張強強

（無錫金鑫集團股份有限公司,江蘇 無錫 214131）

概述

預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保護膜,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)備壽命及日常維護保養(yǎng)打下良好的基礎(chǔ)。

自2014 年主機廠自主研發(fā)HXN5B 型機車運行以來,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)生泄露的散熱器進行研究。確定了新的維護保養(yǎng)工藝,即預膜處理工藝。用來實現(xiàn)散熱器維護的可行性,及推廣應用在新造的機車散熱器及已裝車運行過程中發(fā)生泄露的機車散熱器的日常維護保養(yǎng)領(lǐng)域。

該實驗研究的任務(wù)主要是驗證預膜處理后是否能有效保護銅管的抗腐蝕能力,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 試驗準備

分別截取HXN5B 機車散熱器用銅管樣件,將其置于以下三種不同環(huán)境條件下進行樣件預處理,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)生散熱器泄漏的機車冷卻液中,放置時間周期120 d。

2 試驗方法

對上述三種不同預處理的銅管樣件按GB/T 10125-2012《人造氣氛腐蝕試驗 鹽霧試驗》[4]標準進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、浸泡在預膜處理溶液中和浸泡在機務(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)境中還是浸泡在預膜處理溶液中或機車冷卻液中,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,相對于直接注入機務(wù)段的冷卻液,預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,且散熱器裝車后機車出廠前,主機廠會按照鐵標要求進行整個冷卻循環(huán)系統(tǒng)的預膜處理。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）。預膜處理工藝可以在散熱器裝車后機車加注冷卻液前,整體進行預膜處理為宜（事先預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行防護處理,以避免異物或水進入散熱器內(nèi)部,對散熱器銅管造成不良影響。

（3） 對已在機務(wù)段運行的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劑（苯駢三氮唑）濃度的冷卻液進行一次全面的修復性鍍膜處理,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標準的要求,同時做好冷卻液的動態(tài)監(jiān)測與維護。