CN108571909A - 用于制造蒸汽冷凝传热管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制造蒸汽冷凝传热管的方法，所述方法包括：预备在两端具有开口并且包括至少一对平坦传热部分的包覆管，并且通过以相同尺寸和相同间隔将板弯折若干次来形成翅片带构件；通过形成多条平行直线，在所述包覆管由所述翅片带构件邻接的所述传热部分上涂覆焊膏，并且在涂覆在所述传热部分上的所述焊膏的外侧涂覆钎焊阻挡物或抗熔剂；以及将所述包覆管与所述翅片带构件联接，以允许所述焊膏和所述翅片带构件的弯折部分彼此交叉。

Description

用于制造蒸汽冷凝传热管的方法

技术领域

根据本公开的示例性实施例的教导总体涉及一种蒸汽冷凝传热管，并且更具体地，涉及一种用于空气冷却式蒸汽冷凝设备的铝包层长方形管式蒸汽冷凝传热管。

背景技术

原子能发电厂或热电发电厂使用诸如铀、煤油和煤的燃料来产生热，并且利用热在系统中循环水并产生蒸汽。产生的蒸汽使涡轮机转动以产生电力，其中经过涡轮机的蒸汽被冷凝器冷却而再次变成水。

特别地，水冷却方法需要大量的冷却水，在水冷却方法中采用水来冷却蒸汽循环发电方法中的冷凝过程，从而海水通常用作冷凝器中的冷却水。因此，原子能发电厂或热电发电厂通常建在海边附近，以顺利地被供应和排放用作冷却水的海水。

同时，用作冷却水的海水经过发电厂的冷却系统而在加热状态下被排放。在加热状态下从发电厂排放到海中的海水的量达每小时数百吨。处于加热状态的海水增加了海水的温度，从而产生各种环境问题，举个例子，诸如破坏了海洋生态系统。

此外，待供应到蒸汽冷凝器的冷却水的量在内陆国家中绝对是不足的，从而出现了使用水冷却冷凝器作为冷却系统的问题。

鉴于上述问题，最近提出了使用空气冷却式冷凝器的发电厂，并且在海水供应不足的国家的内地广泛使用，例如在中国和美国的内地使用。尽管使用空气冷却式冷凝器的发电厂的缺点在于设备比起现有的水冷却冷凝器变得庞大，但是由于使用空气冷却式冷凝器的发电厂可以有利地安装在内陆区域而不是海滨区域而在为发电厂选择位置方面比起必须使用水冷却冷凝器的发电厂提供相对的灵活性，因此使用空气冷却式冷凝器的发电厂作为环境友好的发电设备已经引起了关注，并且可以不必担心产生由冷却水的输入/输出产生的海水的温度上升而引起的海洋污染。

空气冷却式冷凝器使用大量的管，其中所述管可基于形状而分为两种类型，即，SRC(锻造排式冷凝器)管和MRG(多排电镀)管。

用于发电厂的蒸汽冷凝传热管具有铝翅片被钎焊到由铝钢层叠制成的包覆管的两侧的结构。用于发电厂的蒸汽冷凝传热管中的铝的外表面在钎焊之后被氧化以在结构上变质成铝氧石，使得在高于预定级别的空气中不产生表面腐蚀。

此外，在熔合的包覆管的外表面上的铝翅片与铝包层材料之间的边界是完全熔合的金属的结缔组织，其具有有利的永久传热效应而没有任何腐蚀。

用于发电厂的蒸汽冷凝传热管必须保持比圆柱形小管的横截面(1"～2")大5～10倍的横截面，以具有相对较大的横截面面积，由此含有不可冷凝气体的内部空气可以被快速地移除以允许快速的初始起动操作，并且由于冷凝水的流量大于具有小横截面的传热管的冷凝水的流量而在冬季操作期间有利地避免了冷凝水的内部冷冻。

同时，常规热交换型圆柱形MRG管在外部附接有用于使用各种方法来增加传热效应的冷却翅片。金属熔合法是使用同类的金属的电阻焊接方法，这是通过焊接的冷却翅片来获得固有管效应的最接近的方法。但是，电阻焊接方法的缺点在于：每个翅片被加厚，并且为了允许每个冷却翅片具有足够的横截面用于电阻焊接，在布置大量的翅片时会出现困难。该缺点导致由减少的加热表面而引起的冷却效果的下降。

