一種泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)及其配制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種具有泄漏提示功能乙二醇型換熱介質(zhì)，具體地講是一種泄漏提示 型防腐緩蝕換熱介質(zhì)及其配制方法，它對換熱系統(tǒng)金屬材質(zhì)具有長效防腐緩釋作用，可用 于風(fēng)洞或工業(yè)設(shè)備的換熱系統(tǒng)，也可用于內(nèi)燃機(jī)冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 乙二醇與水形成的溶液具有沸點(diǎn)高（108°C)、冰點(diǎn)低（最低可至-59°C)、不易揮 發(fā)、安全性好等特點(diǎn)，是一種工業(yè)上重要的載冷載熱介質(zhì)。但乙二醇水溶液在換熱設(shè)備中長 期工作時(shí)，其中的乙二醇會(huì)被氧化，生成乙醇酸、乙醛酸和乙二酸等多種腐蝕性物質(zhì)，引起 換熱系統(tǒng)金屬材質(zhì)的腐蝕，這些腐蝕產(chǎn)物的析出會(huì)引起換熱系統(tǒng)熱傳導(dǎo)率下降、冷卻器管 路部件堵塞；最后隨著腐蝕的加重，造成系統(tǒng)部件蝕穿蝕斷。因此，必須向乙二醇水溶液中 加入緩蝕劑。
[0003] 乙二醇水溶液常用的緩蝕劑可分為無機(jī)緩蝕劑和有機(jī)緩蝕劑兩大類上百種。無機(jī) 緩蝕劑有磷酸鹽、硼酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、重鉻酸鹽等；有機(jī)緩蝕劑主要包括有機(jī)胺、芳 香唑、羧酸鹽、膦酸酯等。不同緩蝕劑對各種金屬的緩蝕作用不同，沒有一種物質(zhì)能夠同時(shí) 保護(hù)幾種金屬，故需采用復(fù)合緩蝕劑。具體采用的緩蝕劑種類和數(shù)量需要根據(jù)系統(tǒng)所采用 的金屬材質(zhì)以及乙二醇水溶液的濃度確定。
[0004] 在換熱系統(tǒng)運(yùn)行過程中，對大量泄漏的情況(一般很難出現(xiàn)）可通過換熱介質(zhì)液位 降低來發(fā)現(xiàn)；對經(jīng)常出現(xiàn)的少量泄漏采用人工檢查的方法發(fā)現(xiàn)。而在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管路部件繁 多、空間狹小的風(fēng)洞及工業(yè)設(shè)備中，人員進(jìn)出困難，難以做到及時(shí)的觀察發(fā)現(xiàn)，就會(huì)造成換 熱介質(zhì)損耗嚴(yán)重、場地污染、人員健康受損。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是針對材質(zhì)為不銹鋼、銅、黃銅、鑄鐵、焊料、鋁的換熱系統(tǒng)，提供一 種具有泄漏提示功能的乙二醇型換熱介質(zhì)組合物，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。使 用本發(fā)明的換熱系統(tǒng)組合物，不但對換熱系統(tǒng)金屬材質(zhì)具有長效防腐緩釋作用，還能及時(shí) 提示換熱系統(tǒng)泄漏。
[0006] 實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物，按質(zhì)量百 分比包含以下組分： 乙二醇41%~51%;去離子水46%~56%;苯甲酸鈉0.3%~0.6%;磷酸氫二鈉 0. 3%~0. 6% ;鉬酸鈉0. 05%~0. 3% ;苯并三氮唑 0. 02%~0. 1% ;三乙醇胺0. 5%~1. 5% ; 磷酸0. 2%~1. 0% ;臭味劑 0. 02%~0. 2% ;消泡劑0. 01%~0. 03%。
[0007] 所述臭味劑選自四氫噻吩、乙硫醇、正丁硫醇之一。
[0008] 所述消泡劑為水性體系消泡劑。
[0009] 所述水性體系消泡劑是聚硅氧烷型消泡劑或聚醚改性聚硅氧烷型消泡劑之一。
[0010] 在上述換熱介質(zhì)組合物中，乙二醇與水形成溶液作為換熱介質(zhì)主體，降低溶液冰 點(diǎn)，提高溶液沸點(diǎn)。苯甲酸鈉對換熱介質(zhì)起防霉防臭作用，同時(shí)對鋼、鐵等黑色金屬有一定 的緩蝕作用，也能減少鉛、銅腐蝕。磷酸氫二鈉是一種緩釋阻垢劑，防止換熱介質(zhì)產(chǎn)生堿性 水垢。苯并三氮唑是銅和銀等有色金屬的緩蝕劑，特別對抑制銅腐蝕和變色最為有效。鉬 酸鈉是陽極型緩蝕劑，通常作為鋼、鐵的防腐劑使用，同時(shí)對銅、黃銅、鋁、鎘、銀和鋅均有一 定的緩蝕作用。三乙醇胺與鉬酸鈉協(xié)同對鋼、鐵、銅等具有良好的緩釋作用，且本身是堿性， 可調(diào)節(jié)換熱介質(zhì)至腐蝕不易發(fā)生的堿性環(huán)境。磷酸是pH值調(diào)節(jié)劑，可將成品換熱介質(zhì)的pH 值調(diào)節(jié)至目標(biāo)值。臭味劑做指示泄漏用。消泡劑消除泡沫，避免泡沫影響熱傳導(dǎo)，并減緩孔 蝕發(fā)生。
