Методы снятия накипи и частичного уменьшения ее образования

Тринатрийфосфат является эффективным при правильной дозировке и наличии некоторого малого избытка его в воде, очевидно, необходимого для создания слабощелочной среды, которая может оказывать заметное корродирующее действие на алюминий. Влияние тринатрийфосфата на алюминий без и с применением различных ингибиторов коррозии изучено недостаточно.

Помимо предотвращения образования накипи фосфаты образуют на чугунных стенках системы охлаждения защитный слой фосфата железа, который предохраняет внутреннюю полость блока цилиндров от коррозии. Таким образом, фосфаты являются не только антинакипинами, но и ингибиторами коррозии.

Решающим критерием для оценки правильности принятой дозировки тринатрийфосфата является отсутствие накипи и прикипания шлама на стенках системы охлаждения, примыкающих к поверхности нагрева, т. е. к цилиндрам. Поэтому в каждом конкретном случае необходимо экспериментально находить наиболее благоприятную концентрацию тринатрийфосфата. Это обстоятельство в значительной мере затрудняет использование этого метода на практике.

В учебном пособии по технической эксплуатации автомобилей Я. И. Несвитского рекомендуется для умягчения воды заливать в систему охлаждения готовый раствор тринатрийфосфата, приготовленный на дистиллированной воде. Этот раствор должен содержать 15 г тринатрийфосфата в 1 л воды. В радиатор заливают этот раствор из расчета 1 мл на 1 л емкости системы охлаждения, т. е. 16 мг тринатрийфосфата на 1 л воды. Для улучшения антикоррозионных свойств воды рекомендуется также добавлять к воде бихромат калия (хромпик) К₂Сr₂О₇ в таком количестве, чтобы концентрация его была в пределах 0,3-0,6%, т. е. от 3 до 6 г/л. К этому можно добавить, что, помимо хромпика, в качестве ингибитора коррозии можно применять также и нитрит натрия NaNO₂. По этому вопросу эксперименты далеко еще не закончены и не все возможности исчерпаны.

Количество тринатрийфосфата m, прибавляемое к воде, можно определить, пользуясь уравнением

где Ж₀ - общая жесткость воды, мгэкв/л;

V - емкость системы охлаждения двигателя, л.

Гексаметафосфат как антинакипин. Исследования, посвященные использованию натрийгексаметафосфата или сокращенно гексамета как антинакипина, представляют значительный интерес. Можно предположить, что в будущем натрийгексаметафосфат займет одно из первых мест среди антинакипинов.

Среди немногочисленных работ, посвященных использованию гексамета, в первую очередь следует упомянуть работу, проведенную в Акимовской научно-исследовательской станции механизации сельского хозяйства [1]. Исследования проводились на двух образцах воды с большой карбонатной и некарбонатной жесткостью. Образцы воды имели жесткость, равную (в мгэкв/л):

Лабораторными исследованиями было установлено, что для предотвращения образования накипи вполне достаточно 2-3 мг гексаметафосфата на 1 л воды. Исходя из этого для трактора с емкостью системы охлаждения 55 л брали для испытаний по 0,165 г гексамета. Эту соль вводили в систему охлаждения и в сухом виде и в виде раствора. Исследования в Акимовской научно-исследовательской станции, проведенные на серии тракторов, показали, что при ремонте двигателей накипь отсутствовала полностью или же в отдельных случаях были лишь следы ее. По утверждению автора исследований А. Брусенского, гексаметафосфат не корродирует сталь, латунь и алюминиевые сплавы. Действие гексаметафосфата в качестве антинакипина исследовалось также и в Мелитопольской МТС № 1, где помимо предотвращения образования накипи, наблюдалось постепенное разрыхление и снятие накипи, образовавшейся ранее. Более поздние исследования говорят, что количество гексаметафосфата, прибавляемого к воде, зависит от ее жесткости. Дозировка гексаметафосфата при различной общей жесткости воды приведена в табл. 15.

Таблица 15. Дозировка хромпика и гексаметафосфата при различной жесткости

Кальцинированная сода как антинакипин. Для предупреждения образования сульфатной (гипсовой), силикатной и смешанной накипи зарекомендовала себя добавка к воде карбоната натрия (кальцинированная сода). Эту добавку рекомендуется использовать в тех случаях когда некарбонатная жесткость воды превышает карбонатную, т. е., если Ж_нк>Ж_к. При добавлении соды с некоторым избытком образуется карбонат кальция, который не прикипает к стенкам и выделяется в виде шлама.

Количество m, добавляемой на 1 л воды соды, вычисляют следующим образом:

где 53 - эквивалент соды;

Ж_нк - некарбонатная жесткость воды, мгэкв/л.

Если применяется продажная кальцинированная сода, содержащая обычно в соответствии с ГОСТом 95% карбоната натрия, то количество ее следует увеличить до

Применение бихромата калия как антинакипина. Одним из наиболее эффективных средств для практического использования во всех двигателях, имеющих водяное охлаждение, является бихромат калия или хромпик (К₂Сr₂О₇). Он нашел значительное применение в системах охлаждения авиационных поршневых двигателей. Дозировка хромпика при различной жесткости воды показана в табл. 15.

Вместе с этим в литературе имеются указания на то, что при содержании хромпика 0,3% (приближенно 3 г/л) при жесткости воды до 5 мгэкв/л образование накипи полностью устраняется. Как только в воде, содержащей хромпик, появляется муть, раствор хромпика следует заменить на свежий. Этот антинакипин, несмотря на его достаточно высокую эффективность, вряд ли удастся использовать в широком масштабе ввиду того, что соединения хрома являются дефицитными и не производятся нашей промышленностью для данной цели в достаточно большом количестве. Следует также помнить, что хромпик, помимо свойств антинакипина, проявляет также и антикоррозионные свойства.

