防止液冷系统中的腐蚀

保护您的系统免受泄漏和性能下降

水和水/乙二醇溶液是冷却系统和循环冷却器中常用的传热流体。虽然这些液体是热传递应用的生命线，但它们也会导致系统内的腐蚀。由于换热表面的结垢，这种腐蚀会导致系统热性能的降低，由于腐蚀沉积物导致管道直径减小，从而导致流量减少，最终由于腐蚀损坏需要更换系统组件。

腐蚀是材料之间的化学或电化学反应，通常是金属和它的环境，它导致金属及其性能的恶化。这篇文章将讨论化学腐蚀。金属部件的腐蚀是水和水/乙二醇冷却系统的固有问题，因为许多金属在水存在时自然地倾向于氧化。水中的溶解氧加速了大多数腐蚀过程。在闭环系统中，溶解氧随着时间的推移而消耗，不再构成腐蚀风险。然而，对于开环系统，持续暴露在空气中会使氧气溶解到冷却剂中。因此，与封闭机组相比，开环系统经常遭受更多的腐蚀问题。

腐蚀通常分为一般腐蚀和局部腐蚀。一般的腐蚀是金属的损失均匀地分布在整个表面上。它通常不会导致系统快速失效，因为在金属破裂之前可以发现金属损失率。另一方面，局部腐蚀是不可预测的。它通常以点蚀的形式出现，这种点蚀可以很快地穿透金属，形成空洞或孔洞。局部腐蚀的另一种常见形式是空化，它发生在液体中形成气穴时。当金属表面附近的局部压力低于液体的蒸汽压力时，就会发生这一过程。当这些蒸汽气泡崩塌或内爆时，它们会产生大量的能量。这会对系统部件(如泵)造成严重的点蚀，产生大量的噪声，并导致泵效率下降。

潜在的腐蚀问题

腐蚀可以导致许多问题，最重要的是穿孔，可能导致冷却剂泄漏。其他问题可能包括由表面结垢引起的热传递减少，当金属与氧、氯和/或冷却剂中的抑制剂发生反应时，沉淀回到金属表面，形成一层作为热传递屏障。此外，还需要考虑颗粒过滤器的堵塞和机械密封的损坏。

当铜发生腐蚀时，一般腐蚀比点蚀更容易降解铜。一般的腐蚀通常会攻击暴露在氨、氧或含硫高的液体中的铜。影响铜腐蚀的另一个来源是流体中的溶解盐，如氯化物、硫酸盐和碳酸氢盐。

对铝来说，点蚀是最常见的腐蚀形式。点蚀通常是由卤化物离子的存在产生的，其中氯(Cl-)是在液体冷却循环中最经常遇到的。铝在暴露于空气中的卤化物溶液中发生点蚀，是因为在氧气的存在下，金属很容易极化到点蚀电位，自然产生的氧化保护层或膜被穿透。该膜在pH为4.0 ~ 8.5的水溶液中稳定。薄膜是自然的自我更新和意外磨损或其他机械损伤的表面氧化膜迅速修复。当使用铝水时，avid强烈建议使用抑制剂，以保持热传导表面的清洁。

不锈钢通常用于腐蚀性环境中，但与铝一样，它对氧化环境中高浓度的氯化物(> 100ppm)很敏感。点蚀仍然是不锈钢合金中最常见和最具破坏性的腐蚀形式之一，但它可以通过确保材料暴露在氧气中并尽可能保护其不受氯化物的影响来防止。不锈钢的铬含量高，特别是钼和氮，更耐点蚀。

不受抑制的乙二醇引起的腐蚀

研究¹研究表明，在热、氧和铜、铝等常见的冷却系统金属存在下，不受抑制的乙二醇会降解为五种有机酸——乙醇酸、乙醛酸、甲酸、碳酸和草酸。铜和铝在未受抑制的乙二醇存在下起催化剂的作用。这些有机酸会在极端条件下(212华氏度，氧气在不受抑制的乙二醇溶液中冒泡)的短短三周内对铜和铝进行化学腐蚀，在流体中形成金属有机化合物，从而导致管道、泵、阀门等的堵塞。

文学²参考文献中经常提到铜和铝与不受抑制的乙二醇兼容，但通常这些建议是基于对不同温度下的各种金属进行为期两周的化学兼容性研究。上述研究表明，不受抑制的乙二醇通常在这些极端条件下三周后才开始降解。总之，报告的数据是基于乙二醇溶解金属的能力，忽略了降解、酸性未受抑制的乙二醇及其对金属的影响。后者对金属的腐蚀性更强。

防止腐蚀

一般来说，通过控制pH值和使用缓蚀剂可以降低腐蚀。抑制剂附着在金属表面，使其钝化并防止腐蚀。保持稳定的水流也很重要，以避免冷却系统内部的停滞区，这可能会导致腐蚀。

在试图防止腐蚀时，还需要考虑水的质量。天然水的腐蚀效果因其化学成分的不同而有很大差异。正如本文前面提到的，氯化物具有腐蚀性，如果自来水的氯化物含量超过百万分之一百，则应尽量减少或避免使用自来水。水的硬度也需要考虑，因为它引入钙和镁，在金属表面形成垢。为了避免氯化物和水垢的堆积，强烈建议使用去离子水、脱盐水或通过反渗透去除有害矿物质和盐的水。一种合适的缓蚀剂必须与去离子水或除盐水一起使用。

有不同的抑制剂用于不同的金属，每个都有其优缺点。

• 磷酸盐是铁、钢、铅/锡焊料和大多数铝元件的有效缓蚀剂。它也是控制pH值的很好的缓冲液。磷酸盐的一个缺点是在硬水中与钙沉淀，这是去离子水用于稀释乙二醇/水冷剂的原因之一。
• 甲苯三唑是铜和黄铜常用的高效缓蚀剂。
• 巯基苯并噻唑也适用于铜和黄铜，但它不像甲苯三唑那样稳定。
• 亚硝酸盐是一种优良的铁缓蚀剂。在高浓度下，这种抑制剂对铅/锡焊料具有腐蚀性。
• 硅酸盐是一种有效的缓蚀剂对大多数金属，但往往形成厚沉积物在冷却系统。汽车防冻液中的防锈剂可能会导致泵密封过早失效。铬酸盐和可溶性油已在过去使用，但由于毒性，他们的使用大大减少。现代抑制剂已经取代了它们。

防腐蚀的总结

虽然我们不能一起阻止腐蚀，但有一些方法可以显著限制它。通过选择合适的流体路径材料，监测溶液化学(特别是pH值和水质)，以及选择适当的抑制剂，您可以将腐蚀对成本的影响降至最低，并确保您的液冷循环多年来的有效运行。

¹“阻止腐蚀”。工艺冷却和设备。2005年7月1日

²“无抑制乙二醇的技术见解”。工艺冷却和设备。2002年7月1日