EP1944563A1 - Wärmetauscherrohre und Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren - Google Patents

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EP1944563A1
EP1944563A1 EP07000634A EP07000634A EP1944563A1 EP 1944563 A1 EP1944563 A1 EP 1944563A1 EP 07000634 A EP07000634 A EP 07000634A EP 07000634 A EP07000634 A EP 07000634A EP 1944563 A1 EP1944563 A1 EP 1944563A1
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EP
European Patent Office
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wall
tube
alloy
heat exchanger
aluminum
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07000634A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Simon Scheidegger
Christoph Tönnes Meyner
Frank Mäckle
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Innospin AG
Original Assignee
Innospin AG
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Filing date
Publication date
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Priority to PCT/EP2008/000166 priority patent/WO2008083971A2/de
Publication of EP1944563A1 publication Critical patent/EP1944563A1/de
Priority to US12/500,211 priority patent/US20100012308A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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    • F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
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    • F28F1/126—Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only outside the tubular element consisting of zig-zag shaped fins
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    • Y10T29/49377—Tube with heat transfer means
    • Y10T29/49378—Finned tube

Definitions

  • the present invention relates to the field of thermodynamics. It relates to heat exchanger tubes, comprising a flow-through tube with a number of arranged on an outer wall cooling fins and a method for producing such heat exchanger tubes.
  • Heat exchanger tubes are used, inter alia, in air-cooled condensers in power plants, waste incineration plants, cogeneration plants and industrial plants with energy recovery.
  • air-cooled capacitors - hereinafter also referred to as capacitors only - perform a similar function as water-cooled capacitors, that is, they liquefy the exhaust steam of a steam turbine, which can no longer be energetically used, and lead the resulting condensate in the closed water vapor Cycle back.
  • the thermal energy is removed from the exhaust steam in the case of condensers by means of air cooling (fans).
  • Fans air cooling
  • heat exchanger tubes for capacitors in an A-shaped configuration.
  • the DE 690 33 556 T2 shows such manufactured heat exchanger tubes and a manufacturing method to do so.
  • ribbed round tubes, ribbed oval tubes or finned flat tubes are used.
  • the tubes are first grooved helically and then flat aluminum sheets are retracted.
  • Another method is to wind pipes with aluminum sheets mechanically helical.
  • ribbed flat tubes Today's production of ribbed flat tubes is accomplished by first forming an aluminum-clad flat steel tube, welding and post-coating aluminum at the weld, subsequently forming a rib of a solder-plated aluminum alloy, applying a flux, and forming the rib formed on both sides the flat tube is attached and this rib is then brazed to the flat tube in a controlled atmosphere oven at about 600 ° C.
  • Flat tubes enjoy the advantage over ribbed round tubes or oval tubes that they are more resistant to freezing and have a lower air-side pressure loss.
  • the capacitors must have a lifetime of more than 30 and sometimes even more than 40 years or more. Since such capacitors are exposed to the environmental influences, they must be very resistant to corrosion. In addition, the capacitors along their inner wall are also exposed to contamination, which are caused by contamination of the fluid flowing through them. These impurities are already present during commissioning or they arise due to oxidation or corrosion in the entire water-steam cycle of a power plant.
  • the inner wall of a flat tube for capacitors is known to consist of unprotected structural steel without oxidation and corrosion resistance.
  • the inner surface an air-cooled condenser but together with the boiler in the water-steam cycle of a power plant by far the largest surface which is exposed to the process-side fluid. This inevitably leads to a conditionally correspondingly high conditioning of the water-steam chemistry, inter alia, to a basic pH in order to protect the heat exchanger tubes against massive oxidation, corrosion or even rusting.
