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/ NEWS抬升冷化水品质应对内燃车体散热独节塞闭和蚀化
发布时间：2012.02.20 浏览次数：
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1内燃机车柴油机冷却系统是一关键系统，它工作的好坏直接影响到柴油机的工作状态、安全可靠运转、是否充分发挥大牵引力的重要保证。
柴油机（新型式油机烧点物料柴油和混合型油品的实验）工作时，气缸内燃气体所产生的高温使气缸盖、缸套等燃烧室部分或与燃气直接接触的部件强烈受热。如果不及时对这些部件进行冷却，将使润滑条件恶化，磨损加剧，并导致拉缸、烧损、零部件咬死等现象。因此冷却水质量的好坏，将直接影响机车质量和运输安全。
我段自1992年开始使用内燃机车，内燃机车冷却水一直采用离子交换纯水中加NaNO2、Na2B4O7、C6H5N3、Na2SiO3（铁道部规定二号配方）作为机车冷却水添加剂。但在使用中机车散热单节有堵塞和腐蚀现象，导致机车运行温度较高路灯厂家现象。针对该现象经研究试验采取改进配方和增大C6H5N3用量的方法，解决了机车散热单节有堵塞和腐蚀现象，经机车实际应用效果良好。
2机车冷却系统的腐蚀种类
2.1一般腐蚀，又叫均匀腐蚀。由于金属同冷却水接触，产生反应，金属被侵蚀破坏。
它表面侵蚀深度不大，比较均匀，腐蚀产物有的留在金属表面，而大部分将分散作为悬浮物或污垢进入冷却介质中。
2.2局部腐蚀，也叫点蚀。经常是由于覆盖整个表面的保护膜局部被破坏，出现小面积的、不变的阳区，阳极区内金属迅速溶解进入冷却水中。金属表面上留下坑孔。腐蚀程度同均匀腐蚀相比要少的多，有时从冷却介质外观上看不到什么腐蚀产物，但点蚀的深度有时可穿透金属，因此危害大。
2.3缝隙腐蚀。冷却系统结构的缝隙大致在管接头处、板缝焊接处等地方的腐蚀。这些地方液体不流通，氧气浓度低，腐蚀产生的H 不易迁移开，使此部分腐蚀加速，以至于穿孔破坏。因此，焊缝接头处腐蚀较其它各处的腐蚀严重。
2.4凹陷腐蚀。冷却系统中的热交换器凹陷腐蚀为突出。铜管和钢支撑板中的缝隙产生腐蚀生成的Fe3O4，铜管被挤压向内凹陷甚至开裂，支撑板上锈层既疏松又坚硬，体积大，很难除掉。
2.5双金属腐蚀。如两种金属处在电接触，并同处在冷却介质中。它们当中可能一种金属是阳极，另一种金属是阴极保护，在某些情况下，不符合要求的双金属接触开始并不存在，但过了一段时间后可能会出现，如与铝不直接接触的铜，因被腐蚀的铜离子形成进入溶液。因电化学原因它会在铝表面沉积，这样一来在此产生了双金属腐蚀，铜为阴极，没沉积铜的铝表面为阳极迅速溶解，而被破坏。因而在此体系一定要用缓蚀剂来访止铜腐蚀，防止铜以铜离子形成进入溶液，也可间接防止铝腐蚀。
2.6应力腐蚀和腐蚀疲劳。应力腐蚀是外部施加的或残余应力和腐蚀环境共同作用的结果，某些合金特别易受其作用。例如在氯化物存在时，不锈钢退火炉的应力腐蚀，在氨离子存在时黄铜的应力腐蚀。当所受的应力是交叉时，叫腐蚀疲劳。
3冷却水配方缓蚀剂作用机理
3.1NaNO2（亚硝酸钠）
