Коррозия в оборотной системе охлаждения: как измерить скорость и подобрать ингибитор

Коррозия в оборотной системе охлаждения редко заявляет о себе сразу. Сначала в воде растёт железо, потом теплообменники зарастают рыхлыми оксидами, а через несколько сезонов появляется течь в трубном пучке и внеплановый ремонт. Ингибитор коррозии этот процесс останавливает, но только если он подобран под металлы и воду конкретной системы, а его работа подтверждена замером, а не ощущением. Ниже — как измерить скорость коррозии, какие значения считать нормой и как выбрать реагент.

Почему оборотная вода корродирует сталь

В открытой системе с градирней вода постоянно насыщается кислородом. Кроме того, она упаривается, и в ней концентрируются хлориды и сульфаты. Оба фактора ускоряют коррозию углеродистой стали. Если оборотная вода к тому же агрессивна по карбонатному равновесию, она не образует на металле защитной карбонатной плёнки. Оценить это заранее можно по индексу Ланжелье и индексу Ларсона — Скольда.

Сверх того, на скорость коррозии влияют:

• pH вне рабочего диапазона. Для градирен обычно держат 7,0–8,5. Ниже 7 вода заметно агрессивнее к стали, выше 8,5 растёт риск накипи, а под накипью идёт своя, подшламовая коррозия.
• Микробиология. Сульфатвосстанавливающие бактерии под биоплёнкой дают локальные язвы даже при «хорошей» химии воды.
• Медь в контуре. Растворённая медь из латунных трубок оседает на стали и запускает гальваническую коррозию.
• Окисляющие биоциды. Хлор и бром ускоряют коррозию и разрушают защитные плёнки азолов на меди.

Похожие процессы в котлах и теплосетях, где главную роль играет растворённый кислород, мы разбирали в статье о кислородной коррозии.

Как измерить скорость коррозии

Образцы-свидетели

Основной метод — гравиметрический. Пластину из того же металла, что и оборудование (обычно сталь и медь или латунь), взвешивают, ставят в байпасную стойку на линии оборотной воды и через 60–90 дней снимают. Затем образец очищают от продуктов коррозии и взвешивают снова. По потере массы считают глубинный показатель — сколько металла в среднем теряет поверхность за год.

Срок меньше 30 дней не годится: в первые недели плёнка ингибитора ещё не сформировалась, и короткая экспозиция даёт завышенный результат. Стойку ставят на горячую ветку, после теплообменников. На холодной подаче цифры получаются заниженными.

Онлайн-датчики

Датчики линейной поляризации (LPR) показывают мгновенную скорость коррозии и позволяют сразу увидеть сбой: остановку насоса-дозатора, загрязнение воды, передозировку хлора. Образец за 90 дней такой эпизод просто усреднит. Датчик дороже, поэтому на крупных системах разумно иметь и то и другое: датчик для оперативного контроля, образцы — для итоговой оценки и осмотра поверхности.

Пример расчёта

По ГОСТ 9.908-85 сначала находят массовый показатель K = Δm / (S · τ), а затем глубинный: П = 8,76 · K / ρ, мм/год. Здесь Δm — потеря массы, г; S — площадь образца, м²; τ — время, ч; ρ — плотность металла, г/см³ (для стали 7,85).

Возьмём стальной образец 76 × 13 × 1,6 мм. Его площадь — около 0,00226 м², срок экспозиции — 90 суток, то есть 2160 ч.

Потеря массы, г	K, г/(м²·ч)	П, мм/год	mpy	Оценка
0,15	0,031	0,034	1,35	очень хорошо
0,35	0,072	0,080	3,15	хорошо, но на границе
0,60	0,123	0,137	5,4	умеренно — программу пора пересматривать

Американские лаборатории выдают результат в mpy — тысячных долях дюйма в год: 1 mpy = 0,0254 мм/год.

