环保检漏介质在家用空调的应用

梁子文，吴晗

（珠海格力电器股份有限公司，广东珠海，519070）

空调制造需要对空调系统进行气密性的检查。目前行业常用的检查方式主要有氦检、卤素检和氮气保压检。这几种传统的检漏方式，均存在缺陷。其中，氦气为战略性资源，价格贵，波动范围大，供应不稳定；内机采用卤素检，会导致卤素排放，引起环境污染问题；氮气保压检则检出效果不佳。因此需要研究使用一种环保的、经济的检漏方式。其中氮氢混合气是比较立项的一种选择。氮氢混合气（5 %氢气+95 %氮气）是符合国际标准（ISO10156-2010）的安全不可燃气体，无毒性和腐蚀性，绿色环保。因此可研究采用氮氢混合气体对空调系统进行气密性检测，取代氦检、卤素检或氮气保压检等传统检漏方式。下面将对氮氢混合气在空调系统检漏上的应用进行分析和论述［1-2］。

1 可行性分析

通过如下表1可行性分析，初步判断方案可行。

表1 可行性分析

蚁巢腐蚀的可能机理如下：

在潮湿气氛中，羧基酸酸化铜表面的水并穿透气态氧化铜薄膜伤面，使铜溶化在表面的水中。

同时在水层羧基酸与一价铜离子之间形成一价铜复合物。

而X是HCOO-，RCOO-（R：烃基群）。水中的复合物通过复合浓度、温度和湿度进行局部变化从溶液中析出。该复合物氧化形成Cu2O和二价铜复合物［3］。

微观槽中的二价铜复合物在小坑中与铜反应，形成一价铜复合物。

CuX再次氧化，见方程式（3）或（4）。该催化反应连续出现并起作用。这种阴极反应主要是氧化还原反应。

在阴极区域生成的OH-离子向正极转移和扩散生成Cu2O。该Cu2O会在小坑的脆弱部位产生裂纹。由于热循环和冷循环的抽吸会使氧气穿透。穿透的氧气会氧化CuX，在小坑壁上形成Cu2O。这个循环反应会促进腐蚀。热力学研究给一价铜和二价铜复合物的蚁巢腐蚀机理提供了理论支撑［4］。

从蚁巢腐蚀机理看，腐蚀主要是氧化反应，而氢气是良好的还原性气体，因此从机理上看，氢气不会导致蚁巢腐蚀。

2 可靠性验证

使用混合气体对空调系统进行气密性检测，主要检测的对象是换热器及空调内机，换热器在气密形检测完成后，即会排掉检测气体，并装配到整机上；而内机在售后安装时，需要先排放检漏气体，并抽真空，然后对接外机安装。因此需要重点验证两方面的可靠性：一是混合气长时间与铜管接触，是否对铜管有腐蚀性；二是当某些原因导致混合气体残留在空调系统中，经长时间运转后，是否产生腐蚀性物质。实验方案主要针对以上两点制定，如下表2为可靠性验证。

表2 可靠性验证

从实验结果看，混合气体对空调系统并无不良影响。

氮氢混合气（5% 氢气+95 % 氮气）是符合国际标准（ISO10156-2010）的安全不可燃气体，因此此处不讨论符合比例的混合气安全性，讨论的重点主要是混合气经长时间静止后，是否存在氢气、氮气分层的问题。

氢气质量相比氮气要氢，在分子静止不动的情况下，长时间静置，理论上氢气和氮气会出现的分层，氢气会积聚在氮气的上部。但混合气体中，氢气和氮气都是以分子的形式存在，且分子都在做不规格的运动，因此在一定的空间中，没有足够的高度差，不会出现明显的分层，但可能存在一定的浓度梯度［5］。

实验验证（气瓶高度1.5米，验证时间11天）：从实验数据看，气瓶在经过长时间的静置，气瓶顶部氢气的浓度有轻微的上升，静置11天，顶部氢气浓度从4.97 %上升至5.03 %，上升了0.06 %。如下图1为气瓶顶部氢气浓度。

图1 气瓶顶部氢气浓度

解决措施如下，生产过程如果使用气瓶的方式，需要控制混合气的闲置时间，避免由于长时间闲置导致的顶部氢气浓度超标，具体的闲置时间限制需要根据容器的高度实验验证；氮氢检漏在成品的应用主要在分体内机，而内机的蒸发器高度一般在0.2米以内，而且蒸发器内部结构复杂，不存在浓度差的问题。另外，充注在蒸发器的混合气体一般只有60 ml，因此氢气只有3 ml，基本可以忽略。

厂内供气方式主要部分为气站，气站包含氢气罐、氮气罐、混合设备，厂内供气模式如图2所示。在气站通过混合设备自动将气体混合成 95 %氮气+5 %氢气，然后通过管道输送至灌注岗位使用。灌注岗位放置两个混合气气瓶，一备一用，当A气瓶压力下降至设定值（5 MPa）后，气瓶阀门自动关闭，并打开B气瓶，同时气站对A气瓶进行补气，气瓶最高气压13 Mpa。

图2 厂内供气模式

3 产生效益

在成本方面，采用氮氢检漏取代卤素检，成本可以下降50 %以上；如果取代氦检，成本可以下下降80 %以上；在质量方面，采用氮氢检取代氮气保压检，检出率可以提高95 %以上；在环境保护方面，杜绝了内机冷媒排放导致的环境污染问题。

4 结论

氮氢混合气在家用空调系统检漏中的应用，有效的解决了内机冷媒排放导致的环境污染问题；解决了氮气保压的检漏效果差问题；解决了氦气检漏的高成本问题。氮氢混合气检漏是一种在绿色环保的基础下，实现低成本、高质量的系统检漏方式，具有很强的借鉴、推广价值。