При использовании хромпика необходимо соблюдать осторожность, так как при попадании его на кожу появляется раздражение ее и слизистых оболочек. Поэтому работать с ним следует в резиновых перчатках и не допускать попадание его в распыленном виде в глаза. В малых концентрациях порядка 2-3 г/л раствор хромпика практически безвреден.

Применение коллоидных веществ для предупреждения образования накипи. Одним из способов предупреждения образования накипи, который был рекомендован рядом исследователей [11 и 14], является применение веществ в коллоидном состоянии, которые вводятся вместе с водой в систему охлаждения двигателей. Вещества в коллоидном состоянии адсорбируются твердой поверхностью и образуют на ней адсорбционную пленку, предохраняющую от дальнейшего роста кристаллов. Коллоидные вещества, адсорбированные стенками емкости, не допускают образования плотного слоя накипи, а адсорбированные на поверхности частицы шлама не допускают роста их. Следовательно, в присутствии коллоидных веществ не происходит образования плотного слоя накипи, а вместо нее образуется рыхлый шлам, легко удаляющийся вместе с водой. Микроскопические исследования шлама, образующегося при кипячении воды в присутствии коллоидных веществ, показывают, что частицы накипи резко уменьшаются в своих размерах [14]. Коллоидно-дисперсные вещества, применявшиеся как антинакипины, могут быть как органическими, так и неорганическими минеральными веществами.

В качестве минеральных антинакипинов в коллоидном состоянии используют: графит, тонко-дисперсный карбонат кальция в виде порошка, тальк и др.

К числу органических антинакипинов в коллоидном состоянии, которые были предложены различными исследователями и которые прошли опытную проверку следует отнести отвары растительных продуктов. К этой группе антинакипинов [5], проверенных на практике, относят: настои и отвары сена, травы, хмеля, листьев и др. Настои сена могут быть приготовлены холодным и горячим способами. Одни авторы предлагали готовить настои следующим образом. Два килограмма сена необходимо замочить в шести ведрах воды на двое суток. После этого полученный настой надо залить в систему охлаждения. Действие этих настоев проверялось на тракторах СХТЗ. После окончания сельскохозяйственных работ при снятии головки блока цилиндров в системах охлаждения не было обнаружено признаков накипи. Горячим способом настои получают, заливая сено водой, нагретой почти до кипения. Можно с одинаковым успехом засыпать в систему охлаждения по 70-150 г порошка, приготовленного из сухого сена или поместить его в мешочке из ткани в радиатор. Такая заправка системы охлаждения настоем сена или сеном в виде порошка обеспечивала отсутствие накипи в течение 800 ч работы трактора даже при ежедневной доливке воды.

Несколько иная рецептура изложена в книге А. С. Ирисова и Н. И. Итинской [5]. Два килограмма сена или десять килограммов травы рекомендуется замочить в шести ведрах воды и настаивать в течение полутора суток. Полученный настой профильтровать через ткань. 15 л этого настоя добавить к 100 л воды и, размешав, заливать в систему охлаждения двигателя. Не трудно подсчитать, что в данном случае концентрация веществ, экстрагированных водой, благодаря разбавлению меньше почти в 7,7 раза.

Эмульсол как антинакипное средство. Вторым видом коллоидных растворов, которые могут применяться как органические антинакипины, являются эмульсолы. Использование этих эмульсолов в качестве антинакипина описано М. Лендиным [9]. При эксплуатации автомобилей МАЗ-525, КрАЗ-256, БелАЗ-540, МАЗ-205, ЗИЛ-130, ГАЗ-51 в качестве антинакипина и антикоррозионной добавки использовали эмульсолы марок Э-1 (А) и Э-2(Б). Расход их в среднем на один автомобиль составил 100-150 л в год или 5-8 руб. Испытания в течение года двигателя Д12А (МАЗ-525), проработавшего 4220 ч, показали отсутствие неисправностей по причине коррозии. За это же время в других двигателях, работавших параллельно без применения эмульсол а, пришлось очищать от накипи водяные радиаторы 3-4 раза, снимать водяные насосы и по 4-5 раз заменять пружины и текстолитовые уплотнители. К сожалению, автор не указывает состояние всей системы охлаждения двигателей за тот же промежуток времени.

Автор [9] рекомендует при использовании эмульсол а в двигателе, в котором имеются отложения накипи, после заполнения системы охлаждения водой дать двигателю проработать 15-20 мин с температурой охлаждающей жидкости 50° С и только после этого добавить порцию эмульсола.

К тому что написано в этой статье, следует добавить, что в ряде случаев эмульсолы сами могут обладать коррозионным действием и потому следует рекомендовать перед добавкой эмульсола прибавлять к воде 0,2% кальцинированной соды и 0,15-0,2% нитрита натрия. Это усилит антикоррозионное действие и уменьшит образование отложений. Кроме этого, следует иметь в виду, что эмульсолы не рекомендуют хранить при температуре ниже -10° С. Это обстоятельство затрудняет их применение в более суровых климатических условиях. М. Лендин применял эмульсол в сравнительно мягких климатических условиях - на берегу Азовского моря.

Применение комплексонов для предупреждения образования накипи. Одним из перспективных методов, который позволяет предотвратить образование накипи, является применение комплексонов, в присутствии которых образования нерастворимых соединений накипи не происходит. Применение комплексонов для умягчения воды было предложено еще в 1936 г.

Среди различных комплексонов, пригодных для предупреждения образования накипи, имеются такие, которые с ионами кальция и магния образуют комплексные соединения, хорошо растворимые в воде и не разлагающиеся в ней при повышенной температуре. К таким комплексонам можно отнести трилон Б, который пока не производится в достаточно большом количестве и является дорогостоящим.