亚硝酸钠的作用在于阻滞了阳极过程，对黑色金属钢铁都具有显著的保护作用，对铝材也有较好的防护性能。它对铜、锌、镉、焊锡无效，它的缓蚀效率和PH值有很大关系，当PH值低于6时，亚硝酸钠分解失效，随PH值增加，它的保护作用也增加，PH值为910时，缓蚀效果好。
3.2Na2B4O7（硼砂）
硼砂是一种PH缓蚀剂，一般不单独使用。而是和其它缓蚀剂混合使用，对铸铁有显著的缓蚀能力，它主要吸附在铸铁活性表面质点上覆盖阳极表面，阻滞阳极电化过程。通常它的含量占总缓蚀剂含量的一半或更多。
3.3C6H5N3（苯骈三氮唑）
苯骈三氮唑是铜和铜合金缓蚀剂，在铜表面生成一种络合物，形成致密的保护膜，阻止了铜和铜合金的腐蚀。
3.4Na2SiO3（硅酸钠）
硅酸钠与二价铁离子作用沉积在金属表面，形成保护膜，抑制阳极腐蚀，对铝有很好的保护作用。
4机车散热单节堵塞及腐蚀分析
根据内燃机车柴油机冷却系统的各类金属具有不同腐蚀状态，针对我段散热单节堵塞情况，我们进行了散热单节解剖。经过对堵塞物质的定性、定量分析和在机车定修检查故障部位的解剖材质，并对故障机车的冷却水的化验分析发现，冷却水中缺少抑制水垢生成的阻垢软水药剂和苯骈三氮唑投量不足，是造成散热单节堵塞、泄漏的主要原因。
4.1苯骈三氮唑投量不足分析
因为故障部位是在散热单节上腐蚀。散热单节的材质是铜的，所以说明铜缓蚀剂用量不足。不足的主要原因是，因苯骈三氮唑水溶解度很小，所以等于投量减少。故应在原配方用量的基础上每吨水在增加10k苯骈三氮唑溶解于乙醇溶液后加入纯水中，从而解决苯骈三氮唑的用量不足，提高铜缓蚀能力。
4.2投加有机阻垢药剂，防止水垢生成
我段现用的冷却水配方是用于去离子纯水，水无硬度。难以生成水垢堵塞散热单节。散热单解堵塞的主要原因是机车在外段补充非离子纯水，导致增加冷却水中的硬度，生成水垢，堵塞散热单节。对此我们采取加入适量的有机阻垢剂，聚马来酸酐和乙二胺四甲叉磷酸钠。
4.2.1聚马来酸酐作用机理
当水中有非软化水时，聚马来酸酐分子就会吸附水中碳酸钙微粒，改变了离子表面电荷分布，使离子表面形成双电层，是粒子间发生斥力。当一个阴离子与多个碳酸钙小颗粒吸附时，可以使其带上相同电荷，产生静电斥力，阻止形成大晶体也阻碍它在金属表面形成叠层增长。使碳酸钙小颗粒稳定的悬浮在水中析出，从而防止了垢底结生。
4.2.2乙二胺四甲叉磷酸钠作用机理
当水中有硬度时，乙二胺四甲叉磷酸钠在一定条件下与钙离子镁离子生成稳定络合物，另外还能与碳酸钙晶体中的钙离子、镁离子络合，并包围在碳酸钙周围使它不能形成大颗粒结晶在金属表面结垢。
4.2.3有机阻垢剂用量
通过室内实验结果，水介聚马来酸酐和乙二胺四甲叉磷酸钠的主要作用是抑制水中钙离子、镁离子等金属离子析出，从而达到防止在金属表面上结垢的效果。通过大量实验数据结果筛选，水介聚马来酸酐投量为每吨水10g，乙二胺四甲叉磷酸钠投量为每吨水5g为佳量。
5结论
由于内燃机车冷却系统是由多金属组成，金属缓蚀防腐是主要的。对于机车工作条件比较复杂，机车缺水回段补充良好的冷却水较为困难，因此在外段经常补充非冷却水。对此将冷却水中加入适量的有机阻垢剂，即可防止水垢生成堵塞散热单节及冷却系统，同时又较好防止多金属的腐蚀。
