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      論機(jī)車散熱器出廠前的預(yù)膜處理工藝

      2022-10-21 14:02:00張強(qiáng)強(qiáng)
      科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新 2022年30期
      關(guān)鍵詞:抗腐蝕銅管鹽霧

      張強(qiáng)強(qiáng)

      (無錫金鑫集團(tuán)股份有限公司,江蘇 無錫 214131)

      概述

      預(yù)膜處理工藝是指在需要處理的金屬設(shè)備部件表面使用特定的溶液經(jīng)過一定的時間段后,在金屬表面形成一種可以抗腐蝕或者減緩腐蝕的化學(xué)保護(hù)膜,以阻止介質(zhì)對設(shè)備部件的侵蝕[1],從而起到緩蝕阻垢的作用,為延長設(shè)備壽命及日常維護(hù)保養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)。

      自2014 年主機(jī)廠自主研發(fā)HXN5B 型機(jī)車運(yùn)行以來,使用的散熱器主要為大板塊、扁銅管散熱器[2]。其結(jié)構(gòu)由散熱翅片與冷卻銅管組成的散熱器芯子,兩個端頭處安裝管板與水室,內(nèi)部空腔內(nèi)作為高溫與低溫水的流道。該散熱器自運(yùn)營以來由于各種因素的影響,散熱器出現(xiàn)銅管腐蝕泄露的故障一直在持續(xù)[3]。散熱器泄露已成為目前困擾生產(chǎn)廠家及用戶最大的問題。為此專門組織了相關(guān)專家及技術(shù)人員對已經(jīng)發(fā)生泄露的散熱器進(jìn)行研究。確定了新的維護(hù)保養(yǎng)工藝,即預(yù)膜處理工藝。用來實現(xiàn)散熱器維護(hù)的可行性,及推廣應(yīng)用在新造的機(jī)車散熱器及已裝車運(yùn)行過程中發(fā)生泄露的機(jī)車散熱器的日常維護(hù)保養(yǎng)領(lǐng)域。

      該實驗研究的任務(wù)主要是驗證預(yù)膜處理后是否能有效保護(hù)銅管的抗腐蝕能力,起到緩解散熱器銅管泄露的情況。在不同環(huán)境下制取的實驗樣件,在實驗環(huán)境下的不同時間段觀察外觀變化情況及最終質(zhì)量損失情況,具體情況如下:

      1 試驗準(zhǔn)備

      分別截取HXN5B 機(jī)車散熱器用銅管樣件,將其置于以下三種不同環(huán)境條件下進(jìn)行樣件預(yù)處理,以分別模擬散熱器銅管處于不同環(huán)境下的防腐能力。

      1#樣件:放置在自然環(huán)境存放下(廠區(qū)車間,無雨淋等情況),時間周期120 d;

      2#樣件:浸泡在預(yù)膜處理液中,放置時間周期120 d;

      3#樣件:浸泡在發(fā)生散熱器泄漏的機(jī)車?yán)鋮s液中,放置時間周期120 d。

      2 試驗方法

      對上述三種不同預(yù)處理的銅管樣件按GB/T 10125-2012《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》[4]標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行中性鹽霧對比試驗,試驗條件如下:

      (1) 沉降鹽液濃度:50±5 g/L NaCL

      (2) 試驗箱溫度:35±2 ℃

      (3) 鹽霧沉降率:(1.0~2.0)ml / (80cm2.h)

      (4) 沉降鹽液pH 值(25±2 ℃):6.5~7.2

      (5) 露時間:72 h

      3 試驗結(jié)果

      (1) 測試前三種樣件,銅管內(nèi)部的展現(xiàn)出金屬銅的本色。既三種樣件表面無綠繡、無變灰等情況。詳見圖1、圖2、圖3。

      圖1 1#(測試前)

      圖2 2#(測試前)

      圖3 3#(測試前)

      (2) 經(jīng)過24 h 鹽霧實驗之后,觀察三種樣件的表面狀態(tài),其中1#樣件表面顏色變暗,并無綠繡。2#樣件和3 號樣件其表面出現(xiàn)了不同程度的綠繡。見圖4、圖5、圖6。

      圖4 1#(24 h 后)

      圖5 2#(24 h 后)

      圖6 3#(24 h 后)

      (3) 經(jīng)過48 h 鹽霧實驗之后,觀察三種樣件的表面狀態(tài),三種樣件表面都有不同程度的綠繡,見圖7、圖8、圖9。

      圖7 1#(48 h 后)

      圖8 2#(48 h 后)

      圖9 3#(48 h 后)

