Tránh ăn mòn trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng

Phòng ngừa ăn mòn trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng

Bảo vệ hệ thống khỏi rò rỉ và suy giảm hiệu suất

Ăn mòn có thể làm giảm hiệu suất quản lý nhiệt của hệ thống do hình thành cặn trên bề mặt truyền nhiệt, làm giảm lưu lượng do đường kính ống bị thu hẹp bởi các cặn ăn mòn và cuối cùng dẫn đến nhu cầu thay thế các bộ phận của hệ thống do hư hỏng bởi ăn mòn.

Ăn mòn là phản ứng hóa học hoặc điện hóa giữa các vật liệu, thường là giữa kim loại và môi trường xung quanh, dẫn đến sự xuống cấp của kim loại và các đặc tính của kim loại. Trước tiên, chúng ta sẽ tìm hiểu về ăn mòn hóa học, sau đó là ăn mòn điện hóa. Ăn mòn các bộ phận kim loại là một vấn đề vốn có trong các hệ thống làm mát bằng nước và dung dịch nước/glycol vì nhiều kim loại tự nhiên bị oxy hóa khi có nước. Oxy hòa tan trong nước làm tăng tốc hầu hết các quá trình ăn mòn. Trong các hệ thống vòng tuần hoàn khép kín, oxy hòa tan sẽ dần được tiêu hao theo thời gian và không còn gây ra nguy cơ ăn mòn. Đối với các hệ thống vòng tuần hoàn hở, việc tiếp xúc liên tục với không khí cho phép oxy hòa tan vào chất làm mát, khiến các hệ thống vòng tuần hoàn hở thường gặp nhiều vấn đề về ăn mòn hơn so với các hệ thống khép kín.

Ăn mòn thường được phân loại thành ăn mòn đồng đều hoặc ăn mòn cục bộ. Ăn mòn đồng đều là sự hao hụt kim loại diễn ra đồng đều trên toàn bộ bề mặt. Hiện tượng này thường không dẫn đến sự cố hệ thống nhanh chóng, vì tốc độ hao hụt kim loại có thể được phát hiện trước khi kim loại bị phá hủy. Ăn mòn cục bộ khó dự đoán hơn. Hiện tượng này thường biểu hiện dưới dạng ăn mòn rỗ, có thể nhanh chóng xuyên sâu vào kim loại, tạo thành các hốc hoặc lỗ. Một dạng ăn mòn cục bộ phổ biến khác là khí thực, xảy ra khi các bọt hơi hình thành trong chất lỏng. Quá trình này xảy ra khi áp suất cục bộ gần bề mặt kim loại giảm xuống thấp hơn áp suất hơi của chất lỏng. Khi các bọt hơi này sụp vào hoặc co sập đột ngột, chúng tạo ra một lượng năng lượng lớn. Điều này gây ra hiện tượng ăn mòn rỗ nghiêm trọng đối với các bộ phận của hệ thống, tạo ra tiếng ồn và làm giảm hiệu suất của bơm.

Các vấn đề ăn mòn tiềm ẩn

Ăn mòn có thể dẫn đến nhiều vấn đề, trong đó nghiêm trọng nhất là hiện tượng thủng kim loại, có thể gây rò rỉ chất làm mát. Các vấn đề khác có thể bao gồm giảm khả năng truyền nhiệt do hình thành cặn trên bề mặt; hiện tượng này xảy ra khi kim loại phản ứng với oxy, clorua và/hoặc các chất ức chế trong chất làm mát, sau đó kết tủa trở lại trên bề mặt kim loại, tạo thành một lớp đóng vai trò như rào cản truyền nhiệt. Ngoài ra, các vấn đề đáng lưu ý còn bao gồm tắc nghẽn bộ lọc hạt và hư hỏng phớt cơ khí.

Khi đồng bị ăn mòn, nó thường bị suy thoái do ăn mòn đồng đều hơn là do ăn mòn rỗ. Ăn mòn đồng đều thường xảy ra ở đồng khi đồng tiếp xúc với amoniac, oxy hoặc các lưu chất có hàm lượng lưu huỳnh cao. Một nguồn gây ăn mòn khác ảnh hưởng đến đồng là muối hòa tan trong chất lỏng, chẳng hạn như clorua, sunfat và bicacbonat.