我段通过采取对冷却水缓蚀剂苯骈三氮唑投量的改进，及增加了有机软水剂水介聚马来酸酐和乙二胺四甲叉磷酸钠后，机车未发生散热单节堵塞和腐蚀现象。
柴油机（新型式油机烧点物料柴油和混合型油品的实验）工作时，气缸内燃气体所产生的高温使气缸盖、缸套等燃烧室部分或与燃气直接接触的部件强烈受热。如果不及时对这些部件进行冷却，将使润滑条件恶化，磨损加剧，并导致拉缸、烧损、零部件咬死等现象。因此冷却水质量的好坏，将直接影响机车质量和运输安全。
我段自1992年开始使用内燃机车，内燃机车冷却水一直采用离子交换纯水中加NaNO2、Na2B4O7、C6H5N3、Na2SiO3（铁道部规定二号配方）作为机车冷却水添加剂。但在使用中机车散热单节有堵塞和腐蚀现象，导致机车运行温度较高路灯厂家现象。针对该现象经研究试验采取改进配方和增大C6H5N3用量的方法，解决了机车散热单节有堵塞和腐蚀现象，经机车实际应用效果良好。
2机车冷却系统的腐蚀种类
2.1一般腐蚀，又叫均匀腐蚀。由于金属同冷却水接触，产生反应，金属被侵蚀破坏。
它表面侵蚀深度不大，比较均匀，腐蚀产物有的留在金属表面，而大部分将分散作为悬浮物或污垢进入冷却介质中。
2.2局部腐蚀，也叫点蚀。经常是由于覆盖整个表面的保护膜局部被破坏，出现小面积的、不变的阳区，阳极区内金属迅速溶解进入冷却水中。金属表面上留下坑孔。腐蚀程度同均匀腐蚀相比要少的多，有时从冷却介质外观上看不到什么腐蚀产物，但点蚀的深度有时可穿透金属，因此危害大。
2.3缝隙腐蚀。冷却系统结构的缝隙大致在管接头处、板缝焊接处等地方的腐蚀。这些地方液体不流通，氧气浓度低，腐蚀产生的H 不易迁移开，使此部分腐蚀加速，以至于穿孔破坏。因此，焊缝接头处腐蚀较其它各处的腐蚀严重。
2.4凹陷腐蚀。冷却系统中的热交换器凹陷腐蚀为突出。铜管和钢支撑板中的缝隙产生腐蚀生成的Fe3O4，铜管被挤压向内凹陷甚至开裂，支撑板上锈层既疏松又坚硬，体积大，很难除掉。
2.5双金属腐蚀。如两种金属处在电接触，并同处在冷却介质中。它们当中可能一种金属是阳极，另一种金属是阴极保护，在某些情况下，不符合要求的双金属接触开始并不存在，但过了一段时间后可能会出现，如与铝不直接接触的铜，因被腐蚀的铜离子形成进入溶液。因电化学原因它会在铝表面沉积，这样一来在此产生了双金属腐蚀，铜为阴极，没沉积铜的铝表面为阳极迅速溶解，而被破坏。因而在此体系一定要用缓蚀剂来访止铜腐蚀，防止铜以铜离子形成进入溶液，也可间接防止铝腐蚀。
2.6应力腐蚀和腐蚀疲劳。应力腐蚀是外部施加的或残余应力和腐蚀环境共同作用的结果，某些合金特别易受其作用。例如在氯化物存在时，不锈钢退火炉的应力腐蚀，在氨离子存在时黄铜的应力腐蚀。当所受的应力是交叉时，叫腐蚀疲劳。
3冷却水配方缓蚀剂作用机理
3.1NaNO2（亚硝酸钠）
亚硝酸钠的作用在于阻滞了阳极过程，对黑色金属钢铁都具有显著的保护作用，对铝材也有较好的防护性能。它对铜、锌、镉、焊锡无效，它的缓蚀效率和PH值有很大关系，当PH值低于6时，亚硝酸钠分解失效，随PH值增加，它的保护作用也增加，PH值为910时，缓蚀效果好。
3.2Na2B4O7（硼砂）