  • a tube of a heat exchanger tube on an inner wall and on the outer wall provided with a surface finish of copper, zinc, nickel, cobalt, chromium, a nickel alloy, a chromium alloy, a copper alloy, a zinc alloy or stainless steel
  • a surface finish of copper, zinc, nickel, cobalt, chromium, a nickel alloy, a chromium alloy, a copper alloy, a zinc alloy or stainless steel For direct soldering of a number of cooling fins to the pipe and for corrosion resistance of the inner wall to fluid media.
  • Simplifications can be pointed out not only with regard to production, but also with regard to the ongoing operation of the power plant and the associated commissioning or recommissioning after standstill, the invention shows an outstanding ecological compatibility with respect to what is known.
  • the braze joint between the cooling fins and the tube is particularly ductile and tough, so that operational or assembly-related stresses are harmless to the inventive heat exchanger tube; Service life can thus be increased, maintenance and monitoring work can be minimized.
  • a particularly advantageous embodiment of the invention provides that the coating or the plating of the tube on the inner wall and the outer wall with one and the same Material takes place, whereby only one operation is necessary to provide the pipe essential to the invention features.
  • a tube made of a sheet metal coated or plated on both sides according to the invention for example of simple structural steel, is shaped into a flat tube and then welded directly along the abutting surface. The resulting weld is free of any iron-aluminum interlayer and the flat tube is directly brazeable with appropriately sized cooling fins.
  • cooling fins may be made of or coated with aluminum or made of an aluminum alloy for good thermal efficiency; In any case, during brazing, there is no continuous iron-aluminum intermediate layer, so that the heat exchanger tube according to the invention essentially continues to have the ductility and toughness of the tube base material.
  • an intermediate layer forming during the brazing process is ductilized by adding boron.
  • the Fig. 1 shows a sectional view of the inventive heat exchanger tube 8 before a soldering process, which connects a tube wall 1 with a cooling fin 2 brazing.
  • the pipe wall 1 on an inner wall 9 and an outer wall 10 each have an outer surface coating 4 and an inner surface coating 5, which is arranged adjacent to the pipe wall 1.
  • the cooling fin 2 is provided with a ribbed coating 3 and has with the outer surface coating 4 of the tube wall 1 in touch contact.
  • reaction zone consists of an ordered phase and is characterized by good strength and very high oxidation and corrosion resistance.
  • the following material distribution for the production of the heat exchanger tubes 8 is shown by way of example with the aid of a nickel alloy Inconel Alloy 825 (IN 825) for the support strips.
  • the diffusion layer - the inner surface coating 5 of the heat exchanger tube 8 exists - From a crystalline disordered mixed structure, in which adjust especially the elements iron, nickel and chromium uniformly the respective plated alloy.
  • the outer surface coating layer 4 further consists of Inconel Alloy.
  • reaction zone When brazing the cooling fin 2 with the tube wall 1, the reaction zone is formed with an ordered phase of Al-Ni-Fe-Si-Cr.
  • This reaction zone Al-Ni-Fe-Si-Cr is under a slight compressive stress after brazing and during operation due to the deliberately different coefficients of expansion of the alloys involved, which increases the mechanical integrity of the entire solder joint.

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Abstract

Bei einem Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren, umfassend ein durchströmtes Rohr (8) mit einer Anzahl an einer Aussenwand (10) angeordneten Kühlrippen (2), wird das Rohr (8) auf einer Innenwand (9) und auf der Aussenwand (10) mit einer Oberflächenvergütung (4, 5) versehen, zwecks direkten Verlötens der Anzahl Kühlrippen (2) mit der Aussenwand (10) und zwecks Korrosionsbeständigkeit der Innenwand (9) gegenüber einem fluiden Medium im Rohr (8).

Description

    Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Thermodynamik. Sie betrifft Wärmetauscherrohre, umfassend ein durchströmtes Rohr mit einer Anzahl an einer Aussenwand angeordneten Kühlrippen und ein Verfahren zur Herstellung solcher Wärmetauscherrohre.
