變壓器用片式散熱器熱鍍鋅工藝

王偉行

（保定多田冷卻設備有限公司，河北保定071000）

1 片式散熱器的運行原理及涂裝工藝

1.1 運行原理

油浸式變壓器的片式散熱器主要由進出油管，連接進出油管的散熱片，用以連接變壓器油箱的法蘭、起吊的吊耳以及固定用的連接板等部分組成。散熱器安裝于變壓器油箱兩側，變壓器油從散熱器上管進入，在散熱片中與空氣（自冷或風冷）進行熱交換后從下管流回變壓器油箱[1]。

1.2 涂裝工藝

1.2.1 噴漆、噴塑

鑒于變壓器片式散熱器的運行原理及變壓器所處的野外復雜環境，傳統的涂料防腐由于其涂料本身壽命較短，屏蔽保護的原理難以達到在惡劣環境下對于散熱器的有效防腐保護，防護周期的短暫構成維護費用的提升，直接影響到供電的質量、穩定性和經濟性，從而無法適應當下變壓器散熱運行對高質噴涂工藝的發展要求。散熱器表面需要在經過預處理后采用靜電噴塑工藝，漆膜表面應平整光滑無氣泡，底漆厚度需要大于15μm，漆膜厚度需要大于60μm，漆膜附著力應達到GB 1720—1979《漆膜附著力測定法》規定的1～3級要求，并且表面涂刷材料應該無毒無味，在高溫下不能產生有害氣體，也不能降低自身物理性能。

1.2.2 熱鍍鋅和冷鍍鋅

熱鍍鋅是在高溫下把鋅錠融化，并按照一定的配比加入輔助材料，然后把金屬結構件侵入鍍鋅槽中，使金屬構件上附著一層鋅層，從而達到屏蔽保護和陰極保護的雙重防護，具有很高的防腐能力、抗油污滲透能力和耐鹽霧性，因此，逐漸成為變電器散熱運行的主要涂裝材料和實施工藝。

冷鍍鋅需要把鋅鹽溶液通過電解，使鐵離子和鋅離子進行置換發應，與熱鍍鋅同屬于屏蔽保護和陰極保護的雙重防護原理，而且工藝較熱鍍鋅更為精細與簡便，但是由于其一般來說不用加熱，上鋅量比熱鍍鋅要少很多，因此，在遇到油污、潮濕等惡劣環境時耐腐性就會有所喪失，不適合變壓器片式散熱器的防腐。

2 熱鍍鋅工藝的實施方法和步驟

由于熱鍍鋅工藝是對覆蓋金屬進行必要的除污除油過程之后，將鋅進行高溫融化至液體狀態，通過將鋼基體浸入鍍鋅槽中，經過復雜的物理及化學變化，使鋼基體均勻鍍上較厚鋅層，并形成一層具有極強耐蝕性的鋅一鐵合金層，從而增強了鋼基體本身的強度及穩定特性，因此，特別適合在各種強酸、堿霧氣等強腐蝕環境中達到對金屬構件的強勢防護，總的來說，其工藝過程及方法主要分為以下幾個步驟。

2.1 熱鍍鋅前準備

1）脫脂：鑒于散熱片再生產加工時會沾染上一定的油脂和污垢，就需要在浸鍍前根據油漬的不同，進行針對性而全面的脫脂處理，工藝上大多采用有堿脫脂（熱堿溶液為100～150g/L，溫度為60～80℃）和水基金屬脫脂劑進行脫脂。

2）酸洗：采用 15%H2SO4，0.1%硫脲，40～60℃或用 25%HCl，烏洛托品 3～5g/L，20～40℃進行酸洗，酸洗溶劑的質量分數影響到酸洗的質量和時間長短。因此，在注重酸洗溶劑配比的同時，還要在清洗過程中對鹽鐵比例進行追蹤，當鹽鐵達到150～200g/L時，就需要重新配比溶液進行酸洗。

3）溶劑助鍍：在溶劑助鍍之前，對基件進行徹底的水洗，以防基件表面的氧化鐵和酸洗殘液進入助鍍劑，導致助鍍劑pH值的升高以及后期熱鍍過程中過多鋅渣的產生。水洗之后，就可以將基件浸于NH4Cl（100～150g/L），ZnC（l250～80g/L），pH值在4～5范圍內的助鍍溶液之中，助鍍溫度控制在70～80℃，持續1～2min，從而在基件上形成一層薄的氧化鋅氨鹽膜，以達到避免基件氧化、活化基件的表面，提高鍍鋅質量的目的。