Đối với nhôm, ăn mòn rỗ là dạng ăn mòn phổ biến nhất. Ăn mòn rỗ thường xảy ra do sự hiện diện của các ion halogenua, trong đó clorua (Cl-) là loại thường gặp nhất trong các vòng tuần hoàn làm mát bằng chất lỏng. Ăn mòn rỗ đối với nhôm trong các dung dịch chứa halogenua tiếp xúc với không khí xảy ra vì khi có oxy, kim loại dễ bị phân cực đến thế ăn mòn rỗ, khiến lớp oxit hoặc màng oxit bảo vệ tự nhiên bị xuyên thủng. Lớp màng này ổn định trong các dung dịch nước khi độ pH nằm trong khoảng từ 4,0 đến 8,5. Lớp màng này có khả năng tự tái tạo một cách tự nhiên, do đó các vết mài mòn ngoài ý muốn hoặc các hư hỏng cơ học khác trên lớp màng oxit bề mặt sẽ nhanh chóng được phục hồi. Eaton đặc biệt khuyến nghị sử dụng chất ức chế khi sử dụng nước với nhôm để duy trì bề mặt truyền nhiệt sạch.

Thép không gỉ thường được sử dụng trong môi trường ăn mòn, nhưng cũng giống như nhôm, vật liệu này nhạy cảm với nồng độ clorua cao (>100 ppm) trong môi trường oxy hóa. Ăn mòn rỗ vẫn là một trong những dạng ăn mòn phổ biến và gây hư hại nghiêm trọng nhất đối với các hợp kim thép không gỉ, nhưng có thể ngăn ngừa hiện tượng này bằng cách đảm bảo vật liệu tiếp xúc với oxy và hạn chế tiếp xúc với clorua ở mức tối đa có thể. Các loại thép không gỉ có hàm lượng crom cao, đặc biệt là molypden và nitơ, có khả năng chống ăn mòn rỗ tốt hơn.

Ăn mòn do ethylene glycol không có chất ức chế

Các nghiên cứu cho thấy ethylene glycol không có chất ức chế sẽ phân hủy thành năm loại axit hữu cơ – axit glycolic, axit glyoxylic, axit formic, axit carbonic và axit oxalic – khi có nhiệt, oxy và các kim loại thường được sử dụng trong hệ thống làm mát như đồng và nhôm. Trong môi trường có ethylene glycol không có chất ức chế, đồng và nhôm đóng vai trò là chất xúc tác. Sau đó, trong điều kiện khắc nghiệt, các axit hữu cơ này có thể tấn công hóa học đồng và nhôm chỉ trong vòng ba tuần (ở 212°F và khi oxy được sục vào dung dịch ethylene glycol không có chất ức chế), tạo thành các hợp chất hữu cơ của kim loại trong lưu chất, từ đó có thể gây tắc nghẽn ống, bơm, van, v.v.

Một số nguồn khác có thể cho rằng đồng và nhôm tương thích với ethylene glycol không có chất ức chế, nhưng những khuyến nghị này thường dựa trên các nghiên cứu về khả năng tương thích hóa học của nhiều loại kim loại ở các mức nhiệt độ khác nhau trong thời gian hai tuần. Ethylene glycol không có chất ức chế thường chỉ bắt đầu phân hủy sau ba tuần trong điều kiện khắc nghiệt. Điều này có nghĩa là ethylene glycol có thể phân hủy thành ethylene glycol có tính axit khi không có chất ức chế, chất này có khả năng ăn mòn và hòa tan kim loại.

Bảo vệ chống ăn mòn

Nhìn chung, có thể giảm ăn mòn bằng cách kiểm soát độ pH và sử dụng chất ức chế ăn mòn. Các chất ức chế bám lên bề mặt kim loại, tạo trạng thái thụ động cho bề mặt và ngăn ngừa ăn mòn. Việc duy trì dòng nước ổn định cũng rất quan trọng để tránh hình thành các vùng tù đọng bên trong hệ thống làm mát vì những vùng này có thể gây ăn mòn.