    • Technologischer Hintergrund und Stand der Technik
  • Wärmetauscherrohre werden unter anderem bei luftgekühlten Kondensatoren in Kraftwerken, Kehrichtverbrennungsanlagen, Heizkraftwerken und Industrieanlagen mit Energierückgewinnung eingesetzt. Solche bekannten, luftgekühlten Kondensatoren -im folgenden auch lediglich Kondensatoren genannt- erfüllen eine ähnliche Funktion wie wassergekühlte Kondensatoren, das heisst, sie verflüssigen den Abdampf einer Dampfturbine, welcher energetisch nicht mehr genutzt werden kann, und führen das entstehende Kondensat in den geschlossenen Wasser-Dampf-Kreislauf zurück. Im Gegensatz zu Kühltürmen wird dem Abdampf bei Kondensatoren die thermische Energie mittels Luftkühlung (Ventilatoren) entzogen. Kondensatoren kommen somit ohne jegliches Kühlwasser aus. Heute besteht eine gesteigerte Nachfrage nach so genannten "trocken kühlenden Kondensatoren" wegen der zunehmenden Wasserknappheit und höheren Anforderungen bzw. behördlichen Auflagen für die Bewilligung von Kraftwerken oder Industrieanlagen. Hier spielen die ökologische Betrachtung des Wasserverbrauchs und der Erwärmung von fliessenden Gewässern eine wesentliche Rolle.
  • Bekannt ist, Wärmetauscherrohre für Kondensatoren in einer A-förmigen Konfiguration zu erstellen. Die DE 690 33 556 T2 zeigt derart gefertigte Wärmetauscherrohre und ein Herstellungsverfahren dazu. Dabei gelangen beispielsweise berippte Rundrohre, berippte Ovalrohre oder berippte Flachrohre zum Einsatz. Bei der Berippung von Rohren aus Stahl und beliebiger, aufgezeigter Geometrie werden zunächst die Rohre schraubenförmig genutet und anschliessend werden flache Aluminiumbleche eingezogen. Eine andere Methode sieht vor, Rohre mit Aluminiumblechen mechanisch schraubenförmig aufzuwickeln.
  • Insbesondere bei der Berippung von Ovalrohren aus Stahl werden flache, mit Distanzhaltern versehene Stahlrippen aufgesteckt und anschliessend gemeinsam mit dem Ovalrohr aussenseitig und oberflächig verzinkt und verbunden.
  • Die heutige Herstellung von berippten Flachrohren erfolgt, indem zuerst ein mit Aluminium plattiertes Flachrohr aus Stahl geformt, geschweisst und an der Schweissnaht mit Aluminium nachbeschichtet wird, nachfolgend eine Rippe aus einer mit Lot plattierten AluminiumLegierung geformt wird, ein Flussmittel appliziert und die geformte Rippe beidseitig auf das Flachrohr befestigt wird und diese Rippe dann in einem Ofen mit kontrollierter Atmosphäre bei ungefähr 600°C auf das Flachrohr hartgelötet wird. Flachrohre geniessen gegenüber berippten Rundrohren oder Ovalrohren den Vorteil, dass sie resistenter sind gegenüber Durchfrierung und einen tieferen luftseitigen Druckverlust aufweisen.
  • Ein weiterer wichtiger Aspekt von luftgekühlten Kondensatoren ist die lange Lebensdauer. Die Kondensatoren müssen eine Lebensdauer von mehr als 30 und teilweise sogar mehr als 40 Jahren oder darüber haben. Da derartige Kondensatoren den Umwelteinflüssen ausgesetzt sind, müssen sie sehr korrosionsbeständig sein. Darüber hinaus sind die Kondensatoren entlang ihrer Innenwandung auch einer Kontamination ausgesetzt, die durch Verunreinigungen des sie durchströmenden Fluids hervorgerufen werden. Diese Verunreinigungen sind dabei bereits bei der Inbetriebnahme vorhanden oder sie entstehen aufgrund von Oxidation bzw. Korrosion im gesamten Wasser-Dampf-Kreislauf eines Kraftwerks.
