 기사에서는 화학 적 부식을 다룹니다. (전기 화학 적 또는 갈바닉 부식에 대한 자세한 내용은, 우리의 응용 프로그램 노트를 참조하십시오 "갈바닉 부식을 피하기.") 많은 금속이 자연적으로 물의 존재에서 산화하는 경향이 있기 때문에 금속 구성 요소의 부식은 물과 물 / 글리콜 냉각 시스템에 내재 된 문제입니다. 물에 용존 산소는 대부분의 부식 과정을 가속화. 폐쇄 루프 시스템에서용존산소는 시간이 지남에 따라 소비되며 더 이상 부식 위험이 없습니다. 그러나 개방 루프 시스템의 경우 공기에 지속적으로 노출되면 산소가 냉각수에 용해됩니다. 따라서 개방 루프 시스템은 종종 폐쇄 된 장치에 비해 더 많은 부식 문제를 겪습니다.

부식은 일반적으로 일반 또는 지역화로 분류됩니다. 일반적인 부식은 전체 표면에 균일하게 분포된 금속의 손실입니다. 일반적으로 금속 손실의 비율이 금속 파열 전에 발견 될 수 있기 때문에 빠른 시스템 고장으로 이어지지 않습니다. 반면에 국부적인 부식은 예측할 수 없습니다. 그것은 일반적으로 구멍이나 구멍을 형성, 매우 빠르게 금속을 관통 할 수있는 피팅의 형태로 나타난다. 국부적 인 부식의 또 다른 일반적인 형태는 액체에 증기 형태의 주머니때 발생하는 캐비테이션입니다. 이 과정은 금속 표면 근처의 국부 압력이 액체의 증기압 아래로 떨어질 때 발생합니다. 이러한 증기 기포가 붕괴되거나 붕괴되면 많은 양의 에너지를 생성합니다. 이로 인해 시스템 구성 요소(예: 펌프)에 심각한 피팅이 발생하고 많은 소음이 발생하며 펌프 효율이 저하됩니다.

잠재적인 부식 문제

부식은 많은 문제를 초래할 수 있으며, 가장 중요한 것은 절삭유 누출을 초래할 수 있는 천천입니다. 다른 문제로는 금속이 산소, 염화물 및/또는 냉각수의 억제제와 반응하여 금속 표면으로 다시 침전되어 열 전달 장벽역할을 하는 층을 생성할 때 발생하는 표면 스케일링으로 인한 열 전달 감소가 포함될 수 있습니다. 또한 미립자 필터의 막힘 및 기계식 씰 손상등의 우려도 있습니다.

구리가 부식되면 피팅보다 일반적인 부식에 의해 더 자주 저하됩니다. 일반적인 부식은 종종 암모니아, 산소 또는 유황 함량이 높은 유체에 노출된 구리를 공격합니다. 구리에 영향을 미치는 부식의 또 다른 원인은 염화물, 황산염 및 중탄산염과 같은 유체의 용존 염입니다.

알루미늄의 경우 피팅은 가장 일반적인 부식 형태입니다. 피팅은 일반적으로 액체 냉각 루프에서 가장 자주 발생하는 염화물 (Cl-)이 있는 할로이온의 존재에 의해 생성됩니다. 공기에 개방 된 할로이드 용액에서 알루미늄의 피팅은 산소가있는 경우 금속이 피팅 잠재력으로 쉽게 편광되고 자연적으로 발생하는 보호 산화물 층 또는 필름이 침투하기 때문에 발생합니다. 이 필름은 pH가 약 4.0과 8.5 사이일 때 수성 솔루션에서 안정적입니다. 필름은 자연적으로 자가 갱신되고 우발적인 마모 또는 표면 산화물 필름의 다른 기계적 손상이 급속히 수리된다. Aavid는 깨끗한 열 전달 표면을 유지하기 위해 알루미늄으로 물을 사용할 때 억제제사용을 강력히 권장합니다.

스테인레스 스틸은 일반적으로 부식성 환경에서 사용되지만 알루미늄과 마찬가지로 산화 환경에서 고농도의 염화물 (>100 ppm)에 민감합니다. 피팅은 스테인레스 스틸 합금에서 가장 일반적이고 손상된 형태의 부식 중 하나이지만 재료가 산소에 노출되고 가능한 한 염화물로부터 보호되도록함으로써 방지 할 수 있습니다. 크롬, 특히 몰리브덴과 질소가 높은 스테인레스 스틸은 피팅 부식에 더 강합니다.

