專利名稱：酸洗鈍化對航空煤油氧化結(jié)焦的抑制的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種航空煤油氧化結(jié)焦的抑制方法，具體為涉及一種航空煤油在航空
發(fā)動機管道內(nèi)高溫下氧化結(jié)焦的抑制方法，可以廣泛應(yīng)用于煤油管道的內(nèi)表面，以抑制煤 油氧化結(jié)焦的形成及其在管壁的附著。
背景技術(shù)：
隨著對發(fā)動機性能要求的提高，發(fā)動機的渦輪前溫度將進(jìn)一步提高，給高溫部件 的冷卻帶來更大困難；同時壓氣機的壓比也將提高，壓氣機出口氣體溫度也相應(yīng)提高，這將 大大降低其作為高溫部件冷卻介質(zhì)的品質(zhì)。為了解決這一矛盾，將煤油作為冷源吸收引氣 熱量、降低引氣溫度、提高其冷卻品質(zhì)，這一方案具有十分可觀的應(yīng)用前景。以現(xiàn)有發(fā)動機 的耗油量計算，燃料在吸收引氣熱量之后，溫度將達(dá)到40(TC以上。研究表明，當(dāng)煤油溫度 超過150°C時，將產(chǎn)生氧化結(jié)焦并附著在管道內(nèi)壁，減少流道面積甚至堵塞流道，影響發(fā)動 機的正常供油，對發(fā)動機的安全帶來極大的隱患。因此，有效抑制煤油的氧化結(jié)焦成為這一 技術(shù)安全利用的關(guān)鍵。管道表面的金屬活性離子對煤油的氧化結(jié)焦過程有一定的催化加速 作用，因此減少金屬管道的表面活性，可以有效的抑制煤油的氧化結(jié)焦過程。金屬經(jīng)過濃酸 溶液的鈍化后，其化學(xué)穩(wěn)定性將明顯增加，其電極電勢向正方向移動，使其失去了原有的活 性。本技術(shù)正是基于這一原理，提出了一種可以有效抑制煤油在高溫下氧化結(jié)焦的方法。現(xiàn) 有的抑制燃油結(jié)焦的方法是在高溫金屬表面套上陶瓷管，使之均勻受熱，避免局部高溫，從 而達(dá)到抑制結(jié)焦的目的。但是該方法不適用于航空發(fā)動機，第一，陶瓷套管的質(zhì)地比較脆， 在一定頻率的震動情況下容易破碎，給發(fā)動機帶來極大隱患；第二，增加陶瓷管會影響換熱 效率，使換熱器不能達(dá)到預(yù)期的效果；第三，陶瓷管會增加發(fā)動機的重量，從而降低發(fā)動機 的整機性能。本發(fā)明通過對金屬管道內(nèi)壁酸洗鈍化，在金屬表面形成致密的氧化膜，有很強 的粘附性，有效避免了因脫落對發(fā)動機的隱患。另外，該方法只是對金屬表面進(jìn)行了細(xì)微的 改變，并不會影響其換熱特性和重量。

發(fā)明內(nèi)容
該方法的目的是提供一種有效抑制煤油在高溫下氧化結(jié)焦的方法，該方法通過對 管道的酸洗鈍化從而抑制煤油在管道中的結(jié)焦。 本發(fā)明在于提出一種抑制與減緩航空燃料RP-3在航空發(fā)動機空油換熱器管內(nèi)及 金屬壁面的熱氧化結(jié)焦形成與沉積的方法，其特征在于通過對金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，改變 其表面活性，從而實現(xiàn)抑制結(jié)焦的目的。該方案的具體實施步驟酸洗前驗收_除油_水 洗_酸洗_水洗_除掛灰_水洗_鈍化_水洗_中和_水洗_干燥_除氫。
