論機車散熱器出廠前的預膜處理工藝

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備部件表面使用特定的溶液經過一定的時間段后,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,以阻止介質對設備部件的侵蝕[1],從而起到緩蝕阻垢的作用,為延長設備壽命及日常維護保養打下良好的基礎。

自2014 年主機廠自主研發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]。其結構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,內部空腔內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,散熱器出現銅管腐蝕泄露的故障一直在持續[3]。散熱器泄露已成為目前困擾生產廠家及用戶最大的問題。為此專門組織了相關專家及技術人員對已經發生泄露的散熱器進行研究。確定了新的維護保養工藝,即預膜處理工藝。用來實現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生泄露的機車散熱器的日常維護保養領域。

該實驗研究的任務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。在不同環境下制取的實驗樣件,在實驗環境下的不同時間段觀察外觀變化情況及最終質量損失情況,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境下的防腐能力。

1#樣件：放置在自然環境存放下（廠區車間,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 試驗結果

（1） 測試前三種樣件,銅管內部的展現出金屬銅的本色。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） 經過24 h 鹽霧實驗之后,觀察三種樣件的表面狀態,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） 經過48 h 鹽霧實驗之后,觀察三種樣件的表面狀態,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） 經過72 h 鹽霧實驗之后,觀察三種樣件的表面狀態,三種樣件表面的綠繡在48 h 時后觀測的基礎上有所增加。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） 試驗樣件在經歷了72 h 的鹽霧環境下后對樣件進行質量測定,確定其質量損失情況。詳見表1測試樣件表面狀態及質量損失表。

表1 測試樣件表面狀態及質量損失表

4 試驗結果對比分析

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

（2） 試驗48 h 后,三個樣件均產生可視綠銹。

（3） 試驗72 h 后,三個樣件均產生可視綠銹。

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

2#樣件較1#樣件質量損失偏離度：4.29%；

3#樣件較1#樣件質量損失偏離度：26.6%。

通過上述對比分析試驗發現,在同等腐蝕試驗條件下,自然干燥的環境下存放1#銅管樣件的抗腐蝕能力最優,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境、浸泡在預膜處理溶液中和浸泡在機務段冷卻液中三種不同的條件下,散熱器銅管的抗腐蝕性能,得出以下分析結論：

（1） 散熱器銅管無論是在自然環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生一定的腐蝕現象。

（2） 自然環境下存放的散熱器銅管抗腐蝕性能更優,原機務段冷卻液（發生散熱器泄漏的散熱器中的）防腐蝕能力最差。

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

6 結論

（1） 鑒于上述試驗結果,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系統的預膜處理。因此,散熱器制造和交付環節,以避免散熱器內部接觸任何水或可能產生腐蝕的介質（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部,對散熱器銅管造成不良影響。

（3） 對已在機務段運行的HXN5B 銅散熱器,在徹底清潔冷卻介質流道的基礎上,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（特別是曾經發生散熱器泄漏的）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監測與維護。