Продукты коррозии металлов системы охлаждения совместно с солями накипи из воды способны образовывать обильные отложения и вызывать засорение радиаторов, которое может привести к перегреву двигателя. Чистка радиатора — операция трудоемкая, включает распайку верхнего и нижнего бачков.
Для предупреждения засорения радиаторов устанавливают сетчатые фильтры с размером ячейки 1X1 мм. В частности, на автомобилях МАЗ наиболее подходящее место для такого фильтра — патрубок верхнего бачка радиатора в месте его соединения резиновым шлангом с водоотводящей трубой двигателя. Предполагается, что продукты коррозии и соли образуют на стенках водяной рубашки (каналов) двигателя отложения, которые вследствие вибрации двигателя разрушаются и потоком охлаждающей жидкости выносятся из двигателя, забивают трубки радиатора, уменьшая его проходное сечение и эффективность охлаждения. В пользу такого предположения свидетельствует химический состав частиц отложений: соли накипи — 75%, железо — 24%; алюминий, хром и кремний — 1%, т. е. основную массу отложений составляют соли, образующие накипь, и продукты коррозии чугунных деталей двигателя, смываемых водой.
Интересно отметить, что применение различных моющих средств для очистки системы охлаждения без установки сетчатого фильтра не дает ожидаемого эффекта. Моющие средства лишь частично растворяют слой отложений, нарушают его целостность. При этом количество частиц отложений, выносимых водой в верхний бачок радиатора, возрастает, что приводит к быстрому засорению трубок радиатора. Сетчатый фильтр в радиаторе системы охлаждения двигателя ЯМЗ-238 всесторонне испытан на автомобилях МАЗ и КрАЗ. Применение фильтра позволяет избежать засорения радиатора при пробеге 100—150 тыс. км даже в тех случаях, когда приходится использовать жесткую воду и производить ее частичную замену.
Защита от коррозии системы охлаждения автомобилей представляет собой сложную задачу в связи с разнородностью в электрохимическом отношении применяемых металлов и сплавов (сталь, цинк, чугун, припой, алюминий, латунь). Эффективно защитить все металлы системы охлаждения необходимо в условиях нагрева до 80—90°С и постоянной циркуляции жидкости. Как правило, в качестве ингибиторов коррозии в охлаждающие жидкости вводят комплексные присадки, содержащие два и более компонента.
При использовании в автомобильных двигателях воды в качестве охлаждающей жидкости больше заботятся о снижении образования накипи, чем о защите от коррозии. Установлено, что в обычной водопроводной воде, не содержащей ингибиторов коррозии, наиболее сильному разрушению подвергаются чугун и алюминий. При контакте с горячей водопроводной водой (80°С) в течение 8 ч и с холодной водой в течение 16 ч коррозия различных металлов в полиметаллической системе составила следующие величины (в мг/дм2):
Без ингибитора | С хроматом натрия (0,5%) | |
Алюминий | 164,0 | 5,6 |
Медь | 1,0 | 2,6 |
Латунь | 3,2 | 8,0 |
Сталь | 58,8 | 2,4 |
Припой | 125,0 | 4,0 |
Чугун | 339,2 | 4,0 |
Для воды как охлаждающей жидкости разработаны эффективные защитные присадки. Показано, что добавление в воду 1,5% бензоата натрия и 0,1% нитрита натрия удовлетворительно защищает сталь, чугун, припой, медь, латунь и алюминиевые сплавы типа силумина. Хорошие результаты по защите деталей системы охлаждения двигателей дает введение в воду 0,5% хромата натрия (см. вывод). Весьма эффективны ингибиторы на основе солей нитробензонных кислот, разработанные в лаборатории Института физической химии Академии наук СССР (например, ИФХАН-12). Эта присадка обладает универсальными защитными свойствами н в отличие от хроматов не токсична.
В качестве присадок могут быть использованы также маслорастворимые ингибиторы коррозии, которые в отличие от распространенных водорастворимых ингибиторов универсальны по отношению к черным и цветным металлам. При введении в воду маслорастворимых ингибиторов коррозии образуются эмульсии.
Для изучения защитных свойств водомасляных эмульсий проведены исследования эмульсий, приготовленных на жесткой водопроводной воде при введении в нее ингибированных масел НГ-203Б, НГ-212 и присадки Акор-1 в концентрациях 1—1,5%. Кроме того, масло НГ-212 вводилось также в концентрациях 3 и 6%. Для сравнения испытаниям подвергался раствор трехкомпонентного ингибитора, состоящего из нитрита натрия, тринатрийфосфата и бихромата калия при концентрации 0,05% каждого компонента. Этот раствор обычно используется для консервации систем охлаждения двигателей автомобилей при длительном хранении.
