Ингибиторы для охлаждающих жидкостей

Защита систем охлаждения двигателей внутреннего сгорания от коррозионных и кавитационных разрушений, удаление и предотвращение солеотложений и биообрастаний на теплопередающих поверхностях имеют первостепенное значение для увеличения эффективности работы двигателей внутреннего сгорания, особенно форсированных и высокофорсированных.

Зачем нужны ингибиторы

В процессе эксплуатации в охлаждающих жидкостях быстро накапливаются соли, которые отлагаются на теплопередающих поверхностях оборудования. При умягчении воды солеобразование уменьшается, но увеличивается коррозия металлов, нередко выводящая оборудование из строя. Для решения этой проблемы необходимо использовать ингибиторы многоцелевого назначения (защита от коррозии, кавитации, солеотложений, биообрастаний).

В процессе эксплуатации охлаждаемая поверхность подвержена интенсивной коррозии вследствие высокой агрессивности вод, из-за чего на теплопередающих поверхностях образуются плотные отложения солей и продуктов коррозии.

Те водители, чей опыт позволяет вспомнить, как в систему охлаждения заливали воду, а не антифриз, отлично знают, что залив утром свежую, чистую воду и, проездив всего одну смену, вечером сливали рыжую (от продуктов коррозии) жидкость, весьма отдалённо напоминающую чистую воду.

Продукты коррозии и отложения солей весьма заметно снижают эффективность работы системы охлаждения, поэтому их приходится удалять.

Удаление продуктов коррозии

В основном, удаление продуктов коррозии и отложения солей производится механическим путём. При механическом способе отложения удаляют путём шабрения и высверливания, в результате чего повреждается теплопередающая поверхность системы охлаждения, что, в дальнейшем, резко интенсифицирует процессы коррозии и накипеобразования.

Кроме того, отложения удаляются не полностью – остаётся слой солей до 1.5 мм, из-за чего ухудшается процесс теплообмена.

Введение в состав охлаждающих жидкостей ингибиторов позволяет защитить металлическую поверхность системы охлаждения от коррозии и солеотложений.

Компоненты ингибирующих составов

К компонентам ингибирующих составов, которые достаточно часто используются для защиты систем охлаждения, относятся:

неорганические (нитраты, нитриты, хроматы, фосфаты, полифосфаты, молибдаты, силикаты, бораты щелочных металлов, водорастворимые соли цинка и др.);

органические (бензоат натрия, бензотриазол, органические фосфонаты, триэтаноламин, имидазол и его соли и производные, гидроксикарбоновые кислоты и их соли и др.);

буферы, поддерживающие pH среды в определённых пределах (гидроксиды и бораты щелочных металлов, карбонаты, бикарбонаты, бензоат натрия и др.).

Состав и количество ингибиторов, добавляемых к охлаждающей жидкости, основаны на эмпирических опытах, целью которых является максимальное снижение скорости коррозии и накипеобразования.

Статья про антифризы.

Antifreeze — это, по сути, любая охлаждающая жидкость, которая обеспечивает отсутствие кристаллизации жидкости при минусовых температурах.

К ним могут относиться:

• вода с минеральными солями. Как известно, вода с солью замерзает при более низких температурах — соответственно, чисто технически такой раствор можно назвать антифризом. Вот только соли очень быстро выпадают в осадок, и система становится беззащитной от разрушительного процесса, о котором мы расскажем чуть ниже;
• вода + этиленгликоль — вода с двухатомным спиртом замерзают при достаточно низких температурах. Также подходит под определение. Но в таком виде имеет проблему, подобную пункту выше;
• вода + глицерин — также низкозамерзающая смесь. Дешевле, чем вода + этиленгликоль, но более вязкая смесь. Вязкость снижают дешевым метанолом, получая запрещенный законодательно продукт.
• тосол — своеобразный «ксерокс» на рынке антифризов, который также, будучи конкретной торговой маркой, обобщился до целой товарной группы. ТОСОЛ — Технология Органического Синтеза + ОЛ (как у спиртов, типа метанОЛа, этанОла и тд) — это марка антифризов, разработанная в 70-е годы в СССР под требования двигателей тех времен.

Плохой антифриз, к сожалению, затрагивает не только систему охлаждения, в которой он работает. Не выполняя свои функции по температурному режиму (вызывая легкий перегрев), плохой антифриз потихоньку убивает ваше моторное масло — оно начинает окисляться быстрее, чем это заложено технически.