  • Die Innenwandung eines Flachrohres für Kondensatoren besteht bekanntermassen aus ungeschütztem Baustahl ohne Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Die innere Oberfläche eines luftgekühlten Kondensators ist aber zusammen mit dem Kessel im Wasser-Dampf-Kreislauf eines Kraftwerks die mit Abstand grösste Fläche, welche dem prozessseitigem Fluid ausgesetzt ist. Dies führt zwangsweise zu einer betriebsbedingt entsprechend hohen Konditionierung der Wasser-Dampf-Chemie u. a. auf einem basischen pH-Wert, um die Wärmetauscherrohre gegen massive Oxidation, Korrosion oder sogar Durchrostung zu schützen.
  • Vor Inbetriebnahme bedeutet das auch, dass der Kondensator mit einem zeit- und kostenintensiven Verfahren gereinigt und gespült werden muss und das dabei verwendete deionisierte Wasser verworfen werden muss. Ein gleiches Verfahren muss ebenfalls nach Reparaturen und vor einer Wiederinbetriebnahme angewendet werden mit dem gleichen Verwerfen "verbrauchten" Wassers. Betriebliche und ökologische Aspekte rufen hier nach einer Verbesserung.
  • Des Weiteren bedarf es während des laufenden Kraftwerksbetriebs einer Ausfiltrierung entstehender Rostpartikel und einer aufwendigen Polisher-Anlage. Bei normalem betrieblichem Stillstand besteht die Gefahr von Lochfrasskorrosion und Durchrostung. Selbst beim Transport zum Installationsort und bei der Montage vom Kondensator bedürfen die ungeschützten Oberflächen der Wärmetauscherrohre einem Schutz mittels Abdeckungen, Schutzgas und/oder Trocknungsgeräten.
  • Bei der Herstellung von aus mit Aluminium einseitig plattiertem Blech muss nach Umformen und dem Schweissen zum Flachrohr entlang der Schweissnaht mit Aluminium nachbeschichtet werden. Hierfür wird Aluminium typischerweise mittels Flammspritzen als 30mm breiter Streifen aufgebracht. Dieser zusätzliche Produktionsschritt kann zur Folge haben, dass sich in einer durch das Schweissen entstandenen, spröden Eisen-Aluminium-Zwischenschicht Verunreinigungen einstellen oder Materialdefekte auftreten. Die aufgespritzte Aluminiumschicht weist zudem eine Rauhigkeit auf, die beim nachfolgenden Hartverlöten des Rohrs mit Kühlrippen zu Qualitätseinbussen der Lötverbindung führen kann, was wiederum den Wärmewirkungsgrad der Gesamtanlage beeinträchtigt. Qualitativ eingeschränkte Lötverbindungen können ebenfalls Grund für ein Abplatzen von Kühlrippen sein.
  • Bekannt ist auch, dass Verbindungen zwischen Aluminium und Eisen vergleichsweise spröde sind und sich somit eine erhöhte Empfindlichkeit gegenüber betriebsbedingten thermischen/mechanischen Spannungen einstellt; dies gilt zudem gegen Schlag- und/oder Torsionsbeaufschlagung bei Transport oder Montage. Es besteht eine geringe Bruchzähigkeit und Duktilität der Eisen-Aluminium-Zwischenschicht verbunden mit einer hohen Defektempfindlichkeit in Bezug auf Poren, Sandstrahlmittel, Oxide und Einschlüssen. Diese tiefe Defekttoleranz der Eisen-Aluminium-Zwischenschicht bedingt einen entsprechend hohen Aufwand bei der Produktion und der Qualitätskontrolle.
    • KURZE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist darum die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wärmetauscherrohre und ein Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren zu schaffen, womit die Nachteile der bekannten Wärmetauscherrohre und der Verfahren zu ihrer Herstellung überwunden werden.
