冷却液（乙二醇型）配方、性能与劣化

课程大纲

• 能按整车最低环境温度与比热需求选定乙二醇浓度，并说明冰点随浓度非单调的边界
• 能分清 IAT/OAT/HOAT 缓蚀体系差异，按多金属材料清单选缓蚀包
• 能用折射仪/pH/储备碱度/电导率组合判断在用液是否劣化到需更换
• 能定位乙二醇氧化产酸、缓蚀剂耗尽、硅酸盐析出三类失效链

1. 基液与浓度
   • 乙二醇(EG/MEG)与丙二醇(PG)：毒性、比热、粘度的取舍
   • 浓度—冰点非单调：接近共晶点后再加浓冰点反升
   • 浓度越高、质量比热 c_p 越低（但密度 ρ 同时升高，体积载热 ρ·c_p 的降幅明显小于 c_p）、低温粘度越大（越“存不住热”、泵功越高）
   • 沸点抬升与系统压力盖协同、抑制汽蚀
   • 冰点裕度要按两个口径同时核：① 整车最低环境温度下静置不冻胀（决定寒区标定浓度）；② 运行态换热器冷侧最低壁温不析冰——chiller/水冷冷凝器在热泵取热或大过冷工况下冷媒侧蒸发温度被压到最低，pinch 处与低流量/断流区的局部壁温远低于回路平均液温，浓度偏稀、误加纯水或用近纯水低电导冷却液（H7-02 语境）时先在这些点结冰。判据取「最低壁温 vs 该浓度冰点」的裕量，并与水泵—EXV 的流量互锁一起看（板换侧冻裂后果见 G2-02，过热度/均流侧见 G3-03）
2. 缓蚀体系（配方核心）
   • IAT(硅酸盐/磷酸盐/亚硝酸盐)：见效快、消耗快
   • OAT(有机羧酸盐)：长效、成膜慢
   • HOAT/Si-OAT 与欧标 NAP-free 体系
   • 多金属兼容：铝/铜/黄铜/钢/奥氏体不锈钢/铜钎料/焊料/铸铁差异化保护
   • 铜与铜钎缝专项：缓蚀包必须含唑类铜缓蚀剂——否则铜溶出后在下游铝件表面再沉积形成微阴极，触发沉积腐蚀、反过来加速铝件点蚀（接上「缓蚀剂耗尽→保护膜破→点蚀/电偶腐蚀」这条链，电偶机理见 H6-02）；补液水质里的 Cl⁻ 与硬度对铜钎缝同样敏感。工程判据一条：冷却液腐蚀性强、下游对铜离子敏感或有卫生要求时，铜钎焊 BPHE 须改镍钎焊（两条钎料路线的工艺分野见 H2-03）
   • 两条规范口径别混：ASTM D3306 是乘用车/轻负荷乙二醇冷却液，ASTM D6210 是重型柴油机全配方（FFC）——后者要求配方自带或允许现场补加亚硝酸盐/钼酸盐类缸套气蚀抑制剂，这是重型侧特有的配方要素；把乘用车配方直接灌进重型机，是湿式缸套气蚀点蚀的常见诱因
3. 关键性能参数
   • 冰点/沸点、比热、密度、粘度—温度曲线
   • pH 与储备碱度（储备碱度=抗酸化缓冲能力）
   • 电导率（联动 H7-02）与起泡/气蚀倾向
   • 与密封件/塑料件的相容（联动 H4-01/H4-02）。⚠ 这一条**不是静态参数、应按劣化链讲**：PA66-GF 在高温乙二醇水溶液中的**水解**是随时间推进的过程（分子量下降 → 强度与冲击韧性衰减 → 接头开裂），「相容/不相容」的二值判读读不出它；应移入劣化机理节按时间轴讲
4. 劣化机理与失效链
   • 乙二醇氧化→乙醇酸/甲酸→pH 跌、酸性腐蚀
   • 缓蚀剂耗尽→保护膜破→点蚀/电偶腐蚀
   • 硅酸盐胶凝析出、磷酸盐结垢、污染物混入
   • 水泵/窄流道处的空穴气蚀与穴蚀点蚀
   • 气蚀的第二个发生部位——湿式缸套外壁：活塞侧向敲击激振缸套壁 → 壁面高频振动使贴壁冷却液局部低于饱和蒸气压而产生空穴 → 溃灭冲击剥蚀外壁 → 点蚀逐步吃穿、冷却液窜入缸内或油底壳。抑制路径三条并列：亚硝酸盐/钼酸盐类成膜添加剂（属消耗品，必须监测补加）、维持系统压力与液位（压力盖抬高饱和压力）、缸套配合与减振（机械侧，只指路不展开，见 F1-02）
   • 氯致失效支线：补液、融雪盐飞溅与产线清洗残液带入的 Cl⁻，对奥氏体不锈钢件（BPHE 板片等）造成点蚀；当 Cl⁻ 浓度、温度（约 60 ℃ 以上风险陡升）与拉应力三要素同时具备时，进一步引发氯致应力腐蚀开裂（Cl-SCC），而钎焊残余应力就是现成的拉应力来源（见 H2-07）——「材质是 316 就万事大吉」是这条链的直接反例。具体限值按所用冷却液与母材的现行规范确认，不要套用单一数值
