環(huán)保檢漏介質(zhì)在家用空調(diào)的應(yīng)用

梁子文，吳晗

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海，519070）

空調(diào)制造需要對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行氣密性的檢查。目前行業(yè)常用的檢查方式主要有氦檢、鹵素檢和氮?dú)獗簷z。這幾種傳統(tǒng)的檢漏方式，均存在缺陷。其中，氦氣為戰(zhàn)略性資源，價(jià)格貴，波動(dòng)范圍大，供應(yīng)不穩(wěn)定；內(nèi)機(jī)采用鹵素檢，會(huì)導(dǎo)致鹵素排放，引起環(huán)境污染問題；氮?dú)獗簷z則檢出效果不佳。因此需要研究使用一種環(huán)保的、經(jīng)濟(jì)的檢漏方式。其中氮?dú)浠旌蠚馐潜容^立項(xiàng)的一種選擇。氮?dú)浠旌蠚猓? %氫氣+95 %氮?dú)猓┦欠蠂H標(biāo)準(zhǔn)（ISO10156-2010）的安全不可燃?xì)怏w，無毒性和腐蝕性，綠色環(huán)保。因此可研究采用氮?dú)浠旌蠚怏w對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行氣密性檢測(cè)，取代氦檢、鹵素檢或氮?dú)獗簷z等傳統(tǒng)檢漏方式。下面將對(duì)氮?dú)浠旌蠚庠诳照{(diào)系統(tǒng)檢漏上的應(yīng)用進(jìn)行分析和論述［1-2］。

1 可行性分析

通過如下表1可行性分析，初步判斷方案可行。

表1 可行性分析

蟻巢腐蝕的可能機(jī)理如下：

在潮濕氣氛中，羧基酸酸化銅表面的水并穿透氣態(tài)氧化銅薄膜傷面，使銅溶化在表面的水中。

同時(shí)在水層羧基酸與一價(jià)銅離子之間形成一價(jià)銅復(fù)合物。

而X是HCOO-，RCOO-（R：烴基群）。水中的復(fù)合物通過復(fù)合濃度、溫度和濕度進(jìn)行局部變化從溶液中析出。該復(fù)合物氧化形成Cu2O和二價(jià)銅復(fù)合物［3］。

微觀槽中的二價(jià)銅復(fù)合物在小坑中與銅反應(yīng)，形成一價(jià)銅復(fù)合物。

CuX再次氧化，見方程式（3）或（4）。該催化反應(yīng)連續(xù)出現(xiàn)并起作用。這種陰極反應(yīng)主要是氧化還原反應(yīng)。

在陰極區(qū)域生成的OH-離子向正極轉(zhuǎn)移和擴(kuò)散生成Cu2O。該Cu2O會(huì)在小坑的脆弱部位產(chǎn)生裂紋。由于熱循環(huán)和冷循環(huán)的抽吸會(huì)使氧氣穿透。穿透的氧氣會(huì)氧化CuX，在小坑壁上形成Cu2O。這個(gè)循環(huán)反應(yīng)會(huì)促進(jìn)腐蝕。熱力學(xué)研究給一價(jià)銅和二價(jià)銅復(fù)合物的蟻巢腐蝕機(jī)理提供了理論支撐［4］。

從蟻巢腐蝕機(jī)理看，腐蝕主要是氧化反應(yīng)，而氫氣是良好的還原性氣體，因此從機(jī)理上看，氫氣不會(huì)導(dǎo)致蟻巢腐蝕。

2 可靠性驗(yàn)證

使用混合氣體對(duì)空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行氣密性檢測(cè)，主要檢測(cè)的對(duì)象是換熱器及空調(diào)內(nèi)機(jī)，換熱器在氣密形檢測(cè)完成后，即會(huì)排掉檢測(cè)氣體，并裝配到整機(jī)上；而內(nèi)機(jī)在售后安裝時(shí)，需要先排放檢漏氣體，并抽真空，然后對(duì)接外機(jī)安裝。因此需要重點(diǎn)驗(yàn)證兩方面的可靠性：一是混合氣長(zhǎng)時(shí)間與銅管接觸，是否對(duì)銅管有腐蝕性；二是當(dāng)某些原因?qū)е禄旌蠚怏w殘留在空調(diào)系統(tǒng)中，經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)轉(zhuǎn)后，是否產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)方案主要針對(duì)以上兩點(diǎn)制定，如下表2為可靠性驗(yàn)證。