  • Insbesondere ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Wärmetauscherrohre und ein Verfahren zu ihrer Herstellung zu schaffen, womit eine gegenüber dem Stand der Technik massgeblich verbesserte Defekttoleranz und Korrosionsbeständigkeit der Aussenwandung und der Innenwandung von Wärmetauscherrohren erzielbar ist und zudem eine einfachere und kostengünstigere Herstellung ermöglicht wird.
  • Die der Erfindung für das Verfahren zugrunde liegende Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen für das Verfahren sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche 2 bis 6.
  • Der Kern der Erfindung ist darin zu sehen, dass ein Rohr eines Wärmetauscherrohrs auf einer Innenwand und auf der Aussenwand mit einer Oberflächenvergütung aus Kupfer, Zink, Nickel, Kobalt, Chrom, einer Nickellegierung, einer Chromlegierung, einer Kupferlegierung, einer Zinklegierung oder rostfreiem Stahl versehen wird, zwecks direkten Verlötens einer Anzahl Kühlrippen mit dem Rohr und zwecks Korrosionsbeständigkeit der Innenwand gegenüber fluiden Medien.
  • Als besonders vorteilhaft ist hier herauszustellen, dass durch die Oberflächevergütung - bestehend aus den genannten Materialien- zum einen eine qualitativ hervorragende Lötbarkeit des Rohrs mit den Kühlrippen auf der Aussenwand gegeben ist und gleichzeitig die Korrosionsbeständigkeit der Innenseite des Rohr bei Beaufschlagung mit der Wasser-Dampf Chemie eines Kraftwerks signifikant erhöht werden kann. Somit kann erstmalig durch einen Beschichtungs- bzw. Plattierungsvorgang ein Rohr für ein Wärmetauscherrohr bereitgestellt werden, dass hinsichtlich der Verarbeitbarkeit und des Verschleisses/der Alterung eine erheblich verbesserte Ausgestaltung gegenüber dem aufgezeigten Stand der Technik zeigt.
  • Nicht nur bezüglich der Herstellung können Vereinfachungen herausgestellt werden, auch in Bezug auf den laufenden Kraftwerksbetrieb und die zugehörige Inbetriebnahme bzw. Wiederinbetriebnahme nach Stillstand zeigt die Erfindung eine hervorzuhebende ökologische Verträglichkeit gegenüber Bekanntem.
  • Die Hartlötverbindung zwischen den Kühlrippen und dem Rohr zeigt sich besonders duktil und zäh, so dass betriebsbedingte oder montagebedingte Beanspruchungen dem erfindungsgemässen Wärmetauscherrohr unschädlich gegenüberstehen; Standzeiten können somit erhöht werden, Unterhalts- und Überwachungsarbeiten minimiert werden.
  • Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das die Beschichtung bzw. die Plattierung des Rohrs auf der Innenwand und der Aussenwand mit ein und demselben Material erfolgt, womit nur ein Arbeitsgang nötig ist, um dem Rohr die erfindungswesentlichen Merkmale zu verschaffen. Mit Vorteil wird ein Rohr aus einem erfindungsgemäss beidseitig beschichteten bzw. plattieren Blech -beispielsweise aus einfachem Baustahl- zu einem Flachrohr geformt und anschliessend direkt entlang der Stossfläche verschweisst. Die dabei entstehende Schweissnaht ist dabei frei von jeglicher Eisen-Aluminium-Zwischenschicht und das Flachrohr ist unmittelbar hartverlötbar mit entsprechend dimensionierten Kühlrippen. Diese Kühlrippen können zwecks gutem Wärmewirkungsgrad aus Aluminium bestehen oder damit beschichtet sein oder aus einer Aluminiumlegierung gefertigt sein; beim Hartverlöten entsteht jedenfalls keine durchgehende Eisen-Aluminium-Zwischenschicht, so dass das Wärmetauscherrohr nach der Erfindung im Wesentlichen weiterhin die Duktilität und Zähigkeit des Rohrbasismaterials aufweist.