[0011] 在上述換熱介質(zhì)組合物中，乙二醇和去離子水兩種物質(zhì)在換熱介質(zhì)中的總質(zhì)量百 分比約為97%~98%，二者的相對用量可根據(jù)換熱系統(tǒng)實(shí)際所需沸點(diǎn)和冰點(diǎn)確定。
[0012] 本發(fā)明換熱介質(zhì)組合物，沸點(diǎn)> 105°C，冰點(diǎn)為-20°C~-35°C，pH值為9-10，實(shí)際 使用可根據(jù)需要加入去離子水稀釋至更高冰點(diǎn)和更低沸點(diǎn)使用。
[0013]上述泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物的配制方法，包括步驟： (a) 按上述質(zhì)量百分比將苯甲酸鈉、磷酸氫二鈉、鉬酸鈉和苯并三氮唑溶解于去離子水 中形成溶液； (b) 按上述質(zhì)量百分比將上述溶液加入到乙二醇中，并攪拌30分鐘； (c) 按上述質(zhì)量百分比將三乙醇胺加入上述溶液中，并攪拌10分鐘； (d) 按上述質(zhì)量百分比將磷酸加入上述溶液中，并攪拌10分鐘； (e) 按上述質(zhì)量百分加入消泡劑和臭味劑，并攪拌30分鐘； 上述各步驟都是在常溫常壓下進(jìn)行。
[0014] 本發(fā)明換熱介質(zhì)組合物對金屬材質(zhì)的防腐緩蝕性能測試按美國材料協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn) ASTMD1384-2005el執(zhí)行。泡沫體積和泡沫消失時(shí)間測試按石油化工標(biāo)準(zhǔn)SH/T0066-2002 執(zhí)行。泄漏指示能力測試按以下方法進(jìn)行：在醫(yī)用軟塑輸液袋中注入換熱介質(zhì)，調(diào)整輸液器 的流量調(diào)節(jié)器，使滴管中換熱介質(zhì)滴落速度為30±2滴/分。測試在無風(fēng)廠房中，常溫下進(jìn) 行。輸液器出口離地〇.5m，使換熱介質(zhì)自由滴落于不銹鋼盤中。5名嗅覺正常的成年測試 者在距離輸液管口 5m遠(yuǎn)處，面向輸液器并肩站立并正常呼吸。為避免測試者相互干擾，測 試者均背手握拳，待聞到臭味時(shí)變?nèi)瓰檎啤５谝坏螕Q熱介質(zhì)滴到不銹鋼盤時(shí)開始計(jì)時(shí)，待5 人中有4人手呈掌形時(shí)，停止計(jì)時(shí)，結(jié)束測試。
[0015] 本發(fā)明的有益效果是： 1、對材質(zhì)為不銹鋼、銅、黃銅、鑄鐵、焊料、鋁的換熱系統(tǒng)，能起到長效的防腐緩蝕作用。
[0016]2、能在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管路部件繁多、空間狹小的風(fēng)洞和工業(yè)設(shè)備換熱系統(tǒng)中及時(shí)提 示泄漏，有效降低人員日常檢查工作難度及強(qiáng)度。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。在以下實(shí)施例中，用不銹鋼、銅、黃銅、鑄鐵、 焊料、鋁各試片按ASTMD1384-2005el進(jìn)行336小時(shí)試驗(yàn)后，各試片質(zhì)量變化絕對值（mg)表 示換熱介質(zhì)對各材質(zhì)的腐蝕性，這一數(shù)值越低，說明換熱介質(zhì)對金屬材質(zhì)的防腐緩蝕性能 越好。用泡沫體積（mL)和泡沫消失時(shí)間（s)表示換熱介質(zhì)的消泡能力。用臭味察覺時(shí)間 (s)表示換熱介質(zhì)的泄漏提示能力。
[0018] 實(shí)施例1 在常溫和常壓下，分別按以下表1中指定的各組分將苯甲酸鈉、磷酸氫二鈉、鉬酸鈉和 苯并三氮唑溶解于去離子水中形成溶液；將該溶液加入到乙二醇中，攪拌30分鐘；加入三 乙醇胺，攪拌10分鐘；加入磷酸，攪拌10分鐘；加入消泡劑TEGOAirex902W和臭味劑四氫 噻吩，攪拌30分鐘。所得換熱介質(zhì)按ASTMD1384-2005el標(biāo)準(zhǔn)和SH/T0066-2002標(biāo)準(zhǔn)測 試防腐緩蝕性能和泡沫體積、泡沫消失時(shí)間，在表1中列出了測試結(jié)果。
