Какие присадки защитят трубы отопления от коррозии

Система отопления жилых домов подвержена действию процессов коррозии. Особенно активно её разрушительное действие проявляется в открытых в системах, где применяется открытый не мембранный расширительный бак, а также в многоквартирных домах, так как вода сливается несколько раз в год.

Кроме конструкций из чёрного металла, коррозии подвержены и алюминиевые элементы. Но их химическое разрушение связано не с попаданием воздуха, а с взаимодействием с ионами меди.

Как появляется и к чему приводит коррозия в трубах

С повышением температуры воды на каждые 10 °C её способность вызывать коррозию увеличивается в два раза и уменьшается способность растворять соли CaCO₃ и CaSO₄, что приводит к ускоренному образованию накипи.

Однако вред системам отопления наносит не только реакции между различными химическими элементами. Вещества, которые растворены в любой воде, имеют способность оседать и прикрепляться к стенкам водотоков.

Эти химические процессы способствуют образованию ржавчины и накипи в системе отопления, которые уменьшает просвет труб и их теплоотдачу.

Одним из альтернативных вариантов избежать этих негативных факторов является замена воды в системе на антифриз, но можно не заменять теплоноситель, а подобрать подходящий ингибитор коррозии. Он имеет полный набор защитных химических элементов, экологически безвреден и доступный по цене.

Ингибитор коррозии применяется, чтобы предотвратить или замедлить процессы коррозии в системах отопления. Для уменьшения образования накипи применяют различные присадки и реагенты.

Защита систем отопления

Ингибиторы можно разделить на несколько классов в зависимости от таких факторов:

1. Каким способом реагент действует на металл: пассивирующий ингибитор покрывает поверхность, а абсорбирующий вступает во взаимодействие с верхним слоем металла;
2. От какой агрессивной среды нужно защитить металл: кислотной, сероводородной или нейтральной;
3. Какой химический состав имеет реагент: органический, неорганический или летучий;
4. Какие особенности имеет присадка: анодные составы, катодные или комбинированные.

Особенности применения ингибиторов

Специально разработанные реагенты для систем отопления имеют такие особенности:

• Защищают все типы металлов от коррозии;
• Уменьшают адгезию водорастворимых компонентов;
• Не допускают образование осадков нерастворимых веществ в системе отопления;
• Предназначены для использования при температурах выше 100 °C;
• Срок эффективной защиты — 5 лет;
• Регент должен занимать 2 — 2,5 % от общего объема теплоносителя в системе отопления. Это значительно снижает затраты на защиту систем обогрева;
• Добавки содержат летучие вещества, которые при испарении из воды создают защитный слой на поверхностях, не вступающим в прямой контакт с теплоносителем;
• Присадки не содержат вредных веществ;
• Замедляют развитие бактерий и водорослей.

Выбор и рекомендации по применению ингибитора для системы отопления

Тот или иной ингибитор необходимо выбирать на основании нескольких показателей:

1. Используется расширительный бачок открытого или закрытого типа;
2. Тип использованных конструкционных материалов: чёрные металлы, сплавы на основе меди или алюминия;
3. Показателя pH воды;
4. Показатели «жесткости» воды (количество растворённых солей в теплоносителе).

В зависимости от показателей жесткости и кислотности теплоносителя, а также особенностей системы отопления необходимо выбирать ингибитор определенного состава. Выделяют следующие составы присадок:

