corrosionprotectionПрактика противокоррозионной защитыTheory and Practice of Corrosion Protection1998-57382658-6797Association "CARTEC"10.31615/j.corros.prot.2025.117.3-3corrosionprotection-180Research ArticleПРИБОРЫ И МЕТОДЫ КОРРОЗИОННОГО КОНТРОЛЯКоррозия медных и алюминиевых трубок в системах водяного охлаждения для термостабилизации многоцелевых детекторовThe Corrosion of Copper and Aluminum Tubes in Water Cooling Systems for Thermal Stabilization of Multi-purpose DetectorsЦыбульскаяЛ. С.TsybulskayaL. S.

Цыбульская Людмила Сергеевна, к.х.н., в.н.с., доцент

220006, г. Минск, ул. Ленинградская, д. 14

Ludmila S. Tsybulskaya, Cand. Sci. in Chemistry, leading researcher, assistant professor

14, Leningradskaya str., Minsk, 220006

ПеревозниковС. С.PerevoznikovS. S.

Перевозников Сергей Сергеевич, с.н.c.

220006, г. Минск, ул. Ленинградская, д. 14

Sergey S. Perevoznikov, senior researcher

14, Leningradskaya str., Minsk, 220006

perevoznikovs@yandex.ruШендюковВ. С.ShendyukovV. S.

Шендюков Владислав Сергеевич, н.с.

220006, г. Минск, ул. Ленинградская, д. 14

Vladislav S.Shendyukov, researcher

14, Leningradskaya str., Minsk, 220006

Учреждение Белорусского государственного университета «Научно-исследовательский институт физико-химических проблем»БеларусьResearch Institute for Physical Chemical Problems of the Belarusian State UniversityBelarus2025200120263033343Copyright © Цыбульская Л.С., Перевозников С.С., Шендюков В.С., 20262026Цыбульская Л.С., Перевозников С.С., Шендюков В.С.Tsybulskaya L.S., Perevoznikov S.S., Shendyukov V.S.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.corrosion-protection.ru/jour/article/view/180

Дан научно-обоснованный прогноз возможности использования замкнутого медно-алюминиевого контура для термостабилизации многоцелевых детекторов при использовании в качестве хладагента дистиллированной воды. Разработаны и собраны модельные установки непрерывной прокачки воды по медному, алюминиевому и смешанному медно-алюминиевому контурам для сопоставления коррозионной стойкости различных материалов. В работе использована методика натурных коррозионных испытаний замкнутых контуров водяного охлаждения по изменению удельной электропроводности хладагента в разные промежутки времени. Методом рентгенофазового анализа установлено, что продуктом коррозии алюминия является гидроксид алюминия. По изменениям морфологии поверхности меди и алюминия, выявленным методом сканирующей электронной микроскопии, высказано предположение о медленном растворении этих металлов в процессе длительной прокачки по ним дистиллированной воды: с образованием прочной, но не сплошной пленки на поверхности алюминия, и посредством сглаживания микрорельефа поверхности меди. Проведенное сравнение изменения электропроводности воды от времени ее непрерывной прокачки по медному, алюминиевому и медно-алюминиевому контурам в течение 100 сут, а также экстраполирование прямолинейных участков зависимости ρ от t до 365 сут показало, что при условии отсутствия непосредственного контакта между медью и алюминием наблюдается небольшой рост электропроводности воды при использовании Al (ρ=19 мкСм/см), Cu (ρ=24 мкСм/см) и смешанного Cu–Al (ρ =25 мкСм/см) контуров.

A scientifically substantiated forecast is given for the possibility of using a sealed copper-aluminum circuit for thermal stabilization of multipurpose detectors using distilled water as a coolant. Model installations for continuous water pumping through copper, aluminum, and mixed copper-aluminum circuits have been developed and assembled to compare the corrosion resistance of various materials. A technique for full-scale corrosion tests of closed water cooling circuits based on changes in the specific electrical conductivity of the coolant over different time intervals has been proposed for the first time. Using X-ray phase analysis, it has been established that aluminum hydroxide is the product of aluminum corrosion. Based on changes in the surface morphology of copper and aluminum revealed by scanning electron microscopy, an assumption has been made about the slow dissolution of these metals during long-term pumping of distilled water through them: with the formation of a strong but not continuous film on the surface of aluminum, and by smoothing the microrelief of the copper surface. The comparison of the change in water electrical conductivity from the time of its continuous pumping through copper, aluminum and copper-aluminum circuits for 100 days, as well as the extrapolation of the straight-line sections of the dependence of ρ on t to 365 days showed that, provided there is no direct contact between copper and aluminum, a slight increase in water electrical conductivity is observed when using Al (ρ =19 μS/cm), Cu (ρ =24 μS/cm) and mixed Cu–Al (ρ =25 μS/cm) circuits.