Дело в том, что вода с любым спиртом в составе — это серьезный источник коррозии. То есть, заливая водно-спиртовую смесь, вы получаете «дракона» внутри, который коррозией и кавитацией (внутренним кипением) уничтожает систему изнутри. Результаты этого уничтожения ниже:

Сгнили трубки радиатора? Полетела помпа? Расход топлива вырос на 5%? Встали в 30-градусную жару в пробке с закипевшим антифризом? Добро пожаловать в огромную армию пользователей антифризов, на которых недобросовестные производители серьезно сэкономили, а точнее «не заморочились» на одном очень важном, очень незначительным по доле в общей массе, но катастрофически сильно влияющем компоненте — на пакете присадок.

Пакет присадок — это 3–10% от общей массы антифриза, которые:

• превращают водно-гликолевую смесь из «коррозионного дракона» в жидкость, которая в случае лучших товаров может работать 5–10 лет
• на 100% различают антифризы по уровню качества
• требуют огромных инвестиций производителей на исследования и испытания

Антифризы, которые используются автопроизводителями для заливки на заводе, — это жидкости, состоящие из 4 компонентов:

• деминерализованная вода
• этиленгликоль (в автомобилях концерна Volkswagen может замещаться глицерином, но не более 20%)
• пакет присадок, останавливающих сильную коррозию металлов и разъедание полимеров системы охлаждения от этиленгликоля
• краситель

Первые 3 компонента — прозрачные. Краситель добавляется, чтобы антифризы разных производителей хоть чем-то внешне отличались, кроме как этикеткой и цветом канистры.

Выбирая антифриз, нельзя ориентироваться на цвет. Надо смотреть только на допуск антифриза, по аналогии с маслами.

Контрафактные антифризы

Чтобы серьезно сэкономить на антифризе, производителю нужно «поработать» с самой дорогой его частью — этиленгликолем. Поэтому для удешевления продукта этиленгликоль заменяют на вязкий глицерин, разбавленный метанолом. Глицерин и метанол наносят существенный урон современным системам, разъедая алюминий и полимеры, вызывая кавитацию и выкипание жидкости.

Итак, когда европейский производитель антифризов Arteco (поставляет на GM, VAG, Ford и др.) провел легкий анализ российского рынка антифризов, специалисты выявили два «изобретения», специфичных именно для России:

• глицериново-метанольные смеси
• соляные растворы

Такие «замечательные» продукты, как глицериново-метанольные смеси, продаются, к сожалению, везде — в крупных гипермаркетах, автомобильных сетевых магазинах, очень много — на авторынках. Метанольные продукты на полке обычно стоят до 300–450 рублей за 5 кг антифриза. До 600 рублей есть также огромная вероятность наткнуться на перекрашенный «тосол», который на этикетке может иметь надписи «Antifreeze», «G11», «G12», «carboxylate», «Recommended for Audi, BMW, Mercedes» и т. д. Эти надписи — исключительно мнение маркетологов компании, которое с правдой не имеет ничего общего, так как рецептура тосола никогда не пройдет испытания мировых автоконцернов.

Почему эти «товары» запрещены законодательно:

• глицерин как база — дешевая замена этиленгликолю. База не испытана, никто не имеет никаких исследований, как ведет себя пакет присадок в составе глицерина. Высокая вязкость заставляет его разбавлять метанолом
• метанол — «разбавитель» вязкого глицерина. Простейший одноатомный спирт, образующий ядовитый формальдегид при определенных реакциях с водой. Выкипает при 85 градусах (в рамках рабочей температуры двигателя), связывает воду и «съедает» алюминий. Запрещен законом для использования в антифризах. Горит при нагреве.

Таким образом, метанольные смеси саморазрушаются в короткие сроки, и через пару месяцев в системе охлаждения вашего автомобиля уже не антифриз, а водно-гликолевая смесь, которая съедает систему изнутри коррозией.

