铝制板翅式换热器质量控制技术分析.pdf

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1、8化工机械2012年铝制板翅式换热器质量控制技术分析黄安庭+强载炎(杭州杭氧股份有限公司)摘要针对板翅式换热器制造过程中的质量控制技术进行叮详尽的归纳和总结，指出了制造过程中容易引起的质量问题，并对这些问题的产生原因、后果以及预防和纠正措施进行了系统的分析、研究。关键词板翅式换热器工艺流程质量控制技术系统分析纠正和预防措施中图分类号TQ050．6文献标识码A文章编号0254_6094(2012)01J0008舶板翅式换热器以其体积小、重量轻、结构紧凑及传热效率高等优点被广泛应用于空分行业、石油化工行业、煤化

2、工和航空航天技术领域，具有广阔的发展前景。我国涉足铝制板翅式换热器的制造已有四十多年的历史，该设备的制造技术含量较高，以铝合金钎焊技术作为其制造的核心技术，它涉及材料学、焊接学、冷加工工艺学、热加工工艺学以及真空设备等多学科的综合技术。杭州杭氧股份有限公司(以下简称杭氧)从20世纪60年代中期开始研制开发铝合金钎焊技术，于70年代初形成了采用盐浴浸渍钎焊工艺技术制造铝制板翅式换热器的规模生产，直至90年代初杭氧又以目前世界上流行的真空钎焊工艺技术替代了盐浴浸渍钎焊工艺技术，形成了更大规模的生产能力，成为世界

3、上生产铝制板翅式换热器最大的生产基地之一。铝制板翅式换热器的制造技术是一门涵盖多学科的综合技术，即使拥有较成熟的工艺理论知识，只要在整个板翅式换热器的制造工艺流程中稍有疏忽，便会造成严重的制造质量问题。因此，笔者抓住整个板翅式换热器的制造工艺流程中的各个环节对铝制板翅式换热器制造全过程中容易引起的质量问题进行了系统的分析，并提出了纠正和预防措施。1原材料质量控制铝制板翅式热交换器的原材料主要有铝箔、复合板、封条、铝板以及铝管等，对原材料质量的控制除了需实施常规性检查外，还必须实施工艺性缺陷检验。1．1侧板的

4、工艺性检验侧板是板翅式热交换器中位于芯体上、下两端部的两块平板，作用是保护板束芯体，是必不可少的工艺性用板，其厚度一般为5—6mm。其工艺性检验要求主要是外形的几何尺寸和平整度。其中，几何尺寸的误差直接影响板柬芯体的外观质量，而侧板的不平整度将会对钎焊质量带来一定的影响。1．2复合板的工艺性检验复合板是板翅式热交换器中最重要的零件之一，它对板翅式热交换器制造工艺的最关键技术——铝合金钎焊技术起到致命而又决定性的作用。复合板顾名思义是两种合金材料复合轧制在一起的板材(图1)。复合板除了外形的几何尺寸和平整度需

5、要检查外，还需从以下几个方面进行严格的检验：a．表面检查。由于钎焊用的复合板一般比较薄(1．2～1．6mm)，因此检查复合板表面是否有异物压入、细微小孔、机械磕碰伤以及划痕等就很有必要。因为这些缺陷都能造成板束芯体钎焊后的局部穿孔。产生上述缺陷大多是因生产厂家在轧制过程中对轧制辊表面清理不干净或搬运不当所致。因此，加强对生产厂家的质量控制十分·黄安庭，男，1972年1月生，高级工程师。浙江省杭州市。3lo004。第39卷第1期化工机械9必要。b．复合层含硅量检测。复合层材料的主要合金元素是铝硅合金，各铝制板

6、翅式热交换器的生产厂家对复合层的含硅量都有自己的工艺数据。但是，从铝硅合金的金相图上看，随着含硅量的增加铝硅合金的熔点温度会有所降低⋯。因此，正确掌握复合层的含硅量，能对控制钎焊温度起到不可估量的作用。c．复合层厚度检测。单面复合层的厚度6，约为复合板总厚度￡(图1)的10％左右，由于各生产铝制板翅式热交换器的厂家所运用的钎焊工艺不尽一致，因此，对复合层厚度的要求也会存在一定的偏差。图1复合板断面结构笔者从宏观角度分析不同的复合层厚度对钎焊质量的影响。如图2所示是铝制板翅式换热器钎焊接头的断面构造。钎焊后复

7、合层形成的钎焊缝封条复合板的基体金属翅片a．理想的钎焊缝b．复合层偏厚的钎焊缝c．复合层偏薄的钎焊缝图2钎焊接头断面构造其中图2a所示的复合层厚度适当，经钎焊后其剩余厚度约为0．4艿，在翅片根部形成较为饱满的角焊缝，且角焊缝的焊角高适度，钎焊缝比较理想；图2b是复合层偏厚所形成的钎焊缝，由于过多的钎料(熔化后的复合层)在钎焊的高温状态下渗透到翅片和复合板的基体金属中，致使基体金属的含硅量增加、熔点温度降低，严霞时甚至引起复合板局部熔穿同时也会使翅片根部的金属熔蚀后产生咬根现象，降低换热器的承压能力；图2c是

8、复合层偏薄所形成的钎焊缝，由于钎料过少，钎焊后不能在翅片根部有效地形成理想的角焊缝，导致钎焊后的翅片根部构成一个应力集中区，这种现象同样会削弱换热器的承压能力。综上所述，对于复合板的复合层含硅量检测和复合层厚度检测是两项十分藿要而又必不可少的检测项目。含硅量的检测可采用机械剥离的手段并通过化学分析的方法来测定；厚度检测则采用金相显微放大来量取较为科学。由于上述两种检测方法都是破坏性检测手段，因此必须采用试样检测法