Chất lượng nước cũng cần được xem xét khi tìm cách phòng ngừa ăn mòn. Tính ăn mòn của nước tự nhiên có thể thay đổi đáng kể tùy thuộc vào thành phần hóa học của nước. Clorua có tính ăn mòn, vì vậy nên hạn chế tối đa hoặc tránh sử dụng nước máy nếu nước chứa hàm lượng clorua trên 100 ppm. Độ cứng của nước cũng cần được xem xét vì nước cứng chứa canxi và magie, những chất này có thể hình thành cặn trên bề mặt kim loại. Đặc biệt khuyến nghị sử dụng nước khử ion, nước khử khoáng hoặc nước đã được xử lý bằng quy trình thẩm thấu ngược để loại bỏ các khoáng chất và muối có hại, qua đó tránh tích tụ clorua và cặn. Phải sử dụng chất ức chế ăn mòn phù hợp với nước khử ion hoặc nước khử khoáng.

Có nhiều loại chất ức chế được sử dụng cho các kim loại khác nhau, mỗi loại đều có những ưu điểm và nhược điểm riêng.

• Phosphate là chất ức chế ăn mòn hiệu quả đối với sắt, thép, vật liệu hàn chì/thiếc và hầu hết các bộ phận bằng nhôm. Phosphate cũng là chất đệm rất tốt để kiểm soát độ pH. Một nhược điểm của phosphate là có thể kết tủa với canxi trong nước cứng; đây là một trong những lý do nước khử ion được sử dụng để pha loãng chất làm mát glycol/nước.
• Tolyltriazole là chất ức chế ăn mòn phổ biến và có hiệu quả cao đối với đồng và đồng thau.
• Mercaptobenzothiazole cũng có tác dụng đối với đồng và đồng thau, nhưng không ổn định bằng tolyltriazole.
• Nitrite là chất ức chế ăn mòn rất hiệu quả đối với sắt. Ở nồng độ cao, chất ức chế này có tính ăn mòn đối với vật liệu hàn chì/thiếc.
• Silicat là chất ức chế hiệu quả đối với hầu hết các kim loại, nhưng có xu hướng tạo thành các lớp cặn dày trong hệ thống làm mát. Các chất ức chế gỉ trong chất chống đông dành cho ô tô có thể khiến phớt bơm sớm bị hỏng. Trước đây, chromate và dầu hòa tan từng được sử dụng, nhưng việc sử dụng chúng đã giảm đáng kể do độc tính. Các chất ức chế hiện đại đã thay thế chúng.

Ăn mòn – xói mòn trong hệ thống làm mát bằng chất lỏng

Kéo dài tuổi thọ bằng cách kiểm soát ăn mòn – xói mòn

Bộ trao đổi nhiệt và tấm lạnh được sử dụng trong các ứng dụng làm mát để loại bỏ và truyền nhiệt từ vị trí này sang vị trí khác bằng lưu chất truyền nhiệt như nước, dung dịch ethylene glycol và nước, dầu, v.v. Có hàng nghìn sự kết hợp giữa các loại lưu chất và vật liệu làm đường dẫn lưu chất được sử dụng trong các ứng dụng này. Một trong những tiêu chí chính khi lựa chọn vật liệu làm đường dẫn lưu chất cho các bộ phận này là khả năng chống ăn mòn của vật liệu. Ăn mòn có nhiều dạng khác nhau, trong đó có ăn mòn – xói mòn. Việc nắm rõ các đặc tính của lưu chất cũng như các đặc tính của vật liệu là rất quan trọng để giảm thiểu ăn mòn – xói mòn, đồng thời tối ưu hóa hiệu suất và tuổi thọ của hệ thống.

Ăn mòn – xói mòn là gì?

Ăn mòn – xói mòn là hiện tượng tốc độ ăn mòn kim loại tăng lên do sự chuyển động tương đối giữa lưu chất và bề mặt kim loại. Hiện tượng này thường xảy ra tại các đoạn uốn và cút ống, các vị trí thắt hẹp của ống và những cấu trúc khác làm thay đổi hướng hoặc vận tốc dòng chảy. Cơ chế của loại ăn mòn này là dòng lưu chất chảy liên tục làm loại bỏ màng bảo vệ hoặc lớp oxit kim loại trên bề mặt kim loại. Hiện tượng này có thể xảy ra cả khi có và khi không có các vật chất lơ lửng trong dòng chảy. Khi có các vật chất lơ lửng, tác động này rất giống với quá trình phun cát và ngay cả những màng bảo vệ bền chắc cũng có thể bị loại bỏ ở vận tốc lưu chất tương đối thấp. Khi bề mặt kim loại bị lộ ra, bề mặt này sẽ bị môi trường ăn mòn tấn công và bị dòng lưu chất bào mòn do ma sát. Nếu lớp oxit kim loại thụ động không thể tái tạo đủ nhanh, bề mặt có thể bị hư hỏng nghiêm trọng.