Учитывая, что антифриз меняется раз в 3–5 лет, сэкономив 300–400 рублей 1 раз за 5 лет, вы получите либо одну из этих проблем, либо, возможно, все вместе:

• замена помпы
• замена радиатора
• 5% рост расхода на топливо
• снижение реального срока действия моторного масла на 10–20%

Если у вас «убежал» антифриз — у вас две возможные проблемы:

• проблемы в системе охлаждения, как правило, с радиатором
• проблемы с охлаждающей жидкостью
• В 90% случаев это происходит с «метанольными» смесями — подделками под антифриз, где дорогой этиленгликоль заменяют на дешевую смесь глицерина и метанола. Последний закипает уже при температуре 85⁰С в системе.

Типы антифризов

На сегодня мировые автоконцерны используют в основном три типа антифризов: карбоксилатные, лобридные и гибридные.

• Традиционные — антифризы на базе неорганических пакетов присадок, которые состоят прежде всего из минеральных солей (в СССР это был бренд ТОСОЛ ). Это устаревшая технология, которая не используется в наши дни мировыми автоконцернами, так как совершенно не подходит для современных двигателей. У VAG – G11.
• Карбоксилатные — антифризы на базе органических пакетов присадок, которые представляют собой множественный набор карбоновых кислот и их солей. Эти сложные составы могут содержать до 30 компонентов, каждый из которых делает свою работу. Карбоксилаты — «купируют» только точку коррозии. Для автомобилей Ford, к примеру, силикатная или фосфатная пленка очень вредит радиатору. Поэтому Ford, как и Chevrolet, Land Rover используют чистые карбоксилатные антифризы. У VAG — G12/G12+.
• Гибридные — это смесь предыдущих двух технологий в среднем в равных долях. Как правило, в органический пакет вводят значительную долю таких солей, как силикаты(BMW), фосфаты (Kia/Hyundai), нитраты, молибдаты, бораты и получают гибридный пакет присадок. Гибриды образуют тонкую пленку для защиты от коррозии материалов системы.
• Лобридные — это вариация гибридных антифризов, где доля минеральных солей в составе пакета ограничена 9%. Остальные минимум 91% — пакет органики. Наряду с карбоксилатными антифризами лобридные считаются самыми технологически совершенными на сегодня. У VAG -G12++ и G13.

В полном смысле этого слова делятся на 2 типа —по технологиям их пакетов присадок:

• Традиционная технология — устаревшая, где к водно-гликолевому раствору добавляется группа минеральных ингибиторов (замедлителей) коррозии, таких как бораты, фосфаты, нитраты и др. Типичный представитель этой технологии — тосол, сделанный по рецептуре этой марки (что крайне редко можно встретить на рынке).
• Органическая (карбоксилатная) технология — современная (на самом деле с начала 2000-х уже применялась во всем мире), которая учитывает все сложные аспекты современного двигателестроения, в особенности что касается коррозии того множества металлов, что сегодня используются в составе агрегатов — алюминия, магния, никеля и др.

В чем разница? Разница — в принципах работы двух технологий.

Логика работы, например, тосолов:

ТОСОЛ — один из примеров того, как торговая марка превратилась в название категории. ТОСОЛ — это торговая марка Института Органического Синтеза, название которой образовано из слов Технология Органического Синтеза «тос-„и типичного окончания органических соединений — „-ол“ (этанол, метилбутанол и т. д.).

Это рецептура 70-х годов, разработанная в СССР под двигатели тех времен на основе чугуна (блок) и нагрузок, типичных для агрегатов того времени. Если речь идет о любом современном двигателе, где используется алюминий или другой цветной металл или тем более о форсированных двигателях (турбированные системы) — «тосолы» это то, что в таких системах применять просто нельзя. Коррозия, кавитация, отложения в системе — все это ждет того, кто зальет тосол даже в новый автомобиль LADA (в двигателях которых, кстати, используются карбоксилатные антифризы).

• минеральные ингибиторы образуют внутри системы пленку, которая предотвращает контакт водно-гликолевого раствора и металла — таким образом коррозия останавливается
• пленка из минеральных солей снижает теплообмен в десятки раз — современные двигатели, очень чувствительные к температурному режиму, начинают «страдать»: потреблять больше топлива, металлы расширяются, в силу чего растет износ трущихся элементов, масло быстрее окисляется
• под действием постоянного потока часть пленки начинает отваливаться, в результате чего металл оголяется и на месте контакта с раствором образуется коррозия

Таким образом, через год-полтора использования того же тосола вы получаете засорившуюся осадком систему, в которой активно развивалась коррозия и был нарушен теплообмен. Проблемы все те же:

• «съеденная» крыльчатка помпы
• «съеденные» трубки радиатора
• повышенный (до 5%) расход топлива
• повышенный износ трущихся элементов (кольца, зеркало цилиндра), задиры (например, при закипании антифриза)
• окислившееся моторное масло

Справедливости ради нужно отметить, что такая технология подходит для, например, чугунных двигателей предыдущих поколений, для которых защиты пленкой минеральных солей достаточно — система «переживет» и температурный режим, и «хлопья» отвалившейся пленки внутри.

