PDF《交通运输行业标准》

交通运输行业标准 《重负荷机动车发动机冷却液用补充添加剂(SCA)》 (征求意见稿) 编制说明 《重负荷机动车发动机冷却液用补充添加剂(SCA)》编制组

2017 年6月1目录1工作简况

1 1.

1 任务来源

1 1.2 工作过程

1 2 项目背景

1 2.1 国外概况

1 2.2 国内概况

7 3 编制原则

8 4 主要技术内容的确定

9 4.1 标准范围

9 4.2 引用文件

9 4.3 术语定义

9 4.4 产品分类

10 4.5 技术要求及试验方法

10 4.6 检验规则

14 4.7 标志、包装和运输

14 5 验证试验

15 6 预期的经济效果、社会效果及环境效果分析

16 7 采用国际标准和国外先进标准的程度

16 8 与有关的现行法律、法规和标准的关系

17 9 重大分歧意见的处理经过和依据

17 10 其他应予说明的事项

17 2

1 工作简况 1.1 任务来源 根据交通运输部科技司 《关于下达

2016 年交通运输标准化计划的通知》 (交 科技函(2016)506 号)文件要求,由交通运输部公路科学研究院(简称 公路 院 )组织开展《重负荷发动机冷却液用补充添加剂》交通行业标准的制定工作 (计划编号:JT 2016-143). 本项目主要承担单位为交通运输部公路科学研究院,主要起草人为张D、唐林、王静、王平等,其中,张D负责标准制定的组织工作,唐林、王静负责标准 的编写及试验验证工作,王平负责标准的调研工作. 1.2 工作过程

2016 年9月公路院汽运中心成立标准编制组,内部明确了分工和任务.

2016 年10 月查阅并搜集国内外重负荷发动机冷却液用补充添加剂的资料.

2016 年12 月完成 ASTM D5752-10 《重负荷发动机冷却液预添加用补充添加 剂(SCA)技术规范》等外文资料的中文翻译稿.

2017 年2月结合国内外资料,初步编写标准初稿及其编制说明.

2017 年5月编制组召开讨论会,对标准初稿进行逐条讨论,提出进一步修 改意见.

2017 年6月依据编制组讨论意见进行修改,形成标准征求意见稿及其编制 说明.

2 项目背景 2.1 国外概况 2.1.1 SCA 技术

20 世纪

50 年代中期,美国康明斯(Cummins)公司首先在冷却液中应用补 充添加剂(SCA)来控制铸铁汽缸的缸套穴蚀,随后 SCA 在重负荷冷却系统维 护中得到广泛的应用.SCA 的主要作用是防止汽缸缸套穴蚀和冷却系统热表面 结垢,同时补充在正常使用过程中添加剂的消耗. SCA 的发展主要经历了

3 代,最初 SCA 以铬酸盐型配方为主,但由于铬酸

1 盐污染环境同时能氧化冷却液的二元醇型防冻剂而产生相容性问题, 所以后来逐 渐被硼砂-亚硝酸盐型 SCA 所代替. 硼砂-亚硝酸盐型 SCA 配方的主要组分为硼砂、 亚硝酸盐、 硅酸盐和硝酸盐, 同时还含有少量抗泡剂、表面活性剂、防垢剂等.其中硼砂主要作为缓蚀剂,将pH 值控制在合适的范围,亚硝酸盐防止汽缸缸套的气穴腐蚀,硅酸盐和硝酸盐 对铝进行保护.硼砂-亚硝酸盐型 SCA 获得了广泛的应用,但同时在使用过程中 也发现了很多问题,这种配方的 SCA 中抑制缸套穴蚀的主要组分是亚硝酸盐, 亚硝酸盐是属于氧化膜型缓蚀剂,缓蚀剂浓度不足时非常危险,容易在材料表面 产生局部腐蚀甚至腐蚀穿孔, 所以在使用过程中一般将亚硝酸盐的浓度维持在很 高,但亚硝酸盐浓度高对焊锡具有侵蚀作用,容易使接头处腐蚀而出现泄漏.硼 砂能加剧铝合金的传热腐蚀和气穴腐蚀.在SCA 中保护铝合金的主要缓蚀剂为 硅酸盐, 但若在补充冷却系统使用硬水时,硅酸盐会与硬水中的钙镁离子反应而 失去对铝的保护.在实际使用过程中,SCA 的浓度经常达到推荐浓度的 3~4 倍, 硅酸盐含量高容易出现硅酸盐凝胶, 使硅酸盐析出, 同时溶液中的固溶体含量高, 还会引起水泵泄露. 由于硼砂-亚硝酸盐型 SCA 在使用过程中存在的很多不足, SCA 的开发和使 用者都希望获得足够的缸套穴蚀保护, 同时能够降低亚硝酸盐的含量以减轻对焊 锡的侵蚀,并且改善在硬水条件下对铝合金的保护效果.20 世纪

80 年代中期, 钼酸盐型缓蚀剂在冷却液中的应用促进了 SCA 技术的发展.对于钼酸盐缓蚀剂 在冷却液中的使用效果, 国外研究人员使用玻璃器皿腐蚀试验、铝合金在无压和 加压状态下的传热腐蚀试验、福特公司 BL3-2 铝泵气穴腐蚀试验及恒电流试验 等方法进行了系统的研究. 通过对钼酸盐、磷酸盐和硼砂在单独使用和复配使用 条件下的防腐效果进行研究,得出以下结论:(1)钼酸盐、磷酸盐和硼砂中的 任何两种复配使用,可以防止铸铁和铸铝腐蚀;