为了解决上述缺点，冷却翅片可以被嵌入到管的表面中，但是由于从操作开始起暴露至空气后2～3个月由在边界处产生电镀腐蚀而引起的管的固有功能的传热能力的快速下降，该嵌入导致整个设备的性能降低。

常规MRG管式传热管已大量应用于国内外用于通过空气冷却式热交换的传热的消费，这是因为蒸汽冷凝传热管的耐压性差，并且制造成本高于MRG管式传热管。但是，因为如果真空度高并且真空压差施加到蒸汽冷凝管的内部则蒸汽冷凝是容易的，所以蒸汽冷凝传送管比MRG管式传热管相对优越。

自20世纪90年代以来，特别是为欧洲国家和美国开发并使用的用于发电厂的常规蒸汽冷凝传热管由于过时的制造方法在铝翅片和包覆管的钎焊工艺中具有高缺陷率而成为增加产品的制造成本的因素。

图1是根据现有技术的用于蒸汽冷凝设备的空气冷却式蒸汽冷凝传热管的制造工艺的分解立体图和流程图。

为了根据常规方法钎焊包覆管和铝翅片，竖直地布置了钢固定框架，在所述钢固定框架之间依次地布置铝翅片、包覆管和铝翅片，并且铝翅片和包覆管面对彼此处的部分涂覆有助熔剂(flux)，缠绕有钢丝并被输入到电加热炉内。然后，铝翅片在高温炉内被钢固定框架的自身重量压陷，以熔合到包覆管的上/下表面。

这时，为了结合铝翅片和包覆管，作为铝翅片的带状翅片由后处理铝4XXXb制成，以允许作为铝硅系合金的铝4XXX暴露在铝合金3003的表面上。因此，通过使用热和压力在包覆管上涂覆助熔剂来实现结合。同时，当铝翅片被部分地并过度地加热并施加有过大的功率时，铝翅片也有可能熔合到包覆管和框架。在这些情况下，使用气炬将铝翅片与框架分离，这时产品可能不可避免地损坏并且不再可用。

此外，铝4XXX是以硅(Si)作为主要添加元素的非热处理合金，并且用作焊接材料，并且比起通常用于建筑材料、车辆材料和各种其它材料的铝合金3003相对高价。将相对高价的铝4XXX用于带状翅片的原因是：当包覆管和带状翅片被钎焊联接时在暴露于带状翅片的铝合金4343或4045材料在加热炉中与包覆管一起被钎焊的工艺中令人满意地形成了填充物。但是，实际形成填充物的铝4XXX部分仅在包覆管和带状翅片相互接触处的附近，而其它部分不需要使用铝合金4343或4045材料，从而在成本节省方面需要改进。

图2是根据另一现有技术的用于蒸汽冷凝设备的空气冷却式蒸汽冷凝传热管的制造工艺的分解立体图和流程图。图3是用于蒸汽冷凝设备的空气冷却式蒸汽冷凝传热管中的翅片带构件与包覆管表面的接合部的放大横截面图。

首先，用于制造蒸汽冷凝传热管的方法以如下方式执行：即，形成翅片带构件，预处理包覆管，并且在该包覆管的所有侧表面上涂覆铝焊膏(aluminum paste)。然后，将翅片带构件布置在包覆管的涂覆有铝焊膏的表面上，将产品装在焊接平台(jig)内，钎焊并完成。这时，铝焊膏处于铝合金4XXX与助熔剂混合的状态。助熔剂被涂覆在包覆管的整个侧表面上以与翅片带构件结合。

但是，制造蒸汽冷凝传热管的常规方法的缺点在于：助熔剂或焊膏涂覆在由包覆管和翅片带构件邻接的区域以外的区域上。因此，使用比实际需要更多的助熔剂和焊膏，由此引起对材料的限制。

发明内容

本公开用于解决现有技术的上述缺点，因此本公开的某些实施例的目的是提供一种用于制造蒸汽冷凝传热管的方法，该蒸汽冷凝传热管被构造成通过使用诸如铝合金3003的锻造铝合金用于翅片带构件来减少翅片带构件的制造成本，并且使用少量的钎焊膏将包覆管与翅片带构件联接。