表2 可靠性驗(yàn)證

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果看，混合氣體對(duì)空調(diào)系統(tǒng)并無不良影響。

氮?dú)浠旌蠚猓?% 氫氣+95 % 氮?dú)猓┦欠蠂H標(biāo)準(zhǔn)（ISO10156-2010）的安全不可燃?xì)怏w，因此此處不討論符合比例的混合氣安全性，討論的重點(diǎn)主要是混合氣經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間靜止后，是否存在氫氣、氮?dú)夥謱拥膯栴}。

氫氣質(zhì)量相比氮?dú)庖獨(dú)洌诜肿屿o止不動(dòng)的情況下，長(zhǎng)時(shí)間靜置，理論上氫氣和氮?dú)鈺?huì)出現(xiàn)的分層，氫氣會(huì)積聚在氮?dú)獾纳喜?。但混合氣體中，氫氣和氮?dú)舛际且苑肿拥男问酱嬖?，且分子都在做不?guī)格的運(yùn)動(dòng)，因此在一定的空間中，沒有足夠的高度差，不會(huì)出現(xiàn)明顯的分層，但可能存在一定的濃度梯度［5］。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證（氣瓶高度1.5米，驗(yàn)證時(shí)間11天）：從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)看，氣瓶在經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的靜置，氣瓶頂部氫氣的濃度有輕微的上升，靜置11天，頂部氫氣濃度從4.97 %上升至5.03 %，上升了0.06 %。如下圖1為氣瓶頂部氫氣濃度。

圖1 氣瓶頂部氫氣濃度

解決措施如下，生產(chǎn)過程如果使用氣瓶的方式，需要控制混合氣的閑置時(shí)間，避免由于長(zhǎng)時(shí)間閑置導(dǎo)致的頂部氫氣濃度超標(biāo)，具體的閑置時(shí)間限制需要根據(jù)容器的高度實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證；氮?dú)錂z漏在成品的應(yīng)用主要在分體內(nèi)機(jī)，而內(nèi)機(jī)的蒸發(fā)器高度一般在0.2米以內(nèi)，而且蒸發(fā)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不存在濃度差的問題。另外，充注在蒸發(fā)器的混合氣體一般只有60 ml，因此氫氣只有3 ml，基本可以忽略。

廠內(nèi)供氣方式主要部分為氣站，氣站包含氫氣罐、氮?dú)夤?、混合設(shè)備，廠內(nèi)供氣模式如圖2所示。在氣站通過混合設(shè)備自動(dòng)將氣體混合成 95 %氮?dú)?5 %氫氣，然后通過管道輸送至灌注崗位使用。灌注崗位放置兩個(gè)混合氣氣瓶，一備一用，當(dāng)A氣瓶壓力下降至設(shè)定值（5 MPa）后，氣瓶閥門自動(dòng)關(guān)閉，并打開B氣瓶，同時(shí)氣站對(duì)A氣瓶進(jìn)行補(bǔ)氣，氣瓶最高氣壓13 Mpa。

圖2 廠內(nèi)供氣模式

3 產(chǎn)生效益

在成本方面，采用氮?dú)錂z漏取代鹵素檢，成本可以下降50 %以上；如果取代氦檢，成本可以下下降80 %以上；在質(zhì)量方面，采用氮?dú)錂z取代氮?dú)獗簷z，檢出率可以提高95 %以上；在環(huán)境保護(hù)方面，杜絕了內(nèi)機(jī)冷媒排放導(dǎo)致的環(huán)境污染問題。

4 結(jié)論

氮?dú)浠旌蠚庠诩矣每照{(diào)系統(tǒng)檢漏中的應(yīng)用，有效的解決了內(nèi)機(jī)冷媒排放導(dǎo)致的環(huán)境污染問題；解決了氮?dú)獗旱臋z漏效果差問題；解決了氦氣檢漏的高成本問題。氮?dú)浠旌蠚鈾z漏是一種在綠色環(huán)保的基礎(chǔ)下，實(shí)現(xiàn)低成本、高質(zhì)量的系統(tǒng)檢漏方式，具有很強(qiáng)的借鑒、推廣價(jià)值。