Способы очистки систем охлаждения двигателей от карбонатной и смешанной накипи

Необходимость очистки систем охлаждения от накипи. При внедрении в практику эксплуатации автомобилей того или иного вида водоподготовки или одного из методов внутрикотловой обработки воды перед каждым автотранспортным предприятием неминуемо должен стать вопрос о том, что делать с теми двигателями, которые в системе охлаждения имеют значительные отложения накипи. В этих случаях независимо от избранного метода водоподготовки или внутрикотловой обработки воды перед внедрением их в практику необходимо системы охлаждения двигателей очистить от накипи.

Операция по снятию накипи довольно кропотливая и требует специальной аппаратуры. Однако, если эта операция проведена тщательно, то при пользовании умягченной водой надобность в ней в дальнейшем полностью отпадает. Очистку систем охлаждения двигателей во всем автотранспортном предприятии следует проводить по соответствующему графику исходя из возможностей производства. Прежде чем приступить к удалению накипи необходимо знать ее состав, для чего следует сделать анализы, собрав пробы, из разных двигателей и из разных частей систем охлаждения. Опыт работы показывает, что накипь в одном двигателе, взятая из радиатора и из блока цилиндров, имеет неодинаковый состав. Для одного автотранспортного предприятия будет вполне достаточным собрать одну среднюю пробу накипи из нескольких двигателей.

Ингибиторы коррозии при очистке кислотой систем охлаждения двигателей. Наиболее часто встречающимися видами накипи являются карбонатная и смешанная. Поэтому удалению этого вида накипей уделяется наибольшее внимание. Карбонатную накипь лучше всего удалять промывкой систем охлаждения растворами кислот, которые действуют на карбонат кальция накипи, растворяют его и частично превращают в шлам за счет нерастворимых в кислоте компонентов. При действии кислоты, например соляной, образуются растворимые в воде соли и выделяется углекислый газ.

Но накипь в системе охлаждения никогда не оседает равномерным слоем и не имеет одинаковой плотности. Растворение накипи кислотой происходит более или менее равномерно по всей поверхности. В тех местах, где слой отложений тонкий, кислота быстро растворяет его, поверхность металла оголяется и на нее начинает действовать кислота. Разрушение поверхности металла кислотой происходит достаточно интенсивно, и к тому времени, когда накипь будет растворена в наиболее толстых и плотных слоях ее, значительная часть поверхности металла также подвергнется разрушению кислотой. Действие кислоты на металл будет тем сильнее, чем больше концентрация кислоты и чем выше температура раствора. Парализовать полностью действие сильных кислот на металлы практически пока невозможно, но можно в значительной степени ослабить это действие. Для этого к растворам кислот добавляют специальные вещества, которые называют ингибиторами коррозии. Действие этих ингибиторов различно. Одни из них, как например, уротропин, формальдегид, столярный клей и другие адсорбируются на поверхности металла и создают достаточно прочную адсорбционную пленку, которая предохраняет поверхность металла от действия кислот. Другие ингибиторы, как например, соли хромовой, фосфорной, азотистой кислот являются сильными окислителями и создают на поверхности металла достаточно прочные защитные окисные пленки, которые также предохраняют металлы от корродирующего действия кислот. Эти ингибиторы обладают пассивирующим действием на поверхность металла. С помощью различных ингибиторов коррозии удается уменьшить действие кислот на металлы в несколько десятков раз.

Для удаления накипи рекомендованы кислоты: соляная, серная, фосфорная, хромовая, молочная, уксусная, лимонная, сульфонафте новые кислоты в виде керосинового контакта^* [7]. В качестве ингибиторов коррозии применяют: поверхностно-активные вещества органического характера, такие как уротропин, "уникол" марки ПБ-5, ПБ-6, продукты ОП-7, ОП-10, формалин, полиэтаноламин, таннин, фурфурол, хинолин, столярный клей; вещества неорганического характера в виде солей мета- и ортофосфорных кислот, хромовой и азотистой кислот.

^* (Керосиновый контакт - отход после очистки керосина серной кислотой)

Удаление накипи раствором соляной кислоты с ингибитором коррозии.

Для растворения карбонатной накипи в основном используют или сильную кислоту с ингибитором коррозии, или слабую кислоту, которая практически не действует на металлы. Карбонатную накипь, а также большинство смешанных накипей можно удалять одним из следующих составов.

Наибольшее применение нашла 2-процентная кислоте. Для приготовления этого раствора необходимо к 10 л воды прибавить 465 мл концентрированной.соляной кислоты плотностью 1,19. К 2-процентной соляной кислоте добавляют препарат СК-2 в количестве 0,05%, т. е. к указанному выше составу надо добавить 5,0 г ингибитора. Данный раствор заливают в систему охлаждения двигателя. На.кипь растворяется с выделением углекислого газа. По истечении 15 мин раствор сливают. Если накипи много, то эту операцию проделывают еще 1 или 2 раза. Для нейтрализации остатков кислоты после промывания систему охлаждения заполняют 2-процентным раствором кальцинированной соды. Через 3-5 мин раствор соды сливают, а систему охлаждения промывают водой, нагретой до 60-70° С.

