舰船柴油机冷却系统不解体清洗技术

舰船柴油机在恶劣环境下长期运行会使冷却系统产生大量积垢和发生腐蚀，造成换热效率降低，油温、水温升高，转速、功率下降等问题 ，严重影响使用寿命。

因此，必需定期对舰船柴油机冷却系统进行清洗嘲。 

水垢是冷却水中含有的钙和镁重碳酸盐、氯盐、硫酸盐等各种盐类在过饱和状态下转为固态沉积而成。

冷却水温高于80℃时，重碳酸盐易形成碳酸钙和碳酸镁的硬质沉淀；

随着水分的蒸发，氯盐、硫酸盐等质量浓度逐渐增大，从而凝结聚集为水垢。 

目前，大多采取物理和化学相结合的方法对柴油机冷却系统零部件进行清洗。

物理方法主要包括对缸套、水腔和管道等零部件表面的积垢进行机械刮削清理、软磨粒清洗、硬磨粒清洗、水磨粒清洗、玻璃球或苯乙烯聚合物清洗。

化学方法主要针对机械方法难以接近、不易清除干净部位的积垢，将其浸泡在盐酸或硝酸等除垢溶液中，与溶液发生化学反应，进而溶解、软化后加以清洗。

物理和化学方法都需要对柴油机进行解体，不仅劳动强度大，清洗时间长，费用高，效率低，易损坏零部件等，而且由于装配工艺 和维修水平等方面的差异和不足，解体后的内燃机很难恢复到原有水平，从而造成内燃机性能下降。

动态化学不解体清洗采用专用清洗装置及清洗剂对舰船柴油机冷却系统进行清洗。

在舰船柴油机正常运行过程中，以清洗剂替代冷却液，利用有机酸的氧化性、酸性和活性基团的螯合能力，加上缓蚀剂、渗透剂等作用，将冷却系统的垢层剥离、浸润、分散、溶解、螯合至清洗剂中，并随清洗剂排出。 

清洗装置主要由离心泵、输液软管卷盘、搅拌器、管路接头、电磁阀、配液罐和清洗液储存罐等组成，具有注液、搅拌、加注等功能。

冷却系清洗系统工艺流程如图1所示，将水与专用清洗剂按一定比例混合、搅拌均匀，加入冷却水箱，注入舰船柴油机冷却系统。

图 1 冷却系清洗系统工艺流程

清洗溶液在冷却系统的内循环过程中与管路及部件上附着的水 (锈 )垢等发生化学反应 ，将水 (锈 )垢溶解后随溶液排出。

清洗时可在线自动检测清洗溶液的浊度和 pH值，检测清洗效果，防止过洗。 

舰船柴油机冷却系统不解体专用清洗剂由清洗主剂、缓蚀剂和清洗助剂组成。

清洗主剂是处理金属表面污垢最常用的化学药剂，包括无机酸和有机酸。

考虑到现有冷却系统的积垢主要为钙镁垢 ，因此选择有机酸作为清洗主剂。

清洗助剂是与主剂配伍的表面活性剂、渗透剂、消泡剂等。

利用表面活性剂的湿润、浸透和泡沫作用 ，用非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂进行复配，以提高溶垢效果。

另外，添加了某种醇类，其作用除了助溶外，还能使清洗剂稳定。

缓蚀剂是可以抑制或减缓金属腐蚀的化学物质。

常用的几种缓蚀剂主要成分为乌洛托品、醛一胺缩聚物、硫脲、吡啶、喹啉及其衍生物等。

考虑缓蚀剂的缓蚀效果、毒性、残留和降解作用，并注意缓蚀剂之间的协同效应和缓蚀剂的多功能要求，结合冷却系统材质和添加剂的环保性能要求，选择使用吸附型的咪唑啉类缓蚀剂。

本文针对清洗剂各组分质量分数变化对缓蚀和清洗效果的影响作进一步试验分析。

称取相同的垢样分别加至不同配方的清洗剂中，缓蚀效果和清洗效果如表1所示。

试剂分别为A，B，C，D，E，F，G，按不 同比例制成的清洗剂配方有QX1，QX2，QX3，Qx4，QX5，QX6。

从表1的结果可以看出：

混合垢样中有碳酸盐垢、氧化铁垢，少量的硫酸盐和硅酸盐混合垢。

单纯使用试剂A，清除碳酸盐垢和混合垢的速度较快，但除锈垢的速度相对较慢。

因此在配方中加入试剂B，使其缓慢反应产生氯化氢，从而加快除锈速度。

但是加入试剂B后铝片腐蚀严重，因为氯离子的存在加快了金属铝的腐蚀，这与溶液中氯离子的应力腐蚀有关。

在现有缓蚀剂中没有找到较好的铝缓蚀剂，而有机酸的加入可以有效减轻铝的腐蚀，因此，决定选用有机酸进行复配。

从清洗效果看，加入试剂B的清洗速率较快，而有机酸的清洗效果较差。

因此，着眼于寻找合适的有机酸和渗透剂来提高除垢速率。

根据锈垢成分和清洗材质，可以适当调整配方中有机酸的比例和缓蚀剂的用量。

经调研，具有较好乳化作用的OP一10和 JFC因泡沫较多，被6501替代；

同时复配常见的阳离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，并且加入中性助剂以提高清洗效率，对配方进行除垢试验和腐蚀试验。

从表1的结果可以看出配方Qx5缓蚀效果较好，可以较快清除钙镁垢和锈垢，因此对配方进行调整，调整后配方为LQX。

该配方产品与市面上性能较好的除垢剂进行清洗效果对比试验，清洗剂的除垢 (室温条件和55℃条件下 )和缓蚀效果 (室温条件下 )对 比结果如表2和表3所示。

从表2和表3可以看出，清洗剂LQX对钙镁垢、少量锈垢和混合垢均有较好的清洗效果 ；同时，对碳钢、铜、铝等金属也均有较好的缓蚀效果。 

根据上述试验结果，本文确定了舰船柴油机冷却系统最优的清洗剂配方。

通过台架试验 ，进一步验证清洗效果。

采用动态化学不解体清洗技术对舰船柴油机冷却系统进行30min不解体清洗，有效清除了汽缸缸套外部与汽缸缸体内部等部位的积垢 ，清除率最大达到8％；清洗后冷却系统的热交换效率明显提高。

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