Trong cùng điều kiện lưu chất, một số vật liệu có khả năng chống ăn mòn – xói mòn tốt hơn những vật liệu khác. Ăn mòn – xói mòn xảy ra phổ biến nhất ở các hợp kim mềm, chẳng hạn như đồng và nhôm. Mặc dù việc tăng lưu lượng lưu chất trong ứng dụng làm mát có thể cải thiện hiệu suất, nhưng điều này cũng có thể làm gia tăng ăn mòn – xói mòn. Do đó, cần xác định mức độ ảnh hưởng của việc tăng lưu lượng đến hiệu suất quản lý nhiệt vì mức cải thiện hiệu suất có thể không đáng kể trong khi tuổi thọ của bộ trao đổi nhiệt hoặc tấm lạnh lại có thể giảm đáng kể.

Kiểm soát ăn mòn – xói mòn

Một số phương pháp giảm thiểu ăn mòn – xói mòn bao gồm cải thiện đường dòng chảy bên trong ống bằng cách loại bỏ ba via, thiết kế các đoạn uốn với góc lớn hơn và thay đổi đường kính ống một cách từ từ thay vì đột ngột. Các phương pháp khác bao gồm giảm lưu lượng dòng chảy (hạn chế dòng chảy rối), giảm lượng oxy hòa tan, điều chỉnh độ pH và thay vật liệu ống bằng một kim loại hoặc hợp kim khác.

Ngoài vật liệu làm đường dẫn lưu chất, nhiệt độ của lưu chất cũng là yếu tố quan trọng cần được xem xét. Ở nhiệt độ cao hơn, cần giảm lưu lượng dòng chảy để giảm thiểu ăn mòn – xói mòn. Ví dụ, theo nguyên tắc chung, vận tốc dòng nước không được vượt quá 8 ft/giây đối với nước lạnh và 5 ft/giây đối với nước nóng (lên đến khoảng 140°F). Đối với các hệ thống mà nhiệt độ nước thường xuyên vượt quá 140°F, vận tốc dòng chảy không được vượt quá 3 ft/giây. Để biết vận tốc nước tối đa được khuyến nghị đối với các vật liệu ống thông dụng khác, hãy tham khảo Bảng 1. Đối với các chất lỏng khác, có thể tính vận tốc lưu chất tối đa cho phép theo công thức:

Vận tốc cho phép của lưu chất = [Vận tốc cho phép của nước] x [Khối lượng riêng của nước/khối lượng riêng của chất lỏng] 1/2.

Trong mọi hệ thống làm mát luôn có sự đánh đổi giữa hiệu suất quản lý nhiệt và độ tin cậy/tuổi thọ. Việc tăng lưu lượng lưu chất chỉ có thể cải thiện khả năng làm mát hoặc hiệu suất đến một mức nhất định. Sau mức đó, vận tốc lưu chất tăng lên có thể nhanh chóng bắt đầu gây xói mòn và ăn mòn bề mặt kim loại bên trong ống. Các nhà thiết kế cần xem xét nhiều yếu tố khác nhau, chẳng hạn như những yếu tố đã đề cập ở trên, để xác định giải pháp phù hợp nhất cho ứng dụng của mình.