硼砂是一种PH缓蚀剂，一般不单独使用。而是和其它缓蚀剂混合使用，对铸铁有显著的缓蚀能力，它主要吸附在铸铁活性表面质点上覆盖阳极表面，阻滞阳极电化过程。通常它的含量占总缓蚀剂含量的一半或更多。
3.3C6H5N3（苯骈三氮唑）
苯骈三氮唑是铜和铜合金缓蚀剂，在铜表面生成一种络合物，形成致密的保护膜，阻止了铜和铜合金的腐蚀。
3.4Na2SiO3（硅酸钠）
硅酸钠与二价铁离子作用沉积在金属表面，形成保护膜，抑制阳极腐蚀，对铝有很好的保护作用。
4机车散热单节堵塞及腐蚀分析
根据内燃机车柴油机冷却系统的各类金属具有不同腐蚀状态，针对我段散热单节堵塞情况，我们进行了散热单节解剖。经过对堵塞物质的定性、定量分析和在机车定修检查故障部位的解剖材质，并对故障机车的冷却水的化验分析发现，冷却水中缺少抑制水垢生成的阻垢软水药剂和苯骈三氮唑投量不足，是造成散热单节堵塞、泄漏的主要原因。
4.1苯骈三氮唑投量不足分析
因为故障部位是在散热单节上腐蚀。散热单节的材质是铜的，所以说明铜缓蚀剂用量不足。不足的主要原因是，因苯骈三氮唑水溶解度很小，所以等于投量减少。故应在原配方用量的基础上每吨水在增加10k苯骈三氮唑溶解于乙醇溶液后加入纯水中，从而解决苯骈三氮唑的用量不足，提高铜缓蚀能力。
4.2投加有机阻垢药剂，防止水垢生成
我段现用的冷却水配方是用于去离子纯水，水无硬度。难以生成水垢堵塞散热单节。散热单解堵塞的主要原因是机车在外段补充非离子纯水，导致增加冷却水中的硬度，生成水垢，堵塞散热单节。对此我们采取加入适量的有机阻垢剂，聚马来酸酐和乙二胺四甲叉磷酸钠。
4.2.1聚马来酸酐作用机理
当水中有非软化水时，聚马来酸酐分子就会吸附水中碳酸钙微粒，改变了离子表面电荷分布，使离子表面形成双电层，是粒子间发生斥力。当一个阴离子与多个碳酸钙小颗粒吸附时，可以使其带上相同电荷，产生静电斥力，阻止形成大晶体也阻碍它在金属表面形成叠层增长。使碳酸钙小颗粒稳定的悬浮在水中析出，从而防止了垢底结生。
4.2.2乙二胺四甲叉磷酸钠作用机理
当水中有硬度时，乙二胺四甲叉磷酸钠在一定条件下与钙离子镁离子生成稳定络合物，另外还能与碳酸钙晶体中的钙离子、镁离子络合，并包围在碳酸钙周围使它不能形成大颗粒结晶在金属表面结垢。
4.2.3有机阻垢剂用量
通过室内实验结果，水介聚马来酸酐和乙二胺四甲叉磷酸钠的主要作用是抑制水中钙离子、镁离子等金属离子析出，从而达到防止在金属表面上结垢的效果。通过大量实验数据结果筛选，水介聚马来酸酐投量为每吨水10g，乙二胺四甲叉磷酸钠投量为每吨水5g为佳量。
5结论
由于内燃机车冷却系统是由多金属组成，金属缓蚀防腐是主要的。对于机车工作条件比较复杂，机车缺水回段补充良好的冷却水较为困难，因此在外段经常补充非冷却水。对此将冷却水中加入适量的有机阻垢剂，即可防止水垢生成堵塞散热单节及冷却系统，同时又较好防止多金属的腐蚀。
我段通过采取对冷却水缓蚀剂苯骈三氮唑投量的改进，及增加了有机软水剂水介聚马来酸酐和乙二胺四甲叉磷酸钠后，机车未发生散热单节堵塞和腐蚀现象。
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