Коррозия воздушных теплообменников


Основы коррозии
Основным материалом микроканальных теплообменников (MCHX) является алюминий. Алюминий – очень реактивный металл, который легко окисляется на поверхности. Пока этот твердый слой оксида алюминия остается неповрежденным, базовый алюминий будет оставаться устойчивым к коррозии. У большинства материалов, таких как сталь, оксидный слой отслаивается от поверхности, что позволяет продолжать атаку основного металла. Однако, под воздействием экстремальных условий окружающей среды оксидный слой может повреждаться, а восстанавливаться не настолько быстро, чтобы обеспечить достаточную защиту продукта. Такие суровые условия характеризуются очень высоким или очень низким уровнем pH. Обычно защитный оксидный слой алюминия стабилен в диапазоне рН от 4,5 до 8,5. Причиной принятия мер предосторожности при использовании теплообменника с алюминиевыми ламелями и медными трубами (RTPF), например, в морской среде является гальваническая коррозия.

Гальваническая коррозия происходит, когда разнородные металлы погружаются в электролит. Из-за электрохимической реакции один из металлов лишается электронов (окисляется), а другой получает электроны (восстанавливается). Роль каждого металла определяется его гальваническим потенциалом, обычно суммируемым по гальваническому ряду для данного электролита и температуры. Металл с более низким гальваническим потенциалом будет окисляться (расходоваться), в то время как металл с более высоким потенциалом будет восстанавливаться, становясь более стойким. В случае алюминия и меди (например, в присутствии соленой воды), алюминий будет принесен в «жертву» меди. Необходимо всегда учитывать химический состав и подбирать материал таким образом, чтобы гарантировать, что первым корродирующим компонентом будет оребрение. Несущая хладагент круглая или микроканальная труба является наиболее защищенным компонентом теплообменника, поскольку перфорация может привести к утечке хладагента.
Точечная коррозия – это локальная коррозия. Многократная поверхностная обработка, такая как газопламенное цинковое напыление (с низким гальваническим потенциалом), используется для того, чтобы преимущественно создавать общую коррозию, действующую в поперечном направлении по всей поверхности детали, а не вглубь через каналы, чтобы избежать протечек.
Так называемый «муравейник» или муравьиная коррозия — это явление коррозии, которое получило свое название в результате сходства строения с муравьиным гнездом. Этот тип коррозии появляется только в меди и вызван химической реакцией с органической кислотой, распадающейся на уксусную и муравьиную кислоты.

Причины коррозии
Следующие факторы могут влиять на степень коррозии:
Влажность: гальваническая коррозия требует электролита или токонесущей среды, чтобы достичь динамического состояния. Электролитом может быть вода или любое водорастворимое вещество с хорошей проводимостью. Влажный воздух является одним из таких электролитов. Влажный воздух, загрязненный коррозионными газами, еще больше ускоряет коррозию, когда увеличивается токонесущий потенциал воздуха.

Температура: химические реакции, как правило, зависят от температуры, причем повышенная температура обычно приводит к более высокой скорости реакции.

Коррозионные газы: не все газы вызывают коррозию. В частности, мы имеем дело с тремя типами газов:
1. Кислотные газы, такие как сероводород, оксиды серы, хлориды, фтористый водород (HF) и оксиды азота;
2. Едкие газы;
3. Окисляющие газы, такие как озон.

Из газов, которые могут вызвать коррозию, кислотные газы обычно являются наиболее вредными.

Хлористые соли: присутствие хлоридов, например, в морской воде, способствует точечной коррозии большинства металлов.

Коррозионные среды
Потенциально коррозионная наружная среда включает в себя районы, прилегающие к морскому побережью, промышленные площадки, густонаселенные городские районы, некоторые сельские районы или комбинации любых из этих сред.

Факторы, включая, но не ограничиваясь этим, наличия дымовых газов, канализационных отверстий или открытых канализационных систем и выхлопных газов дизельного двигателя, могут оказывать вредное воздействие на змеевики теплообменников.

Прибрежные зоны / море: прибрежная или морская среда характеризуется обилием хлорида натрия (соли), который переносится морскими брызгами, туманом или дымом. Важно, что эта соленая вода может переноситься более чем на несколько миль океаническим бризом. Нередко происходит загрязнение соленой водой на расстоянии до 10 км (6,2 мили) от побережья. В результате может потребоваться защита теплообменного оборудования от океанических электролитов во внутренних районах.

