余志煒　符惠容

【摘 要】 通過維修實(shí)例把空調(diào)換熱器中紫銅管對(duì)接接頭形式比較，氣焊和釬焊比較，修復(fù)后經(jīng)檢驗(yàn)及使用證明火焰釬焊的優(yōu)越性，保證了維修質(zhì)量，延長(zhǎng)中央空調(diào)設(shè)備的使用壽命。

【關(guān)鍵詞】 換熱器；泄漏；套接式補(bǔ)強(qiáng)接頭；釬焊

【中圖分類號(hào)】G64.32 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）22-00-02

1、前言

中小型空調(diào)設(shè)備的盤管換熱器（包括冷凝器、蒸發(fā)器）多數(shù)采用集管、支管集散分布組合而成（見圖1）。以其換熱效果好，生產(chǎn)效率高，維修方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用于中小型空調(diào)設(shè)備。各廠家生產(chǎn)的盤管換熱器其結(jié)構(gòu)、外觀大體相同，但由于生產(chǎn)廠家的設(shè)備，工藝各有區(qū)別，造成產(chǎn)品質(zhì)量?jī)?yōu)劣各異。我們前兩年參加了某廠生產(chǎn)的60匹中央空調(diào)換熱器泄漏故障維修，把紫銅管焊接結(jié)構(gòu)及工藝改進(jìn)改造后，修復(fù)后使用效果一直良好，得到了使用方的良好評(píng)價(jià)。

2、中央空調(diào)泄漏故障現(xiàn)象及原因分析

2.1中央空調(diào)投入使用四年多時(shí)間，制冷效果良好?？墒悄程熘鞴懿块T報(bào)設(shè)備故障燈顯示，制冷壓縮機(jī)不能運(yùn)行。經(jīng)檢查測(cè)試證實(shí)：制冷系統(tǒng)壓力偏低，低壓側(cè)壓力保護(hù)器動(dòng)作，導(dǎo)致該設(shè)備不能正常工作，初步診斷為制冷系統(tǒng)泄漏造成。再進(jìn)一步仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)換熱器管束焊接處產(chǎn)生裂紋而形成泄漏點(diǎn)。根據(jù)設(shè)備生產(chǎn)廠方提供資料，該換熱器設(shè)計(jì)壓力為2.62Mpa，工作壓力高壓側(cè)為1.8～2.0Mpa，低壓側(cè)為0.45～0.6Mpa，盤管材質(zhì)是T2紫銅管，支管規(guī)格為Φ12×2mm，集管規(guī)格分別為Φ24×3mm和Φ36×4mm兩種。（分別用于冷疑器和蒸發(fā)器）。盤管換熱器管束結(jié)構(gòu)（如圖2）所示，采用氧氣—乙炔氣焊方法焊接組成，焊絲為HS221。我們通過查閱有關(guān)資料，分析其換熱器部件生產(chǎn)工藝存在缺點(diǎn)。

2.2換熱器制造材料缺點(diǎn)分析：T2材料熔點(diǎn)為1050℃，焊絲HS221熔點(diǎn)為890℃，兩者熔點(diǎn)溫差達(dá)160℃，由于T2材料導(dǎo)熱性能強(qiáng)，導(dǎo)熱率為3.94J/（cm·s·℃）與碳鋼的導(dǎo)熱率相比，紫銅導(dǎo)熱率約為碳鋼導(dǎo)熱率的6～7倍之高。因此，焊接時(shí)需要采用較強(qiáng)而集中的熱源，否則母材難以熔化，填充焊料與母材不能良好熔合，產(chǎn)生焊不透或不熔合的焊接缺陷。紫銅的線膨脹系數(shù)與鋼比約大15%左右，而收縮率比鋼大一陪多，加之銅的導(dǎo)熱能力強(qiáng)，所以焊接熱影響區(qū)寬，易產(chǎn)生較大的焊接應(yīng)力，銅的表面張力系數(shù)較大，焊接時(shí)會(huì)導(dǎo)致熔池焊水淌滴，根部成形不好，因此換熱器焊接加工完成后，自然冷卻降至室溫，焊接區(qū)產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，造成較大的變形，甚至焊接接頭脆弱部分容易產(chǎn)生裂紋。