本公开要解决的技术主题不限于上述描述，并且至此未提及的任何其它技术问题从以下描述中将被本领域技术人员清楚地领会。即，本公开将被更容易地理解，并且在以下说明性描述的过程中，本发明的其他目的、特性、细节和优点将变得更加明显，该说明性描述参照附图而给出，而不是意在暗示对本公开的任何限制。

本发明的目的是全部地或部分地解决上述问题和/或缺点中的至少一个或多个，并且提供至少下述优点。为了至少全部地或部分地实现上述目的，并根据本公开的目的，如体现并宽泛描述的，并且在本发明的一个总体的方案中，提供了一种用于制造蒸汽冷凝传热管的方法，所述方法包括：

预备在两端具有开口并且包括至少一对平坦传热部分的包覆管，并且通过以相同尺寸和相同间隔将板弯折若干次来形成翅片带构件；

通过形成多条平行直线，在所述包覆管由所述翅片带构件邻接的所述传热部分上涂覆焊膏，并且在涂覆在所述传热部分上的所述焊膏的外侧涂覆钎焊阻挡物或抗熔剂；以及

将所述包覆管与所述翅片带构件接合，以允许所述焊膏和所述翅片带构件的弯折部分彼此交叉。

优选地，但不必要地，将所述包覆管与所述翅片带构件接合的步骤可以包括：

将所述翅片带构件提供在所述包覆管上，以允许所述焊膏和所述翅片带构件交叉(彼此正交)；以及钎焊被提供有所述翅片带构件的所述包覆管。

优选地，但不必要地，所述焊膏可以由4XXX铝合金构成。

优选地，但不必要地，所述翅片带构件可以是AA3003合金。

本发明的有益效果在于：通过使用诸如铝合金3003的单一铝合金可以减小翅片带构件的制造成本，并且可以用简单的焊膏涂覆工艺代替助熔剂涂覆工艺，并且钎焊角焊缝可以以更厚更好的方式形成，从而减小蒸汽冷凝传热管的重量。

附图说明

附图被包括以提供对本公开的进一步理解，并且被并入本申请并构成本申请的一部分，附图示出了本公开的实施例，并且与说明书一起用于解释本公开的原理。在附图中：

图1是根据现有技术的用于蒸汽冷凝设备的空气冷却式蒸汽冷凝传热管的制造工艺的分解立体图和流程图；

图2是根据另一现有技术的用于蒸汽冷凝设备的空气冷却式蒸汽冷凝传热管的制造工艺的分解立体图和流程图；

图3是用于蒸汽冷凝设备的空气冷却式蒸汽冷凝传热管中的翅片带构件与包覆管表面之间的接合部的放大横截面图；

图4是根据本公开的示例性实施例的用于制造蒸汽冷凝传热管的方法的流程图；

图5是图示了根据本公开的示例性实施例的带构件的立体图；

图6是图示了根据本公开的示例性实施例的包覆管的立体图；

图7是图示了根据本公开的示例性实施例的用于制造蒸汽冷凝传热管的方法中的焊膏涂覆在包覆管上的状态的立体图；

图8是图示了根据本公开的示例性实施例的蒸汽冷凝管的包覆管与翅片带构件之间的接触表面的放大图；

图9是根据常规制造方法制造的蒸汽冷凝管的横截面图；以及

图10是根据本公开的示例性实施例制造的蒸汽冷凝管的横截面图。

具体实施方式

在下文中将参照示出了一些示例性实施例的附图更充分地描述各种示例性实施例。但是，本发明构思可以以许多不同的形式体现，并且不应当被解释为限于本文所阐述的示例性实施例。而是，提供这些示例性实施例以使得本说明书将是充分和完整的，并且将向本领域技术人员充分地传达本发明构思的范围。

应当理解，当元件或层被称为处于另一元件或层“上”、“连接到”或“接合到”另一元件或层时，它可以直接地处于另一元件或层上、直接地连接到或接合到另一元件或层，或者可以存在中间的元件或层。相反，当元件被称为“直接地处于另一元件或层上”、“直接地连接到”或“直接地接合到”另一元件或层时，则不存在中间的元件或层。相同的标号通篇表示相同的元件。

