變壓器用片式散熱器熱鍍鋅工藝

王偉行

（保定多田冷卻設(shè)備有限公司，河北保定071000）

1 片式散熱器的運(yùn)行原理及涂裝工藝

1.1 運(yùn)行原理

油浸式變壓器的片式散熱器主要由進(jìn)出油管，連接進(jìn)出油管的散熱片，用以連接變壓器油箱的法蘭、起吊的吊耳以及固定用的連接板等部分組成。散熱器安裝于變壓器油箱兩側(cè)，變壓器油從散熱器上管進(jìn)入，在散熱片中與空氣（自冷或風(fēng)冷）進(jìn)行熱交換后從下管流回變壓器油箱[1]。

1.2 涂裝工藝

1.2.1 噴漆、噴塑

鑒于變壓器片式散熱器的運(yùn)行原理及變壓器所處的野外復(fù)雜環(huán)境，傳統(tǒng)的涂料防腐由于其涂料本身壽命較短，屏蔽保護(hù)的原理難以達(dá)到在惡劣環(huán)境下對于散熱器的有效防腐保護(hù)，防護(hù)周期的短暫構(gòu)成維護(hù)費(fèi)用的提升，直接影響到供電的質(zhì)量、穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性，從而無法適應(yīng)當(dāng)下變壓器散熱運(yùn)行對高質(zhì)噴涂工藝的發(fā)展要求。散熱器表面需要在經(jīng)過預(yù)處理后采用靜電噴塑工藝，漆膜表面應(yīng)平整光滑無氣泡，底漆厚度需要大于15μm，漆膜厚度需要大于60μm，漆膜附著力應(yīng)達(dá)到GB 1720—1979《漆膜附著力測定法》規(guī)定的1～3級要求，并且表面涂刷材料應(yīng)該無毒無味，在高溫下不能產(chǎn)生有害氣體，也不能降低自身物理性能。

1.2.2 熱鍍鋅和冷鍍鋅

熱鍍鋅是在高溫下把鋅錠融化，并按照一定的配比加入輔助材料，然后把金屬結(jié)構(gòu)件侵入鍍鋅槽中，使金屬構(gòu)件上附著一層鋅層，從而達(dá)到屏蔽保護(hù)和陰極保護(hù)的雙重防護(hù)，具有很高的防腐能力、抗油污滲透能力和耐鹽霧性，因此，逐漸成為變電器散熱運(yùn)行的主要涂裝材料和實(shí)施工藝。

冷鍍鋅需要把鋅鹽溶液通過電解，使鐵離子和鋅離子進(jìn)行置換發(fā)應(yīng)，與熱鍍鋅同屬于屏蔽保護(hù)和陰極保護(hù)的雙重防護(hù)原理，而且工藝較熱鍍鋅更為精細(xì)與簡便，但是由于其一般來說不用加熱，上鋅量比熱鍍鋅要少很多，因此，在遇到油污、潮濕等惡劣環(huán)境時(shí)耐腐性就會有所喪失，不適合變壓器片式散熱器的防腐。

2 熱鍍鋅工藝的實(shí)施方法和步驟

由于熱鍍鋅工藝是對覆蓋金屬進(jìn)行必要的除污除油過程之后，將鋅進(jìn)行高溫融化至液體狀態(tài)，通過將鋼基體浸入鍍鋅槽中，經(jīng)過復(fù)雜的物理及化學(xué)變化，使鋼基體均勻鍍上較厚鋅層，并形成一層具有極強(qiáng)耐蝕性的鋅一鐵合金層，從而增強(qiáng)了鋼基體本身的強(qiáng)度及穩(wěn)定特性，因此，特別適合在各種強(qiáng)酸、堿霧氣等強(qiáng)腐蝕環(huán)境中達(dá)到對金屬構(gòu)件的強(qiáng)勢防護(hù)，總的來說，其工藝過程及方法主要分為以下幾個(gè)步驟。

2.1 熱鍍鋅前準(zhǔn)備

1）脫脂：鑒于散熱片再生產(chǎn)加工時(shí)會沾染上一定的油脂和污垢，就需要在浸鍍前根據(jù)油漬的不同，進(jìn)行針對性而全面的脫脂處理，工藝上大多采用有堿脫脂（熱堿溶液為100～150g/L，溫度為60～80℃）和水基金屬脫脂劑進(jìn)行脫脂。

2）酸洗：采用 15%H2SO4，0.1%硫脲，40～60℃或用 25%HCl，烏洛托品 3～5g/L，20～40℃進(jìn)行酸洗，酸洗溶劑的質(zhì)量分?jǐn)?shù)影響到酸洗的質(zhì)量和時(shí)間長短。因此，在注重酸洗溶劑配比的同時(shí)，還要在清洗過程中對鹽鐵比例進(jìn)行追蹤，當(dāng)鹽鐵達(dá)到150～200g/L時(shí)，就需要重新配比溶液進(jìn)行酸洗。

