CN1375374A - 不锈钢板翅式换热器制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明不锈钢板翅式换热器的制造工艺涉及的是一种奥氏体不锈钢板翅式换热器的加工方法。制造工艺包括:零件制备:隔板、封条、翅片、封头和接管的制备;焊前清洗:酸洗去除油、污、氧化物,再用高压水冲洗;元件组装:元件在专门台位上进行组装,然后用夹具夹持;真空钎焊:在真空钎焊炉内采用非晶态镍基钎料对奥氏体不锈钢进行钎焊;总装:采用氩弧焊焊置封头和接管等;试验与检查:进行X－射线探伤、氦泄漏试验、流阻试验、压力试验、TUV、ASME、劳埃德船舶协会及其它试验与检查。这种工艺提高了不锈钢板翅式换热器的加工质量、接头的拉伸强度及持久寿命、气密性,降低了成本,减少了清洗工作量。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种奥氏体不锈钢板翅式换热器的制造方法。
背景技术
在石油化工、制冷、医药、原子能、航空航天等领域中，铝制板翅式换热器不能满足耐高温、耐高压、抗腐蚀的要求。奥氏体不锈钢板翅式换热器以其优良的耐高温性、耐高压性、抗腐蚀性、可焊性、加工性和延性，成为这些领域中具有广阔发展前途的换热设备之一。但对于不锈钢板翅式换热器的制造，目前主要用铜基钎料钎焊，此类换热器不耐高温、不耐高压、不抗腐蚀。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，对不锈钢板翅式换热器的制造工艺进行改进，提出一种应用镍基钎料制造不锈钢板翅式换热器的新制造工艺。这种制造方法提高了不锈钢板翅式换热器的加工质量、接头的拉伸强度及持久寿命、气密性，降低其成本，减少清洗的工作量。
不锈钢板翅式换热器的制造工艺过程主要包括：
1)零件制备：隔板按制造板翅式换热器需要的长度下料；封条为特制型
材，按制造板翅式换热器需要的长度下料；翅片由不锈钢薄板在自动
成形机床上用成形冲膜冲压成坯形，然后用凹凸模整形而成；封头和
接管按要求由板材成形或由管材焊制而成。
2)焊前清洗：不锈钢板翅式换热器的零件在钎焊之前需经过彻底的清洗，
以便除去一切表面上附着的异物和油脂。采用酸洗除去油、污、氧化
物，再用高压水进行冲洗。
3)元件组装：不锈钢板翅式换热器主要元件翅片、隔板、封条等，除了
经过严格的清洗外，各元件表面还应除去毛刺、翅片整形、隔板校平、
封条校直，然后就可以根据设计结构的要求进行板束的装配。组装是
在专门的台位上进行，组装时，隔板和翅片层交替迭置在特制的模架
内，将非晶态镍基钎料按尺寸要求剪切，粘贴在隔板、翅片、导流片、
封条之间。元件组装好后，用夹具夹持牢固，以防止钎焊时装配元件
之间错位。
4)真空钎焊：真空钎焊是一种在1.3～1.3×10-4Pa绝对压力下，采用辐射
方式使组装好的钎焊件和钎料合金均匀地升温至所要求的温度进行钎
焊的工艺。将上述组装好的元件送入钎焊炉，钎焊前，将钎焊炉内抽
真空在1.3Pa以下，工件随炉加热升温至850～870℃，并保温20～30
分钟，使组件各部位的温度均匀，钎焊炉继续升温至1100～1150℃，
此温度为不锈钢的钎焊温度，此温度下镍基钎料处于最佳的流动状态，
考虑基体材料厚度及组件结构，保温10～15分钟以上，快速冷却，冷
却时间控制在3分钟以内，出炉温度为200℃以下。
5)总装：钎焊完毕后的上述板束经检验合格后，采用氩弧焊将封头以及
接管等焊上。
6)试验与检查：将上述制成的不锈钢板翅式换热器进行X-射线探伤、氦
泄漏试验、流阻试验、压力试验、TUV、ASME、劳埃德船舶协会及其
它试验与检查，以达到相应的要求和标准。