Органическая технология (OAT—технология) отличается тем, что используются соли карбоновых кислот, более сложные органические соединения, которые гораздо эффективнее сдерживают коррозию самых разных сплавов.

Принцип совершенно иной. Во-первых, нет никакой пленки — само наличие солей в растворе заставляет по-другому вести себя антифриз, благодаря чему на поверхности не возникает коррозии. Однако если, например, на поверхности металла имеется какое-либо включение атомов другого металла, коррозию не остановить. И здесь пакет присадок действует «селективно» — на месте образования коррозии происходит химическая реакция, и процесс останавливается. Это похоже на «заплатку» на месте пореза шины. Вся остальная поверхность открыта. Таким образом:

• пакет ингибиторов всегда находится в растворе — он не высаживается, поэтому антифриз коррозионно неактивен
• при возникновении очагов коррозии антифриз работает «селективно»
• 99% поверхности металла открыто — обеспечивается именно тот теплообмен, что технически заложил производитель двигателя. Нет лишнего износа, расхода и т.д.
• антифриз работает 5–10 лет

Volkswagen “поделил” рынок антифризов на G11/G12.

G11, G12, G12+, G12++, G13 — это спецификации антифризов концерна Volkswagen, которые применимы только к автомобилям этого концерна! Если владелец, к примеру, Kia придет в магазин и попросит антифриз G11 или G12 — это то же самое, как если бы он попросил масло с допуском VAG 507.00. Более того, спецификация G11 не используется VAG с 2012 года, G12 — с 2004! Сейчас в автомобили концерна льются G12+, G12++ и G13.

G11 (VW TL 774-C) — это спецификация антифризов компании VAG для автомобилей до 1996 года, то есть для автомобилей, которые сегодня старше 20 лет! И важно — только для автомобилей VAG!

G12 — следующая спецификация VAG, от которой отказались в 2004 году, так как она оказалась неудачной.

Красота истории в том, что антифризы VW G11 и G12 — сине-зеленого и красного цветов соответственно. G11 — это гибридная технология (смесь органики с небольшим добавлением неорганических силикатов), а G12 — это чисто органическая технология. Отсюда и пошло цветовое деление рынка на «красный/зеленый» , а также деление рынка на антифризы G11/G12 — хотя это абсурд, если вы приходите в магазин за антифризом для, например, Ford и вам рекомендуют любой антифриз G11/12, предназначенный ТОЛЬКО для автомобилей VAG.

Таким образом, сегодня рынок антифризов России делится по совершенно абсурдным критериям цвета и классификации компании VAG. В этих условиях единственными корректными критериями выбора антифриза могут быть лишь соответствия требованиям автопроизводителя (указано в руководстве по эксплуатации автомобиля или на сайте автопроизводителя) или доверие проверенным игрокам на рынке антифризов.

Поэтому, если у вас не Audi, Skoda, Seat, Volkswagen, Bugatti, Porsche — спецификация G не имеет к вам никакого отношения. Вам нужен антифриз с допуском именно на ваш автомобиль.

Зачем нужен допуск? Дело в том, что каждый автоконцерн использует свой набор материалов в двигателе и системе охлаждения: кто-то использует как основу двигателя чугун, другие — алюминий, в который добавляют медь, цинк, магний. Третьи применяют специфические полимерные соединения, которые могут оказаться очень чувствительными к стандартным веществам даже хорошего пакета присадок антифриза для других марок.

Например, компания MAN использует для «холодных двигателей» с силиконовыми трубками спецификацию Typ 324 NF (гибрид), а для «горячих двигателей» с EGR (дожиг газов) — спецификацию Typ 324 SNF (карбоксилатные антифризы). Причина — на высоких температурах силикаты перестают работать, выпадая в осадок. Поэтому в случае MAN нужно еще и знать, какой у вас двигатель!