梁子文，吳晗

（珠海格力電器股份有限公司，廣東珠海，519070）

空調(diào)制造需要對空調(diào)系統(tǒng)進行氣密性的檢查。目前行業(yè)常用的檢查方式主要有氦檢、鹵素檢和氮氣保壓檢。這幾種傳統(tǒng)的檢漏方式，均存在缺陷。其中，氦氣為戰(zhàn)略性資源，價格貴，波動范圍大，供應不穩(wěn)定；內(nèi)機采用鹵素檢，會導致鹵素排放，引起環(huán)境污染問題；氮氣保壓檢則檢出效果不佳。因此需要研究使用一種環(huán)保的、經(jīng)濟的檢漏方式。其中氮氫混合氣是比較立項的一種選擇。氮氫混合氣（5 %氫氣+95 %氮氣）是符合國際標準（ISO10156-2010）的安全不可燃氣體，無毒性和腐蝕性，綠色環(huán)保。因此可研究采用氮氫混合氣體對空調(diào)系統(tǒng)進行氣密性檢測，取代氦檢、鹵素檢或氮氣保壓檢等傳統(tǒng)檢漏方式。下面將對氮氫混合氣在空調(diào)系統(tǒng)檢漏上的應用進行分析和論述［1-2］。

1 可行性分析

通過如下表1可行性分析，初步判斷方案可行。

表1 可行性分析

蟻巢腐蝕的可能機理如下：

在潮濕氣氛中，羧基酸酸化銅表面的水并穿透氣態(tài)氧化銅薄膜傷面，使銅溶化在表面的水中。

同時在水層羧基酸與一價銅離子之間形成一價銅復合物。

而X是HCOO-，RCOO-（R：烴基群）。水中的復合物通過復合濃度、溫度和濕度進行局部變化從溶液中析出。該復合物氧化形成Cu2O和二價銅復合物［3］。

微觀槽中的二價銅復合物在小坑中與銅反應，形成一價銅復合物。

CuX再次氧化，見方程式（3）或（4）。該催化反應連續(xù)出現(xiàn)并起作用。這種陰極反應主要是氧化還原反應。

在陰極區(qū)域生成的OH-離子向正極轉移和擴散生成Cu2O。該Cu2O會在小坑的脆弱部位產(chǎn)生裂紋。由于熱循環(huán)和冷循環(huán)的抽吸會使氧氣穿透。穿透的氧氣會氧化CuX，在小坑壁上形成Cu2O。這個循環(huán)反應會促進腐蝕。熱力學研究給一價銅和二價銅復合物的蟻巢腐蝕機理提供了理論支撐［4］。

從蟻巢腐蝕機理看，腐蝕主要是氧化反應，而氫氣是良好的還原性氣體，因此從機理上看，氫氣不會導致蟻巢腐蝕。

2 可靠性驗證

使用混合氣體對空調(diào)系統(tǒng)進行氣密性檢測，主要檢測的對象是換熱器及空調(diào)內(nèi)機，換熱器在氣密形檢測完成后，即會排掉檢測氣體，并裝配到整機上；而內(nèi)機在售后安裝時，需要先排放檢漏氣體，并抽真空，然后對接外機安裝。因此需要重點驗證兩方面的可靠性：一是混合氣長時間與銅管接觸，是否對銅管有腐蝕性；二是當某些原因導致混合氣體殘留在空調(diào)系統(tǒng)中，經(jīng)長時間運轉后，是否產(chǎn)生腐蝕性物質(zhì)。實驗方案主要針對以上兩點制定，如下表2為可靠性驗證。

表2 可靠性驗證

從實驗結果看，混合氣體對空調(diào)系統(tǒng)并無不良影響。

氮氫混合氣（5% 氫氣+95 % 氮氣）是符合國際標準（ISO10156-2010）的安全不可燃氣體，因此此處不討論符合比例的混合氣安全性，討論的重點主要是混合氣經(jīng)長時間靜止后，是否存在氫氣、氮氣分層的問題。

氫氣質(zhì)量相比氮氣要氫，在分子靜止不動的情況下，長時間靜置，理論上氫氣和氮氣會出現(xiàn)的分層，氫氣會積聚在氮氣的上部。但混合氣體中，氫氣和氮氣都是以分子的形式存在，且分子都在做不規(guī)格的運動，因此在一定的空間中，沒有足夠的高度差，不會出現(xiàn)明顯的分層，但可能存在一定的濃度梯度［5］。

實驗驗證（氣瓶高度1.5米，驗證時間11天）：從實驗數(shù)據(jù)看，氣瓶在經(jīng)過長時間的靜置，氣瓶頂部氫氣的濃度有輕微的上升，靜置11天，頂部氫氣濃度從4.97 %上升至5.03 %，上升了0.06 %。如下圖1為氣瓶頂部氫氣濃度。

圖1 氣瓶頂部氫氣濃度

解決措施如下，生產(chǎn)過程如果使用氣瓶的方式，需要控制混合氣的閑置時間，避免由于長時間閑置導致的頂部氫氣濃度超標，具體的閑置時間限制需要根據(jù)容器的高度實驗驗證；氮氫檢漏在成品的應用主要在分體內(nèi)機，而內(nèi)機的蒸發(fā)器高度一般在0.2米以內(nèi)，而且蒸發(fā)器內(nèi)部結構復雜，不存在濃度差的問題。另外，充注在蒸發(fā)器的混合氣體一般只有60 ml，因此氫氣只有3 ml，基本可以忽略。

廠內(nèi)供氣方式主要部分為氣站，氣站包含氫氣罐、氮氣罐、混合設備，廠內(nèi)供氣模式如圖2所示。在氣站通過混合設備自動將氣體混合成 95 %氮氣+5 %氫氣，然后通過管道輸送至灌注崗位使用。灌注崗位放置兩個混合氣氣瓶，一備一用，當A氣瓶壓力下降至設定值（5 MPa）后，氣瓶閥門自動關閉，并打開B氣瓶，同時氣站對A氣瓶進行補氣，氣瓶最高氣壓13 Mpa。

圖2 廠內(nèi)供氣模式

3 產(chǎn)生效益

在成本方面，采用氮氫檢漏取代鹵素檢，成本可以下降50 %以上；如果取代氦檢，成本可以下下降80 %以上；在質(zhì)量方面，采用氮氫檢取代氮氣保壓檢，檢出率可以提高95 %以上；在環(huán)境保護方面，杜絕了內(nèi)機冷媒排放導致的環(huán)境污染問題。

4 結論

氮氫混合氣在家用空調(diào)系統(tǒng)檢漏中的應用，有效的解決了內(nèi)機冷媒排放導致的環(huán)境污染問題；解決了氮氣保壓的檢漏效果差問題；解決了氦氣檢漏的高成本問題。氮氫混合氣檢漏是一種在綠色環(huán)保的基礎下，實現(xiàn)低成本、高質(zhì)量的系統(tǒng)檢漏方式，具有很強的借鑒、推廣價值。