不锈钢板翅式换热器的制造工艺采用非晶态镍基钎料对奥氏体不锈钢板翅式换热器进行真空钎焊。由于非晶态镍基钎料润湿性好，成份分布均匀，杂质含量少，强度高，接头气密性好，成本低，采用这种工艺后，奥氏体不锈钢板翅式换热器可以获得成形优良、组织均匀、无溶蚀、拉伸强度及持久寿命高的优质接头，粘带钎料方便装配又易于控制加入量，保证了钎焊质量，整体成本较低。
附图说明
以下结合附图对发明作进一步说明。
图1是不锈钢板翅式换热器制造工艺流程图。
具体实施方式
参照附图1，不锈钢板翅式换热器制造工艺为：
1、零件制备
(1)隔板。由专门厂家生产，在制造板翅式换热器时按需要的长度下料。
隔板一般为0.2毫米的薄板。
(2)封条。为特制型材，可以是冷拉也可以是热挤压而得的，由专门厂
家生产，在制造板翅式换热器时按需要的长度下料。
(3)翅片。其主要成形方法有冲压和滚压两种，各有特点，在大量生产
中是采用自动成形机床进行的。翅片是由0.1～0.4毫米厚的不锈钢
薄板在自动成形机床上用成形冲膜冲压成坯形，然后用凹凸模整形
而成。在冲制过程中送料、切口、剪断均自动进行。对成形剪切后
翅片需经检查成形翅片高度的均匀性，以保证焊接时翅片与隔板有
良好的均匀接触，一般控制翅峰不平度在0.03～0.05毫米范围内，
因此对翅高质量检查必须用多头千分表严格进行。对锯齿形翅片，
要求有良好的切口，切开间距约为齿距的一半，间隙一般在0.4～0.6
毫米。冲压成形法生产翅片，翅形整齐清晰，节距均匀，尺寸和高
度公差较易达到设计要求，但冲压速度不宜过快，应控制在40～60
次/分为宜。
(4)封头和接管。按要求由板材成形或由管材焊制而成。
2、焊前清洗
不锈钢在钎焊中对表面异物的敏感性很高，微量油脂等含碳杂质不但会影响钎焊质量，而且在高温下还会渗入不锈钢中造成局部贫铬。因此，不锈钢板翅式换热器的零件在钎焊之前需要经过彻底的清洗以便除去一切表面上附着的异物和油脂。一般用酸洗除去油、污、氧化物，再用高压水进行冲洗。
3、元件组装
不锈钢板翅式换热器的主要元件有翅片、隔板、封条等，除了经过严格的清洗外，各元件表面还应该除去毛刺、翅片整形、隔板校平、封条校直，然后就可以根据设计结构的要求进行板束的装配。组装是在专门的台位上进行的。采用可以自动升降的组装台位时，将大大便于组装操作。组装时，隔板和翅片层交替迭置在特置的模架内，非晶态镍基钎料薄膜，厚度一般在0.02～0.04毫米，宽度为50～100毫米，按尺寸要求剪切，粘贴在隔板、翅片、导流片、封条之间。
选择镍基钎料钎焊不锈钢的最佳间隙为0.05～0.12毫米，且尽可能均匀一致，以保证钎焊质量。组合件接头的装配间隙大小是影响钎焊焊缝致密性和接头强度的关键因素之一。间隙过小，阻碍钎料流入，不易形成大量焊适率良好的接头；间隙太大，毛细作用减弱，钎料填充困难，合金化作用减弱，导致接头力学性能较差。这样，真空钎焊时借毛细作用使熔化的钎料在表面张力影响下，粘着基体金属，湿润它并渗透到连接件的清洁接头处，从而获得不可拆卸接头。
元件组装好后，用一套专门的夹具夹持牢固，以防止钎焊时装配元件之间错位。夹具一般由上模、下模、弹簧等零件组成。上下模有铸造的，也有焊接的。为防止板束和夹具在高温下变形，为了增加模具刚性，下模通常是整块的并有长方形“井”字骨架结构。选择夹具材料时，应避免在高温下会向不锈钢表面渗碳或氮的材料，因为这些材料会影响不锈钢的钎焊质量，并造成局部贫铬。
4、真空钎焊