Tránh ăn mòn điện hóa

Hiện tượng ăn mòn xảy ra như thế nào trong các vòng tuần hoàn làm mát bằng chất lỏng

Khi lựa chọn các bộ phận cho vòng tuần hoàn làm mát bằng chất lỏng, cần xem xét cả khả năng tương thích vật liệu và hiệu suất riêng của từng bộ phận. Mặc dù tấm lạnh sử dụng ống nhôm kết hợp với bộ trao đổi nhiệt sử dụng ống đồng có thể đáp ứng các yêu cầu về nhiệt, nhưng đây không phải là một mạch làm mát đáng tin cậy. Đồng và nhôm có thế điện hóa chênh lệch đáng kể, vì vậy khi được kết hợp trong một hệ thống làm mát, rất dễ xảy ra ăn mòn điện hóa. Ăn mòn điện hóa (còn gọi là ăn mòn lưỡng kim) làm xói mòn kim loại, gây rò rỉ theo thời gian.

Biện pháp này làm chậm quá trình ăn mòn điện hóa nhưng không thể loại bỏ hoàn toàn hiện tượng này. Các chất ức chế ăn mòn liên kết với các ion trong dung dịch để trung hòa chúng. Các chất ức chế sẽ bị tiêu hao trong quá trình này, vì vậy cần được bổ sung định kỳ. Các chất làm mát không chứa nước, chẳng hạn như dầu, có thể loại bỏ ăn mòn điện hóa vì chúng không tạo môi trường cho các ion di chuyển. Tuy nhiên, hiệu suất quản lý nhiệt sẽ bị ảnh hưởng vì độ truyền nhiệt của dầu truyền nhiệt nhìn chung thấp hơn đáng kể so với chất làm mát gốc nước.

Để tránh ăn mòn điện hóa, chúng tôi đặc biệt khuyến nghị sử dụng cùng một loại vật liệu hoặc các vật liệu có thế điện tương đồng trong toàn bộ vòng tuần hoàn làm mát. Cần đảm bảo hệ thống đường ống, đầu nối và các bộ phận khác không đưa kim loại có tính phản ứng cao vào hệ thống.

Việc sử dụng cùng một loại vật liệu trong toàn bộ mạch làm mát không có nghĩa là bạn phải hy sinh hiệu suất. Eaton cung cấp các bộ trao đổi nhiệt và tấm lạnh hiệu suất cao với đường dẫn lưu chất bằng nhôm, đồng và thép không gỉ.

Các kỹ sư ứng dụng của Eaton sẵn sàng tư vấn về khả năng tương thích vật liệu giữa các bộ phận. Với thiết kế và lựa chọn bộ phận phù hợp, bạn có thể đảm bảo vòng tuần hoàn làm mát hoạt động đáng tin cậy trong nhiều năm mà không bị ăn mòn.

Khả năng chống ăn mòn của nhôm đối với tấm làm mát bằng chất lỏng và bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có cánh

Khi lựa chọn các bộ phận cho vòng tuần hoàn làm mát bằng chất lỏng, cần xem xét cả khả năng tương thích vật liệu và hiệu suất riêng của từng bộ phận. Mặc dù tấm lạnh sử dụng ống nhôm kết hợp với bộ trao đổi nhiệt sử dụng ống đồng có thể đáp ứng các yêu cầu về nhiệt, nhưng đây không phải là một mạch làm mát đáng tin cậy. Đồng và nhôm có thế điện hóa chênh lệch đáng kể, vì vậy khi được kết hợp trong một hệ thống làm mát, rất dễ xảy ra ăn mòn điện hóa. Ăn mòn điện hóa (còn gọi là ăn mòn lưỡng kim) làm xói mòn kim loại, gây rò rỉ theo thời gian.

Ăn mòn nhôm trong tấm lạnh lỏng

Nhôm được biết đến với khả năng chống ăn mòn. Trong điều kiện thích hợp, nhôm nhanh chóng hình thành một lớp oxit bảo vệ. Nhìn chung, quá trình này xảy ra khi có sẵn oxy và môi trường xung quanh có độ pH ở mức trung tính vừa phải. Ăn mòn nhôm thường biểu hiện dưới hai dạng điển hình: ăn mòn đồng đều và ăn mòn cục bộ. Ăn mòn đồng đều xảy ra khi lớp oxit có thể hòa tan trong môi trường ăn mòn. Màng oxit có thể hòa tan trong các dung dịch kiềm và axit mạnh nhưng ổn định trong khoảng pH từ khoảng 4,0 đến 9,0. Trong ăn mòn đồng đều, toàn bộ lớp oxit bị loại bỏ với tốc độ nhanh hơn tốc độ lớp oxit có thể tái hình thành. Ăn mòn cục bộ, thường biểu hiện dưới dạng ăn mòn rỗ, xảy ra khi có sự không đồng nhất trong kim loại nền hoặc môi trường xung quanh. Kim loại có thể có sự tập trung cục bộ của các nguyên tố hợp kim, tạo thành một cặp điện hóa. Tương tự, môi trường xung quanh có thể có sự tập trung cục bộ của các thành phần có tính hoạt động như ion clorua.