[0019] 實(shí)施例2 按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但用消泡劑XWC-742代替TEG0Airex902W，臭味劑乙硫醇代替四氫噻吩，在表1中列出了測試結(jié)果。
[0020] 實(shí)施例3 按以下表1中指定的各組分含量重復(fù)實(shí)施例1的方法，但用消泡劑HT-507代替XWC-742,臭味劑正丁硫醇代替乙硫醇，在表1中列出了測試結(jié)果。
[0021] 泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物的泄漏提示能力測試方法：在醫(yī)用軟塑輸液 袋中注入換熱介質(zhì)，調(diào)整輸液器的流量調(diào)節(jié)器，使滴管中換熱介質(zhì)滴落速度為30±2滴/ 分；測試在無風(fēng)廠房中，常溫下進(jìn)行。輸液器出口離地〇. 5m，使換熱介質(zhì)自由滴落于不銹鋼 盤中。5名嗅覺正常的成年測試者在距離輸液管口 5m遠(yuǎn)處，面向輸液器并肩站立并正常呼 吸。為避免測試者相互干擾，測試者均背手握拳，待聞到臭味時(shí)變?nèi)瓰檎啤５谝坏螕Q熱介質(zhì) 滴到不銹鋼盤時(shí)開始計(jì)時(shí)，待5人中有4人手呈掌形時(shí)，停止計(jì)時(shí)，結(jié)束測試。
[0022] 表 1
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物，其特征在于：按質(zhì)量百分比包含以下組 分： 乙二醇41%~51%;去離子水46%~56%;苯甲酸鈉0.3%~0.6%;磷酸氫二鈉 0. 3%~0. 6% ;鉬酸鈉0. 05%~0. 3% ;苯并三氮唑 0. 02%~0. 1% ;三乙醇胺0. 5%~1. 5% ; 磷酸0. 2%~1. 0% ;臭味劑 0. 02%~0. 2% ;消泡劑0. 01%~0. 03%。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物，其特征在于：所述臭 味劑選自四氫噻吩、乙硫醇、正丁硫醇之一。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物，其特征在于：所述消 泡劑為水性體系消泡劑。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物，其特征在于：所述水 性體系消泡劑是聚硅氧烷型消泡劑或聚醚改性聚硅氧烷型消泡劑之一。5. 權(quán)利要求1至4之一所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物的配制方法，其特 征在于：包括步驟： (a) 按上述質(zhì)量百分比將苯甲酸鈉、磷酸氫二鈉、鉬酸鈉和苯并三氮唑溶解于去離子水 中形成溶液； (b) 按上述質(zhì)量百分比將上述溶液加入到乙二醇中，并攪拌30分鐘； (c) 按上述質(zhì)量百分比將三乙醇胺加入上述溶液中，并攪拌10分鐘； (d) 按上述質(zhì)量百分比將磷酸加入上述溶液中，并攪拌10分鐘； (e) 按上述質(zhì)量百分加入消泡劑和臭味劑，并攪拌30分鐘； 上述各步驟都是在常溫常壓下進(jìn)行。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可以提示泄漏的防腐緩蝕換熱介質(zhì)組合物及其制備方法。該組合物是將苯甲酸鈉、磷酸氫二鈉、鉬酸鈉和苯并三氮唑溶解于去離子水中，加入到乙二醇中并攪拌均勻后，加入三乙醇胺，攪拌后加入磷酸、消泡劑和臭味劑制成的。該組合物在制冷和制熱過程中均對換熱系統(tǒng)材質(zhì)具有優(yōu)良、長效的防腐緩蝕性能，并能在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、管路部件繁多、空間狹小的風(fēng)洞及工業(yè)設(shè)備換熱系統(tǒng)運(yùn)行中，通過臭味劑及時(shí)提示泄漏。
【IPC分類】C09K5/10
【公開號】CN104962243
【申請?zhí)枴緾N201510245203
【發(fā)明人】史煜, 馬俊, 何顯中, 于常安, 羅遠(yuǎn)強(qiáng), 張國彪, 蔣鐵登, 解志軍, 李先鋒
【申請人】中國空氣動(dòng)力研究與發(fā)展中心設(shè)備設(shè)計(jì)及測試技術(shù)研究所
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年5月14日