一種泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質及其配制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種具有泄漏提示功能乙二醇型換熱介質，具體地講是一種泄漏提示 型防腐緩蝕換熱介質及其配制方法，它對換熱系統金屬材質具有長效防腐緩釋作用，可用 于風洞或工業設備的換熱系統，也可用于內燃機冷卻系統。
【背景技術】
[0002] 乙二醇與水形成的溶液具有沸點高（108°C)、冰點低（最低可至-59°C)、不易揮 發、安全性好等特點，是一種工業上重要的載冷載熱介質。但乙二醇水溶液在換熱設備中長 期工作時，其中的乙二醇會被氧化，生成乙醇酸、乙醛酸和乙二酸等多種腐蝕性物質，引起 換熱系統金屬材質的腐蝕，這些腐蝕產物的析出會引起換熱系統熱傳導率下降、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緩蝕劑和有機緩蝕劑兩大類上百種。無機 緩蝕劑有磷酸鹽、硼酸鹽、亞硝酸鹽、硅酸鹽、重鉻酸鹽等；有機緩蝕劑主要包括有機胺、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，沒有一種物質能夠同時 保護幾種金屬，故需采用復合緩蝕劑。具體采用的緩蝕劑種類和數量需要根據系統所采用 的金屬材質以及乙二醇水溶液的濃度確定。
[0004] 在換熱系統運行過程中，對大量泄漏的情況(一般很難出現）可通過換熱介質液位 降低來發現；對經常出現的少量泄漏采用人工檢查的方法發現。而在結構復雜、管路部件繁 多、空間狹小的風洞及工業設備中，人員進出困難，難以做到及時的觀察發現，就會造成換 熱介質損耗嚴重、場地污染、人員健康受損。

【發明內容】

[0005] 本發明的目的是針對材質為不銹鋼、銅、黃銅、鑄鐵、焊料、鋁的換熱系統，提供一 種具有泄漏提示功能的乙二醇型換熱介質組合物，以解決現有技術中存在的上述問題。使 用本發明的換熱系統組合物，不但對換熱系統金屬材質具有長效防腐緩釋作用，還能及時 提示換熱系統泄漏。
[0006] 實現本發明的技術方案是：一種泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物，按質量百 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] 在上述換熱介質組合物中，乙二醇與水形成溶液作為換熱介質主體，降低溶液冰 點，提高溶液沸點。苯甲酸鈉對換熱介質起防霉防臭作用，同時對鋼、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，防止換熱介質產生堿性 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同對鋼、鐵、銅等具有良好的緩釋作用，且本身是堿性， 可調節換熱介質至腐蝕不易發生的堿性環境。磷酸是pH值調節劑，可將成品換熱介質的pH 值調節至目標值。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，并減緩孔 蝕發生。
[0011] 在上述換熱介質組合物中，乙二醇和去離子水兩種物質在換熱介質中的總質量百 分比約為97%~98%，二者的相對用量可根據換熱系統實際所需沸點和冰點確定。
[0012] 本發明換熱介質組合物，沸點> 105°C，冰點為-20°C~-35°C，pH值為9-10，實際 使用可根據需要加入去離子水稀釋至更高冰點和更低沸點使用。
[0013]上述泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物的配制方法，包括步驟： (a) 按上述質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行。
[0014] 本發明換熱介質組合物對金屬材質的防腐緩蝕性能測試按美國材料協會標準 ASTMD1384-2005el執行。泡沫體積和泡沫消失時間測試按石油化工標準SH/T0066-2002 執行。泄漏指示能力測試按以下方法進行：在醫用軟塑輸液袋中注入換熱介質，調整輸液器 的流量調節器，使滴管中換熱介質滴落速度為30±2滴/分。測試在無風廠房中，常溫下進 行。輸液器出口離地〇.5m，使換熱介質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，待聞到臭味時變拳為掌。第一滴換熱介質滴到不銹鋼盤時開始計時，待5 人中有4人手呈掌形時，停止計時，結束測試。
[0015] 本發明的有益效果是： 1、對材質為不銹鋼、銅、黃銅、鑄鐵、焊料、鋁的換熱系統，能起到長效的防腐緩蝕作用。
[0016]2、能在結構復雜、管路部件繁多、空間狹小的風洞和工業設備換熱系統中及時提 示泄漏，有效降低人員日常檢查工作難度及強度。
【具體實施方式】
[0017] 下面通過實施例進一步說明本發明。在以下實施例中，用不銹鋼、銅、黃銅、鑄鐵、 焊料、鋁各試片按ASTMD1384-2005el進行336小時試驗后，各試片質量變化絕對值（mg)表 示換熱介質對各材質的腐蝕性，這一數值越低，說明換熱介質對金屬材質的防腐緩蝕性能 越好。用泡沫體積（mL)和泡沫消失時間（s)表示換熱介質的消泡能力。用臭味察覺時間 (s)表示換熱介質的泄漏提示能力。
[0018] 實施例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。所得換熱介質按ASTMD1384-2005el標準和SH/T0066-2002標準測 試防腐緩蝕性能和泡沫體積、泡沫消失時間，在表1中列出了測試結果。
[0019] 實施例2 按以下表1中指定的各組分含量重復實施例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中列出了測試結果。
[0020] 實施例3 按以下表1中指定的各組分含量重復實施例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中列出了測試結果。
[0021] 泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物的泄漏提示能力測試方法：在醫用軟塑輸液 袋中注入換熱介質，調整輸液器的流量調節器，使滴管中換熱介質滴落速度為30±2滴/ 分；測試在無風廠房中，常溫下進行。輸液器出口離地〇. 5m，使換熱介質自由滴落于不銹鋼 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，待聞到臭味時變拳為掌。第一滴換熱介質 滴到不銹鋼盤時開始計時，待5人中有4人手呈掌形時，停止計時，結束測試。
[0022] 表 1
【主權項】
1. 一種泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物，其特征在于：按質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. 根據權利要求1所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物，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. 根據權利要求1所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物，其特征在于：所述消 泡劑為水性體系消泡劑。4. 根據權利要求3所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物，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. 權利要求1至4之一所述的泄漏提示型防腐緩蝕換熱介質組合物的配制方法，其特 征在于：包括步驟： (a) 按上述質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行。
【專利摘要】本發明公開了一種可以提示泄漏的防腐緩蝕換熱介質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材質具有優良、長效的防腐緩蝕性能，并能在結構復雜、管路部件繁多、空間狹小的風洞及工業設備換熱系統運行中，通過臭味劑及時提示泄漏。
【IPC分類】C09K5/10
【公開號】CN104962243
【申請號】CN201510245203
【發明人】史煜, 馬俊, 何顯中, 于常安, 羅遠強, 張國彪, 蔣鐵登, 解志軍, 李先鋒
【申請人】中國空氣動力研究與發展中心設備設計及測試技術研究所
【公開日】2015年10月7日
【申請日】2015年5月14日