Материал: Защита автомобилей от коррозии

Система охлаждения

Материалы. Охлаждение автомобильного двигателя производится отводом тепла в атмосферу непосредственно через воздушную среду (воздушное .охлаждение) или косвенным способом с использованием охлаждающих жидкостей (жидкостное охлаждение). Наибольшее распространение получило жидкостное охлаждение, при котором тепло отводится от двигателя жидкостью, а та, в свою очередь, охлаждается воздухом в теплообменнике (радиаторе). Для лучшего теплообмена трубки радиатора снабжены припаянными ребрами из тонкого металла с хорошей теплопроводностью (медь, латунь, реже сталь).

Корпус водяного насоса изготовляется из серого чугуна или из сплава алюминия, крыльчатка насоса из чугуна, сплава алюминия, латуни, бронзы или пластмассы, вал насоса - из углеродистой или легированной стали с обязательным нанесением защитного покрытия. Термостат изготовляется из латуни. Уплотняющая прокладка головки блока, соприкасающаяся с охлаждающей жидкостью, выполняется из меди, алюминия, асбеста или тефлона.

Причины коррозии. Повреждения деталей системы охлаждения, особенно радиатора, являются результатом снижения их механической прочности. Вследствие коррозии в системе охлаждения появляются течи. Элементами системы охлаждения, подвергаемыми постоянному воздействию охлаждающей среды, являются водяные каналы в блоке и головке, водяной насос, уплотняющая прокладка под головкой и термостат.

Природная вода содержит в своем составе растворенные твердые вещества (хлориды, нитраты, сульфаты и др.), газовые (кислород, азот, серные газы и др.), иногда коллоидные компоненты и суспензии. Такого рода загрязнения, особенно хлориды и сульфаты, усиливают электропроводность воды, что создает благоприятные условия для электрохимической коррозии. Следует отметить, что вода из придорожных канав и прудов может содержать водоросли и болотные бактерии, которые содействуют коррозионнным процессам. Интенсивность коррозионных процессов увеличивается с ростом температуры. Температура влияет также на характер и растворимость продуктов коррозии. Специальные охлаждающие жидкости, замерзающие при низкой температуре, содержат водные растворы этиленгликоля в разных концентрациях. Здесь коррозию вызывают прежде всего образующиеся кислоты. Например, уксусная кислота является продуктом окисления гликоля воздухом при повышенной температуре. Поэтому охлаждающие жидкости включают такие ингибиторы коррозии, как бура, силикаты и фосфаты.

Находящиеся в воде соли кальция и магния повышают интенсивность коррозии и, кроме того, вызывают отложение на охлаждаемых стенках (трубках радиатора) накипи. Ввиду плохой теплопроводности накипи затрудняется теплообмен между водой и металлом, что, в свою очередь, ведет к увеличению температуры охлаждающей жидкости и создает возможность перегрева двигателя. Кроме того, накипь увеличивает склонность металла к коррозии и мешает нормальной циркуляции воды вследствие уменьшения проходного сечения водяных трубок и каналов.

Коррозия, протекающая в системе охлаждения двигателей, имеет сложный характер, так как различные металлы, образующие замкнутую систему охлаждения двигателя, создают коррозионные элементы в виде ионов этих металлов, присутствие которых в электролите повышает интенсивность коррозии. После короткого периода работы двигателя в охлаждающей жидкости присутствуют ионы железа, меди, цинка, олова и алюминия. Вследствие различной коррозионной активности этих металлов происходят коррозионные процессы разной интенсивности. Отдельные детали системы не корродируют, а другая часть подвергается сильной коррозии.

Состав специальной охлаждающей жидкости должен быть так подобран, чтобы все металлы не подвергались коррозии. Это сделать очень трудно, так как каждый двигатель выполнен из разных металлов. Поэтому, в некоторых двигателях, несмотря на введение ингибиторов коррозии в охлаждающую жидкость, происходит контактная коррозия язвенного типа. Особенно это касается уплотняющей прокладки головки цилиндров в случае отсутствия в охлаждающей жидкости ингибиторов коррозии. А также деталей из алюминия, элементов радиатора в местах пайки оловом, алюминиевой головке блока цилиндров, когда ингибитор, защищающий сталь и чугун, неэффективен по отношению к элементам, образующим соединение олова с железом.

Коррозия насоса также может быть результатом неправильного подбора материалов и состава ингибиторов. Наступает она чаще всего в местах соединения чугуна с алюминием и стали с чугуном. Коррозия может быть причиной заклинивания подвижных частей насоса, поломки ротора, нарушении герметичности сальников. Поэтому при производстве специальных охлаждающих смесей необходимо проверять их влияние на каждый тип двигателя в лабораторных и обычных условиях. Если таких испытаний не проводить, то в процессе эксплуатации двигателя могут появиться течи через уплотняющие прокладки, трещины в головке, блоке, радиаторе, возникнуть повреждения в насосе и термостате. К сожалению, отмеченные дефекты зачастую относят к повреждениям от механического воздействия, а коррозию в системе охлаждения считают естественным явлением. Это является результатом неправильного применения для данного двигателя охлаждающих жидкостей.