억제되지 않은 에틸렌 글리콜에 의한 부식

연구¹억제되지 않은 에틸렌 글리콜이 구리 및 알루미늄과 같은 열, 산소 및 일반적인 냉각 시스템 금속이 있는 경우 글리콜릭, 글리옥실릭, 포믹, 탄산 및 옥살산의 5가지 유기산으로 분해된다는 것을 보여줍니다. 구리 및 알루미늄은 억제되지 않은 에틸렌 글리콜이 있는 경우 촉매로서 작용한다. 이러한 유기산은 극한 조건(212°F 및 산소가 억제되지 않은 에틸렌 글리콜 용액으로 부글부글 끓임)에서 3주 이내에 구리와 알루미늄을 화학적으로 공격하여 유체내 금속 유기 화합물을 형성하여 파이프, 펌프, 밸브 등의 막힘을 유발할 수 있습니다.

문헌²참고문헌은 종종 구리와 알루미늄이 억제되지 않은 에틸렌 글리콜과 호환된다고 말하지만, 일반적으로 이러한 권장 사항은 다양한 온도에서 다양한 금속의 2주 간의 화학적 호환성 연구를 기반으로 합니다. 위의 연구는 억제되지 않은 에틸렌 글리콜이 일반적으로 그 극단적 인 조건하에서 3 주 후까지 분해되기 시작하지 않는다는 것을 나타냅니다. 결론적으로, 보고 된 데이터는 금속을 용해하는 에틸렌 글리콜의 능력에 기초하고 저하의 우려를 무시, 산성 억제되지 않은 에틸렌 글리콜과 금속에 미치는 영향. 후자는 금속에 훨씬 더 부식성입니다.

부식 방지

pH值일반적으로제어및부식 억제제 사용을 통해 부식을 줄일 수 있습니다. 억제제는 금속 표면에 부착하여 이를 전달하고 부식을 방지합니다. 또한 부식을 일으킬 수 있는 냉각 시스템 내부의 정체 된 영역을 피하기 위해 안정적인 물 흐름을 유지하는 것이 중요합니다.

부식을 방지할 때 물의 질도 고려해야 합니다. 천연물의 부식 효과는 화학 성분에 따라 상당히 달라질 수 있습니다. 이 문서의 앞에서 언급했듯이 염화물은 부식성이며 염화물이 100 ppm 이상 포함되어 있는 경우 수돗물의 사용을 최소화하거나 피해야 합니다. 물의 경도는 또한 금속 표면에 규모를 형성하는 칼슘과 마그네슘을 도입하기 때문에 고려될 필요가 있습니다. 탈이온수, 탈염수 또는 역삼투 공정을 통해 유해한 미네랄과 염분을 제거하는 물은 염화물과 스케일 축적을 피하기 위해 적극 권장됩니다. 적절한 부식 억제제는 탈이온화 또는 탈염수와 함께 사용해야 합니다.

다른금속과함께사용하기위한다른억제제가있습니다,장점과단점각。

• 인산염은 철, 강철, 납/주석 납땜 및 대부분의 알루미늄 부품에 대한 효과적인 부식 억제제입니다. 또한 pH 제어를 위한 매우 좋은 버퍼입니다. 인산염의 한 가지 단점은 경수에 칼슘이 침전되는 데, 이는 탈이온수가 글리콜/물 냉각수를 희석하는 데 사용되는 이유 중 하나입니다.
• Tolyltriazole는 구리와 황동에 대한 일반적이고 매우 효과적인 부식 억제제입니다.
• 메르카프토벤조티아졸은 구리와 황동에도 효과가 있지만 톨리트리아졸만큼 안정적이지는 않습니다.
• 아질산염은 철에 대한 우수한 부식 억제제입니다. 고농도에서, 이 억제제는 납 /주석 솔더에 부식성.
• 규산염은 대부분의 금속에 효과적인 억제제이지만 냉각 시스템에서 두꺼운 침전물을 형성하는 경향이 있습니다. 자동차 부동액의 녹 억제제는 펌프 씰의 조기 고장을 일으킬 수 있습니다. 크로메이트 오일과 수용성 오일은 과거에 사용되었지만 독성으로 인해 사용이 크게 감소했습니다. 현대 억제제는 그(것)들을 대체했습니다.

부식 방지 요약

부식을 막을 수는 없지만, 부식을 크게 제한하는 방법이 있습니다. 적절한 유체 경로 재료, 모니터링 솔루션 화학(특히 pH 수준 및 수질) 및 적절한 억제제 선택을 통해 부식으로 인한 비용 영향을 최소화하고 액체 냉각의 효과적인 작동을 보장할 수 있습니다. 년 동안 루프.

¹"부식을 헤아리". 공정 냉각 및 장비. 7월 1일, 2005일

²"억제되지 않은 에틸렌 글리콜에 대한 기술적 통찰력". 공정 냉각 및 장비. 7월 1일, 2002일