4）烘干預熱：助鍍過后，將基件進行傾斜，角度大于30°，以讓助鍍溶劑流盡，然后放入80～140℃的烘干炕上，進行徹底的烘干預熱。

2.2 熱鍍鋅層形成

1）熱浸：鋅鍋熱浸的最佳溫度一般控制在440～460℃，溫度太低，鋅的流動性會降低，從而導致鍍層過厚，鋅件粗糙；而溫度高于470℃，浸鍍多產生的鋅渣會大大增加，不僅不利于合金層的形成，還會導致鍍鋅成本增加并對鋅鍋構成一定的損害。

2）打灰：主要是在基件從鋅鍋中提出時對鍍鋅表面的鋅灰進行去除，從而提高熱鍍鋅光滑與平整。

3）提升：基件從鋅鍋中提出的速度不應太快，應保證鋅液能夠回流至容器中，形成均勻的鋅層，不出現毛刺、鋅瘤等現象。

2.3 冷卻、鈍化和整理

1）冷卻：將鍍件擺放至45°的角度進行控鋅，需要在鍍層沒有發生灰暗反應時盡快下入水中，水溫需控制在30～60℃。

2）鈍化：由于變壓器片狀散熱器運行工作的環境多數是在室外，因此，為了減少散熱器被大氣腐蝕而產生的白銹，就需要用鉻酸鹽對基件進行鈍化浸泡處理，從而形成一層鉻鹽膜以防止大氣腐蝕引起的白銹。

3）整理與檢修：主要是對鍍層的外觀進行必要的去瘤、去流掛處理，并對鍍層的厚度、強度和性能進行科學地檢驗，保證鍍層厚度符合GB/T 13912—2002《金屬覆蓋層 鋼鐵制件熱矜鍍鋅層技術要求及試驗方法》的要求，同時在90°～180°的彎曲試驗中，沒有出現裂紋及鍍層脫落，耐腐性、耐鹽霧性以及抗滲性能夠適應變壓器片式散熱器的運行環境。

3 片狀熱鍍鋅散熱器工藝的優化

3.1 消除鋅液面的結塊渣滓

配備固定的人手與設備，在基件浸入鋅液面前對鋅灰進行攪拌，并預留出基件提出的出口，在基件提出前快速對出口處進行鋅液的攪拌，直至大塊的、漂浮與鋅液表面的渣滓變成黃褐色的鋅灰，然后再進行之后的打灰處理，從而防止大塊的鋅渣附著于基件的表面。

3.2 減低助鍍劑中的二價鐵離子

可以根據助鍍工藝的發展需要，在助鍍劑中定時投放鋅塊，是助鍍劑中的二價鐵變為三價鐵，而且可以有效將pH值穩定在4～5的范圍之內，但是需將三價鐵離子的濃度控制在0.3～1.0g/L，由于三價鐵離子便于通過過濾機進行過濾，因此，能夠有效降低助鍍劑中的鐵離子，從而減少助鍍和熱鍍過程中鋅渣的產生。

3.3 無鉻鈍化處理技術的運用

傳統的鍍層鈍化都是采用鉻酸鹽溶液進行鈍化，但是這種溶液為劇毒物質，不僅威脅操作人員的生命與健康，而且會對環境構成損害，因此，為了進一步普及片狀熱鍍鋅散熱器在變壓器散熱運行上的應用，就應該適時采用無鉻鈍化處理技術。

4 結語

變壓器的散熱性能是其安全穩定運行的重要因素，而提高變壓器片式散熱器在輔助散熱功能實施的耐久性和可靠性，就要不斷優化其防腐覆蓋材料及工藝的技術性和經濟性。熱鍍鋅工藝是目前較為符合變壓器片式散熱器發生原理和運行環境的覆蓋工藝，為了達到熱鍍鋅工藝操作的規范性和安全性，就要適時提升工藝的技術標準，強化各個步驟的操作規范，從而達到片式熱鍍鋅散熱器性能的不斷優化。