应当理解，尽管术语第一、第二、第三等可在本文中用于描述各种元件、部件、区域、层和/或部分，但是这些元件、部件、区域、层和/或部分不应当受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层或部分与另一个区域、层或部分区分开。因此，在不偏离本发明构思的教导的情况下，下面讨论的第一元件、部件、区域、层或部分可以被称作第二元件、部件、区域、层或部分。

除非上下文另有明确说明，否则如本文所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”意在还包括复数形式。还应当理解，术语“包括”在本说明书中使用时指明存在所述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除存在或附加一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组。

除非另有定义，否则本文使用的所有术语(包括科技术语在内)具有与本发明构思所属领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。还应当理解，诸如在通用字典中定义的那些术语的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在此明确地定义，否则不会以理想化或过分形式化的意义来解释。

省略了对公知的部件和处理技术的描述，以免不必要地模糊本公开的实施例。

在下文中，将参考附图详细描述根据本公开的示例性实施例的用于制造蒸汽冷凝传热管的方法。

图4是根据本公开的示例性实施例的用于制造蒸汽冷凝传热管的方法的流程图。

用于制造蒸汽冷凝传热管的方法可以包括在包覆管上涂覆焊膏，以及将包覆管与翅片带构件联接。

在包覆管上涂覆焊膏的步骤包括在包覆管和传热部分上涂覆焊膏的步骤，焊膏是用于结合包覆管和翅片带构件的结合材料。

翅片带构件可以提供在蒸汽冷凝传热管中的包覆管的传热部分上，以将经过包覆管的内部的材料的热排放到外部。即，翅片带构件可以执行冷却翅片的功能，并且通过被提供在一对传热部分上来排放被传递通过包覆管的内部的热。

图5是图示了根据本公开的示例性实施例的带构件的立体图。

如图所示，可以通过以相同的尺寸和相同的间隔将板材弯折若干次来形成翅片带构件。弯折形的翅片带构件可以附接到包覆管的侧表面，以有效地排放从包覆管产生的热，这是因为翅片带构件具有接触外部空气的较宽表面。

翅片带构件可以使用作为锻造轧制产品的AA3003。虽然常规蒸汽冷凝传热管被以将助熔剂涂覆在翅片带构件被接合或结合的包覆管上的方式而构造，并且因此，采用了AA3003和4XXX形成两层的单表面轧制产品，但是根据本公开的用于制造蒸汽冷凝传热管的方法使得焊膏涂覆并结合到翅片带构件，并且翅片带构件可以用以单层铝合金，由此工艺可以进一步被简化。

包覆管可以是蒸汽冷凝传热管的主体，并且包括在两端形成有开口的平坦传热部分。

图6是图示了根据本公开的示例性实施例的包覆管的立体图。

包覆管可以在两端形成有开口，并具有至少一对平坦传热部分并且在平坦传热部分处接合到翅片带构件。即，当从经过包覆管的内部的材料发出热时，热通过传热部分被排放，从而热可以通过翅片带构件被有效地排放。

焊膏可以是以多种线形形状涂覆在包覆管的传热部分上的材料，以将翅片带构件与包覆管联接。焊膏可以通过在凝胶状态下将助熔剂材料与铝合金材料混合而形成。铝合金材料可以是铝硅合金，并且可以由铝合金4XXX形成。铝合金4XXX可以是以硅作为主要添加组分的非热处理合金，并且主要用于焊接和钎焊。根据本公开的焊膏可以进一步包括有机粘合剂，并且可以是4XXX铝合金。

图7是图示了根据本公开的示例性实施例的用于制造蒸汽冷凝传热管的方法中焊膏涂覆在包覆管上的状态的立体图。

包覆管和翅片带构件使得翅片带构件的弯折部分接触包覆管的传热部分，其中接触的部分变为多条平行线。可以以多条平行线涂覆焊膏以与由包覆管和翅片带构件接触的多条平行线交叉(正交)。即，翅片带构件和包覆管可以结合或接合，以便通过以多条直线将焊膏涂覆在包覆管上来允许翅片带构件的弯折部分与焊膏正交。