真空钎焊是一种在1.3～1.3×10-4Pa绝对压力下，采用辐射方式使组装好的钎焊件和钎料合金均匀地升温至所要求的温度进行钎焊的工艺。钎焊前，将炉内抽真空在1.3Pa以下，工件随炉加热升温至850～870℃，并保温20～30分钟(随钎焊工件的层数增加而保温时间加长)，目的是减小组件上的温度梯度，使组件各部位的温度均匀。选择不锈钢的钎焊温度为1100～1150℃，此温度下镍基钎料处于最佳的流动状态。考虑基体材料厚度及组件结构，保温10～15分钟以上。这样奥氏体不锈钢中的碳化物很快固溶，既节约了工时，又避免了焊后固溶处理而引起的不良后果。整个升温时间约4小时或更长，开始升温可较快，后逐渐变慢。冷却时可用充氮快速冷却，冷却时间控制在3分钟以内。出炉温度为200℃以下。
5、总装
钎焊完毕后的板束经检验合格后，采用氩弧焊将封头以及接管等焊上。
6、试验与检查
在不锈钢板翅式换热器制造过程中和制成后有以下一些试验与检查项目：
X-射线探伤、氦泄漏试验、流阻试验、压力试验、TUV、ASME、劳埃德船舶协会及其它试验与检查。以保证不锈钢板翅式换热器封头等处熔焊焊缝质量、气密性符合要求，流阻值不超过一定的范围，强度符合要求，整体达到TUV、ASME、劳埃德船舶协会等的检验标准。
Claims (5)
1、一种不锈钢板翅式换热器的制造工艺，其特征是制造工艺包括：
1)零件制备：
A.隔板：按制造板翅式换热器需要的长度下料；
B.封条：为特制型材，按制造板翅式换热器需要的长度下料；
C.翅片：由不锈钢薄板在自动成形机床上用成形冲膜冲压成坯形，然
后用凹凸模整形而成；
D.封头和接管：按要求由板材成形或由管材焊制而成。
2)焊前清洗：不锈钢板翅式换热器的零件在钎焊之前需经过彻底的清洗，
以便除去一切表面上附着的异物和油脂。采用酸洗除去油、污、氧化
物，再用高压水进行冲洗。
3)元件组装：不锈钢板翅式换热器主要元件翅片、隔板、封条等，除了
经过严格的清洗外，各元件表面还应除去毛刺、翅片整形、隔板校平、
封条校直，然后就可以根据设计结构的要求进行板束的装配。组装是
在专门的台位上进行，组装时，隔板和翅片层交替迭置在特制的模架
内，将非晶态镍基钎料按尺寸要求剪切，粘贴在隔板、翅片、导流片、
封条之间。元件组装好后，用夹具夹持牢固，以防止钎焊时装配元件
之间错位。
4)真空钎焊：真空钎焊是一种在1.3～1.3×10-4Pa绝对压力下，采用辐射
方式使组装好的钎焊件和钎料合金均匀地升温至所要求的温度进行钎
焊的工艺。将上述组装好的元件送入钎焊炉，钎焊前，将钎焊炉内抽
真空在1.3Pa以下，工件随炉加热升温至850～870℃，并保温20-30分
钟，使组件各部位的温度均匀，钎焊炉继续升温至1100～1150℃，此
温度为不锈钢的钎焊温度，此温度下镍基钎料处于最佳的流动状态，
考虑基体材料厚度及组件结构，保温10～15分钟以上，快速冷却，冷
却时间控制在3分钟以内，出炉温度为200℃以下。
5)总装：钎焊完毕后的上述板束经检验合格后，采用氩弧焊将封头以及
接管等焊上。
6)试验与检查：将上述制成的不锈钢板翅式换热器进行X-射线探伤、氦
泄漏试验、流阻试验、压力试验、TUV、ASME、劳埃德船舶协会及其
它试验与检查，以达到相应的要求和标准。
2、根据权利要求1所述不锈钢板翅式换热器的制造工艺，其特征是采用非晶态镍基钎料钎焊奥氏体不锈钢。
3、根据权利要求1所述不锈钢板翅式换热器的制造工艺，其特征是镍基钎料钎焊不锈钢的最佳间隙一般为0.05～0.12毫米。
4、根据权利要求1所述不锈钢板翅式换热器的制造工艺，其特征是整个升温时间约4小时或更长，开始升温可较快，后逐渐变慢。
5、根据权利要求1所述不锈钢板翅式换热器的制造工艺，其特征是快速冷却，冷却时间控制在3分钟以内，快速冷却可用充氮冷却，出炉温度为200℃以下。
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