孫效禹，李俊頎，葉遠(yuǎn)東，盛國福，余國嚴(yán)

(中廣核鈾業(yè)發(fā)展有限公司 中廣核先進(jìn)燃料工程試驗中心，廣東 陽江 529500)

0 引 言

燃料組件條帶是采用沖壓的方式生產(chǎn)出來的，生產(chǎn)過程中會沾污模具上的機(jī)油、潤滑油、防銹油等礦物油，在條帶組裝焊接前必須通過清洗達(dá)到相當(dāng)清潔度才能進(jìn)入下一道工序。而條帶特征復(fù)雜，在普通清洗條件下，容易產(chǎn)生氣阱，影響清洗效果；且清洗劑多采用強(qiáng)堿，直接排放會對環(huán)境造成污染。

碳?xì)淝逑磩┦怯稍徒?jīng)精餾塔蒸餾而來，再經(jīng)過加氫、脫硫及脫芳烴等工藝處理得到飽和烷烴，再復(fù)配以穩(wěn)定劑等制備而成，不含氮、硫、芳香烴等，對人體無毒副作用。其溶解度參數(shù)SP值為7～8，此值因與機(jī)械加工油的SP值(7～8)一致，因此易于將加工后殘留的油污溶解，并且具有很高的清洗力。如果再配以抽真空、超聲波、震動、加溫等物理手段，將大大增強(qiáng)碳?xì)淝逑茨芰ΑＲ虼?，理論上超聲波碳?xì)淝逑垂に囀潜容^適用于燃料組件條帶清洗的，以下介紹一種條帶碳?xì)淝逑垂に?，并通過試驗驗證其適用性。

1 碳?xì)淝逑垂に?/h2>

碳?xì)淝逑垂に嚍椋荷狭稀暶摎馇逑床邸暡ㄕ婵涨逑床邸婵照羝稍锊邸隽?。超聲脫氣清洗槽中溶劑?jīng)過脫氣處理，超聲空穴作用增強(qiáng)，清洗能力較未脫氣前大幅提高；超聲波真空清洗槽經(jīng)過抽真空后，有利于盲孔、狹縫的清洗；真空蒸汽干燥槽通過負(fù)壓將蒸汽釜中的碳?xì)湔羝氩垠w內(nèi)，對工件進(jìn)行蒸汽洗浴加熱，通過真空干燥，能將清洗零件的密著部位及凹部位徹底進(jìn)行干燥。

碳?xì)淝逑磩橹Z爾曼環(huán)?？萍?江蘇)有限公司生產(chǎn)的CLEANEROILRQ清洗劑，是一種加氫飽和烷烴，其理化特性如下：外觀：無色透明液體；氣味：輕微溶劑味；自燃溫度>200 ℃；密度：0.74 g/cm3(15 ℃測量)；粘度：1.59 mm2/s(15 ℃測量)；沸點(diǎn)：194 ℃；閃點(diǎn)：64 ℃；溶解度為醇和醚混溶，不溶于水。

2 試驗方法

該試驗產(chǎn)品選擇鋯合金條帶9條，每3條一組，每組分別帶有手印、沖壓油、記號筆(同時圖油漆筆、酒精筆、油性筆)等污漬。試樣分布情況如表1所列。

表1 試樣分布

影響碳?xì)淝逑葱Ч囊蛩赜泻芏啵驹囼炦x擇了超聲波真空清洗槽的超聲波電流、超聲波清洗時間和真空蒸汽干燥槽的導(dǎo)熱油加熱溫度作為可變參數(shù)進(jìn)行試驗。其余參數(shù)及環(huán)境因素保持一致。清洗可變參數(shù)為：超聲電流：2～4 A；超聲清洗時間：200～600 s；導(dǎo)熱油溫度：150～190 ℃。

試驗過程:

(1) 溫度試驗(固定超聲電流2A、超聲清洗時間200s)。

①在試樣1～9上分別制作指印、沖壓油、記號筆筆污漬；②調(diào)整導(dǎo)熱油溫控在150 ℃，并完成3個槽的清洗；③用目視法和白布擦拭法檢測指印和記號筆試樣，用38#達(dá)因筆法檢測沖壓油試樣；④在記錄表中記錄檢測結(jié)果；⑤重復(fù)上述步驟進(jìn)行170 ℃和190 ℃的清洗試驗。

(2) 時間試驗(固定超聲電流2A，導(dǎo)熱油溫度150℃)。

①在試樣1～9上分別制作指印、沖壓油、記號筆污漬；②調(diào)整超聲時間400 s，并完成3個槽的清洗；③用目視法和白布擦拭法檢測指印和記號筆試樣，用38#達(dá)因筆法檢測沖壓油試樣；④在記錄表中記錄檢測結(jié)果；⑤重復(fù)上述步驟進(jìn)行600 s的清洗試驗。