2.3換熱器焊接工藝缺點(diǎn)分析：試驗(yàn)研究資料及生產(chǎn)實(shí)踐證明，紫銅焊縫對(duì)氫氣孔的敏感性比低碳鋼焊縫高得多。氫在銅中的溶解度隨溫度升高而增大，銅在液態(tài)下能溶解較多的氫，由于銅焊縫結(jié)晶凝固過程進(jìn)行迅速，氫不易析出，在凝固和冷卻過程中，氫在銅的熔解度大大降低。如果焊縫金屬冷卻凝固較快，過剩的氫來不及逸出，便在焊縫熔合區(qū)產(chǎn)生氣孔，使焊接接頭機(jī)械性和致密性降低。紫銅在高溫下容易氧化，生成氧化亞銅，溶解在液體銅內(nèi)，在結(jié)晶過程中它與銅可生成脆性共晶體而存在銅的晶粒邊界，大大降低了焊接接頭的機(jī)械性能，在應(yīng)力的作用下易產(chǎn)生裂紋。而且如果熔池中存在氫或一氧化碳，則可與氧化亞銅產(chǎn)生反應(yīng)，生成二氧化碳和水蒸汽，這兩種生成物不溶于液體銅，在結(jié)晶過程中如果不能全部逸出，便在焊縫中形成氣孔或促使形成裂紋。

2.4根據(jù)有關(guān)生產(chǎn)廠家檢驗(yàn)報(bào)告資料分析：紫銅焊后水壓試驗(yàn)常出現(xiàn)泄漏現(xiàn)象，水壓試驗(yàn)一次合格率為85%左右，多數(shù)都是因焊縫存在裂紋，氣孔等缺陷所致?？照{(diào)設(shè)備在運(yùn)行使用過程中，冷熱溫差較大，系統(tǒng)內(nèi)存在較大的壓力，加上由于焊接時(shí)存在的內(nèi)應(yīng)力作用，使焊接縫易產(chǎn)生裂紋，換熱器的壽命降低，形成在維修中常見通病——換熱器泄漏現(xiàn)象。

3、換熱器修復(fù)方案及工藝

3.1創(chuàng)新焊接方法與工藝，采用火焰釬焊根治故障。從上述分析可見，氣焊紫銅接頭性能低，結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力高，易產(chǎn)生裂紋、氣孔等缺陷，致使換熱器造成泄漏隱患。在維修中是不能再用原來方法去解決問題的，否則泄漏會(huì)重復(fù)出現(xiàn)，難以徹底根治。對(duì)此綜合分析之后，我嘗試采用改變焊接結(jié)構(gòu)和焊接方法去修復(fù)泄漏點(diǎn)。改進(jìn)的結(jié)構(gòu)如圖3示。

焊接方法采用火焰釬焊，因?yàn)殁F焊有以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：

1）由于釬焊只溶化釬料而母材不溶化，母材不存在液態(tài)轉(zhuǎn)化固態(tài)的過程，因此產(chǎn)生裂紋，氣孔等缺陷的機(jī)率降低，提高了換熱器焊縫致密性和機(jī)械性能，焊后內(nèi)應(yīng)力較小，變形也會(huì)較少。

2）由于銅銀具有較好的潤(rùn)濕性，流動(dòng)性性能良好，便于操作成形，釬焊形成的焊接接頭能達(dá)到一定強(qiáng)度，能滿足制冷設(shè)備使用要求。

3）采用含銀量較高（約15%）的GBCu80Agp釬料，其溶點(diǎn)為815℃，具有較良好的潤(rùn)濕性和流動(dòng)性，形成焊接接頭韌性較高，成形良好，降低了接頭的脆性，提高了機(jī)械性能，不易產(chǎn)生裂紋。

4）由于使用GBCu80Agp作釬料，焊接時(shí)不使用肋焊劑，不存在接頭腐蝕性問題，焊后無需進(jìn)行清潔處理。

3.2焊前準(zhǔn)備

1）為了增加釬焊接頭強(qiáng)度，采用套接式補(bǔ)強(qiáng)接頭（見圖3），利用專用脹管模具將集管翻邊約5～6mm，依靠增大釬焊面積，可以在接頭強(qiáng)度低于母材強(qiáng)度的條件下達(dá)到接頭與焊件具有相等的承載能力要求。為了提高釬縫的致密性和強(qiáng)度，插入間隙為0.05～0.1mm。套接長(zhǎng)度在維修中一般根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，套入深度是組成此接頭的零件中薄件壁厚的3倍左右，約為5～6mm。

2）施焊前用砂紙打磨拋光焊接金屬周圍，清理干凈表面雜質(zhì)，油污等物，直至顯金屬光澤。從經(jīng)濟(jì)角度考慮，使用GBCu80Agp作釬料，該釬料含銀量約15%的銅、銀、磷材質(zhì)，由于銀的加入，大大提高了焊接材料濕潤(rùn)能力，提高接頭強(qiáng)度和韌性，減少脆性，其溶點(diǎn)比氣焊絲低，約815℃左右，并且此釬料具有自釬劑作用，不需加入助焊劑，焊后不存在腐蝕接頭，強(qiáng)度和致密性都能達(dá)到使用要求。