   • 长期滞流段的局部劣化：PHEV/增程器的高温回路、并联旁支与死水区在数周不流动时，局部缓蚀剂被消耗后得不到补充，叠加缝隙与氧浓差条件形成缝隙腐蚀和局部点蚀，而整车取样点测出的主流液指标仍然合格——对策是要么留一点周期性循环、要么在检修时对滞流段单独取样核查（回路隔离/防倒灌/是否留循环的整车侧决策见 B2-05）
5. 在用液评估与换液判据
   • 折射仪测冰点反推浓度、比重计、pH 计、电导率仪
   • 储备碱度滴定、离子色谱查降解酸
   • 换液判据组合（pH 下限/储备碱度耗尽/电导率超限/外观）
   • 混加禁忌：IAT 与 OAT 乱混致缓蚀剂互斥析出
   • 服务侧的冰点管控：售后补液兑纯水或自来水会稀释乙二醇、把冰点抬上去，往往下一个冬天才暴露——维修与换液规程必须写死目标浓度与允许的补液介质（只允许补同型号预混液，或按比例配液后加注），每次维保用折射仪复测冰点并记录，寒区车型列为强制项
   • 换液判据只解决「换不换」，换下来的废液去哪是另一半：乙二醇废液在多数辖区按危险废物管理，售后网点的收集、暂存与委托处置资质是合规红线，处置单价应计入换液维保成本；具体判定与成本核算见 H7-08，本条只做指路，不在本课展开
   • 同一套「取样—判据—处置」方法论在制冷剂侧的对应物：在用冷冻油的 TAN/水分/金属/颗粒判读与污染后系统处置见 G1-08，冷媒本体纯度规格与回收—再生—危废处置见 H7-08。差别在于冷却液可周期取样，而制冷剂系统属封闭件、取样本身即破坏封闭，故冷媒侧的判据多在换件与返修节点触发
   • 判据怎么变成保养表上的一行：里程与年限双门限（低里程车靠年限、高里程车靠里程），门限值来自在用液取样统计＋加速老化对标，而不是抄上一代；高温高湿、频繁短途等地区与工况差异折成保守系数。「终身免维护冷却液」这个 claim 的代价是把缓蚀剂储备、材质配伍与监测手段全部锁死，一旦失效只能整回路冲洗，成本远高于一次换液（与 I6-03、D6-01 的免维护误区双向互指）
   • 商用车现场口径与乘用车不同：SCA（Supplemental Coolant Additive）补加型体系用试纸或滴定测亚硝酸盐/钼酸盐浓度，判的是「补加添加剂」而不是「整体换液」；长效 ELC + extender 体系则以超长换液里程为口径，中途补加一次 extender 抵扣。两条路径与乘用车的「监测—到点换液」并列，阈值按所用配方的现行规范确认
   • 换了工作液就要换整套评估指标：非水基工作液（介电浸没液、电驱用 e-fluid）不适用冰点与储备碱度这套指标，其在役评估看击穿电压、体积电阻率、酸值、水分与颗粒度，取样与判废口径见 N2-01 / E1-02 / F3-03——本条只给这条纪律与指标对照关系，不展开测法
   • **用溶出金属谱反查「哪个件在烂」**（tools 里的离子色谱/ICP 此前在 sections 无对应要点）：Cu 升高指向散热器/暖芯的铜管或黄铜接头、Al 升高指向铝换热器与水套、Fe 升高指向铸铁缸体或钢管、Pb/Sn 指向焊料。⚠ 这是把「某处腐蚀」定位到「哪个件腐蚀」最有力的一步——只测 pH 与 RA 只知道「液已坏」，测金属谱才知道「哪儿在被吃」。⛔ 具体浓度阈值是平台/配方相关量，须按该配方的新液基线与历史趋势判，本课不给数。

• ★**反钉子（此前 pitfalls 里没有）：「pH 正常＝这液还能用」**。pH 落在合格区只说明缓冲还没耗尽那一刻，说明不了还剩多久——RA（储备碱度）已经掉到底时 pH 仍可能是正常的，而它一旦转折就是骤降。⛔ 判在用液必须 pH 与 RA 同测，只测 pH 是本课要防的头号读法错误。
• 只按“防冻”选浓度、忽略浓度越高比热越低，电池温差反而变差
• 把冰点当线性外推、以为越浓越防冻——过共晶点冰点回升且低温粘度爆表
• IAT 与 OAT 冷却液随意混加，硅酸盐/有机酸互斥析出堵流道
• 用自来水补液引入钙镁离子，结垢并拉高电导率
• 只看颜色判好坏（染料还在≠缓蚀剂还在），不测 pH/储备碱度
• 以为冰点不够只是「冻住不循环」——浓度不足或售后误加水稀释后，寒区停放的冻胀会先在暖风芯体、散热器扁管与管路接头处胀裂渗漏，暖芯漏在座舱内（湿脚、玻璃起雾、乙二醇气味）后果更重，且往往开春才被发现

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