防止液体冷却系统中的腐蚀

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，通常是金属及其环境，这导致金属的劣化及其性质。本文将涵盖化学腐蚀。（有关电化学或电镀腐蚀的更多信息，请参阅我们的应用笔记“避免电流腐蚀”）金属组分的腐蚀是水和水/乙二醇冷却系统的固有问题，因为许多金属天然倾向于在水存在下氧化。水中的溶解氧加速了大多数腐蚀过程。在闭环系统中，随着时间的推移消耗溶解的氧气，不再造成腐蚀风险。然而，对于开环系统，继续暴露于空气允许氧气溶解到冷却剂中。因此，与封闭单元相比，开环系统通常遭受更多的腐蚀问题。

腐蚀通常被归类为一般或本地化。一般腐蚀是均匀分布在整个表面上的金属的损失。它通常不会导致快速系统故障，因为在金属破裂之前可以发现金属损失率。另一方面，局部腐蚀不是可预测的。它通常以蚀的形式出现，这可以非常快速地穿透金属，形成腔或孔。局部腐蚀的另一种常见形式是空化，当液体中的蒸气袋时发生。当金属表面附近的局部压力低于液体的蒸汽压力时，发生该过程。当这些蒸气气泡塌陷或爆发时，它们会产生大量的能量。这导致对系统组件（例如泵）严重点蚀，产生大量噪声，并导致泵效率降低。

潜在的腐蚀问题

腐蚀可能导致许多问题，最重要的穿孔可能导致冷却液泄漏。其他问题可能包括由表面缩放引起的减少的传热，这是当金属与冷却剂中的氧，氯化物和/或/或抑制剂反应并沉淀回金属表面的抑制剂时发生，产生用作传热屏障的层。另外，顾虑包括颗粒过滤器的堵塞和对机械密封件的损坏。

当铜腐蚀时，通常腐蚀更常见于一般腐蚀。一般腐蚀通常会攻击暴露于具有高硫含量的氨，氧气或液体的铜。影响铜的另一个腐蚀来源是在流体中溶解盐，例如氯化物，硫酸盐和碳酸氢盐。

对于铝，点蚀是最常见的腐蚀形式。斑点通常通过卤化物离子的存在而产生，其中氯化物（Cl-）在液体冷却环中最常遇到。在卤化物溶液中蚀刻到空气中的蚀刻出来，因为在氧气存在下，金属易于其蚀力偏振，并且天然存在的保护氧化物层或薄膜被穿透。当pH为约4.0和8.5时，该薄膜在水溶液中稳定。薄膜自然是自更新的，迅速修复表面氧化膜的偶然磨损或其他机械损伤。Aavid强烈建议使用用铝的水以维持清洁的传热表面时抑制剂。

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。

由不羁的乙二醇引起的腐蚀

学习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²参考文献通常说明铜和铝与未抑制的乙二醇相容，但通常这些建议基于在不同温度下的各种金属的两周化学相容性研究。上述研究表明，在这些极端条件下三周后，未抑制的乙二醇通常不会开始降解。总之，报告的数据基于乙二醇溶解金属的能力，忽略降解的酸性不抑制的乙二醇的关注及其对金属的影响。后者对金属更腐蚀。

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。根据其化学成分，天然水的腐蚀性效果可大幅变化。如本文前面所述，氯化物是腐蚀性的，如果含有超过100ppm的氯化物，则应最小化或避免使用自来水。还需要考虑水的硬度，因为它引入了钙和镁，在金属表面上形成鳞片。强烈建议通过反渗透过程通过反渗透过程来除去有害矿物质和盐的去离子水，脱矿水或水，以避免氯化物和规模累积。必须与去离子或脱矿质水一起使用合适的腐蚀抑制剂。

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。
• 托基三唑是铜和黄铜的常见且高效的腐蚀抑制剂。
• 巯基苯齐噻唑也适用于铜和黄铜，但它不像托莱亚唑一样稳定。
• 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“排除腐蚀”。工艺冷却和设备。2005年7月1日

²“技术见解含有不羁的乙二醇”。工艺冷却和设备。2002年7月1日