鋁合金板式換熱器真空釬焊泄漏原因分析

真空材料 孫榮濱 東北輕合金有限責任公司

        鋁合金板式換熱器(以下簡稱換熱器)屬壓力容 器,在其應用過程中必須滿足相應的承壓要求。由于其結構特點,其焊接過程只有通過真空釬焊方式才能實現。

        真空釬焊是在真空狀態下,對結構件進行加熱 和保溫,使釬料在適宜的溫度和時間范圍內熔化,在 毛細力作用下與固態金屬充分浸潤、溶解、擴散、焊 合,從而達到焊接目的的一種先進焊接方法。真空釬焊的突出優點是可連接不同的金屬、實現復雜結 構的同時焊接,焊接后的焊接頭光潔致密、變形小且具有優良的力學性能和抗腐蝕性能。然而,真空釬 焊對換熱器的結構設計、裝配質量,鋁合金復合板(以下簡稱復合板)的化學成分、釬料層厚度,釬焊工藝制度、工作環境等的要求甚為嚴格,否則,極易出現翅片彎曲倒伏、釬縫不連續、虛焊、熔蝕、直至泄漏等質量缺陷。其中,泄漏屬重大質量缺陷。

                 

1.2 生產工藝流程

    (1)備料:對復合板、翅片、封條等進行定型、定 尺加工。

    (2)表面處理工藝流程:堿洗→水洗→酸洗→水 洗→熱水洗→烘干。

    (3)組裝:將復合板、側板、翅片、封條等進行機 械組合成型。

    (4)真空釬焊:對真空釬焊爐抽真空后進行三個階段的加熱、保溫,其工藝曲線如圖2所示。即:第一階段(a)預熱定溫、保溫;第二階段(b)蓄能定溫、保溫和第三階段(c)釬焊定溫、保溫;停電。待爐溫降至規定溫度出爐。

                 

    (5)整形:對換熱器真空釬焊后的變形,采用機 械法進行矯正。

    (6)導流板焊接:采用氬弧焊方式焊接換熱器的 導流板,即換熱器兩端大封條位置。

    (7)壓力檢驗:采用吹入空氣方式檢驗換熱器承 壓能力,即泄漏檢驗。

    (8)噴涂:對換熱器進行清洗、烘干、噴涂、烘干, 改善外觀質量。

    (9)包裝交貨。

2、泄漏原因分析

 2.1、換熱器的裝配

    (1)結構件的表面預處理

        換熱器的所有結構件在組裝前均須經過表面處 理即酸堿洗,以除去表層污垢、油漬、氧化膜等。污 垢會阻礙構件間的有效接觸;油漬在真空高溫時將 會分解氣化,降低真空釬焊爐內真空度;由于鋁合金 表層氧化膜致密,其熔化溫度遠比基體材料的要高, 特別是復合板釬料層的氧化膜在釬焊時釬料層熔化 不充分,造成不能與被焊金屬完全熔合,從而影響釬 焊質量。為此,必須嚴格控制原材料的表面預處理, 包括必要的機械清理,同時縮短釬焊前的裝配時間。

    (2)結構件尺寸公差

        復合板、大翅片、小翅片、大封條、小封條在進行定型、定尺加工后的尺寸偏差配合必須得到有效保 證。翅片應控制在正偏差范圍,封條則應控制在負 偏差范圍。否則無法保證裝配后復合板在與封條緊 密配合后,再與翅片間有適宜的接觸面積即釬縫間 隙,易造成虛焊、釬縫不連續或未焊合現象。