Исследования, проведенные в НИИАТе [6], показывают, что наличие в соляной кислоте ингибитора ПБ-5 снижает скорость растворения железа в 45 раз. Алюминий в кислоте с ингибитором корродирует сильнее, чем железо. Наилучшие результаты в НИИАТе получены при применении 2-процентной соляной кислоты с уротропином в качестве ингибитора, при содержании его в кислоте до 3 г/л.

По данным ВТИ и других исследователей, количества ингибиторов коррозии зависят от концентрации кислоты. Чем выше концентрация кислоты, тем большие количества ингибиторов следует прибавлять. Ниже приведена табл. 16, в которой даны количества различных кислот, имеющихся в продаже.

Таблица 16. Кислотные составы с ингибиторами для удаления накипи из систем охлаждения двигателей

Примечание. Серная кислота снимает накипь медленно и образует при этом на ее поверхности слой гипса. Поэтому серную кислоту можно применять только в крайнем случае при отсутствии соляной.

По рекомендации Я. И. Несвитского наиболее эффективным способом удаления накипи является промывание системы охлаждения раствором соляной кислоты при уменьшенной концентрации ее до 1%, но с добавкой ингибитора ПБ-5 в количестве 3 г/л или уротропина - 5 г/л. Такой состав заливают в систему охлаждения на 15 мин при температуре раствора 50° С-70° С. Следует предположить, что пониженная концентрация кислоты при повышенном содержании ингибитора должна дать уменьшение коррозии системы охлаждения двигателя.

Некоторые авторы считают, что после кислотной обработки требуется более длительная обработка системы охлаждения для предотвращения коррозии. Для этого, по данным НИИАТ, раствор, содержащий в 1 л воды 2-3 г кальцинированной соды и 1 г хромпика следует залить на несколько часов в систему охлаждения. Этот раствор почти не действует на алюминиевые сплавы. Другие авторы предлагают после кислотной промывки в систему охлаждения заливать на одни сутки раствор, содержащий 5 г хромпика, в 1 л воды.

Удаление накипи раствором молочной кислоты. Одним из наиболее эффективных способов очистки системы охлаждения двигателя от накипи является промывка ее раствором молочной кислоты. Эта кислота достаточно активно растворяет карбонатную накипь и практически не действует на чугун и алюминиевые сплавы. В этом отношении этот способ следует поставить на одно из первых мест. Раствор молочной кислоты должен быть примерно 6-процентным. Для его изготовления берут 1 кг продажной молочной кислоты, которую обычно выпускают в продажу в виде 40-процентного раствора, и добавляют к ней 5,66 л воды (или к 10 л воды прибавляют 1767 г этой кислоты). Раствор подогревают до 40°С и заливают в систему охлаждения двигателя сразу же после спуска воды, пока блок цилиндров еще горячий. В зависимости от количества накипи раствор кислоты должен находиться в системе охлаждения от 30 мин до 3 ч. Время выдержки определяют следующим образом. Когда прекратится выделение углекислого газа, из системы охлаждения отбирают пробу жидкости в пробирку в количестве 2 мл и испытывают ее синей лакмусовой бумажкой. Если она окрашивается в красный цвет, то это означает, что в растворе имеется избыток кислоты, а следовательно, накипь растворилась. Если лакмусовая бумажка будет фиолетовой или синей, то значит раствор не содержит свободной молочной кислоты. В этом случае раствор надо слить, заменить свежим и снова выдержать до полного прекращения выделения углекислого газа. После слива раствора молочной кислоты, систему охлаждения следует хорошо промыть горячей водой. Раствор с оставшейся в нем молочной кислотой можно не выливать, а использовать для удаления накипи в другом двигателе. Некоторые авторы рекомендуют после слива промывной воды систему охлаждения заполнить раствором, содержащим 5 г хромпика в 1 л воды. Через 10-15 мин раствор слить. Этот раствор может быть использован несколько раз.

Удаление накипи раствором хромовой кислоты. Аналогичное действие на накипь оказывает 2-процентный раствор хромовой кислоты, которая практически не действует на чугун и алюминиевые сплавы. Необходимый раствор готовят следующим образом. Хромовый ангидрид в виде кристаллов темно-бурого цвета отвешивают из расчета примерно 200 г на каждые 10 л воды и помещают в воду, отмеренную заранее в железной посуде. При этом хромовый ангидрид, соединяясь с водой, образует раствор хромовой кислоты. Этот раствор заливают в систему охлаждения двигателя на 8 ч. При этом рекомендуется поддерживать температуру раствора не ниже 50° С, периодически пуская двигатель. Раствор хромовой кислоты снимает накипь медленно. Помимо этого, oон также оказывает и антикоррозионное действие. После удаления раствора хромовой кислоты систему охлаждения двигателя промывают горячей водой.