铜、钢和低铅焊锡三种金属,可 以用硼砂与硝酸盐组合, 或者钼酸盐与磷酸盐组合与甲基苯三唑混合使用,可以 得到很好的保护. 磷酸盐对高铅焊锡具有很强的腐蚀作用,但与钼酸盐配合使用 可将腐蚀程度大大降低.(2)钼酸盐对加压和无压状态下的铝合金传热腐蚀都 具有保护作用. 低浓度的磷酸盐在无压和加压状态下的传热铝合金都具有侵蚀作 用, 但高浓度磷酸盐对无压状态下的传热铝合金侵蚀作用很小,在加压状态下则

2 具有保护作用. 而硼砂在所有的浓度范围内都对传热铝合金具有侵蚀作用.对铝 合金的传热腐蚀可以通过高浓度的磷酸盐和合适浓度的钼酸盐配合实现.(3) 钼酸盐和磷酸盐对铝泵的气穴腐蚀都具有抑制作用, 硼砂浓度超过一定值时会加 剧铝泵的气穴腐蚀.(4)钼酸盐与磷酸盐具有协同缓蚀作用,配合使用时能降 低添加剂的消耗速率. 由于钼酸盐对铝合金的很好的保护作用,对其他金属无侵蚀,同时与磷酸盐 之间的协同缓蚀作用能够对铸铁进行保护,弗列加/康明斯公司在

20 世纪

080 年 底开发出了以磷酸盐和钼酸盐为主的第三代磷酸-钼酸盐型 SCA 配方.磷酸-钼 酸盐型 SCA 中,用磷酸盐和钼酸盐代替了硼砂-亚硝酸盐配方中的硼砂,磷酸盐 作为缓冲剂, 使用钼酸盐和亚硝酸盐共同作用抑制汽缸缸套穴蚀.由于磷酸盐和 钼酸盐之间的协同缓蚀作用,降低了亚硝酸盐和硅酸盐的浓度.磷酸-钼酸盐型 SCA 与硼砂-亚硝酸盐型 SCA 相比具有以下几方面的优点:(1)对铝合金更好 的保护效果.磷酸-钼酸盐型 SCA 在添加硬水时具有更好的保护效果.硼砂-亚 硝酸盐型 SCA 主要依靠硅酸盐对铝进行保护,在添加硬水时,硅酸盐与硬水反 应便失去了对铝合金的保护效果.在磷酸-钼酸盐型 SCA 配方中,即使硅酸盐与 硬水反应后, 配方中的磷酸盐和钼酸盐都能对铝合金提供保护作用.而且这种配 方的 SCA 对铝传热腐蚀的保护效果更好.(2)对焊锡保护效果更好.硼砂-亚 硝酸盐型 SCA 使用高浓度的亚硝酸盐防止汽缸缸套穴蚀,但高浓度的亚硝酸盐 对焊锡具有侵蚀作用. 亚硝酸盐的含量在超过 3000mg/kg 时, 就会引起焊锡腐蚀, 而硼砂-亚硝酸盐型 SCA 推荐的亚硝酸盐含量为这一含量的二倍.在磷酸-钼酸 盐型 SCA 中,亚硝酸盐的含量大大降低,约为 700mg/kg,所以由于亚硝酸盐侵 蚀作用引起的焊锡腐蚀明显减少,容易对焊锡进行保护.(3)与冷却液的相容 性得到了提高.SCA 在冷却液中使用时,冷却液或 SCA 中的硅酸盐有时会产生 凝胶出现相容性问题,所以在 ASTM D4985 的重负荷冷却液规范中要求冷却液 的硅酸盐含量低,目的就是避免在使用过程中与 SCA 产生相容性问题.在磷酸- 钼酸盐型 SCA 配方中,由于钼酸盐型对铝合金都具有保护作用,降低了 SCA 中 硅酸盐的含量,因而硅酸盐凝胶的可能性降低,相容性能得到提高.(4)改善 了缸套穴蚀保护效果.SCA 最重要的功能是防止汽缸缸套穴蚀,硼砂-亚硝酸盐 型SCA 通过使用高浓度亚硝酸盐提供了很好的缸套穴蚀保护效果.在磷酸-钼酸

3 盐型 SCA 中, 不但磷酸盐和钼酸盐对铸铁的全面腐蚀的保护具有协同缓蚀作用, 而且钼酸盐与亚硝酸盐对铸铁的缸套穴蚀保护也具有协同缓蚀作用,各使用

250 mg/kg 的亚硝酸盐和钼酸盐复配后的效果要比单独使用

500 mg/kg 的任何一种缓 蚀剂的防腐效果都要好得多.在磷酸-钼酸盐型 SCA 中,由于钼酸盐与亚硝酸盐 之间存在的协同缓蚀作用,亚硝酸盐的含量比硼砂-亚硝酸盐型 SCA 降低了 50%~60%,而且对缸套穴蚀的保护效果更好. 2.1.2 SCA 规范 补充添加剂(SCA)虽然使用了相当长的一段时间,而且 ASTM 在1985 年 开始发布了需预加 SCA 的重负荷发动机冷却液规范, 但直到

1995 年才颁布了第 一个 SCA 规范 D5752《用于重负荷发动机冷却液预加的补充添加剂(SCAs)规范》.D5752 主要内容如下: (1)SCA 产品可以与水、稀释后的浓缩液、稀释液成品混合使用,也可升级轻 负荷冷却液使其........