• Ортофосфат. Реагент образует защитную пленку, вызывает выпадение солей, при их больших количествах. Добавлять в теплоноситель необходимо исходя из пропорции 10 — 20 мг/л. Используется в системах отопления, где элементы выполнены из чёрных металлов при уровне Ph воды меньше 7,5 единиц. Концентрация хлора в воде 300 мг/л и более нивелирует эффективность ортофосфата и приводит к коррозии металла. Возможно использование в комплексе с цинковой полифосфатной или фосфанатной присадкой;
• Полифосфаты. Применяют для защиты трубопроводов из чёрных металлов с Ph воды в пределах до 7,5 единиц. Во время использования полифосфата смягчение воды не требуется. Количество хлора тоже не влияет на свойства этого ингибитора. Эффективность действия полифосфатов повышается с помощью цинка. Оптимальное количество 10 — 20 мг/л.;
• Фосфонаты. Применяют только в комплексе с цинком, ортофосфатами или полифосфатами. Состав будет эффективен при концентрации 10 — 20 мг/л и при Ph 7 — 9. Защита чёрных металлов обеспечивается добавлением кальция;
• Молибдат. Реагент защищает чёрные и алюминиевые сплавы. Добавлять в теплоноситель необходимо из расчета 75 — 150 мг/л, чтобы уменьшить количество состава без снижения эффективности, требуется добавление фосфорных компонентов. Рекомендуемая Ph воды – 5,5 — 8,5. Жесткая вода вызывает выпадения молибдата в осадок. Хлор и сернистые примеси нивелируют использование молибдата, но без возникновения язвенной коррозии;
• Силикат. Применяется для мягкой воды в концентрации 10 – 20 мг/л. Обеспечивает защиту систем из чёрных металлов и медных сплавов с водой, имеющей Ph 7 и выше. Защитное покрытие образуется на поверхностях на протяжении нескольких недель;
• Цинк. Применяется в качестве добавки к другим присадкам: ортофосфатам, полифосфатам, фосфонатам, молибдатам. А также с комбинациями ингибиторов, которые не содержат цинк: ортофосфат/полифосфат, ортофосфат/молибдат, смесь фосфонатов в количестве 0,5 — 2 мг/л. Цинк упрочняет защитную плёнку и позволяет уменьшить количество основного ингибитора. При превышении Ph воды 7,5 необходимо применение стабилизаторов цинка;
• Бензотриазол. Необходимая концентрация – 1 — 2 мг/л в воде с Ph 6 – 9 для защиты сплавов из меди;
• Толитриазол. Аналог бензотриазола;
• Ортофосфат кальция. Используют для устранения налипания осадков фосфатов кальция. Содержание ортофосфата кальция в воде должно составлять 10-15 мг/л.;
• Полиакрилаты, полималеаты, гидролизованные полиакриламиды и акрилатовые вещества. Используются при биологическом загрязнении. Оптимальная концентрация — 2-3 мг/л.;
• Хлор и бром применяют для уничтожения микроорганизмов. Достаточно концентрации на урове 0,1 — 0,5 мг/л. Хлор эффективен только в воде с Ph ниже 8. Если pH превышает данный показатель, используют бром;
• Цеолиты. Применяют для смягчения воды;
• Нитрит. Используется в закрытых системах, вызывает образование на поверхности устойчивой плёнки окиси железа. Действенный в концентрациях 250-1000 мг/л и повышением Ph до 9 — 9,5, путём добавления буры. Количество нитрита можно уменьшить до 300 мг/л, если использовать молибдат в таком же количестве. Нитриты поддаются разложению бактериями, поэтому в комплексе необходимо также использовать неокисляющийся бактерицид, ингибиторы коррозии меди и полимерный диспергатор;
• Щелочи (каустическая сода, зола). Используют для повышения Ph воды до 9 – 10,5 единиц.

Водоподготовка в системах отопления.

Однако эти технические достижения могут быть сведены на нет отсутствием должного внимания к проблемам водоподготовки.

Качество воды и энергосбережение

Современные компактные теплообменники характеризуются узкими каналами для прохода теплоносителя и высокими тепловыми потоками, поэтому более чувствительны к воздействию коррозии и образованию накипи.

Без подготовки нагреваемой воды КПД котла может значительно уменьшиться всего лишь через три недели после начала работы. Такие данные приводят специалисты компании Fernox, ссылаясь на результаты испытаний типовой системы отопления с новым чугунным котлом мощностью 14,7 кВт. В системе емкостью 500 л циркулировала вода с карбонатной жесткостью 6 мг-экв/л. За время эксперимента из-за образования накипи КПД котла понизился с 87,4 до 81,0 %.