Удаление накипи смесью растворов фосфорной и хромовой кислот. Из алюминиевых блоков накипь можно oснимать при помощи раствора двух кислот фосфорной и хромовой. При приготовлении раствора на каждые 10 л воды прибавляют 1 кг 70-процентной фосфорной кислоты и 0,5 кг хромового ангидрида. Этот раствор, нагретый до температуры 60° С-70° С, в необходимом количестве заливают в систему охлаждения и выдерживают в ней до прекращения выделения углекислого газа. После этого раствор спускают, а систему охлаждения промывают 2-3-процентным раствором соды и горячей водой. После сливания из двигателя раствор можно использовать вторично в другом двигателе.

Удаление накипи уксусной кислотой. Можно также для удаления накипи использовать уксусную кислоту в виде 3-5-процентного раствора. Уксусная кислота не действует на чугун и практически не действует на алюминиевые сплавы. Раствор уксусной кислоты приготовляют следующим образом. К 10 л воды приливают для получения 3-процентного раствора 1070 мл 30-процентного раствора продажной уксусной кислоты и для получения 5-процентного раствора 1930 мл той же кислоты. Этот раствор заливают в систему охлаждения, пускают двигатель и ждут, пока температура раствора достигнет 70-75° С. После этого раствор сливают, а систему охлаждения промывают 3 раза 3-процентным раствором соды и в последний раз горячей водой.

Использование керосинового контакта для удаления накипи. На конференции работников авторемонтных предприятий при Киевском доме научно-технической пропаганды в 1960 г. сообщалось, что на Киевском и Ташкентском авторемонтных заводах были изготовлены механизированные установки для снятия накипи в системах охлаждения двигателей при помощи керосинового контакта. Для этой цели Г. Я. Подгаецкий рекомендовал использовать 50-процентный водный раствор керосинового контакта, нагретый до 40-50° С. Раствор керосинового контакта при помощи центробежного насоса прогоняли через систему охлаждения двигателя в течение 20 мин. При этом, по данным 2-го Киевского авторемонтного завода, легкая накипь и грязь вымывались быстро и хорошо. Но, так как сульфокислоты, содержащиеся в керосиновом контакте, слабые, то снять толстый и плотный слой накипи за короткое время не удается. Ориентировочно на каждый блок цилиндров двигателя ГАЗ-51 расходуется 0,35-0,5 кг керосинового контакта.

Я. И. Несвитский рекомендует применять раствор, который содержит 75-100 г керосинового контакта в 1 л воды. Этот раствор заливают в систему охлаждения двигателя утром перед выездом автомобиля из автотранспортного предприятия, затем после 8-10 ч работы двигателя раствор сливают, а систему охлаждения промывают водой.

Применение гексаметафосфата для удаления накипи. Для удаления накипи можно использовать способность гексаметафосфата разрыхлять и растворять карбонаты кальция и магния. Для того чтобы разрыхленная масса оставалась в виде устойчивой суспензии, в раствор добавляют поверхностно-активные вещества ОП-7 или ОП-10. Необходимый раствор приготовляют следующим образом: в 10 л воды растворяют 20 г гексаметафосфата натрия и 10 г вещества ОП-7 или ОП-10. Раствор, нагретый до 70° С, заливают в систему охлаждения двигателя. По истечении 1 ч раствор выливают, а систему охлаждения промывают горячей водой. Вещества ОП-7 и ОП-10 применяются как эмульгаторы, как моющие вещества и как стабилизаторы суспензий.

Удаление накипи последовательным промыванием растворами различных кислот. При наличии значительного и неравномерного слоя накипи, в составе которой преобладают карбонаты кальция и магния (50% и более) целесообразно промывать систему охлаждения двигателей растворами двух или трех кислот последовательно. Такой порядок снятия накипи преследует цель уменьшения коррозии внутренней части системы охлаждения под действием сильной кислоты. Первое промывание осуществляют раствором соляной кислоты с ингибитором. При этом снимают слой накипи равномерно по всей поверхности. Желательно, чтобы при этом слой накипи был снят не полностью. Это необходимо для того, чтобы соляная кислота не дошла до стенок системы охлаждения и не начала ее разрушать. Концентрация кислоты рекомендуется в пределах от 2 до 5%. Чем толще слой накипи, тем больше должна быть концентрация соляной кислоты. С увеличением ее концентрации должно увеличиваться и количество ингибитора, прибавляемого к ней.

Приближенный состав растворов соляной кислоты был приведен ранее (см. табл. 16).

Раствор соляной кислоты заливают в систему охлаждения не более чем на 15-20 мин. Затем раствор спускают и вместо него заливают второй раствор фосфорной кислоты, который готовят растворением 525 г фосфорной кислоты в 10 л воды. Этот раствор снимает остатки накипи, не действуя в то же время на чугун и алюминий. Некоторые авторы рекомендуют после сливания раствора фосфорной кислоты, систему охлаждения промывать водой и заливать в третий раз раствор хромовой кислоты.

Этот раствор готовят следующим образом: в 10 л воды растворяют 300-310 г хромового ангидрида. После промывания растворами трех кислот систему охлаждения, как обычно, промывают 0,5-процентным раствором соды и затем водой.

Удаление накипи комплексонами. Комплексоны очень хорошо снимают накипь, не обладая в то же время коррозионным действием. В настоящее время вопросу использования комплексонов у нас и за рубежом уделяется большое внимание.