Tấm lạnh lỏng và bộ trao đổi nhiệt được sử dụng với nhiều loại lưu chất khác nhau và thường có cùng một lưu chất được tuần hoàn liên tục. Một loại lưu chất không nên sử dụng trong các tấm lạnh và bộ trao đổi nhiệt bằng nhôm là nước. Nước máy có thể chứa các ion có tính hoạt động như đồng, bicarbonate, clorua và/hoặc các tạp chất khác tạo điều kiện cho quá trình ăn mòn xảy ra. Ngoài ra, việc tuần hoàn cùng một lưu chất theo thời gian trong một vòng tuần hoàn khép kín sẽ khiến oxy hòa tan thoát khỏi dung dịch. Tình trạng thiếu oxy do đó sẽ cản trở quá trình hình thành lớp oxit. Theo thời gian, nhôm cuối cùng sẽ bị ăn mòn nếu bị cách ly khỏi oxy và tiếp xúc với nước có chất lượng thấp.

Khi nước là lựa chọn ưu tiên cho hệ thống truyền nhiệt, nước cất thường được kết hợp với glycol để giảm điểm đóng băng và tăng điểm sôi. Trong trường hợp này, cần bổ sung chất ức chế ăn mòn để bảo vệ các tấm lạnh lỏng và bộ trao đổi nhiệt. Chất ức chế ăn mòn là các ion có tính hoạt động được bổ sung với hàm lượng được kiểm soát (thường là phosphate), đóng vai trò thay thế oxy trong việc hình thành lớp bảo vệ chống ăn mòn. Do các chất ức chế này phụ thuộc vào phản ứng hóa học với nhôm, việc sử dụng nước có chất lượng thấp như nước máy sẽ làm giảm hiệu quả của chất ức chế.

Thiết kế để tăng khả năng chống ăn mòn

Việc lựa chọn hợp kim là yếu tố then chốt để đạt được khả năng chống ăn mòn cao. Ví dụ, các tấm hàn vảy, vốn được sử dụng để ngăn cách các đường dẫn lưu chất trong bộ trao đổi nhiệt dạng tấm có cánh, gồm một lõi bên trong và một lớp ốp bên ngoài, trong đó lớp ốp thường chiếm khoảng 10% tổng chiều dày của tấm. Lớp ốp là hợp kim dùng để hàn vảy có chức năng liên kết tấm hàn vảy với cả các cánh nóng và cánh lạnh, đồng thời liên kết tấm hàn với các thanh bên. Hợp kim hàn vảy chân không sử dụng silicon và các nguyên tố khác để làm giảm điểm nóng chảy của hợp kim. Do hợp kim hàn vảy có tính anode cao hơn lõi, hợp kim hàn vảy tạo ra cơ chế bảo vệ cathode, qua đó bảo vệ chống ăn mòn.

Bảo vệ cathode là một phương pháp đã được sử dụng trong ngành đóng tàu trong nhiều thập kỷ. Đối với thân tàu bằng thép, một nút được làm từ nguyên tố kim loại hoạt động mạnh như kẽm được sử dụng để bảo vệ thân tàu. Do kẽm hoạt động mạnh hơn thép nên kẽm bị ăn mòn nhanh hơn thép. Trong số các nguyên tố hợp kim của nhôm, các hợp kim có hàm lượng đồng và sắt thấp, chẳng hạn như các dòng 3xxx và 6xxx, có khả năng chống ăn mòn tốt nhất.

