与传统的管翅式换热器相比,钎焊的全铝微通道换热器在紧凑的尺寸下具有出色的传热效率和紧凑度。铝制微通道换热器普及的另一个重要因素是可通过仔细选择铝合金、表面处理和其他保护措施,可以实现铝的高耐腐蚀性。
铝制热交换器在正常环境中通常不需要保护,其耐腐蚀需求取决于环境条件,特别是在工业/城市/或沿海地区以及所使用的合金选型。
最常见的腐蚀问题与在沿海地区和海洋环境中使用铝合计有关。这些环境可能对大多数材料(包括铝)具有高度侵蚀性。海洋大气的腐蚀性因水分和由海水携带的细小水滴组成的盐雾而加剧,总体影响取决于盛行风的方向和强度,并在距离内陆数公里甚至数十公里处减弱。
纯铝(1xxx 系列)具有最好的耐腐蚀性。性能随着杂质的引入而急剧下降,尤其是铜和铁,但随着锌或镁的引入而提高。从热力学的角度来看,铝是活泼的,但在含氧环境中,它会形成致密、紧密附着的惰性氧化层,防止腐蚀。
氧化膜一般在4.5~8.5左右的pH值范围内稳定,甚至超出此范围,但会溶于大多数强酸和强碱,从而失去防腐性能,导致换热器腐蚀损坏。
丹麦和法国使用HVAC装置进行了长期测试,这些装置配备了由不同合金成分和不同表面处理制成的未涂层和涂层微通道冷凝器盘管。丹麦西海岸表层海水pH值约为8.1,法国西海岸约为8.2。结果发现,氧化膜的物理化学稳定性是铝耐腐蚀的关键,并且在很大程度上取决于 pH 值。本质上,该膜在酸性或碱性介质中的溶解速率很高,但在pH值为8.0至8.5的海水中非常稳定。
现场腐蚀测试结果表明,无论选择何种沿海地点进行测试,铝的耐腐蚀能力都是相同的。盐度水平(丹麦北海氯化物含量为 16-17 克/升,而法国比斯开湾的氯化物含量约为 35 克/升)或年温度变化均不会影响腐蚀速率。然而,由于存在改变海水腐蚀性的污染物,铝的腐蚀行为可能会发生变化——特别是在沿海工业区和城市地区。
与普遍看法相反,pH值并不是预测铝在海洋环境中行为的唯一标准。酸或碱的性质也起着重要作用。例如,氢酸对铝的侵蚀性很强,而有机酸的作用适中,而硝酸对铝则完全没有影响。碱性物质也是如此。此外,大多数工业和城市腐蚀性大气环境都含有硫氧化物,它们是石油、汽油或煤燃烧的副产品,在潮湿条件下会转化为硫酸,并在有色金属的腐蚀过程中被吸收金属,包括铝。
现航烨能源根据用户反馈和行业经验已确定,氧化膜的稳定性也高度依赖于合金成分:一些合金元素(如镁)增强了氧化膜的保护性能,而其他元素的作用有限或没有作用。由于许多系统是双金属的,通常包括带有铝到铜连接的铜管道,当不同金属之间的接触区域潮湿时,在存在电解质的情况下可能会发生电化学腐蚀,并且介质的导电性越高,双金属腐蚀越强。避免双金属腐蚀的一种方法是使用氯丁橡胶等高电阻绝缘材料将金属彼此绝缘。
双金属腐蚀仅在接触的金属具有至少100mV的电位差时才会发生。不同铝合金的溶解潜力非常接近,允许在单个热交换器芯中使用合金组合。铜和黄铜则不然,因为它们与铝之间的电势差不小于 350mV,而不锈钢或碳钢与铝之间的电势差更大。
由于腐蚀和静态机械载荷的共同作用,铝合金(尤其是 7xxx 系列的高锰合金)可能会发生应力腐蚀开裂;因此,必须特别注意消除振动。
通过使用特殊涂层、环氧电泳涂层或三价铬工艺 (TCP) 转化涂层,可以获得微通道换热器的全面防腐蚀保护。这些涂层作为腐蚀抑制剂使铝合金钝化。
根据航烨能源丰富的经验和铝在海洋大气中的腐蚀行为测试,可以断言铝在水环境中的使用寿命非常长。尽管如此,必须特别注意以下事项:
1. 在沿海大气中运行的微通道热交换器必须使用适当的耐腐蚀涂层
2. 合金选择对微通道换热器的耐腐蚀性至关重要
3. 热交换器的多端口管必须使用特殊涂层,例如锌电弧喷涂
4. 必须为热交换器的铜或钢连接提供不同金属之间的可靠绝缘
5. 结合复杂的合金成分和铝工业的现状,针对特定用途和操作环境为其选择合适的合金和涂层。
写在最后,通过有针对性地选择铝合金成分和高质量涂层,江苏航烨能源科技有限公司提供的铝制微通道换热器,可在沿海设施的恶劣环境中提供较长的使用寿命。