3）溶劑助鍍：在溶劑助鍍之前，對基件進(jìn)行徹底的水洗，以防基件表面的氧化鐵和酸洗殘液進(jìn)入助鍍劑，導(dǎo)致助鍍劑pH值的升高以及后期熱鍍過程中過多鋅渣的產(chǎn)生。水洗之后，就可以將基件浸于NH4Cl（100～150g/L），ZnC（l250～80g/L），pH值在4～5范圍內(nèi)的助鍍?nèi)芤褐校儨囟瓤刂圃?0～80℃，持續(xù)1～2min，從而在基件上形成一層薄的氧化鋅氨鹽膜，以達(dá)到避免基件氧化、活化基件的表面，提高鍍鋅質(zhì)量的目的。

4）烘干預(yù)熱：助鍍過后，將基件進(jìn)行傾斜，角度大于30°，以讓助鍍?nèi)軇┝鞅M，然后放入80～140℃的烘干炕上，進(jìn)行徹底的烘干預(yù)熱。

2.2 熱鍍鋅層形成

1）熱浸：鋅鍋熱浸的最佳溫度一般控制在440～460℃，溫度太低，鋅的流動性會降低，從而導(dǎo)致鍍層過厚，鋅件粗糙；而溫度高于470℃，浸鍍多產(chǎn)生的鋅渣會大大增加，不僅不利于合金層的形成，還會導(dǎo)致鍍鋅成本增加并對鋅鍋構(gòu)成一定的損害。

2）打灰：主要是在基件從鋅鍋中提出時(shí)對鍍鋅表面的鋅灰進(jìn)行去除，從而提高熱鍍鋅光滑與平整。

3）提升：基件從鋅鍋中提出的速度不應(yīng)太快，應(yīng)保證鋅液能夠回流至容器中，形成均勻的鋅層，不出現(xiàn)毛刺、鋅瘤等現(xiàn)象。

2.3 冷卻、鈍化和整理

1）冷卻：將鍍件擺放至45°的角度進(jìn)行控鋅，需要在鍍層沒有發(fā)生灰暗反應(yīng)時(shí)盡快下入水中，水溫需控制在30～60℃。

2）鈍化：由于變壓器片狀散熱器運(yùn)行工作的環(huán)境多數(shù)是在室外，因此，為了減少散熱器被大氣腐蝕而產(chǎn)生的白銹，就需要用鉻酸鹽對基件進(jìn)行鈍化浸泡處理，從而形成一層鉻鹽膜以防止大氣腐蝕引起的白銹。

3）整理與檢修：主要是對鍍層的外觀進(jìn)行必要的去瘤、去流掛處理，并對鍍層的厚度、強(qiáng)度和性能進(jìn)行科學(xué)地檢驗(yàn)，保證鍍層厚度符合GB/T 13912—2002《金屬覆蓋層 鋼鐵制件熱矜鍍鋅層技術(shù)要求及試驗(yàn)方法》的要求，同時(shí)在90°～180°的彎曲試驗(yàn)中，沒有出現(xiàn)裂紋及鍍層脫落，耐腐性、耐鹽霧性以及抗?jié)B性能夠適應(yīng)變壓器片式散熱器的運(yùn)行環(huán)境。

3 片狀熱鍍鋅散熱器工藝的優(yōu)化

3.1 消除鋅液面的結(jié)塊渣滓

配備固定的人手與設(shè)備，在基件浸入鋅液面前對鋅灰進(jìn)行攪拌，并預(yù)留出基件提出的出口，在基件提出前快速對出口處進(jìn)行鋅液的攪拌，直至大塊的、漂浮與鋅液表面的渣滓變成黃褐色的鋅灰，然后再進(jìn)行之后的打灰處理，從而防止大塊的鋅渣附著于基件的表面。

3.2 減低助鍍劑中的二價(jià)鐵離子

可以根據(jù)助鍍工藝的發(fā)展需要，在助鍍劑中定時(shí)投放鋅塊，是助鍍劑中的二價(jià)鐵變?yōu)槿齼r(jià)鐵，而且可以有效將pH值穩(wěn)定在4～5的范圍之內(nèi)，但是需將三價(jià)鐵離子的濃度控制在0.3～1.0g/L，由于三價(jià)鐵離子便于通過過濾機(jī)進(jìn)行過濾，因此，能夠有效降低助鍍劑中的鐵離子，從而減少助鍍和熱鍍過程中鋅渣的產(chǎn)生。

3.3 無鉻鈍化處理技術(shù)的運(yùn)用

傳統(tǒng)的鍍層鈍化都是采用鉻酸鹽溶液進(jìn)行鈍化，但是這種溶液為劇毒物質(zhì)，不僅威脅操作人員的生命與健康，而且會對環(huán)境構(gòu)成損害，因此，為了進(jìn)一步普及片狀熱鍍鋅散熱器在變壓器散熱運(yùn)行上的應(yīng)用，就應(yīng)該適時(shí)采用無鉻鈍化處理技術(shù)。

4 結(jié)語

變壓器的散熱性能是其安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要因素，而提高變壓器片式散熱器在輔助散熱功能實(shí)施的耐久性和可靠性，就要不斷優(yōu)化其防腐覆蓋材料及工藝的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性。熱鍍鋅工藝是目前較為符合變壓器片式散熱器發(fā)生原理和運(yùn)行環(huán)境的覆蓋工藝，為了達(dá)到熱鍍鋅工藝操作的規(guī)范性和安全性，就要適時(shí)提升工藝的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)化各個(gè)步驟的操作規(guī)范，從而達(dá)到片式熱鍍鋅散熱器性能的不斷優(yōu)化。