Пожалуй, единственный существенный их недостаток — это высокая коррозионная активность. В частности, скорость коррозии стали Ст20 в растворах этих ХН в зависимости от концентрации соли (NaCl, CaCl₂) и массовой доли основного компонента составляет от 0,05 до 0,035 мм/год [1]. А по требованиям ГОСТа 28084-89 скорость коррозии не должна превышать значения 0,004 мм/год.

Как известно, коррозионная стойкость металлов, контактирующих с хладоносителями, определяет­ся их химическим составом и структурой, наличием механических напряжений, ^стоянием поверхно­сти, условиями воздействия коррозионной среды. Коррозионная стойкость оценивается качественными показателями (макро- и микроскопическими изменениями поверхности металла) и количественными показателями. К последним относятся: уменьшение толщины материала за единицу времени, время до появления первых очагов коррозии, число этих очагов за определенное время; отношение массы материала, потерянной за единицу времени вследствие коррозии к единице площади [2, 3]. Коррози­онная стойкость металла должна обеспечиваться минимальной коррозионной активностью раствора хладоносителя.

В последние годы в СПбГУНиПТ, в частности, на кафедре ОНиАХ ведутся работы по созданию но­вых типов ХН — водно-пропиленгликолевых электролитных (ВПГЭ), которые по совокупности свойств, в томчисле, по коррозионной активности, превосходят водно-солевые и водно-пропиленгликолевые [4].

Цель работы — создание ХН для ВПГЭ хладоносителей нового поколения и проведения коррози­онных испытаний.

Испытания коррозионной активности проводятся при температуре +88 °С в соответствии ГОСТом. В реальных условиях эксплуатации рабочая температура жидкости много ниже 0 °С. Известно, что скорость химических реакций, к которым относятся и коррозионные процессы, с ростом температуры на 10 °С увеличивается в 2-3 раза. При отборе данных по скорости коррозии предпочтение следует отдавать достаточно длительным испытаниям: при лабораторных исследованиях — от 2 до 800 часов. В производственных условиях на образцах из коррозионностойких сталей, продолжительность состав­ляет 3-5 циклов по 100 ч каждый цикл. (см. таблицу).

Из таблицы видно, что наименьшее коррозионное воздействие на металл оказывают ВПГЭ растворы хладоносителей по сравнению с водно-солевыми и водно-пропиленгликолевыми.

Введение пропиленгликоля в раствор, содержащим воду и электролит, способствует снижению концентрации ионов за счет уменьшения степени электролитической диссоциации (а) в смешанном водно-органическом растворителе по сравнению с величиной а в водном растворе.

Результаты коррозионных испытаний стали Ст20 в водно-солевых и водно-органических электролитных растворах

Коррозия сталей в водно — пропиленгликоле- вых растворах электролитов протекает с меньшей скоростью по сравнению с водными растворами (в отсутствие органического компонента). Корро­зионная активность растворов связана с действием ионов, являющихся активаторами коррозии за счет разрушения защитных оксидных пленок на по­верхности металла. Концентрация ионов, в свою очередь определяется степенью ионизации элек­тролита в растворе. Электролиты в водных рас­творах ионизируют практически нацело (а близ­ка к единице), в смешанном водно — органиче­ском растворителе степень ионизации электроли­тов значительно меньше. Уменьшение величины а обусловлено меньшей диэлектрической проница­емостью (е) ВПГ растворителя по сравнению с водой.

Это говорит о том, что данные хладоносители наиболее пригодны по своей коррозионной актив­ности и сохранению своих рабочих характеристик в условиях длительной эксплуатации в холодильной установке. Зависимость скорости коррозии в растворах ВПГЭ различного состава от времени при постоянной концентрации электролита 2,4 моль/кг представлены на рисунке.

Из рисунка следует, что при более высоких значениях массовой доли основного компонента в растворе хладоносителя, скорость коррозии будет еще значительно меньше. Использование трехкомпо- нентных систем предоставляет большие возможности для регулирования свойств ХН, в том числе и по коррозионной активности.

Коррозионная активность разработанных хладоносителей зависит от природы и концентрации электролита, а также от массовой доли пропиленгликоля. Нам удалось разработать рецептуры хладоно- сителей с малой коррозионной активностью. Скорость коррозии Ст20 в растворах ХН с массовой доли ПГ от 26 % до 45 % и концентрацией электролита от 2,0 до 2,8 моль/кг составляет от 0,01 до 0,008 мм/год, т. е. не превышает допустимых значений в соответствии с требованиями ГОСТа.

Скорость коррозии углеродистой стали Ст20 в среде ВПГЭ хладоносителей другого состава находятся в пределах от 0,08 до 0,05 мм/год, что не удовлетворяет требованиям ГОСТа.

Приведенные данные свидетельствуют о том, что использование некоторых ВПГЭ хладоносителей определенного состава не требует введения ингибитора коррозии. Это обстоятельство представляется важным, поскольку выбор ингибитора коррозии для защиты холодильного оборудования представляет сложную задачу. Кроме того, некоторые ингибиторы дороги и дефицитны, что еще в большей степени за­трудняет их использование. Водно-солевые растворы, в частности CaCl₂, даже в присутствии ингибитора оказывают заметное коррозионное воздействие на металл. Практика показывает, что вследствие корро­зии разрушаются магистральные трубопроводы, поэтому возникает необходимость (раз в 5 лет) менять проблемные магистральные участки трубопроводов, а так же и холодильное оборудование. Создание ХН, для которых не нужно подбирать ингибитор коррозии, приведет к снижению эксплуатационных и материальных затрат при использовании хладоносителей в системах косвенного охлаждения.

Свойства трехкомпонентных электролитных водно-пропиленгликолевых растворов открывает ши­рокие возможности для создания хладоносителей, лишенных недостатков по коррозионной активности. Присутствие электролита определенного состава в ВПГ растворе приводит не только к снижению ско­рости коррозии, но а так же к уменьшению вязкости и температуры замерзания хладоносителей по сравнению с водно — пропиленгликолевыми ХН, не содержащими электролита.

Список литературы

1. Кириллов В. В., Сивачев А. Е. Свойства водно-органических хладоносителей с высоким содержа­нием пропиленгликоля // Холодильная техника, 2011. № 8.
2. Малахов А. И., Жуков А. П. Основы металловедения и теории коррозии. — М.: Высш. школа, 1978.
3. Строкан Б. В., Сухотин А. М. Способы защиты оборудования от коррозии. — Л.: Химия, 1988.
4. Кириллов В. В., Герасимов Е. Д. Энергетическая эффективность применения хладоносителей на основе водно-пропиленгликолевых растворов электролитов // Холодильная техника, 2008. № 12. — С. 10-43.