Impact of the antifreeze composition on the risk of corrosion occurrence in copper structure elements of the HVAC systems

• Autorzy: Turlej Anna , Giemza Bolesław , Skolniak Marta

Identyfikatory

DOI

10.5604/01.3001.0054.1759

Warianty tytułu

PL

Wpływ składu komponentowego płynu niskokrzepnącego na ryzyko wystąpienia korozji miedzianych elementów konstrukcji systemów ogrzewania i chłodzenia

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The operation time of HVAC systems in industry and construction engineering is counted in decades. Corrosion protection of these systems is crucial for their long-term and failure-free operation. In the case of working mediums based on glycols, corrosion protection is provided by anti-corrosion additives, which are the component of antifreeze. The defence mechanism consists in the interaction of these additives with metal surfaces, with whom they contact by creating durable and efficient layers separating their surfaces from aggressive environmental factors. Observation of the structure of protective layers and corrosion micro changes was possible due to the application of microscopic imaging. The main building material in heat exchangers is copper. Studies have shown that the dilution of antifreeze may result in the formation of insufficiently clear protective layers on the copper surface, which may intensify the negative effects of fluids on copper elements of infrastructure HVAC systems.

PL

Czas pracy systemów grzania i chłodzenia w przemyśle i budownictwie jest liczony w dziesięcioleciach. Ochrona przeciwkorozyjna tych systemów ma kluczowe znaczenie dla zapewnienia ich długotrwałej i bezawaryjnej pracy. W przypadku czynników roboczych na bazie glikoli ochronę przed korozją zapewniają przeważnie dodatki przeciwkorozyjne znajdujące się w składzie płynów niskokrzepnących. Mechanizm ochronny polega na oddziaływaniu tych dodatków z powierzchniami metali, z którymi mają kontakt poprzez wytworzenie trwałych i skutecznych warstw separujących ich powierzchnie od agresywnych czynników środowiska. Obserwacja struktury warstw ochronnych oraz mikrozmian korozyjnych była możliwa dzięki zastosowaniu metod obrazowania mikroskopowego. W konstrukcjach wymienników ciepła głównym budulcem jest miedź. W badaniach wykazano, że skutkiem rozcieńczania płynów niskokrzepnących może być uformowanie się niedostatecznie wyraźnych warstw ochronnych na powierzchni miedzi, co w konsekwencji może prowadzić do nasilenia negatywnych skutków oddziaływania płynów na miedziane elementy konstrukcji infrastrukturalnych systemów wymiany ciepła.

Słowa kluczowe

EN

copper corrosion; corrosion; heat exchanger; corrosion study; corrosion protection; anticorrosive additive; antifreeze; micro-imaging; microscopic examination

PL

korozja miedzi; korozja; wymiennik ciepła; badanie korozji; ochrona przeciwkorozyjna; dodatek przeciwkorozyjny; płyn niskokrzepnący; mikroobrazowanie; badanie mikroskopowe

• Wydawca: Wydawnictwo Instytutu Technicznego Wojsk Lotniczych
• Czasopismo: Journal of KONBiN
• Rocznik: 2023
• Tom: Vol. 53, iss. 4
• Strony: 143--159
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Turlej Anna

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych)

• https://orcid.org/0000-0002-9405-9753

autor

Giemza Bolesław

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych)

• https://orcid.org/0000-0001-5135-8860

autor

Skolniak Marta

• Air Force Institute of Technology (Instytut Techniczny Wojsk Lotniczych)

• https://orcid.org/0000-0002-0850-6781

Bibliografia

• 1. M.F. Martinez-Moreno, C. Povedano-Priego and M.L. Merroun, “Impact of compacted bentonite microbial community on the clay mineralogy and copper canister corrosion: a multidisciplinary approach in view of a safe Deep Geological Repository of nuclear wastes,” Journal of Hazardous Materials, Volume 458, 15 September, 2023.
• 2. S. Rai and G. Ji, “Corrosion inhibition of copper in NaCl solution by water extract of mint leaves,” Materials today: Proceedings. Oct. 28, 2023, Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2214785323050393, DOI 10.1016/j.matpr.2023.10.134.
• 3. H. Zhao, Q. Yue, D. Wang, D. Sun, M. Wu, Y. Pan and S. Yang, “Analysis of heat exchanger corrosion failure in 800,000 light hydrocarbon plant in Liaohe Oilfield,” Engineering Failure Analysis, Volume 151, September 2023. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630723003023?via%3Dihub, DOI 10.1016/j.engfailanal.2023.107348.
• 4. M.M. Lachowicz, “A metallographic case study of formicary corrosion in heat exchanger copper tubes,” Engineering Failure Analysis, Volume 111, April 2020. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630720300443, DOI 10.1016/j.engfailanal.2020.104502.
• 5. L. Cozzarini, L. Marsich and C. Schmid, "Ant-nest corrosion failure of heat exchangers copper pipes,” Engineering Failure Analysis, Volume 109, January 2020. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350630719302985, DOI 10.1016/j.engfailanal.2020.104387.
• 6. N. Katagiri, A. Kioka, M. Nonoyama and Y. Hayashi, "Inhibiting flow-accelerated copper corrosion under liquid jet impingement by utilizing nanobubbles,” Surfaces and Interfaces, Volume 40, August 2023. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2468023023004376, DOI 10.1016/j.surfin.2023.103067.
• 7. W. Wang, K. Cheng, B. Wang, M. Zhang and R. Tian, “Sensitivity study of thermal hydraulics to corrosion of heat exchange tubes in steam generator,” Nuclear Engineering and Design, Volume 402, February 2023. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0029549322004320, DOI 10.1016/j.nucengdes.2022.112081.
• 8. N. Mora, E. Cano, E.M. Mora and J.M. Bastidas, “Influence of pH and oxygen on copper corrosion in simulated uterine fluid,” Biomaterials, Volume 23, Issue 3, February 2002. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0142961201001545?via%3Dihub, DOI 10.1016/S0142-9612(01)00154-5.
• 9. T. Wang, Y. Wang, X. Jia and C. Ye, “Corrosion failure analysis of hollow copper coil used in generator internal cooling water system operated at low-oxygen/neutral water chemistry,” Engineering Failure Analysis, Volume 141, November 2022. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S135063072200615X, DOI 10.1016/j.engfailanal.2022.106642.
• 10. M.H. Mahmood, Suryanto, Muataz Hazza Faizi Al Hazza, “The Effects of Water Flow Rate on Copper Corrosion,” Key Engineering Materials, Vol. 748, August 2017. DOI 10.4028/www.scientific.net/KEM.748.235.
• 11. N. Guo, X. Mao, T. Liu, X. Hui, Z. Guo, B. Tan, K. Shao, X. Feng Li and Z. Zeng, “Corrosion mechanism of copper in seawater containing the bacterial pyomelanin with redox activity,” Corrosion Science, Volume 204, 1 August 2022. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0010938X22003250, DOI 10.1016/j.corsci.2022.110407.
• 12. Z. Chen, W. Dou, S. Chen, Y. Pu and Z. Xu, “Influence of nutrition on Cu corrosion by Desulfovibrio vulgaris in anaerobic environment,” Bioelectrochemistry, Volume 144, April 2022. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1567539421003030, DOI 10.1016/j.bioelechem.2021.108040.
• 13. Polish Standard, PN-C-40007:2000 Płyny niskokrzepnące do układów chłodzenia silników spalinowych – Wymagania i badania.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2024).