Испытания проводились на образцах пластин, вырезанных из деталей системы охлаждения двигателя ЯАЗ-204. Испытывался также образец, вырезанный из шланга системы охлаждения, для определения набухаемости резины под действием масляной эмульсии. Параллельно исследовались защитные свойства пленок масла НГ-212 в чистом виде и в виде водомасляной эмульсии путем нанесения пленок масла и эмульсии на образцы пластин из тех же металлов Испытания проводились в термовлагокамере Г-4.
При добавлении к воде 1—1,5% маслорастворимых ингибиторов обеспечивается весьма существенный защитный эффект. На пластинах после испытания в эмульсии коррозионные поражения были незначительны, в то время как при испытаниях в воде все пластины быстро прокорродировали. Водомасляные эмульсии практически не вызывают разрушения резины. Привес контрольных шлангов находится в допустимых пределах (2—3%). Оптимальная концентрация вводимого в воду масла — 1,5%.
Увеличение концентрации масла до 3 и 6% не дало положительного эффекта, что может быть объяснено выделением излишнего масла из эмульсии. Все маслорастворимые ингибиторы коррозии примерно одинаково защищают поверхность металлов системы охлаждения от коррозии, причем эффективность защиты при этом большая, чем при использовании чистой воды и-трехкомпонентного ингибитора.
Таким образом, одним из возможных способов противокоррозионной обработки воды, используемой для охлаждения двигателей, является добавление 1% маслорастворимого ингибитора коррозии на основе нитрованного масла или сульфонатов.
В качестве низкозамерзающих жидкостей (антифризов) для систем охлаждения чаще всего используют смеси воды с этиленгликолем. Однако такие смеси вызывают значительную коррозию металлов, особенно чугуна и припоя, в связи с чем применять их без ингибиторов коррозии не рекомендуется. Защитные свойства антифризов на базе этиленгликоля улучшаются при добавлении бензоата и нитрита натрия. Однако 100%-ная защита чугуна и припоя при этом не достигается. В качестве ингибиторов коррозии в отечественные антифризы добавляют технический двухзамещенный фосфорнокислый натрий (динатрийфосфат — 2,5—3,5 г/л) и декстрин (углевод типа крахмала — I г/л). Иногда, кроме этих присадок, в антифризы вводят молибденовокислый натрий, что улучшает их защитные свойства в отношении цинковых и хромовых покрытий. Такие антифризы имеют индексы 40 м и 60 м. Динатрийфосфат защищает от коррозии чугунные, стальные и частично медные детали, а декстрин — припой и детали из алюминия и меди. Декстрин не полностью растворяется в антифризе, некоторая часть его (5—10%) находится в коллоидном или высокодисперсном состоянии, вследствие чего антифризы могут быть слегка мутноваты. При хранении нерастворившиеся частицы декстрина выпадают в виде осадка и жидкость становится прозрачной. Антифриз мутный и с осадком декстрина пригоден к употреблению. Молибденовокислый натрий добавляется в количестве 8% в антифризы, предназначенные для систем охлаждения с внутренним цинковым или хромовым защитным покрытием.
Для легковых автомобилей выпускаются низкозамерзающие охлаждающие жидкости (тосолы) Тосол А, Тосол А-40 и Тосол А-65 (ТУ 6-02-619—70). В автомобилях эти жидкости применяются круглогодично как в зимнее, так и в летнее время. Жидкости готовятся на основе этиленгликоля, содержат противокоррозионные и антипенную присадки.
Тосол А представляет собой концентрированный этиленгликоль, содержащий присадки. Пользоваться Тосолом А следует только после разведения его дистиллированной водой. Смесь Тосола А и воды в соотношении 1:1 имеет температуру начала кристаллизации — 35°С. Водный раствор Тосола А с температурой застывания не выше 40°С маркируют как Тосол А-40, с температурой застывания — 65°С —Тосол А-65.
Определить марку тосола можно путем замера его плотности. Тосол А имеет плотность в пределах 1,12—1,14, Тосол А-40 — 1,075—1,085 и Тосол А-65 — 1,085—1,095 г/см3.