GAFLE

冷却液の化学組成がEGRクーラーの寿命を左右する理由

排気ガス再循環（EGR）クーラーは、商用パワートレインや定置型発電設備において、最も熱負荷のかかる熱交換器の一つです。排気マニホールドの下流に設置されるこれらのコンパクトなシェルアンドチューブ式または積層プレート式のユニットは、600℃を超える高温の排気ガスを、循環するエンジン液からわずか数ミリしか離れていないステンレス鋼製の通路に直接接触させます。ディーゼルEGRクーラーアセンブリに、検証済みの冷却液仕様ではなく、一般的なエンジン配合に頼っている場合、故障は「もし」ではなく、単に稼働時間の問題となります。

熱によるひび割れ、局所的な核沸騰、および添加剤の早期枯渇が、予算外のコア交換の大部分を占めています。この問題は、機械的疲労のみに起因することは稀です。多くの場合、エンジンの冷却システム内で使用される化学物質パッケージの不適合が原因で、局所的な流体温度が安全な飽和マージンを超えて急上昇する箇所で熱伝達率が低下します。

真の化学：OAT、NOAT、およびハイブリッド製剤

長寿命タイプの潤滑油は、局所的な沸騰条件下で必ずしも同じように動作するとは限りません。使用する潤滑油の種類によって、コア腐食防止効果と放熱効率の両方が左右されます。

有機酸技術（OAT）

純粋なOATクーラントは、金属表面を保護するために有機カルボン酸塩系抑制剤（セバシン酸塩や2-エチルヘキサン酸など）を使用しています。優れた耐久性を誇り、補助冷却剤添加剤（SCA）なしで最大100万kmまたは1万2000エンジン時間まで使用可能です。最新のEGRクーラー設計でよく見られるステンレス鋼やアルミニウムのろう付け接合部では、シリカを含まないOATを使用することで、過酷な排気サイクル下で狭い冷却液の微細流路を詰まらせるシリカの析出を防ぐことができます。

硝酸有機酸技術（NOAT）

重量輸送業界で標準的に使用されているNOATは、有機カルボン酸塩と亜硝酸塩（場合によってはモリブデン酸塩）を組み合わせて、ウェットスリーブライナーのキャビテーションによる腐食を防ぎます。従来のブロック構造には効果的ですが、 EGR冷却システムの要件に適合する不凍液内では熱流束が高く、亜硝酸塩の急速な酸化を引き起こす可能性があります。極端な高温域付近で亜硝酸塩が硝酸塩に分解されると、局所的なpHが低下し、ステンレス鋼管の局所的な酸性腐食のリスクが高まります。

ハイブリッドオート麦（HOAT）

HOATは、低濃度のケイ酸塩またはホウ酸塩と有機酸を混合したものです。速効性の表面不活性化効果を発揮する一方で、従来のHOATは厳密な監視が必要です。冷却ジャケット内部で流体温度が局所的に沸騰すると、ケイ酸塩がゲル化したり、懸濁液から析出したりして、チューブ壁にガラス状の断熱スケールとして焼き付き、コアの亀裂を加速させる可能性があります。

比較工学パラメータ

故障メカニズム：局所的な沸騰と熱疲労

EGR保護用の高耐久性冷却液を選定する際、最も重要な運転上の弱点は局所的な膜沸騰です。排気ガスは高速かつ高温でコアに流入します。吸気管板に沿った冷却液の流れは、蒸気による被覆を防ぎながら、この急激な温度上昇を吸収する必要があります。

冷却液の沸点上昇が不十分であったり、アルカリ度が低下している場合、内管壁に沿って微細な蒸気泡が発生します。蒸気は液体冷却液に比べて約30倍も断熱性が低いため、蒸気層の下にある金属は瞬時に過熱して膨張し、その後、液体が表面を洗い流すことで急冷されます。数千回に及ぶ運転サイクルの中で、この周期的な熱衝撃によって微細な亀裂が生じ、ろう付け部分が歪み、酸性の排気凝縮水が冷却回路に直接放出されます。

