Обработка воды присадками

В целях защиты поверхностей охлаждения от коррозионных разрушений, накипе- и шламообразования, суще­ственно затрудняющих теплопередачу, а также для защиты от кавитационной эрозии вода проходит предварительную обработку: дистилляцию, т. е. полное обессоливание; кипячение с целью выделения в осадок солей карбонатной жесткости, удаляемых отстаиванием или фильтрацией; химическую обработку щелочами и фосфа­тами с целью выделения в осадок солей жесткости.

Для повышения жесткости слишком мягкой пресной воды, пред­назначенной для использования в системах охлаждения, ее смешивают с более жесткой водой до достижения необходимой жесткости. После предварительной обработки воды к ней добавляют специальные при­садки, существенно уменьшающие кавитационно-коррозионные раз­рушения металла в полостях охлаждения деталей дизеля и препятству­ющие накипеобразованию. По составу и характеру действия присадки бывают эмульсионные и химические.

Эмульсионные присадки. Водоэмульсионные присадки — это антикоррозионные масла, ко­торые, будучи введенными в охлаждающую воду, образуют с ней устойчивую эмульсию молочного цвета. При омывании эмульси­ей на охлаждаемых поверхностях образуется пленка масла, предот­вращающая коррозию и отложения накипи. Кроме того, благодаря демпфирующему эффекту масляная пленка существенно снижает, а иногда и устраняет кавитационные разрушения поверхностей.

Рекомендуемые антикоррозионные масла: Экстрол (разработ­ка ВНИИНП) взамен малоэффективной присадки ВНИИНП-117, Дромус Оил-В и Донакс-С фирмы "Шелл". Сольвак-1535 фирмы "Мобил Оил", Дикул-1 фирмы "Кастрол" и др.

При дози­ровке антикоррозионного масла пользуются следующими соотноше­ниями: в начальный период применения на дизеле, вводимом в эксплуа­тацию или проработавшем длительное время без этого масла, 1% (10 кг масла на 1 т воды); в период нормальной эксплуатации 0,5%, При такой концентрации защитная масляная пленка имеет минималь­ную толщину и не оказывает существенного влияния на условия теплопередачи.

При концентрации более 1% толщина масляной пленки может достигнуть 0,5 мм и выше, а это, конечно, нежелательно, так как мо­жет иметь место перегрев цилиндров дизеля. В данном случае потре­буется промывка системы охлаждения (необходимость в промывке возникает и в случае попадания в систему смазочного масла или топ­лива).

Наличие в системе твердых включений в виде шлама, склеиваемых маслом присадки, способст­вует образованию на поверхностях изолирующих покрытий, препят­ствующих теплоотдаче. Этим в основном определяется отказ дизелестроительных фирм от применения водоэмульсионных масел в современ­ных форсированных дизелях, для которых характерен высокий уровень тепловых нагрузок, и поэтому опасность перегрева особенно велика. Такие дизелестроительные фирмы как «Бурмейстер и Вайн» и «Зульцер» в последнее время запрещают при­менение в системах охлаждения масла «Шелл Дромус Оил-В» и реко­мендуют для этой цели присадку «Формет-326» фирмы «Перолин». Дозировка этой присадки составляет 0,25%, т. е. 2,5 кг на 1 т охлаж­дающей воды.

В дизелях с относительно невысоким уровнем форсировки во­доэмульсионные присадки продолжают применять, но тут важно, чтобы содержание в воде хлоридов не превышало 100 мг/л. Об­щая жесткость воды должна быть 1,5…3 мг-экв/л. Более мягкая вода способствует образованию пены, более жесткая — разруше­нию масляной эмульсии с выделением слизистых известковых мыл, загрязняющих полости охлаждения. При нормальной экс­плуатации рабочая концентрация антикоррозионного масла должна составлять 0,5 %, допустимое снижение — до 0,3 %.

Выбранную дозу масла предварительно смешивают с пятикратным объемом пресной воды. Затем эту смесь через расширительную цистерну вводят во всасывающую магистраль водяного насоса при непрерывной циркуляции воды в системе. Температура воды должна составлять 15…25 °С. В процессе эксплуатации требуется пополнять систему водой для компенсации ее испарения и возможных утечек. Доливаемая вода антикоррозионного масла не содержит, а поэтому его концентрация постепенно уменьшается; минимально допустимая концентрация со­ставляет 0,1%. При более низких значениях в систему добавляют масло, доводя его концентрацию до 0,5%.

Проверку содержания масла в охлаждающей воде производят выделением его из пробы воды путем добавки к 100 мл воды 30 мл кон­центрированной соляной кислоты и последующего отстаивания. Ко­личество масла (в миллилитрах), выделяющегося на поверхности жидкости, будет соответствовать его содержанию в воде. Контрольные анализы производят одни раз в неделю, фиксируя их результаты в тех­нической документации СДУ.