И если подобные проблемы могут возникать лишь в районах с жесткой водой, то оксиды железа могут образовываться в результате коррозии повсеместно: внутренняя коррозия стальных радиаторов, чугунных или стальных котлов нередко приводит к накоплению железоокисного шлама в нижней части радиаторов, а так- же в вентилях, клапанах и насосах. Это не только уменьшает теплоотдачу отопительных приборов, но и создает препятствия для водного потока в системе, из-за чего падает ее КПД и утрачиваются преимущества, связанные с использованием регулирующих устройств.

От инженера, отвечающего за установку и техническое обслуживание современных систем отопления, требуется внимательное отношение к проблемам подготовки воды. Однако, реализуя правильно разработанную программу водоподготовки, можно поддерживать КПД котла и системы водяного отопления на оптимальном уровне или восстановить его до этого уровня. Программа будет зависеть от возраста и конструкции системы, а также от химического состава исходной воды. Ниже будут рассмотрены некоторые практические аспекты, связанные с вопросами водоподготовки при вводе в эксплуатацию, техническом обслуживании и ремонте систем автономного отопления.

Очистка систем

Каждую новую систему водяного отопления необходимо очистить перед вводом в эксплуатацию. Это позволит быть уверенным в том, что из системы удалены остатки флюса, излишки уплотнительных материалов, минеральные масла и прочие загрязнители, которые могли бы содействовать возникновению коррозии и отрицательно повлиять на рабочие характеристики оборудования или вызвать повреждение компонентов.

Предпусковую химическую очистку системы отопления лучше всего производить с использованием нейтрального моющего средства. Эти средства можно добавить в воду через напорный бак или впрыснуть в систему, а затем создать циркуляцию горячей воды. Циркуляция в течение как минимум одного часа потребуется для того, чтобы удалить остатки флюса и прочие примеси, однако, в случае необходимости, моющие средства можно без риска оставить внутри системы отопления на срок до одной недели, прежде чем тщательно осушить, а затем промыть систему.

Существующие системы водяного отопления требуют очистки, когда их КПД уменьшился в результате образования накипи и отложений шлама.

Очистка действующих систем восстанавливает циркуляцию и КПД котла. Явными признаками ее необходимости могут служить, например, наличие холодных участков в нижней части радиаторов, повышенный расход топлива и шум в системе.

При установке новых котлов в старые системы очень важно сначала удалить из нее весь шлам, иначе он будет накапливаться в новом котле и уменьшит его КПД. Большинство производителей котельного оборудования в настоящее время рекомендуют промывку в качестве обязательной процедуры.

При очистке старой системы отопления, производимой для того, чтобы повысить КПД или подготовить систему к установке в нее нового компонента, необходимо решить, каким типом промывочного средства лучше воспользоваться. Их два – сильнодействующие антинакипины и нейтральные диспергаторы. Выбор будет зависеть, прежде всего, от технического состояния системы.

Нейтральные промывочные средства удаляют рыхлый шлам и отложения ржавчины. В них содержатся диспергаторы и поверхностно-активные вещества (ПАВ), cпособствующие разрушению затвердевших отложений, после чего частицы отложений легко уносятся потоком воды. Эти средства удаляют также накипь из котлов, когда толщина ее слоя незначительна.

Использование антинакипинов позволяет гораздо быстрее очистить сильно загрязненные шламом системы отопления, в состав которых может входить также котел с толстыми слоями накипи. Антинакипин растворяет оксиды железа и известковую накипь; он также содержит диспергаторы, предназначенные для удаления рыхлых механических примесей. Реагенты можно добавлять в воду либо через радиатор, либо в ином месте.

Когда средство введено, следует создать циркуляцию горячей воды при помощи насоса. Время, необходимое для успешного завершения промывки, будет различным в зависимости от технического состояния системы и скорости циркуляции. Если котел включен, промывка считается завершенной после того, как все радиаторы будут очищены от механических примесей и в них будет обеспечено равномерное распределение тепла.