其中所述除油采用汽油實現(xiàn)初步除油，將汽油緩慢通過金屬管，流量為0.3g/s， 使其充分溶解管壁內(nèi)的污油，通油15min后，增大汽油流量至2-4g/s，使其對油污進(jìn)行沖 刷，然后用風(fēng)機對管壁通風(fēng)，使管內(nèi)汽油充分揮發(fā)；然后化學(xué)除油，化學(xué)除油采用氫氧化鈉 60 80g/L，磷酸鈉20 40g/L，碳酸鈉20 40g/L，硅酸鈉3 10g/L，總堿度65 100g/L，溫度70 90。C，時間以油除凈為止， 所述除掛灰采用氣/水槍沖洗掛灰，即用壓力為2 5kg/cm2的壓縮空氣和自來 水混合的高速水流沖洗工件， 所述酸洗采用的酸洗液為硫酸、硝酸或氯酸溶液，酸濃度為85士10g/l，酸液溫度 40-5(TC，酸洗時間約為15分鐘。 所述鈍化采用的鈍化液為a硝酸300 500g/L，室溫下30 60min，或b硝酸 300 500g/L，重鉻酸鈉20 30g/L，室溫下30 60min ;為避免不銹鋼表面有殘留的鈍化 液，造成以后的腐蝕，鈍化后還需要在30 50g/L的碳酸鈉溶液中于室溫下中和處理lmin。
所述除氫為在空氣循環(huán)爐內(nèi)于180 20(TC進(jìn)行除氫處理2 3h，防止氫脆。
本方法的優(yōu)點在于(l)操作簡單，使用方便，實施起來成本比較低；(2)對材料本 身機械性能的影響基本可以忽略，因此不會影響管道的強度；(3)金屬表面屬于化學(xué)反應(yīng)， 因此氧化膜可以緊密地附著于金屬表面而不易脫落；(4)可以有效抑制航空煤油在高溫管 道中的結(jié)焦，保證燃油在航空發(fā)動機管路中的暢通。


圖l:驗證試驗裝置圖 圖1中l(wèi)-氮氣瓶，2-氮氣減壓器，3-進(jìn)氣閥，4-釜體，5-加熱爐，6-掛件，7-擋 板，8_防爆閥，9_壓力傳感器，10-溫度傳感器，11-控制箱，12-限壓閥，13-排氣閥。
具體實施例方式
本方案是通過對金屬表面進(jìn)行預(yù)處理，改變其表面金屬活性，從而達(dá)到抑制煤油 氧化結(jié)焦的目的，其處理過程為酸洗前驗收_除油_水洗_酸洗_水洗_除掛灰_水洗_鈍 化_水洗_中和_水洗_干燥_除氫。關(guān)鍵步驟說明如下 1.除油。除油包括兩步初步除油和化學(xué)除油。首先用汽油進(jìn)行初步除油，將汽 油緩慢通過金屬管(0. 3g/s)，使其充分溶解管壁內(nèi)的污油，通油15min后，增大汽油流量 (2-4g/s)，使其對油污進(jìn)行沖刷。在進(jìn)行化學(xué)除油之前，將金屬放入空氣循環(huán)爐中，使管內(nèi) 汽油充分揮發(fā)。化學(xué)除油采用氧化鈉60 80g/L，磷酸鈉20 40g/L，碳酸鈉20 40g/L， 硅酸鈉3 10g/L?？倝A度65 100g/L，溫度70 90°C ，時間以油除凈為止。除油干凈的 標(biāo)準(zhǔn)為除油后水洗，水膜連續(xù)30秒不裂開。
2.酸洗。根據(jù)不銹鋼的材質(zhì)選用酸洗液。本方案選用的是硫酸、硝酸或氯酸
溶液(酸濃度為85± 10g/l，酸液溫度40-50°C )，酸洗時間約為15分鐘。 3.除掛灰。氣/水槍沖洗掛灰。即用壓力為2 5kg/cm2的壓縮空氣和自來水混
合的高速水流沖洗工件。 4.降活。用熱的蒸餾水清洗2 3次，再用熱的20% 50%硫酸鈉溶液浸洗，以 除去不銹鋼表面吸附的氯離子，增強鈍化效果。 5.鈍化。采用(1)硝酸300 500g/L，室溫下30 60min。 (2)硝酸300 500g/ L，重鉻酸鈉20 30g/L，室溫下30 60min。為避免不銹鋼表面有殘留的鈍化液，造以后 的腐蝕，鈍化后還需要在30 50g/L的碳酸鈉溶液中于室溫下中和處理lmin。