3.3修復(fù)工藝

1）焊炬及耗材選擇。由于紫銅導(dǎo)熱率較高，焊接區(qū)熱量傳導(dǎo)較快，焊接時(shí)熱量迅速?gòu)募訜釁^(qū)傳導(dǎo)出去，使加熱范圍擴(kuò)大，因此在釬焊時(shí)要求對(duì)焊炬和氧氣·乙炔壓合理選擇，若果選擇過小，熱能量不足造成溫度不夠，釬料難溶化，釬縫成形不好，甚至不熔合，反之，熱能量過大，難以操作，易造成母材溶化，釬料淌滴過快，造成管道焊堵現(xiàn)象，針對(duì)母材厚度為3mm的紫銅管，應(yīng)選用型號(hào)為H01-20R射吸式焊炬，選5號(hào)焊咀相配，氧氣壓力取0.5～0.6Mpa，乙炔壓力取0.05Mpa較為合適。

2）火焰選擇?；鹧孢m宜采用中性焰，這是因?yàn)殁F焊T2紫銅氧化焰會(huì)加速銅的氧化，生成較多氧化亞銅雜物，對(duì)制冷系統(tǒng)有不利影響（會(huì)造成節(jié)流毛細(xì)管堵塞）而碳化焰又會(huì)產(chǎn)生氫氣孔的危險(xiǎn)，將會(huì)降低焊接接頭強(qiáng)度和致密性，不適宜采用。

3）焊接要點(diǎn)。焊前應(yīng)將火焰焰心距離工件待焊表面8～10mm進(jìn)行預(yù)熱，溫度大約400。C左右，將火焰對(duì)準(zhǔn)待焊處來回移動(dòng)，使工件受熱均勻。釬焊時(shí)控制焊接溫度在830～870℃范圍，按經(jīng)驗(yàn)觀察母材呈現(xiàn)暗紅色，因?yàn)楹附訙囟壬愿哂阝F料熔點(diǎn)，可降低釬料的表面張力，改善潤(rùn)濕性和填充能力，釬料能充分填充縫隙，成形較好。但釬焊溫度過高，會(huì)有不利影響，不僅會(huì)造成釬料流失，還可能導(dǎo)致因釬料和母材作用過分引起熔蝕，晶界滲入，形成脆相性，以及母材晶粒長(zhǎng)大等不利問題。因此在操作時(shí)應(yīng)隨著輸入熱量積累，注意控制火焰距離而達(dá)到所需溫度。填充釬料角度要低，約35～40度角（見圖4），釬料送進(jìn)時(shí)要均勻緩慢，并要輕帶向后拖動(dòng)，火焰要穩(wěn)定，使釬料充分進(jìn)入釬縫。在填料時(shí)，要仔細(xì)觀察圓根液態(tài)釬料是否有渣和氣體排出，若發(fā)現(xiàn)黑色雜物上浮，一定是生成的渣；若發(fā)現(xiàn)液態(tài)釬料冒泡，說明套接縫有氣體逸出，這時(shí)一定要待液態(tài)釬料平靜下來，證明渣和氣體已排盡，方可再進(jìn)行填料，明顯看到液態(tài)釬料下滲。填料過程要分次進(jìn)行，一般控制三次左右為合適。

4）焊后處理。由于釬料過程沒有用助焊劑，不存在焊接接頭腐蝕的問題，一般焊后不做特殊處理，但由于焊接生成的氧化亞銅膜會(huì)脫落于管道內(nèi)，焊后最好用干燥氮?dú)獍央s物吹出，以免造成系統(tǒng)堵塞故障。

4、焊后檢驗(yàn)

由于制冷系統(tǒng)內(nèi)不能有水份存在，決不能用水壓試驗(yàn)，只能選擇氣壓試驗(yàn)，從維修工藝口充入干燥氮?dú)?，以設(shè)計(jì)壓力2.62MPa為標(biāo)準(zhǔn)壓力，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保壓4小時(shí)，在室溫變化不大條件下，觀察表壓沒有下降，涂沫皂泡于修復(fù)處，沒發(fā)現(xiàn)脹泡現(xiàn)象，即未發(fā)現(xiàn)泄漏和變形，檢驗(yàn)修復(fù)合格。在同行維修中，采用釬焊修復(fù)檢驗(yàn)一次合格率達(dá)98%，空調(diào)設(shè)備使用中的維修次數(shù)大大減少，受到了用戶的一致好評(píng)。

5、結(jié)束語

紫銅管火焰釬焊在制冷設(shè)備維修中是常用的方法，廣泛應(yīng)用于換熱器泄漏維修，制冷紫銅管道連接安裝，可獲得滿意的質(zhì)量，宜且耗材經(jīng)濟(jì)，工序簡(jiǎn)單，不需電源，效果可靠性高，有其明顯的獨(dú)特的優(yōu)越性，是維修行業(yè)值得推廣應(yīng)用的維修工藝。

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鳴謝：肇慶技師學(xué)院副教授黃麗芳的指導(dǎo)