这时，经涂覆的多个线形焊膏的外部可以涂覆有阻挡物或抗熔剂。焊膏的末端可以涂覆有钎焊阻挡物，以允许铝翅片带构件在受限的范围内被钎焊接合。

如上所述，将包覆管与翅片带构件接合的步骤包括在由包覆管和翅片带构件与涂覆的焊膏接触的多条平行线之间以直角进行接合。当包覆管和翅片带构件被接合以执行钎焊工艺时，部分地接触翅片带构件的弯折部分的焊膏被润湿并移动到翅片带构件的弯折部分，其中大部分焊膏移动到由翅片带构件和包覆管接触的部分，从而在包覆管的传热部分上形成一些焊膏的薄层。

这里，钎焊的含义是一种通过利用热使填充金属熔化并且流动到接合部中而使两种以上母材金属在高于450℃的温度下被接合在一起的金属接合方法，所述填充金属具有比相邻金属低的熔点而不会在所述熔点以下损坏母材金属。即，钎焊是一种使用具有高于450℃的液相线温度的填充金属通过施加小于固相线温度的热来接合两母材金属的方法。最理想的钎焊是保持当钎料填充金属在两相邻金属之间被熔化并流动时的最佳温度，并且除了钎焊之外，还可以向其添加各种环境特性。这时，表示两母材金属和填充金属的亲和性程度的物理性质被表示为润湿，并且填充金属在两相邻金属之间流动的现象被称为毛细管作用。通过钎焊工艺形成的钎焊角焊缝可以极好地以更厚的厚度形成，从而提高钎焊强度。

图8是图示根据本公开的示例性实施例的蒸汽冷凝管的包覆管与翅片带构件之间的接触表面的放大图。

参照图8，通过根据本公开的示例性实施例的用于制造蒸汽冷凝传热管的方法制造的蒸汽冷凝传热管被构造成使得在包覆管与翅片带构件之间的接触部分处极好地形成了钎焊角焊缝，并且焊膏在包覆管的上端处形成薄膜，由此在包覆管的上端处用作保护膜。因此，铝合金的传热管能够延迟腐蚀，以保持发电厂设备中的传热管的长时间耐久性。

图9是根据常规制造方法制造的蒸汽冷凝管的横截面图，并且

图10是根据本公开的示例性实施例制造的蒸汽冷凝管的横截面图。

参照图9和图10，当蒸汽冷凝传热管被钎焊时，以及当蒸汽冷凝传热管被垂直地且纵长地插入时，焊膏可能被引入翅片带构件中，从而由于根据现有技术的如图9中所示的翅片带构件的减小的横截面而降低了效率。但是，如图10所示，根据本公开的示例性实施例制造的蒸汽冷凝管可以在钎焊工艺期间涂覆有足够量的焊膏并且沿着翅片带构件润湿，从而由于没有对翅片带构件的阻塞而相比根据现有技术制造的蒸汽冷凝管提高了效率。此外，涂覆的焊膏的外部涂覆有钎焊阻挡物以防止焊膏流出。

提供本发明的上述描述以使本领域任何技术人员能够实现或使用本发明。本发明的各种修改对于本领域技术人员将是显而易见的，并且在不偏离本发明的精神或范围的情况下，文中定义的一般原理可以应用于其他变型。因此，本发明不是意图限制文中所描述的示例，而是符合与本文中公开的原理和新颖特征一致的最宽范围。

Claims (3)

1.一种用于制造蒸汽冷凝传热管的方法，所述方法包括：

预备在两端具有开口并且包括至少一对平坦传热部分的包覆管，并且通过以相同尺寸和相同间隔将板弯折若干次来形成翅片带构件；

通过形成多条平行直线，在所述包覆管由所述翅片带构件邻接的所述传热部分上涂覆焊膏，并且在涂覆在所述传热部分上的所述焊膏的外侧涂覆钎焊阻挡物或抗熔剂；

将所述翅片带构件提供在所述包覆管上，以允许所述焊膏和所述翅片带构件彼此正交；以及

钎焊被提供有所述翅片带构件的所述包覆管。

2.根据权利要求1所述的方法，其中所述焊膏由4XXX铝合金构成。

3.根据权利要求1所述的方法，其中所述翅片带构件是AA3003合金。