Промышленность: применение теплообменников в промышленности связано с множеством разнообразных условий, потенциально способных вызывать различные выбросы в атмосферу. Загрязнения серой и оксидом азота чаще всего связаны с промышленными условиями и городской средой с высокой плотностью. При сжигании угля и мазута в атмосферу выделяются оксиды серы (SO2, SO3) и оксиды азота (NOx). Эти газы накапливаются в атмосфере и возвращаются на землю в виде кислотных дождей или росы с низким pH. Промышленные выбросы не только потенциально коррозионны, многие частицы промышленной пыли могут быть насыщены вредными оксидами, хлоридами, сульфатами, серной кислотой, углеродом и соединениями углерода. Эти частицы в присутствии кислорода, воды или окружающей среды с высокой влажностью могут быть очень коррозионными и могут привести ко многим формам коррозии, включая общую коррозию и локальную коррозию, такую как точечная и муравьиная коррозия.

Комбинация морской / промышленной среды: соленый туман от морской воды в сочетании с вредными выбросами в промышленных условиях представляет серьезную угрозу. Совместное воздействие соляного тумана и промышленных выбросов ускоряет коррозию. Внутри производственных предприятий коррозионные газы могут быть результатом технологических химикатов или типичных промышленных процессов, применяемых в производственной деятельности. Открытые канализационные системы, вентиляционные отверстия, выхлопные газы дизельного топлива, выбросы от плотного траффика, свалки, выхлопные газы самолетов и морских судов, промышленное производство, химические очистные сооружения (типа градирни) и электростанции, работающие на ископаемом топливе, являются потенциальными участниками коррозионной среды, которые следует принимать во внимание.

Городская среда: в густонаселенных районах, как правило, наблюдается высокий уровень автомобильных выбросов и повышенные темпы сжигания топлива в зданиях. Оба условия повышают концентрацию оксида серы (SOx) и оксида азота (NOx). Внутри здания газы могут вырабатываться чистящими средствами, сигаретным дымом, технологическими процессами и принтерами центров обработки данных. В некоторых помещениях, таких как бассейны и водоочистные сооружения, также могут возникать агрессивные среды. Степень коррозии в этой среде зависит от уровня загрязнения, который, в свою очередь, зависит от нескольких факторов, включая плотность населения в данном районе. Любое оборудование для отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, установленное в непосредственной близости от выхлопных газов дизельных двигателей, дымовых труб мусоросжигательных печей, дымовых труб котлов, работающих на топливе, или зон, подверженных выбросам газов от сжигания ископаемого топлива, следует рассматривать как промышленное применение теплообменного оборудования.
Сельская местность: сельская среда может содержать высокие уровни загрязнения аммиаком и азотом от экскрементов животных, от удобрений, а также высокую концентрацию выхлопных газов дизельных двигателей. Эти среды должны так же рассматриваться как промышленные.
Местные погодные условия играют важную роль в концентрации или рассеивании внешних газообразных загрязнителей. Температурные инверсии могут задерживать загрязняющие вещества, создавая серьезную проблему загрязнения воздуха.

Рекомендации.
Хотя каждая из вышеупомянутых агрессивных сред может отрицательно сказываться на сроке службы теплообменника, перед окончательным выбором конструкции и типа антикоррозионной защиты следует также учитывать множество дополнительных факторов. Локальный климат вокруг места применения может зависеть от наличия следующих факторов:
• Морская соль
• Ветер
• Пыль
• Дорожные соли
• Бассейны
• Дизельные выхлопы / трафик движения
• Локализованный туман
• Бытовые чистящие средства
• Канализационные отверстия
• И многие другие дискретные загрязнения
Даже при нахождении в пределах 3–5 км (1,9–3,1 миль) от этих специфических особенностей локального климата мягкую среду можно переклассифицировать в среду, которая требует дополнительных профилактических мер для защиты от коррозии. Когда эти факторы являются частью непосредственного окружения, их влияние еще больше усугубляется.

KSM предлагает антикоррозионную защиту методом распыления KSM PROTECT SP.

*****
Данное руководство по применению предназначено для предоставления общей информации о механизмах коррозии и агрессивных средах. Несмотря на то, что даны рекомендации, подробности о реальном применении наших продуктов не могут быть полностью предусмотрены в этом документе. Также неизвестны требования к сроку службы потенциального продукта. По этим причинам KSM предпочитает тесно сотрудничать с клиентами, чтобы полностью понимать их требования к выбору антикоррозионной защиты и иметь представление о рабочей среде. Мы также не несем ответственности за полноту и правильность информации, содержащейся в данном документе.

Комментарии

Популярные сообщения из этого блога

Штамп для ламелей