Риск медленной коррозии в системах жидкостного охлаждения вычислительных мощностей ИИ: долгосрочное решение на основе процесса пассивации 

С распространением крупных моделей искусственного интеллекта и высокоплотного вычислительного оборудования в суперкомпьютерных центрах традиционное воздушное охлаждение перестало соответствовать требованиям к рассеиванию тепла чипов с высоким энергопотреблением, в результате чего пластинчатые и погружные системы жидкостного охлаждения стали стандартным решением для высокопроизводительных вычислительных центров. Системы жидкостного охлаждения работают круглосуточно в течение всего года, находясь в течение длительного времени в особых условиях: при постоянной температуре и высокой влажности, а также в режиме непрерывного циркулирования деионизированной воды. Несмотря на кажущуюся чистоту и стабильность рабочей среды, в действительности существует крайне скрытая угроза хронической электрохимической коррозии, которая является основной скрытой причиной долгосрочного снижения эффективности охлаждения вычислительного оборудования и роста затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание.

Основные компоненты системы жидкостного охлаждения вычислительных мощностей ИИ в основном представляют собой детали из прецизионной нержавеющей стали марки 316L, в том числе прецизионные пластины жидкостного охлаждения, циркуляционные трубопроводы, герметичные соединения, распределители и т. д. В процессе резки, гибки и сварки поверхностная естественная патиновая пленка таких деталей полностью разрушается под воздействием механических сил и высоких температур, в результате чего образуются обширные участки активной металлической поверхности. Несмотря на то что деионизированная вода содержит крайне мало электролитов и отличается высокой степенью чистоты, она обладает чрезвычайно высокой проникающей способностью, что позволяет ей проникать в микропоры металла и постоянно вызывать микроэлектрохимическую коррозию. Эта форма хронической коррозии не сопровождается заметными внешними изменениями и совершенно не обнаруживается ни при заводском контроле качества, ни во время краткосрочных испытаний, однако в ходе длительной эксплуатации приводит к постоянному выделению ионов металла и образованию продуктов коррозии, которые оседают на внутренних стенках теплоотводящих каналов, увеличивая тепловое сопротивление и непосредственно приводя к ежегодному снижению эффективности охлаждения вычислительного оборудования.

Многочисленные данные по эксплуатации и техническому обслуживанию серверных помещений показывают, что только что введенные в эксплуатацию системы жидкостного охлаждения демонстрируют превосходную теплоотдачу, но после 1–2 лет непрерывной работы базовая температура шкафов остается постоянно завышенной, равномерность охлаждения ухудшается, а частота замены охлаждающей жидкости и фильтрующих элементов удваивается; основной причиной этого является отсутствие пассивационной защиты компонентов и постоянное накопление последствий хронической коррозии. Ещё более серьёзной проблемой является то, что длительная микрокоррозия постепенно изнашивает внутренние стенки трубопроводов и нарушает структурную стабильность уплотнительных узлов, что создаёт риск микроутечек. Любая утечка может непосредственно привести к остановке вычислительного оборудования и потере данных, нанося необратимый экономический ущерб суперкомпьютерному центру.

Одно лишь использование высококачественной охлаждающей жидкости и высокоэффективных уплотнительных деталей не позволяет устранить проблему хронической коррозии в системах жидкостного охлаждения в корне; основной путь решения заключается в применении стандартизированного процесса пассивации для восстановления стабильной защитной пленки на поверхности деталей. Обычная полировка и однократная кислотная промывка обеспечивают лишь временную чистоту поверхности, не позволяют создать долговечную защитную систему и не подходят для условий сверхдлительной эксплуатации вычислительного оборудования. Специализированный процесс пассивации, предназначенный для прецизионных компонентов жидкостного охлаждения, использует мягкий механизм образования пленки, не вызывает сильных коррозионных реакций, не нарушает точные размеры и гладкость поверхности деталей и полностью соответствует требованиям контроля качества высокотехнологичных прецизионных компонентов системы терморегулирования.

Стандартизированный процесс пассивации позволяет сформировать на всей поверхности деталей из нержавеющей стали плотную наноразмерную пассивную пленку с высоким содержанием хрома, которая равномерно покрывает все скрытые участки, такие как теплообменные каналы холодных пластин, внутренние стенки трубопроводов, труднодоступные места сварных швов и зазоры резьбы, полностью изолируя активные участки металла. Данная пассивирующая пленка обладает превосходной стойкостью к воздействию чистой воды и коррозии под действием микроколиностей электролитов, способна в течение длительного времени противостоять электрохимической коррозии в условиях динамического цикла жидкостного охлаждения, что позволяет из коренной причины устранить такие проблемы, как медленная коррозия и выделение ионов металла. Компоненты системы жидкостного охлаждения, прошедшие полную пассивацию, могут в течение длительного времени сохранять чистоту и стабильность поверхности, обеспечивая соответствие чистоты охлаждающей жидкости установленным стандартам и эффективную работу системы охлаждения.

Весь технологический процесс адаптирован к требованиям массового производства компонентов для жидкостного охлаждения вычислительных систем, совместим с различными режимами обработки — погружением, опрыскиванием, циркуляционными ваннами — и осуществляется при комнатной температуре. Процесс прост, не требует сложного вспомогательного оборудования и не увеличивает нагрузку на производственный процесс. Обработанные детали стабильно проходят длительные испытания в солевом тумане и испытания на старение при погружении в чистую воду, полностью удовлетворяя строгим стандартам эксплуатации и поставки для центров супервычислений и искусственного интеллекта.

На фоне стремительного развития индустрии вычислительных мощностей долгосрочная стабильность систем жидкостного охлаждения является ключевым фактором конкурентоспособности оборудования. Строгое соблюдение этапа пассивации на производстве позволяет устранить риски медленной коррозии на корню, что значительно снижает затраты на последующую эксплуатацию и техническое обслуживание, а также частоту отказов оборудования, обеспечивая ключевую технологическую гарантию безопасной, стабильной и сверхдолговечной работы высокоплотного вычислительного оборудования.