李國濤，林世龍，張培德，姜可，劉潛

（濰柴動(dòng)力股份有限公司，山東 濰坊 261061）

隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)實(shí)施，發(fā)動(dòng)機(jī)作為廣泛應(yīng)用的設(shè)備動(dòng)力源，出口數(shù)量不斷增加，貿(mào)易額也逐年上升。發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部零部件多為金屬制件，部分為精密件，對(duì)防護(hù)要求較高，尤其是出口海外和有長期儲(chǔ)存需求的發(fā)動(dòng)機(jī)，其冷卻系統(tǒng)的腐蝕風(fēng)險(xiǎn)較大，腐蝕故障時(shí)有發(fā)生。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)的防腐蝕水平亟需提升，需要找到合適的防腐蝕解決方案，以適應(yīng)復(fù)雜多變的流通環(huán)境的挑戰(zhàn)。

1 現(xiàn)狀介紹

目前，發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)沒有針對(duì)出口發(fā)動(dòng)機(jī)長期儲(chǔ)存冷卻系統(tǒng)的防腐蝕保護(hù)方案。

例如，某公司出口韓國發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)客戶處后，由于項(xiàng)目進(jìn)度原因未立即安裝投入使用，放置于倉庫。等六個(gè)月后啟用時(shí)發(fā)現(xiàn)中冷器、水泵及水管等冷卻系統(tǒng)管路和零部件內(nèi)壁產(chǎn)生大量銹蝕及結(jié)晶，無法正常使用，見圖1、2。需要對(duì)冷卻系統(tǒng)零部件進(jìn)行維修和更換，造成巨大經(jīng)濟(jì)損失。

因此，展開對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)防腐蝕原理的研究、開發(fā)相應(yīng)的防腐蝕產(chǎn)品及實(shí)施工藝十分有必要。

圖1 零部件內(nèi)部腐蝕情況

圖2 冷卻系統(tǒng)管路內(nèi)部腐蝕情況

2 防腐蝕方案

2.1 腐蝕原因分析

（1）金屬腐蝕原理。金屬腐蝕是金屬材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)作用或電化學(xué)作用而變質(zhì)和破壞的現(xiàn)象，這是一個(gè)自發(fā)的過程。根據(jù)金屬腐蝕機(jī)理可以分為電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕兩種，其中發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部發(fā)生的腐蝕為電化學(xué)腐蝕。

電化學(xué)腐蝕是金屬在環(huán)境中與電解質(zhì)溶液接觸，同金屬中的雜質(zhì)或不同種金屬之間形成電位差，分別變成電池的正負(fù)極，組成一個(gè)放點(diǎn)反應(yīng)，構(gòu)成腐蝕原電池而引起金屬本身性能被破壞，造成不可逆損壞的腐蝕現(xiàn)象稱為電化學(xué)腐蝕。腐蝕歷程可分為兩個(gè)獨(dú)立進(jìn)行的并同時(shí)進(jìn)行的陽極（發(fā)生氧化反應(yīng)）和陰極（發(fā)生還原反應(yīng)）過程，反應(yīng)過程中有電流產(chǎn)生。

（2）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)腐蝕原因分析。發(fā)動(dòng)機(jī)完成試車試驗(yàn)后，在包裝發(fā)運(yùn)之前會(huì)將試車過程中用到的冷卻液釋放出來，但是由于柴油機(jī)冷卻系統(tǒng)零部件、管路復(fù)雜的內(nèi)部構(gòu)造，導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)內(nèi)部會(huì)殘留大約20%的冷卻液。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)后，這些殘留冷卻液中的水分蒸發(fā)與空氣中的二氧化碳結(jié)合形成酸性水膜，并電離出氫離子，這些酸性水膜覆蓋在冷卻系統(tǒng)零部件表面，和零部件的金屬原子形成原電池，導(dǎo)致電化學(xué)腐蝕，引起金屬零部件的腐蝕、損壞。

出口發(fā)動(dòng)機(jī)需要經(jīng)過漫長的海運(yùn)抵達(dá)其他國家。在海運(yùn)過程中，空氣濕度及鹽分含量較大。大量的海鹽粒子隨著運(yùn)輸過程中海水不斷蒸發(fā)，大量含有鹽分的固體微粒會(huì)沉降至金屬零件表面。這些含鹽粒子溶于金屬零件表面的水膜中，使這層水膜變成腐蝕性很強(qiáng)的電解質(zhì)，加速了腐蝕的進(jìn)行。

發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)客戶現(xiàn)場后，未立即添加新冷卻液起動(dòng)使用，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部殘留的冷卻液在封閉的環(huán)境中繼續(xù)蒸發(fā)、電離、腐蝕，導(dǎo)致零部件表面一直有電化學(xué)腐蝕的發(fā)生，最終冷卻系統(tǒng)管路和零部件損壞，功能失效。部分使用后，需要封存較長時(shí)間的發(fā)動(dòng)機(jī)也會(huì)發(fā)生類似的情況。

2.2 防腐蝕原理

防腐蝕的主要原理是阻水阻氧，目前針對(duì)金屬制品的防銹主要分為永久性防銹和暫時(shí)性防銹兩大類。常見的永久性防銹有噴漆、電鍍、耐蝕合金、氧化處理和磷化處理等方法；暫時(shí)性防銹主要有環(huán)境封存（包括充氮、除氧、干燥封存等）、接觸防銹（涂防銹油脂，防銹液等）、氣相防銹（使用氣相防銹紙、氣相防銹液等包裝材料）、真空封存等。