Có nhiều yếu tố khác cần được cân nhắc khi thiết kế tấm lạnh và bộ trao đổi nhiệt. Áp suất tĩnh của lưu chất bên trong và các ứng suất bên ngoài tạo ra tải trọng lên các bộ phận lõi. Các ứng suất này thường đòi hỏi sử dụng các hợp kim có độ bền cao (dòng 6xxx) cho tấm hàn vảy và/hoặc các cánh. Độ dày tấm hàn vảy cần được cân đối giữa hiệu suất, trọng lượng và khả năng bảo vệ chống ăn mòn. Tấm hàn vảy dày có trọng lượng lớn và làm giảm hiệu suất quản lý nhiệt. Tấm hàn vảy mỏng có độ bền thấp hơn, khả năng chịu ứng suất kém hơn và khả năng bảo vệ chống ăn mòn cũng thấp hơn. Nếu có môi trường ăn mòn, tấm hàn vảy mỏng sẽ chịu được tác động ăn mòn trong thời gian ngắn hơn so với tấm dày hơn.

Kiểm thử rò rỉ tấm lạnh và bộ trao đổi nhiệt

Trong quá trình sản xuất, tấm lạnh và bộ trao đổi nhiệt có thể được kiểm thử thủy lực bằng nước tinh khiết. Tuy nhiên, không nên để nước trong thiết bị lâu hơn thời gian cần thiết để thực hiện kiểm thử. Quy trình làm khô kỹ lưỡng đóng vai trò rất quan trọng để loại bỏ nguy cơ ăn mòn do nước. Phương pháp kiểm thử bằng bọt khí, tức là tạo áp suất cho thiết bị bằng khí rồi nhúng thiết bị vào nước, được sử dụng rộng rãi trong ngành. Phương pháp này yêu cầu phải làm khô các bề mặt bên ngoài sau khi kiểm thử.

Vận hành tấm lạnh lỏng và bộ trao đổi nhiệt

Cần có kế hoạch bảo trì khi vận hành tấm lạnh hoặc bộ trao đổi nhiệt sử dụng hỗn hợp nước/glycol. Hoạt động bảo trì điển hình là súc rửa và nạp lại hệ thống bằng hỗn hợp ethylene glycol có chất ức chế và nước với tỷ lệ phù hợp. Việc này nên được thực hiện định kỳ với khoảng thời gian được xác định thông qua các bài kiểm thử ở cấp hệ thống trong giai đoạn đánh giá vận hành. Định kỳ, cần đo độ pH và chỉ số khúc xạ của chất lỏng. Các chỉ số này sẽ thay đổi theo thời gian. Dựa trên các kết quả đo này, có thể xác định tần suất súc rửa hệ thống.

Trong quá trình đưa hệ thống vào vận hành, việc bổ sung thêm chất làm mát vào hệ thống là khá phổ biến. Việc này sẽ không gây ảnh hưởng đến tấm lạnh hoặc bộ trao đổi nhiệt, miễn là nồng độ glycol không bị pha loãng đến mức làm mất hiệu quả của chất ức chế. Hiệu quả của chất ức chế phụ thuộc vào chất lượng nước dùng để bổ sung, các loại kim loại khác có trong vòng tuần hoàn lưu chất và thời gian chất ức chế đã được sử dụng trong hệ thống. Sau khi bổ sung chất làm mát, nên theo dõi độ pH của lưu chất. Nếu độ pH giảm xuống dưới 4,0 hoặc tăng lên trên 9,0, cần tiến hành súc rửa/nạp đầy hệ thống càng sớm càng tốt.

Khả năng chống ăn mòn bắt đầu từ khâu thiết kế tấm lạnh hoặc bộ trao đổi nhiệt. Đồng thời, cần xây dựng các quy trình bảo trì nhằm tối đa hóa tuổi thọ của tấm lạnh hoặc bộ trao đổi nhiệt bằng nhôm.

Tóm tắt về phòng ngừa ăn mòn

Mặc dù không thể ngăn chặn hoàn toàn quá trình ăn mòn, vẫn có những biện pháp giúp hạn chế đáng kể hiện tượng này. Bằng cách lựa chọn vật liệu đường dẫn lưu chất phù hợp, theo dõi tính chất hóa học của dung dịch (cụ thể là độ pH và chất lượng nước) và lựa chọn chất ức chế thích hợp, bạn có thể giảm thiểu chi phí phát sinh do ăn mòn và đảm bảo vòng tuần hoàn làm mát bằng chất lỏng hoạt động hiệu quả trong nhiều năm.