鋁制板翅式換熱器質(zhì)量控制技術(shù)分析.pdf

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1、8化工機械2012年鋁制板翅式換熱器質(zhì)量控制技術(shù)分析黃安庭+強載炎(杭州杭氧股份有限公司)摘要針對板翅式換熱器制造過程中的質(zhì)量控制技術(shù)進(jìn)行叮詳盡的歸納和總結(jié)，指出了制造過程中容易引起的質(zhì)量問題，并對這些問題的產(chǎn)生原因、后果以及預(yù)防和糾正措施進(jìn)行了系統(tǒng)的分析、研究。關(guān)鍵詞板翅式換熱器工藝流程質(zhì)量控制技術(shù)系統(tǒng)分析糾正和預(yù)防措施中圖分類號TQ050．6文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號0254_6094(2012)01J0008舶板翅式換熱器以其體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊及傳熱效率高等優(yōu)點被廣泛應(yīng)用于空分行業(yè)、石油化工行業(yè)、煤化

2、工和航空航天技術(shù)領(lǐng)域，具有廣闊的發(fā)展前景。我國涉足鋁制板翅式換熱器的制造已有四十多年的歷史，該設(shè)備的制造技術(shù)含量較高，以鋁合金釬焊技術(shù)作為其制造的核心技術(shù)，它涉及材料學(xué)、焊接學(xué)、冷加工工藝學(xué)、熱加工工藝學(xué)以及真空設(shè)備等多學(xué)科的綜合技術(shù)。杭州杭氧股份有限公司(以下簡稱杭氧)從20世紀(jì)60年代中期開始研制開發(fā)鋁合金釬焊技術(shù)，于70年代初形成了采用鹽浴浸漬釬焊工藝技術(shù)制造鋁制板翅式換熱器的規(guī)模生產(chǎn)，直至90年代初杭氧又以目前世界上流行的真空釬焊工藝技術(shù)替代了鹽浴浸漬釬焊工藝技術(shù)，形成了更大規(guī)模的生產(chǎn)能力，成為世界

3、上生產(chǎn)鋁制板翅式換熱器最大的生產(chǎn)基地之一。鋁制板翅式換熱器的制造技術(shù)是一門涵蓋多學(xué)科的綜合技術(shù)，即使擁有較成熟的工藝?yán)碚撝R，只要在整個板翅式換熱器的制造工藝流程中稍有疏忽，便會造成嚴(yán)重的制造質(zhì)量問題。因此，筆者抓住整個板翅式換熱器的制造工藝流程中的各個環(huán)節(jié)對鋁制板翅式換熱器制造全過程中容易引起的質(zhì)量問題進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，并提出了糾正和預(yù)防措施。1原材料質(zhì)量控制鋁制板翅式熱交換器的原材料主要有鋁箔、復(fù)合板、封條、鋁板以及鋁管等，對原材料質(zhì)量的控制除了需實施常規(guī)性檢查外，還必須實施工藝性缺陷檢驗。1．1側(cè)板的

4、工藝性檢驗側(cè)板是板翅式熱交換器中位于芯體上、下兩端部的兩塊平板，作用是保護(hù)板束芯體，是必不可少的工藝性用板，其厚度一般為5—6mm。其工藝性檢驗要求主要是外形的幾何尺寸和平整度。其中，幾何尺寸的誤差直接影響板柬芯體的外觀質(zhì)量，而側(cè)板的不平整度將會對釬焊質(zhì)量帶來一定的影響。1．2復(fù)合板的工藝性檢驗復(fù)合板是板翅式熱交換器中最重要的零件之一，它對板翅式熱交換器制造工藝的最關(guān)鍵技術(shù)——鋁合金釬焊技術(shù)起到致命而又決定性的作用。復(fù)合板顧名思義是兩種合金材料復(fù)合軋制在一起的板材(圖1)。復(fù)合板除了外形的幾何尺寸和平整度需

5、要檢查外，還需從以下幾個方面進(jìn)行嚴(yán)格的檢驗：a．表面檢查。由于釬焊用的復(fù)合板一般比較薄(1．2～1．6mm)，因此檢查復(fù)合板表面是否有異物壓入、細(xì)微小孔、機械磕碰傷以及劃痕等就很有必要。因為這些缺陷都能造成板束芯體釬焊后的局部穿孔。產(chǎn)生上述缺陷大多是因生產(chǎn)廠家在軋制過程中對軋制輥表面清理不干凈或搬運不當(dāng)所致。因此，加強對生產(chǎn)廠家的質(zhì)量控制十分·黃安庭，男，1972年1月生，高級工程師。浙江省杭州市。3lo004。第39卷第1期化工機械9必要。b．復(fù)合層含硅量檢測。復(fù)合層材料的主要合金元素是鋁硅合金，各鋁制板

6、翅式熱交換器的生產(chǎn)廠家對復(fù)合層的含硅量都有自己的工藝數(shù)據(jù)。但是，從鋁硅合金的金相圖上看，隨著含硅量的增加鋁硅合金的熔點溫度會有所降低?。因此，正確掌握復(fù)合層的含硅量，能對控制釬焊溫度起到不可估量的作用。c．復(fù)合層厚度檢測。單面復(fù)合層的厚度6，約為復(fù)合板總厚度￡(圖1)的10％左右，由于各生產(chǎn)鋁制板翅式熱交換器的廠家所運用的釬焊工藝不盡一致，因此，對復(fù)合層厚度的要求也會存在一定的偏差。圖1復(fù)合板斷面結(jié)構(gòu)筆者從宏觀角度分析不同的復(fù)合層厚度對釬焊質(zhì)量的影響。如圖2所示是鋁制板翅式換熱器釬焊接頭的斷面構(gòu)造。釬焊后復(fù)

7、合層形成的釬焊縫封條復(fù)合板的基體金屬翅片a．理想的釬焊縫b．復(fù)合層偏厚的釬焊縫c．復(fù)合層偏薄的釬焊縫圖2釬焊接頭斷面構(gòu)造其中圖2a所示的復(fù)合層厚度適當(dāng)，經(jīng)釬焊后其剩余厚度約為0．4艿，在翅片根部形成較為飽滿的角焊縫，且角焊縫的焊角高適度，釬焊縫比較理想；圖2b是復(fù)合層偏厚所形成的釬焊縫，由于過多的釬料(熔化后的復(fù)合層)在釬焊的高溫狀態(tài)下滲透到翅片和復(fù)合板的基體金屬中，致使基體金屬的含硅量增加、熔點溫度降低，嚴(yán)霞時甚至引起復(fù)合板局部熔穿同時也會使翅片根部的金屬熔蝕后產(chǎn)生咬根現(xiàn)象，降低換熱器的承壓能力；圖2c是

8、復(fù)合層偏薄所形成的釬焊縫，由于釬料過少，釬焊后不能在翅片根部有效地形成理想的角焊縫，導(dǎo)致釬焊后的翅片根部構(gòu)成一個應(yīng)力集中區(qū)，這種現(xiàn)象同樣會削弱換熱器的承壓能力。綜上所述，對于復(fù)合板的復(fù)合層含硅量檢測和復(fù)合層厚度檢測是兩項十分藿要而又必不可少的檢測項目。含硅量的檢測可采用機械剝離的手段并通過化學(xué)分析的方法來測定；厚度檢測則采用金相顯微放大來量取較為科學(xué)。由于上述兩種檢測方法都是破壞性檢測手段，因此必須采用試樣檢測法