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换热冷板内部腐蚀试验系统对冷板的内部腐蚀试验研究

时间:2025-08-08 10:44:04 作者:环仪小编 点击:

冷板在乙二醇冷却液中不能大量产生气体,否则会引起系统压力持续上升,危及航天器的安全。为了研究乙二醇对冷板的腐蚀作用,本文以铝合金 3A21 为冷板基材,以不同铝硅镁箔 4004 为钎料真空焊接而成不同的冷板,开展冷板与硅酸盐体系乙二醇冷却液的内部腐蚀试验研究。

试验设备:环仪仪器 换热冷板内部腐蚀试验系统

换热冷板内部腐蚀试验系统对冷板的内部腐蚀试验研究(图1)

试验溶液:乙二醇冷却液,冷却液中乙二醇的质量分数为 36%, 缓蚀剂质量分数小于2%,其余为去离子水。缓蚀剂体系为硅酸盐体系。冷却液的 pH 为 8.0~8.5。

试验样品:采用真空钎焊的方法焊接而成的冷板。冷板的上下面板及翅片是铝合金 3A21,钎料是铝硅镁箔片 4004,冷板剖面如图如下所示。

换热冷板内部腐蚀试验系统对冷板的内部腐蚀试验研究(图2)

试验过程:

冷板与管路、管接头、加注排放阀、压力传感器组成封闭回路。其中,管路及接头是铝合金 5A06 管材,表面本色阳极化,加注排放阀基材是 304 不锈钢。

单独 5A06 铝合金原材料经过1 年时间 30 ℃ 的浸泡腐蚀实验,无产气现象发生。回路采用真空加注方式加注。加注前,对乙二醇冷却液在2 kPa 条件下低压脱泡 20 min。加注完成后,回路置于恒温箱中,控制温度为(40±0.1) ℃ 。实验过程中,保持温箱封闭,每天记录回路的压力及温度数据,考察冷板与乙二醇冷却液的耐腐蚀性。

试验结果分析:

冷板回路在 40 ℃ 条件下压力随时间的变化曲线如下图所示,可以看出,充满乙二醇冷却液的冷板 B 的压力随着时间延长,呈线性增长,在近3 个月时间范围内,压力升高约 800 kPa。加注同一批乙二醇冷却的冷板 A 在同样温度条件下,压力始终保持稳定,压力未见明显增加。

换热冷板内部腐蚀试验系统对冷板的内部腐蚀试验研究(图3)

试验后,利用排水法收集冷板中的气体,经检测,主要为氢气。同时,利用等离子体耦合发射光谱(ICP)对排出的乙二醇冷却液中腐蚀元素进行分析,发现硅元素质量浓度增加 20 mg/L,镁元素浓度增加 5 mg/L,其余金属元素,包括铝、铁、铜、锰等元素,浓度未见明显变化。两种冷板的上下面板和翅片都是 3A21铝合金,翅片和面板以铝硅镁箔片 4004 为钎料,采用真空焊接的方式焊接在一起。两种冷板的原材料除铝硅镁箔钎料 4004 外,其余完全一致,包括冷板焊接的人员、工艺等。

冷板A:

换热冷板内部腐蚀试验系统对冷板的内部腐蚀试验研究(图4)

冷板B:

换热冷板内部腐蚀试验系统对冷板的内部腐蚀试验研究(图5)

两种冷板在与乙二醇冷却液密闭压力试验中,压力升高现象以及试验后溶液中硅、镁元素浓度的差异主要与不同的钎料 4004 有关。

以上就是对冷板的内部腐蚀试验研究,如有试验疑问,可以咨询环仪仪器相关技术人员。



标签: 内部腐蚀试验台

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