При использовании низкозамерзающих охлаждающих жидкостей, получаемых из этиленгликоля, необходимо строго соблюдать тепловой режим работы двигателя и не допускать перегрева и аэрирования жидкости. Для предотвращения образования уксусной кислоты в результате окисления этиленгликоля кислородом в охлаждающую жидкость добавляют щелочные ингибиторы, нейтрализующие образующиеся кислоты. Цветной индикатор, добавляемый в жидкость, в случае ее окисления обесцвечивается, и жидкость становится бесцветной или светло-желтой. Такую жидкость следует заменить, так как ингибиторы потеряли свою активность и влияние жидкости на коррозию в этом случае больше, чем воды.

В дизелях окисление низкозамерзающей жидкости происходит гораздо быстрее, чем в карбюраторных двигателях из-за более высокой температуры стенок двигателя.

Значительная стабилизация состава жидкости достигается в некоторых двигателях применением герметической системы охлаждения, которая не имеет контакта с атмосферным кислородом. Если же система охлаждения негерметична и наблюдается бурление жидкости, то окисление происходит наиболее интенсивно. Особенно вредно проникновение в систему охлаждения через неплотности (например, через уплотняющие прокладки) выхлопных газов. Это вызывает сильное окисление охлаждающей жидкости и, следовательно, коррозию металов.

Применение этилового спирта (денатурата) для приготовления низкозамерзающих жидкостей особенно опасно. Этиловый спирт подвергается быстрому окислению до уксусной кислоты, которая вызывает сильную коррозию металлов, особенно алюминия и меди.

Система питания

Общие сведения. Система питания двигателя включает узлы и детали, соединенные топливопроводами в единое функциональное целое. Детали системы, подвергаемые повреждениям вследствие трения или химического действия среды, изготавляются из углеродистых или легированных сталей, цветных металлов (сплавов меди, алюминия, цинка), а также из пластмассы (топливопроводы, поплавки, детали карбюратора и топливного насоса, пр.).

Основными причинами коррозии деталей системы являются наличие в топливе серы, а также конденсация влаги на внутренних стенках скрытых полостей.

В процессе эксплуатации двигателя необходимо применять топлива соответствующего качества, соблюдать его чистоту, а также чистоту внешних агрегатов системы питания. Заливать топливо нужно через лейки с сеткой. Кроме того, нельзя допускать попадания воды или снега во время заправки автомобиля топливом. При периодической промывке фильтров и бака, согласно заводской инструкции, надо пользоваться чистой посудой.

Топливный насос высокого давления и форсунки. Основные детали топливного насоса и форсунок изготовляются из материала, обладающего большой износоустойчивостью и способностью сохранять размеры после получения соответствующей формы. Плунжер, втулка плунжера, нагнетательный клапан и его седло, распылитель и иглы форсунок изготовляются из легированной стали с последующим азотированием. Толкатель, регулировочные винты, вал с кулачками, корпус форсунки изготовляются из углеродистой стали с соответствующей закалкой и отпуском до необходимой твердости. Кулачки валика подвергаются цементации.

Корпус топливных насосов чаще всего изготовляется из легких сплавов (например, цинка или алюминия). Для топливопроводов высокого давления (от топливного насоса до форсунок) применяются толстостенные трубы из мягкой стали. Топливопроводы низкого давления изготовляются из стальной лоиты, покрытой медью, или из пластмассы. В некоторых двигателях применяются топливопроводы низкого давления из меди или латуни.

Несмотря на большую точность изготовления рабочих поверхностей плунжера и его втулки, они подвергаются абразивному и коррозионному износу. Вредные примеси горючего (например, сера) вызывают на поверхностях контакта этих деталей, а также форсунок химические изменения. Окисление металла происходит между работающими поверхностями деталей, имеющими возвратно-поступательное перемещение друг относительно друга, и вызывает фреттинг-коррозию. Этот тип коррозии приводит к постепенному ухудшению сопряжения плунжер-втулка, уменьшает сопротивление усталости этих деталей и, кроме того, содействует износу. Начальный износ деталей топливных насосов и форсунок является результатом абразивного действия твердых частиц пыли, находящихся в топливе, а также продуктов адгезионного износа. С момента появления между трущимися поверхностями частиц оксидов трение становится доминирующим процессом.

Вредные примеси топлива также приводят к появлению на рабочих поверхностях втулки и плунжера химических изменений, ускоряющих износ этих деталей.

Топливные баки. Изготовляются обычно сваркой или завальцовкой деталей, штампованных из листовой стали, освинцованной горячим способом. Внутренняя поверхность баков защищается от коррозии соответствующими покрытиями, например лаками горячей сушки или химически отверждаемыми. В грузовых автомобилях баки расположены обычно сбоку на раме, под сиденьем водителя или под кузовом, а в легковых - под крышкой багажника или под задними сиденьями. Размещение бака снаружи автомобиля благоприятствует атмосферной коррозии его наружных поверхностей. В таких случаях баки защищаются от коррозии лакокрасочными покрытиями или синтетическими материалами, обладающими хорошей адгезией с поверхностью, покрытой слоем свинца.

Сильным стимулятором коррозии внутренних поверхностей баков является вода, имеющаяся в топливе, причем независимо от состояния, в котором она находится. Вода конденсируется на стенках бака и сильно активизирует коррозионные процессы, происходящие в результате изменений окружающей температуры.

Следует также помнить, что смолы, содержащиеся в топливе, осаждаются на стенках бака и содействуют тоже коррозионным процессам.