仕様策定担当者および保守責任者の主要選定基準

複数の車両を混在させて運用する場合や、大型の定置型ディーゼル発電所向けのメンテナンス製品を指定する際には、製品ドラムのラベル表示以上の明確な技術的検証が求められます。

• ASTM規格への適合性認証：乗用車向けのASTM D3306のような規格ではなく、ASTM D6210（完全配合の高耐久性エチレングリコール）への適合性が検証されているものを選びましょう。

• リン酸塩およびケイ酸塩を含まない状態：硬水に含まれるミネラルはリン酸塩と反応してリン酸カルシウムスケールを生成し、ケイ酸塩は極度の熱ストレス下で重合します。高流量熱交換器では、これらの両方をほぼゼロに保つ必要があります。

• キャビテーションと酸化のトレードオフ：エンジンの構造上、ウェットライナーのキャビテーション防止が必要な場合は、配合に安定化された亜硝酸塩系化学物質、または低温側で腐食性塩に分解しない完全有機の亜硝酸塩フリーのキャビテーション抑制剤が使用されていることを確認してください。

• ベース液の純度：現場で混合する冷却液濃縮液は、脱イオン水または逆浸透水（総硬度100ppm未満、塩化物濃度25ppm未満）のみを使用する必要があります。通常の水道水を使用すると、最高品質の腐食防止剤でも数ヶ月以内に効果がなくなります。

実用的な購入者向けアドバイスと現場での注意点

よくある現場のミスは、亜硝酸塩を含まないOATシステムに、従来のNOATまたはハイブリッド製品を補充することです。OAT製剤を15～20%以上希釈して、化学組成の合わない製品を使用すると、繊細な化学平衡が崩れ、両方のパッケージが不安定になり、最も高温になる中心部で急速な降下が促進されます。

さらに、液体の状態を色だけで判断してはいけません。染料添加剤は見た目を良くするためのものであり、業界標準は一切ありません。検査用サイトグラスでどちらも黄色または赤色に見えるからといって、技術者がケイ酸塩を多く含む配合と純粋なカルボン酸塩溶液を区別することはできません。凝固点（屈折計のみ。比重計は現代のHD混合液には信頼性が低いことで知られています）、pH値（8.0～9.5に維持）、および総溶解固形分（TDS）を測定してください。

よくある質問

EGRクーラー付きのディーゼルエンジンに、自動車用不凍液を使用しても大丈夫ですか？

いいえ。小型自動車用不凍液には、大型ディーゼルエンジンに必要な熱流束安定化剤やライナーの腐食防止剤が含まれていません。乗用車用不凍液を使用すると、局所的な沸騰が促進され、クーラー内の薄肉ステンレスチューブに亀裂が入る恐れがあります。

EGRクーラーの冷却液はどのくらいの頻度で検査すべきですか？

重工業用途や長距離トラック輸送用途では、オイル交換のたびに、または四半期ごとに、作動油の状態を検査してください。たとえ「100万マイル」走行した作動油であっても、pH値の変動、凍結防止性能、および内部コアの漏れを示す炭化水素汚染について、定期的な検査が必要です。

EGRクーラー内部の破裂の症状は何ですか？

外部からの漏れがないにもかかわらず原因不明の冷却液の減少、負荷がかかった状態での白い排気ガス、吸気マニホールド内の粘着性のある黒い炭素残留物、または膨張タンク内の突然の泡立ちと圧力上昇は、通常、排気ガスが冷却回路に侵入していることを示しています。

詳細情報や協力関係については、GAFLEまでお気軽にお問い合わせください！
ピーター
浙江ガフレ自動車化学有限公司
電話番号：86-579-8222 1665
ファックス: 86-579-8246 4690
携帯電話/Wechart:86-13335993986
Eメール:peter@gafle.net
ウェブサイト：www.gafle.net