При выборе промывочного средства следует удостовериться, что ранее в системе не было протечек, поскольку сильнодействующий реагент будет растворять оксиды, которые, возможно, закупоривали негерметичные места. Для обеспечения безопасности работ следует избегать использования сильных неорганических кислот (например, соляной).

После очистки систему отопления необходимо промыть водой и обработать нейтрализующим средством, чтобы внутри не осталось антинакипина, способного вызвать коррозию, и для соблюдения правил сброса промывочной воды в канализационную сеть, регламентируемых природоохранными органами.

Наиболее эффективный и быстрый метод промывки заключается в использовании устройства, предназначенного для промывки под давлением. Оно обычно врезается в систему отопления вместо циркуляционного насоса.

Убедиться, что система отопления тщательно промыта, можно, сравнив измеренную специальным прибором электропроводность воды, залитой в систему, и водопроводной воды. При качественной промывке разброс показаний не превышает 10 %. Чтобы предохранить оборудование от любого последующего возникновения коррозии или образования накипи, предпусковая химическая очистка или восстановление КПД действующих систем должны завершаться добавлением в теплоноситель надлежащих ингибиторов коррозии и антинакипинов, обеспечивающих длительную защиту системы. Зарубежные стандарты рекомендуют периодически, в рамках ежегодной процедуры техобслуживания, проверять уровень концентрации в воде этих препаратов.

Важной составляющей любых мероприятий, относящихся к водяному отоплению, будь то установка нового котла, промывка и обработка системы ингибиторами, являются испытания. Они дают возможность убедиться в том, что обработка системы произведена правильно, а отложения и остатки реагентов полностью удалены.

Сегодня на европейском рынке в продаже имеются комплекты контрольноизмерительных приборов, рассчитанных на то, чтобы облегчить проведение испытаний на месте и четко определить, какие именно факторы влияют на качество воды, содержащейся в системе, и, следовательно, на состояние элементов ее конструкции.

Экологические аспекты

Реагенты, предназначенные для водоподготовки, обычно поставляются в виде готовых композиций, в состав которых могут входить ингибиторы коррозии, антинакипины, диспергаторы, поверхностно-активные вещества и биоциды. Хотя токсичные ингибиторы (такие, как хроматы) в настоящее время не применяются, менее токсичные неорганические химические вещества, в том числе нитриты, используются.

Чтобы решить проблемы, связанные с охраной окружающей среды, необходим переход от неорганических химических веществ к более безвредным, способным разлагаться под действием микроорганизмов после их сброса в окружающую среду. Сюда относятся композиции ингибиторов, не содержащие нитриты, фосфаты и этилендиаминтетрауксусную кислоту.

Сервисные и монтажные фирмы могут внести вклад в охрану окружающей среды, например, следя за тем, чтобы нейтрализаторы всегда добавлялись в воду после промывки системы отопления кислотой и до того, как вода будет спущена из системы в канализационную сеть. Правилами водопользования многих стран оговаривается: любые жидкие стоки, сбрасываемые в канализацию, должны иметь значение рН = 6,5–8,5. Один из методов, позволяющих убедиться, что эти требования будут выполнены, заключается в поставке антинакипинов вместе с измельченным в порошок нейтрализатором, который обеспечит нейтрализацию воды, залитой в систему отопления, перед тем, как она будет спущена в канализационную сеть, и предотвратит попадание в окружающую среду отходов, не отвечающих природоохранным требованиям.

В заключение

В определенной степени, проблемы, относящиеся к монтажу и техническому обслуживанию систем отопления, становятся все более сложными. Однако, используя системный подход при решении проблем и изменяя некоторые производ- ственные операции, монтажные и сервисные фирмы могут активно содействовать своим клиентам в повышении надежности и экономичности их систем отопления. Для производителей работ это будет означать меньше случаев обращения за устранением дефектов и больше – за консультациями, способствующими повышению профессиональной репутации.