6.除氫。酸洗在空氣循環(huán)爐內(nèi)于180 20(TC進(jìn)行除氫處理2 3h，防止氫脆。
本方案主要是針對航空發(fā)動機上的空油換熱器輸油管內(nèi)壁的結(jié)焦抑制，但是該方 案也可以廣泛應(yīng)用于其他涉及航空煤油氧化結(jié)焦抑制的工藝中。實驗證明該方案在抑制航 空煤油氧化結(jié)焦方面，具有十分可觀的效果。 圖l為靜態(tài)結(jié)焦試驗臺示意圖。實驗時將不銹鋼帶置于下部，加入2.0L航空煤 油，使不銹鋼帶完全浸泡于煤油之中。對釜體內(nèi)的煤油在一定壓力下(此處為5MPa)進(jìn)行 加熱，將煤油溫度加熱到50(TC，實驗時間為l小時。實驗結(jié)束后，將帶焦的不銹鋼帶烘干， 稱量其重量；再將不銹鋼帶置于超聲波清洗機中，進(jìn)行充分清洗(清洗時間6小時)，烘干 后稱其重量。比較兩次稱量的重量差，即為煤油附著在金屬表面的的結(jié)焦質(zhì)量。
實驗結(jié)果如下表所示
表1 :實驗結(jié)果
不經(jīng)處理的304不銹鋼酸洗鈍化后的不銹鋼
結(jié)焦量16.7mg6. lmg 如表所示，經(jīng)過本方案處理過的304不銹鋼表面的結(jié)焦量減少了 63%，可見本方 案對煤油的氧化結(jié)焦有明顯的抑制作用。
權(quán)利要求
一種用于抑制航空煤油在高溫情況下氧化結(jié)焦的方法，其特征在于包括如下步驟酸洗前驗收-除油-水洗-酸洗-水洗-除掛灰-水洗-鈍化-水洗-中和-水洗-干燥-除氫；其中所述除油采用汽油實現(xiàn)初步除油，將汽油緩慢通過金屬管，流量為0.3g/s，使其充分溶解管壁內(nèi)的污油，通油15min后，增大汽油流量至2-4g/s，使其對油污進(jìn)行沖刷，然后用風(fēng)機對管壁通風(fēng)，使管內(nèi)汽油充分揮發(fā)；然后化學(xué)除油，化學(xué)除油采用氫氧化鈉60～80g/L，磷酸鈉20～40g/L，碳酸鈉20～40g/L，硅酸鈉3～10g/L，總堿度65～100g/L，溫度70～90℃，時間以油除凈為止，所述除掛灰采用氣/水槍沖洗掛灰，即用壓力為2～5kg/cm2的壓縮空氣和自來水混合的高速水流沖洗工件，所述酸洗采用的酸洗液為硫酸、硝酸或氯酸溶液，酸濃度為85±10g/l，酸液溫度40-50℃，酸洗時間約為15分鐘。所述鈍化采用的鈍化液為a硝酸300～500g/L，室溫下30～60min，或b硝酸300～500g/L，重鉻酸鈉20～30g/L，室溫下30～60min；為避免不銹鋼表面有殘留的鈍化液，造成以后的腐蝕，鈍化后還需要在30～50g/L的碳酸鈉溶液中于室溫下中和處理1min。所述除氫為在空氣循環(huán)爐內(nèi)于180～200℃進(jìn)行除氫處理2～3h，防止氫脆。F2009102383869C00011.tif
全文摘要
本發(fā)明公開一種有效抑制煤油在高溫(150℃-400℃)下氧化結(jié)焦的方法。用高濃度的酸洗液對金屬表面進(jìn)行鈍化處理，可以降低金屬表面活性，有效弱化金屬離子在煤油結(jié)交過程中的催化作用，一方面可以有效抑制其結(jié)焦過程；另一方面，可以有效減少煤油焦體在管壁的附著。
文檔編號C23G1/19GK101713484SQ20091023838
公開日2010年5月26日 申請日期2009年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月3日
發(fā)明者丁水汀, 羅翔, 鄧宏武, 金迪, 聞潔, 黃文 申請人:北京航空航天大學(xué)