高压铝制板翅式换热器的钎焊技术.pdf

《高压铝制板翅式换热器的钎焊技术.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、化工机械2010年高压铝制板翅式换热器的钎焊技术黄安庭木(杭州杭氧股份有限公司)摘要介绍了高压铝制板翅式换热器钎焊工艺特点及一些重要的钎焊操作经验，对产品钎焊的3个温度阶段具体控制进行了描述。并提出了高压铝制板翅式换热器钎焊过程的关键控制要求。关键词铝制板翅式换热器真空炉钎焊中图分类号TQosI．5文献标识码B文章编号0254-6094(2010)02-0208-03高压铝制板翅式换热器主要用于大型乙烯冷箱及液氮铣冷箱装置等一些化工设备中，其中板翅式换热器大多在高压、低温工况下运行，介质系含氢烃的复杂混合物，且为多股流、多组分的加热、冷却及部分冷凝与部分蒸发的相变换热，产品结构复杂、制造难度

2、极大。杭氧公司通过引进技术和自主开发相结合的方式，成功研制完成了大型乙烯冷箱十余套，填补了国内生产乙烯冷箱的空白，成为我国大型乙烯冷箱的研制基地，同时还在高压铝制板翅式换热器的研制过程中攻克了许多的技术难关，积累了大量的高压铝制板翅式换热器钎焊技术，使钎焊技术逐渐成熟。1研制过程1992年杭氧公司从美国引进了一台大型真空炉设备，同时也引进了相关的钎焊技术，并于1994年成功研制了第l台高压铝制板翅式换热器，设计压力高达7．51MPa，该产品按美国ASME规范设计、制造，并出口美国，运行情况良好。在随后的几年中杭氧公司又陆续研制了十余台类似等级的高压板翅式换热器，均出口美国、加拿大及韩国等国，

3、主要用于化工行业。随着高压铝制板翅式换热器制造技术的成熟，于1997年承接了乙烯冷箱国产化项目，该项目是“九五”国家重大装备科研攻关项目，同时也是中石化“九五”规划第1批10个重大国产化攻关项目，杭氧集中了一批板翅式换热器的设计、制造、工艺及质检等方面的专家，成立了攻关小组，解决了成套设计、换热计算及高压板翅式换热器制造等技术难题，完全改变了过去乙烯冷箱成套装置主要靠进口的局面；在1998年还成功研制了大氮肥装置液氮洗冷箱，解决了材料选用、安全系数及爆破试验等难题，该项目是“十五”国家重大装备科研攻关项目；同时在2008—2009年成功研制了天津百万吨乙烯冷箱、上海赛科乙烯冷箱和镇海百万吨乙

4、烯冷箱，设计压力最高达8．OMPa，百万吨乙烯冷箱项目是我国“十一五”国家重大装备科研攻关项目，该项目的研制成功标志着我国在大型乙烯冷箱制造领域再一次实现了重大突破，开创了大型乙烯冷箱国产化工作的新纪元。2钎焊工艺特点乙烯冷箱中使用的板翅式换热器的设计压力一般为4．0—8．OMPa，流道多，最多的在一个单元中有16组通道，结构极其复杂，钎焊难度高。钎焊的芯体使用的主要材料是侧板(3003—0)、封条(3003一H112)、铝带(3003．O，3004一O+1100一O)、复合板(3003-O包覆BAISi7)和焊片(BAI-Si4，需要时)，它们均属铝锰合金，其化学成分见表1。·黄安庭，男，

5、1972年1月生，高级工程师。浙江省杭州市，310004。第37卷第2期化工机械2093003和3004铝合金与其他金属相比，钎焊比较困难，主要原因是铝对氧的亲和力极大，表面很容易生成一层致密且化学性质稳定、熔点很高(2050℃)的氧化铝膜，室温时厚约5nm左右，在5000C一600℃的钎焊温度下，膜厚剧增至0．2斗m左右，阻碍钎料与母材的湿润和结合。真空无钎剂钎焊时，仅依靠真空作用难以去除这种氧化膜。因此，为了去除氧化膜并防止铝氧化，必须同时借助某些金属活化剂的作用。实践表明，以镁作活化剂效果最好，因为镁的蒸汽压高，在真空中容易挥发，有利于清除氧化膜。镁作为活化剂加入BAISi7合金中，其

6、中，一部分固溶于铝中，一部分以MgSi：化合物形态存在。在1mPa的真空条件下镁的蒸发点为250℃，当温度在500℃～580℃范围内时，镁大量地蒸发出来。镁蒸气在真空室中，与氧化性气体(O：、H：O)发生反应，起到净化介质的作用；镁蒸气与氧化膜接触，发生还原反应，使致密平滑的A1：O，膜变质，生成疏松多孔的新氧化层MgAl：O。。铝及铝合金真空钎焊时只能使用铝基钎料，它们的熔点都接近母材的熔点，应该严格控制加热温度和钎焊时间。3钎焊过程控制3．1工装和温度监控为了控制工件在热态下的变形，采用高温合金材料制成的网格状夹具将工件组装定位，减少热膨胀对焊缝收缩率的影响。将监视工件温度的热电偶按工艺

7、要求安装在工件表面和通过侧面上的工艺孔引入到工件的中心位置，以便于监测工件的实际温度，防止工件过热或欠热；同时通过炉体热电偶了解炉子内部不同区域的温度状况，在钎焊过程中要密切关注炉体温度和工作温度的对应关系，以判断所显示温度的准确性，这对钎焊质量的影响是至关重要的。3．2氧化膜及镁在升温过程中的变化在过去的真空钎焊工艺中，一般需要通过钎焊过程添加镁块的方式使炉内形成镁气氛，从而达到破除氧化膜的目的，但经过大量