      (4) 經(jīng)過72 h 鹽霧實驗之后,觀察三種樣件的表面狀態(tài),三種樣件表面的綠繡在48 h 時后觀測的基礎(chǔ)上有所增加。見圖10、圖11、圖12。

      圖10 1#(72 h 后)

      圖11 2#(72 h 后)

      圖12 3#(72 h 后)

      (5) 試驗樣件在經(jīng)歷了72 h 的鹽霧環(huán)境下后對樣件進(jìn)行質(zhì)量測定,確定其質(zhì)量損失情況。詳見表1測試樣件表面狀態(tài)及質(zhì)量損失表。

      表1 測試樣件表面狀態(tài)及質(zhì)量損失表

      4 試驗結(jié)果對比分析

      (1) 試驗24 h 后,1# 樣件外觀變暗,2#、3# 樣件產(chǎn)生可視綠銹。

      (2) 試驗48 h 后,三個樣件均產(chǎn)生可視綠銹。

      (3) 試驗72 h 后,三個樣件均產(chǎn)生可視綠銹。

      (4) 試驗完成后,樣件質(zhì)量損失(由低至高)依次為1#樣件<2#樣件<3#樣件,且相對于1#樣件,3#樣件的質(zhì)量損失偏離度 明顯大于2#樣件。

      2#樣件較1#樣件質(zhì)量損失偏離度:4.29%;

      3#樣件較1#樣件質(zhì)量損失偏離度:26.6%。

      通過上述對比分析試驗發(fā)現(xiàn),在同等腐蝕試驗條件下,自然干燥的環(huán)境下存放1#銅管樣件的抗腐蝕能力最優(yōu),浸泡在預(yù)膜液中的2#銅管樣件抗腐蝕能力次之(接近1#樣件),浸泡在機(jī)務(wù)段冷卻水中的3#銅管樣件抗腐蝕能力最差。

      5 驗證分析

      通過試驗對比自然環(huán)境、浸泡在預(yù)膜處理溶液中和浸泡在機(jī)務(wù)段冷卻液中三種不同的條件下,散熱器銅管的抗腐蝕性能,得出以下分析結(jié)論:

      (1) 散熱器銅管無論是在自然環(huán)境中還是浸泡在預(yù)膜處理溶液中或機(jī)車?yán)鋮s液中,隨著時間的增加都會發(fā)生一定的腐蝕現(xiàn)象。

      (2) 自然環(huán)境下存放的散熱器銅管抗腐蝕性能更優(yōu),原機(jī)務(wù)段冷卻液(發(fā)生散熱器泄漏的散熱器中的)防腐蝕能力最差。

      (3) 散熱器銅管經(jīng)預(yù)膜液浸泡后,其抗腐蝕性能較自然干燥環(huán)境下存放時有所下降,相對于直接注入機(jī)務(wù)段的冷卻液,預(yù)膜處理對散熱器使用階段的防腐性能會有所改善。

      6 結(jié)論

      (1) 鑒于上述試驗結(jié)果,且散熱器裝車后機(jī)車出廠前,主機(jī)廠會按照鐵標(biāo)要求進(jìn)行整個冷卻循環(huán)系統(tǒng)的預(yù)膜處理。因此,散熱器制造和交付環(huán)節(jié),以避免散熱器內(nèi)部接觸任何水或可能產(chǎn)生腐蝕的介質(zhì)(包括冷卻液)。預(yù)膜處理工藝可以在散熱器裝車后機(jī)車加注冷卻液前,整體進(jìn)行預(yù)膜處理為宜(事先預(yù)膜處理反而會降低散熱器銅管的耐腐蝕能力)。

      (2) 后續(xù)新造散熱器出廠前,對水室法蘭口使用橡膠塞進(jìn)行防護(hù)處理,以避免異物或水進(jìn)入散熱器內(nèi)部,對散熱器銅管造成不良影響。

      (3) 對已在機(jī)務(wù)段運(yùn)行的HXN5B 銅散熱器,在徹底清潔冷卻介質(zhì)流道的基礎(chǔ)上,使用提高了黃銅保護(hù)劑(苯駢三氮唑)濃度的冷卻液進(jìn)行一次全面的修復(fù)性鍍膜處理,以改善散熱器的抗腐蝕能力[5]。

      (4) 通過試驗得出,已上線使用的機(jī)車(特別是曾經(jīng)發(fā)生散熱器泄漏的)的冷卻液會對散熱器造成比較嚴(yán)重的腐蝕。建議客戶落實好冷卻液的質(zhì)量及濃度配比符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的要求,同時做好冷卻液的動態(tài)監(jiān)測與維護(hù)。

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