(3) 電流試驗(固定超聲時間200 s，導(dǎo)熱油溫度170 ℃)。

①在試樣1～9上分別制作指印、沖壓油、記號筆污漬；②調(diào)整超聲電流3 A，并完成3個槽的清洗；③用目視法和白布擦拭法檢測指印和記號筆試樣，用38#達(dá)因筆法檢測沖壓油試樣；④在記錄表中記錄檢測結(jié)果；⑤重復(fù)上述步驟進(jìn)行4A的清洗試驗。

(4) 腐蝕試驗

用(2A、200s、170 ℃)的參數(shù)清洗2片腐蝕樣片，送到激光焊接崗位進(jìn)行激光焊接，隨后按照ASTM G2進(jìn)行蒸汽腐蝕試驗(18.7 MPa，360 ℃，24 h)，以驗證清潔度。

3 試驗結(jié)果及分析

(1) 清洗試驗結(jié)果

清洗試驗結(jié)果記錄如表2所列。

表2 試驗結(jié)果記錄

通過試驗可見，無論增強(qiáng)真空超聲清洗槽的超聲電流或者清洗時間，還是提高真空蒸汽干燥槽的溫度，都無法去除條帶上的指印，可判斷該碳?xì)淝逑磩o法清洗指印等動物油脂。如圖1所示是因碳?xì)淝逑礄C(jī)SP值與動物油脂SP值相差太多，無法相溶。因此，在后續(xù)條帶沖制過程中需配套手套，防止指印沾污。

圖1 指紋殘留

如圖2所示，三片試樣從上至下依次為導(dǎo)熱油在150 ℃、170 ℃、190 ℃清洗后試樣圖，其中圖2(a)、(b)分別為清洗前、后試樣照片。對于沖壓油試樣，在導(dǎo)熱油150 ℃條件下，試樣清洗后存在隨機(jī)的不潔凈、碳?xì)錃埩衄F(xiàn)象，而在170 ℃和190 ℃均未出現(xiàn)該現(xiàn)象?？梢娫谡婵照羝稍锊壑?，由于工件溫度偏低，無法在出槽前蒸發(fā)掉冷凝后的碳?xì)?。該問題可以通過提高導(dǎo)熱油溫度(提升蒸汽發(fā)生器的蒸汽溫度)或者增加工件蒸氣浴時間來解決，但考慮到提高導(dǎo)熱油溫度有增加導(dǎo)熱油積碳的風(fēng)險，不建議導(dǎo)熱油溫度超過170 ℃。

圖2 沖壓油清洗前后對比

圖3為不同筆記清洗試驗圖，如圖3(a)所示從左至右分別為油漆、油性、酒精筆跡。對于幾種筆跡，由于該碳?xì)淝逑磩┡c醇是混溶的，所以對于酒精性筆跡可以輕松清洗掉，這可以從試驗結(jié)果看出。而對于油漆筆或者不明內(nèi)含物的油性筆，無論增強(qiáng)電流、增加清洗時間、提高加熱溫度，清洗效果均一般。因此，在后續(xù)條帶生產(chǎn)過程中，在對條帶進(jìn)行標(biāo)記時應(yīng)使用酒精性記號筆。

圖3 筆跡清洗前后對比

(2) 腐蝕試驗

圖4為清洗后試樣經(jīng)焊接、腐蝕后照片。經(jīng)過高溫腐蝕試驗，兩個試樣上均未見褐色或者白色腐蝕痕跡，說明腐蝕樣片清潔度良好。

圖4 焊接試樣腐蝕前后對比

4 結(jié) 論

本實驗針對一種燃料組件系帶，摸索了合理的清洗工藝參數(shù)，并測試了該工藝對不同污染的適應(yīng)性，結(jié)果表明：

(1) 該清洗工藝對指紋基本無去污能力，這一點(diǎn)從碳?xì)淝逑磩┕逃刑匦钥赏茰y。

(2) 該清洗工藝對沖壓油去污能力極佳；清洗效果對超聲波電流、超聲波時間不敏感，蒸氣浴溫度對工件最終清潔度有一定關(guān)系，但不明顯，但能夠關(guān)系到工件出槽時攜帶碳?xì)淝逑礄C(jī)量。因此可能根據(jù)設(shè)備自身能力選擇合適的清洗工藝參數(shù)。建議導(dǎo)熱油溫度設(shè)置在170 ℃左右。

(3) 該清洗工藝對酒精性記號筆清洗效果佳；對油漆筆無去污能力；對于油性記號筆，由于油性成分未知，清洗效果存在不確定性，建議生產(chǎn)過程中不采用油性記號筆做標(biāo)記。