коррозиямедьалюминийзамкнутые контурыхладагент дистиллированная водаэлектропроводностькоррозионная стойкостьcorrosioncopperaluminumclosed circuitsdistilled water refrigerantelectrical conductivitycorrosion resistanceРабота выполнена при финансовой поддержке ГПНИ «Химические процессы, реагенты и технологии, биорегуляторы и биоорганическая химия», задание 2.1.06.01.The work was carried out with the financial support of the State Scientific Research Institute «Chemical Processes, Reagents and Technologies, Bioregulators and Bioorganic Chemistry», task 2.1.06.01.ReferencesИванов А.С. Коррозия полых медных проводников в системах непосредственного водяного охлаждения обмоток турбогенераторов // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. – 2016. – Т. 32, № 11. https://7universum.com/ru/tech/archive/item/3943 (дата обращения: 02.04.2024).Ivanov, А. S., Shitov, Е. М. & Bogachev, А. V. (2016). Corrosion of hollow copper conductors in direct water cooling systems of turbine generator windings. Universum: Technical sciences: electron. scientific journal, 32(11). https://7universum.com/ru/tech/archive/item/3943 (in Russ.)Коррозионная стойкость оборудования химических производств. Коррозия под действием теплоносителей, хладагентов и рабочих тел / Под ред. А.М. Сухотина. − Л.: Химия, 1988. − 360 с.Sukhotin, A. M., Bogachev, А. F. & Palmsky, V. G. (1980). Corrosion resistance of chemical production equipment. Corrosion by the action of heat carriers, refrigerants and working bodies. Leningrad: Chemistry. (in Russ.)Брызгалов В.И. Из опыта создания и освоения Красноярской и Саяно-Шушенской гидроэлектростанций. Красноярск: Сибирский ИД «Суриков», 1999. − 560 с.Bryzgalov, V. I. (1999). From the experience of creation and development of the Krasnoyarsk and Sayano-Shushenskaya hydroelectric power plants. Krasnoyarsk: Siberian publishing house "Surikov". (in Russ.)Филиппов Г.А., Михайлов В.А., Михайлов A.B. Применение пленкообразующих аминов для защиты от коррозии оборудования пароводяного тракта энергоблока // Тяжелое машиностроение. – 2007. − № 4. – С. 14-16.Filippov, G. A., Mikhailov, V. A. & Mikhailov, A. B. (2007). Application of film-forming amines for corrosion protection of equipment of the steam-water path of the power unit. Tyzeloe Mashinostroenie (Heavy engineering), (4), 14-16. (in Russ.)Xu F.Z., Chen S.G., Chen Y.Y. Corrosion resistance of 3,4-dihydroxyphenyl alanine octadecyl amine complex coatings on copper substrate // Material and Corrosion. – 2011. – Vol. 62. – P. 9999-10004. https://doi.org/10.1002/maco.201106103Xu, F. Z., Chen, S. G. & Chen, Y. Y. (2011). Corrosion resistance of 3,4-dihydroxyphenyl alanine octadecyl amine complex coatings on copper substrate. Material and Corrosion, 62, 9999-10004. https://doi.org/10.1002/maco.201106103Kozlica D. Kokalj A., Milošev I. Synergistic effect of 2-mercaptobenzimidazole and acetyl phosphoric acid as corrosion inhibitors for copper and aluminium – An electrochemical, XPS, FTIR and DFT study // Corrosion Science. – 2021. – Vol. 182. – P. 109082-109087 https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109082Kozlica, D. K., Kokalj, A. & Milošev, I. (2021). Synergistic effect of 2-mercaptobenzimidazole and acetyl phosphoric acid as corrosion inhibitors for copper and aluminium – An electrochemical, XPS, FTIR and DFT study. Corrosion Science, 182, 109082-109087. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2020.109082Галанин А.В. и др. Применение ингибитора коррозии меди ИНКОРАМ-75 // Теплоэнергетика. – 2014. − № 2. – С. 102-104.Galanin, A. V., Fedorov, A. I., Kucherenko, O. V. & Gromov, A. F. (2014). Application of the copper corrosion inhibitor INKORAM-75. Teploenergetika (Thermal power engineering), (2), 102-104. (in Russ.)Гнеденков А.