Химические присадки. Химические присадки создают на поверхностях охлаждения тон­кие и прочные окисные пленки, защищающие металл от коррозии, а также способствуют переводу в шлам накипеобразователей и нейтра­лизации кислотности воды - повышению показателя рН.

Применение химических присадок требует минимальных значений жесткости и солесодержания воды (допускаются содержание хлоридов не более 50 мг/л и жесткость не выше 0,5 мг-экв/л). Высокая жесткость воды приводит к обильному выпадению шлама вследствие реакции солей жесткости с вводимыми щелочами. Выпадение шлама может вызвать закупорку проходных сечений каналов, соединяющих полости охлаждения.

Наилучшими ингибирующими свойствами обладают присадки на основе хроматов (бихромат натрия или калия и едкий натр или кальцинированная сода), однако они токсичны, поэтому их приме­нение требует особой осторожности (в системах, где вода не ис­пользуется в качестве теплоносителя в опреснительных установ­ках). Существенным недостатком этих присадок является также чувствительность к концентрации в охлаждающей воде.

Бихромат калия (хромпик) вводят в количестве 1,0…1,2 кг на 1 т охлаждающей воды совместно с одним из следующих щелочных пре­паратов: кальцинированная сода (1,8…2,3 кг); тринатрийфосфат (3,0…3,5 кг); антинакипин Ф5 (2,7…3,2 кг); каустическая сода.(0,3…0,4 кг).

Перед введением присадок в охлаждающую воду сначала приго­товляют их концентрированные растворы (бихромат разводят в 20-кратном количестве воды, а соду — в 10-кратном), после чего эти растворы вводят в охлаждающую воду при работающем циркуляцион­ном насосе. При этом необходимо соблюдать особые меры предосторож­ности, так как хромпик очень ядовит: один грамм является смертель­ной дозой.

В процессе эксплуатации необходимо следить за концентрацией присадки в системе, уменьшающейся в результате периодических доливок свежей воды. Снижение концентрации бихромата допускается до 0,1%. Снижение концентрации ниже минимальных значений приво­дит к разрушению защитной пленки на поверхности металла и усиле­нию коррозионного разрушения его на оголенном участке. Щелочное число воды должно поддерживаться в пределах 30…100 мг/л.

Процентное содержание бихроматов определяют, сравнивая по цвету отобранную в пробирке пробу воды с эталонными пробами; содержание щелочи можно определить с помощью раствора фенолфта­леина. Повышение концентрации бихромата, как и снижение, усили­вает коррозию металла.

Большую часть химических присадок к охлаждающей воде го­товят на нитритно-боратной основе; в отличие от хроматных присадок они не токсичны, поэтому могут быть рекомендованы для систем охлаждения всех типов. Нитрит хорошо известен как пассиватор стали и сплавов олова. Эффект зашиты от коррозии достигается окислением корродирующих продуктов до высших солей, образующих плотную и прочную изолирующую пленку на поверхности металла. Присутствие в присадке бора необходи­мо для стабилизации показателя рН раствора. В рецептуру при­садок часто вводят также специальные органические ингибиторы и диспергаторы. Присадка обладает высокой эффективностью, дешева. Оптимальная концентрация в зависимости от состава присадки составляет 0,25…0,5 %, поэтому ее требуется в неболь­ших количествах. Снижение или превышение концентрации не сказывается на коррозии.

Недостатки нитритно-боратных присадок: не могут быть ис­пользованы в системах с элементами, изготовленными из алюминия, с оцинкованными трубами или трубами с иными ви­дами гальванических покрытий; нитрит ядовит, смертельная доза составляет 3…4 г твердого нитрита; определение концентрации присадки в воде требует наличия специальных приборов.

Третье поколение ингибиторов представляет собой водораствори­мые ингибирующие композиции на основе органических поверхно­стно-активных веществ. Барьерные свойства композиций улучшаются введением в их состав неорганических пассиваторов. К числу присадок третьего поколения относятся Амероид DEWT-NC, Формет-326, Веком D-99, отечественная присадка Кавикор-24М.

Принципиальное отличие присадок третьего поколения от эмульсионных масел состоит в том, что барьерные свойства в эмульсионных ингибиторах выполняют слои масла, способные ухудшать теплопередачу и закоксовываться, а в водораствори­мых композициях — неорганические пассиваторы, образующие защитные оксидные пленки с высокой теплопроводностью. При­садки защищают системы охлаждения не только от коррозионно-кавитационных разрушений, но и от осаждения накипи и железо-окисных соединений. В результате взаимодействия элементов присадки с соединениями железа, кальция и магния в охлаждающей воде образуется легкоподвижная, не осаждающаяся на охлаждае­мых поверхностях взвесь.

Периодичность контроля охлаждающей воды, обработанной хими­ческими присадками, такая же, как и при использовании антикорро­зионных масел.