考慮到發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)零部件及管路的特殊情況，使用環(huán)境封存和氣相防銹工藝是適合發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)防腐蝕的合理方案。

氣相緩蝕劑具有高揮發(fā)性，其揮發(fā)分子遇水可以生成具有緩蝕作用的基團(tuán)。當(dāng)氣相緩蝕基團(tuán)運(yùn)動(dòng)到金屬表面，與水膜中的氫離子、氫氧根離子、氧氣等反應(yīng)，取代金屬離子并吸附在金屬表面形成保護(hù)膜，抑制原電池反應(yīng)，起到防腐蝕作用。

圖3 氣相緩蝕劑防腐蝕原理

2.3 防腐蝕冷卻液

防腐蝕冷卻液是氣相防銹的一種有效體現(xiàn)和代表，是以水為溶劑，由氣相緩蝕劑等多種防銹劑及添加助劑復(fù)配而成。具有優(yōu)異的氣化、擴(kuò)散和吸附性能。液體氣化后，吸附在金屬表面，形成保護(hù)層，能夠有效地防止金屬表面的銹蝕，特別適合深孔、細(xì)長管、曲折及縫隙等難以觸及的金屬表面的防銹，原理同圖3。

2.4 防腐蝕方案實(shí)施工藝

針對(duì)有長期儲(chǔ)存需求的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)施防腐蝕工藝，可以在工廠試車時(shí)或者到達(dá)客戶處實(shí)施防腐蝕工藝。

（1）工廠試車時(shí)實(shí)施防腐蝕工藝。對(duì)于出口發(fā)動(dòng)機(jī)或有長期儲(chǔ)存需要的，發(fā)動(dòng)機(jī)在試驗(yàn)時(shí)，即使用防腐蝕冷卻液進(jìn)行試車。因此，發(fā)動(dòng)機(jī)在運(yùn)輸或儲(chǔ)存期間，冷卻腔道內(nèi)的殘留冷卻液中的氣相緩蝕劑可以揮發(fā)出緩釋基團(tuán)，充盈在發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部，并吸附在金屬表面形成保護(hù)膜，有效阻止零件表面金屬原電池的發(fā)生，從而保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)零部件和管路不被腐蝕。

經(jīng)過用防腐蝕冷卻液試車的發(fā)動(dòng)機(jī)，在冷卻液充分排除后，需要用蠟紙封住各個(gè)系統(tǒng)、零部件的外接管口，并用布基膠帶進(jìn)行密封，營造一個(gè)封閉環(huán)境，防止外界水氣入侵同時(shí)防止氣相緩釋因子逸出，影響防腐蝕效果。

（2）客戶實(shí)施防腐蝕工藝。使用防腐蝕冷卻液將發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)管路或零部件進(jìn)行徹底清洗，如機(jī)體、熱交換器、中冷器、機(jī)油冷卻器等相關(guān)零部件。完成沖洗后，將發(fā)動(dòng)機(jī)所有系統(tǒng)和零部件外接管口密封，相關(guān)操作同工廠試車時(shí)防腐蝕工藝要求。

3 防腐蝕方案驗(yàn)證

某公司出口某國10臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，試車時(shí)有5臺(tái)使用防腐蝕冷卻液試車，并按照封存要求進(jìn)行封存，另外5臺(tái)按照常規(guī)試車、包裝流程進(jìn)行，發(fā)至客戶處后放置于倉庫。從發(fā)動(dòng)機(jī)完成包裝到正常啟用，時(shí)間持續(xù)4個(gè)月，啟用前分別對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)內(nèi)腔道進(jìn)行檢查。

3.1 常規(guī)試車發(fā)動(dòng)機(jī)拆檢情況

5臺(tái)常規(guī)試車發(fā)動(dòng)機(jī)，經(jīng)過檢查發(fā)現(xiàn)水泵葉輪、水泵進(jìn)水管等零部件均已經(jīng)存在不用程度被腐蝕現(xiàn)象，需要清理或維修后使用，見圖4～6。

圖4 水泵進(jìn)水管口腐蝕情況

圖5 水泵進(jìn)水管腐蝕情況

圖6 水泵葉輪腐蝕情況

3.2 防腐蝕冷卻液試車發(fā)動(dòng)機(jī)拆檢情況

5臺(tái)使用防腐蝕冷卻液試車發(fā)動(dòng)機(jī)的水泵、水管等零部件內(nèi)表面未產(chǎn)生銹跡，見圖7、8。

圖7 正常水泵葉輪

圖8 正常水管

4 結(jié)語

通過對(duì)氣相防銹技術(shù)和環(huán)境封存技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系統(tǒng)防護(hù)的研究與驗(yàn)證，證明該防腐蝕方案能夠成功保護(hù)有長期儲(chǔ)存需求的發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)，有效降低腐蝕故障帶來的資源浪費(fèi)和經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險(xiǎn)，具有較高的推廣價(jià)值，可以廣泛應(yīng)用于有此需求的發(fā)動(dòng)機(jī)防護(hù)中。