С. и др. Влияние ингибиторов группы азолов на антикоррозионную эффективность покрытий, сформированных на алюминиевом сплаве // Вестн. ДВО РАН. – 2022, № 6. – С. 57-65. https://doi.org/10.37102/0869-7698Gnedenkov, A. S., Kononenko, Ya. I., Sinebryukhov, S. L., Filonina, V. S., Vyaly, I. E. & Gnedenkov, S. V. (2022). The effect of azole group inhibitors on the anticorrosive effectiveness of coatings formed on aluminum alloy. Vestn. DVО RАN (Vestn. FEB RAS), (6), 57-65. https://doi.org/10.37102/0869-7698_2022_226_06_5. (in Russ.)Yabuki A., Nagayama Y., Fathona W. Porous anodic oxide film with self-healing ability for corrosion protection of aluminum // Electrochim. Acta. – 2019. – Vol. 296. – P. 662-669Yabuki, A., Nagayama, Y. & Fathona, W. I. (2019). Porous anodic oxide film with self-healing ability for corrosion protection of aluminum. Electroch. Acta, 296, 662-669.Гнеденков С.В., Егоркин В.С., Синебрюхов С.Л. Супергидрофобные защитные покрытия на сплаве алюминия // Вестн. ДВО РАН. – 2014. – Т. 174, № 2. – C. 52-61.Gnedenkov, S. V., Egorkin, V. S. & Sinebryukhov, S. L. (2014). Superhydrophobic protective coatings on aluminum alloy. Vestn. DVО RАN (Vestn. FEB RAS), 174(2), 52-61. (in Russ.)Zheludkevich M.L. et al.] Triazole and thiazole derivatives as corrosion inhibitors for AA2024 aluminium alloy // Corrosion Science. – 2005. – Vol. 47, iss. 12. – P. 3368-3383. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.040Zheludkevich, M. L., Yasakau, S. K. & Ferreira, G. S. M. (2005). Triazole and thiazole derivatives as corrosion inhibitors for AA2024 aluminium alloy. Corrosion Science, 47(12), 3368-3383. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2005.05.040Coelho L.B. et al. SVET study of the inhibitive effects of benzotriazole and cerium chloride solely and combined on an aluminium/ copper galvanic coupling model // Corrosion Science. – 2016. – Vol. 110, iss. 9. – P. 143-156. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.04.036Coelho, L. B, Mouanga, M., Druart, M.E, Recloux, I., Cossement, D. & Olivier, M.-G. (2016). SVET study of the inhibitive effects of benzotriazole and cerium chloride solely and combined on an aluminium/copper galvanic coupling model. Corrosion Science, 110(9), 143-156. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2016.04.036Udoh I.I. et al. Inhibition of galvanic corrosion in Al/Cu coupling model by synergistic combination of 3-Amino-1,2,4-triazole-5-thiol and cerium chloride // Journal of Materials Science & Technology. – 2020, – Vol. 44, iss. 5. – P. 102-115. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.01.015Udoh, I. I., Shi, H., Soleymanibrojeni, M., Liu, F. & Han, E-H. (2020). Inhibition of galvanic corrosion in Al/Cu coupling model by synergistic combination of 3-Amino-1,2,4-triazole-5-thiol and cerium chloride. Journal of Materials Science & Technology, 44(5), 102-115. https://doi.org/10.1016/j.jmst.2020.01.015Jorcin J.-B. et al. Galvanic Coupling Between Pure Copper and Pure Aluminum: Experimental Approach and Mathematical Model // J. Electrochem. Soc. – 2008. – Vol. 155, iss. 11. – Р. 46-51. https://doi.org/10.1149/1.2803506Jorcin, J.-B., Blanc, C., Pébère, N. Tribollet, B. & Vivier, V. (2008). Galvanic Coupling Between Pure Copper and Pure Aluminum: Experimental Approach and Mathematical Model. J. Electrochem. Soc., 155(11), 46-51. https://doi.org/10.1149/1.2803506Blanc C. Galvanic coupling between copper and aluminums in a thinlayer cell // Corrosion Science. – 2010. – Vol. 52, iss. 3. – P. 991-995. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.11.023Blanc, C., Pébère, N., Tribollet B. & Vivier, V. (2010). Galvanic coupling between copper and aluminums in a thin-layer cell. Corrosion Science, 52(3), 991-995. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2009.11.023

The authors declare that there are no conflicts of interest present.