Какие значения считать нормой

Единого обязательного норматива нет. Чаще всего ориентируются на классификацию Ассоциации водных технологов (AWT) для открытых оборотных систем:

Оценка	Углеродистая сталь, mpy (мм/год)	Медные сплавы, mpy (мм/год)
Отлично	≤ 1 (≤ 0,025)	≤ 0,1 (≤ 0,003)
Очень хорошо	1–3 (0,025–0,076)	0,1–0,25 (0,003–0,006)
Хорошо	3–5 (0,076–0,127)	0,25–0,35 (0,006–0,009)
Умеренно	5–8 (0,13–0,20)	0,35–0,5 (0,009–0,013)
Плохо	8–10 (0,20–0,25)	0,5–1 (0,013–0,025)
Очень плохо	> 10 (> 0,25)	> 1 (> 0,025)

Для закрытых контуров требования строже: по стали отличным считается результат до 0,2 mpy, а выше 1 mpy — уже очень плохим.

Средняя цифра — не всё. Образец со скоростью 1,5 mpy, но с язвами тревожнее чистого образца с 3,5 mpy: питтинг пробивает стенку трубки гораздо быстрее, чем следует из средней скорости. Поэтому в протоколе смотрят и описание поверхности: язвы, отложения, биоплёнку.

Как подобрать ингибитор

Выбор определяют четыре вещи: какие металлы есть в контуре, жёсткость и щёлочность подпиточной воды, pH оборотной воды и чем вы боретесь с микрофлорой.

• Сталь, вода широкого диапазона по pH и солесодержанию. Ингибиторы на основе цинкового комплекса ОЭДФ — PUROFLOCK 110 и PUROFLOCK 41. Они одновременно снижают коррозию и не дают расти отложениям малорастворимых солей. Это важно, потому что под накипью коррозия идёт быстрее.
• Сталь и медные сплавы, вода средней и высокой жёсткости. PUROFLOCK 48 на основе полифосфатов, фосфонатов и дисперсантов тормозит коррозию и стали, и бронзы с латунью.
• Сталь в оборотных системах и испарительных конденсаторах при pH 7,5–8,5. PUROFLOCK iChem 1008 образует на поверхности теплообмена защитную плёнку, которая препятствует коррозии. При pH выше рабочего диапазона нужна коррекция кислотой. Смешивать этот реагент с другими нельзя, а при контакте с гипохлоритом, нитритами или сульфитами могут выделяться токсичные газы. Поэтому его подают отдельной линией.
• Латунные и медные трубки конденсаторов. Если медь корродирует сверх нормы, к основной программе добавляют азол — PUROFLOCK Polihib TT на основе бензотриазола. При постоянном хлорировании плёнку азола приходится поддерживать особенно тщательно.
• Мягкая подпиточная вода. Для систем на воде низкой жёсткости (до 2 мг-экв/л) подходит силикатный PUROFLOCK Envirohib 400. Он рассчитан в первую очередь на закрытые системы, а в открытых применяется при условии, что pH держится выше 8,0–8,5.

Дозу в каждом случае подбираем по анализу воды и коэффициенту упаривания: одна и та же программа в разных системах требует разной концентрации.

Что делать на практике

1. Сделать анализ подпиточной и оборотной воды: pH, жёсткость, щёлочность, хлориды, сульфаты, железо, медь. Посчитать индексы в калькуляторе индексов стабильности, а коэффициент упаривания — в калькуляторе водного баланса градирни.
2. Поставить стойку образцов-свидетелей из стали и, если в контуре есть медь, из латуни. Первый замер, до смены программы, станет точкой отсчёта.
3. Если в системе уже есть отложения и ржавчина — сначала промыть. Ингибитор плохо работает на грязной поверхности, а под отложениями коррозия продолжится.
4. Дозировать пропорционально подпитке. Главная причина высокой скорости коррозии — просевшая концентрация ингибитора из-за нестабильной подачи. Станции дозирования СТОРКТЭК с насосами-дозаторами держат концентрацию ровной.
5. Контролировать остаток ингибитора: по фосфору в оборотной воде, у цинковых программ — ещё и по цинку. Вместе с ним контролируют pH и коэффициент упаривания.
6. Снимать образцы каждые 60–90 дней и сравнивать с предыдущим результатом. Рост на двух циклах подряд — повод пересмотреть программу, даже если цифра ещё в пределах «хорошо».

Пришлите анализ подпиточной и оборотной воды, перечень металлов теплообменников и последние результаты по образцам, если они есть. Или заполните опросный лист по охладительным системам. Наши инженеры подберут ингибитор, рассчитают расход и предложат схему контроля.