  • Mit Vorteil ist bei einer Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass einer sich beim Hartlötprozess ausbildenden Zwischenschicht mittels Zugabe von Bor duktilisiert wird.
  • Die der Erfindung für das Wärmetauscherrohr zugrunde Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 7. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand des abhängigen Anspruchs 8.
  • Da sämtliche Vorteile, die für das Wärmetauscherrohr Gültigkeit haben, bereits ihre Würdigung beim Verfahren zur Herstellung eines solchen erfindungsgemässen Wärmetauscherrohrs erfuhren, wird an dieser Stelle auf eine Wiederholung zugunsten der Textökonomie verzichtet.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt, und zwar zeigt
    • Fig. 1 eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemässes Wärmetauscherrohr vor einem Hartlötprozess, und die
    • Fig. 2 die Schnittdarstellung aus Fig. 1 nach dem Hartlötprozess.
    Wege zur Ausführung der Erfindung
  • Die Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung des erfindungsgemässen Wärmetauscherrohrs 8 vor einem Lötprozess, der eine Rohrwand 1 mit einer Kühlrippe 2 hartlötend verbindet. Die Rohrwand 1 weisst an einer Innenwand 9 und einer Aussenwand 10 jeweils eine äussere Oberflächenvergütung 4 und eine innere Oberflächenvergütung 5 auf, welche zur Rohrwand 1 hin benachbart angeordnet ist. Die Kühlrippe 2 ist mit einer Rippenbeschichtung 3 versehen und weist mit der äusseren Oberflächenvergütung 4 der Rohrwand 1 einen Berührungskontakt auf.
  • In der Fig. 2 ist das Wärmetauscherrohr 8 nach dem Hartlötprozess gezeigt, wobei zwischen der Kühlrippe 2 und der Rohrwand 1 nun eine feste Verbindung mittels einer Zwischenschicht 6 und Hartlot 7 besteht.
  • Das Herstellverfahren für die erfindungsgemässen Wärmetauscherrohre 8 sieht die folgenden Schritte vor:
    1. 1. Ein Kernband, der Stahlsorte DC01 (EN10130) beispielsweise, wird beidseitig durch Walzenpressen mit Auflagebändern versehen. Das Kernband stellt später die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Rohrwand 1 dar und die Auflagenbänder die äussere und innere Oberflächenvergütung 4, bzw. 5.
    2. 2. Das Kernband mit den Auflagenbändern wird minutenlang rekristallisationsgeglüht und das Gefüge wieder in den Ausgangszustand versetzt.
    3. 3. Ein anschliessendes Endwalzen versetzt das Kernband mit den Auflagebändern in den gewünschten Endzustand, bevor
    4. 4. die drei Bänder in einem Diffusionsglühverfahren metallurgische miteinander verbunden werden. Dabei entsteht unmittelbar zum Kernband hin eine feste und duktile Diffusionsschicht, die in den Fig. 1 und 2 als innere Oberflächenvergütung 5 gezeigt ist.
    5. 5. Das vorliegende, plattierte Flachband aus Kernband und Auflagebändern wird zu einem Flachrohr gebogen und mittels Schweissen entlang einer Rohrlängsnaht geschlossen. Diese Schweissnaht wird einer Glättung unterzogen, eine weitere Behandlung ist nicht notwendig.
    6. 6. Für die Fertigung der Kühlrippe 2 steht ein plattiertes Band bereit, bestehend aus einem Kernband einer Aluminiumlegierung, das zumindest einseitig mit einer A-luminiumlotlegierung versehen ist. Das so lotplattierte Kaltband wird in eine dreidimensionale Kühlrippenform kalt umgeformt.
    7. 7. Nach einem Bestreichen des Flachrohres und der Kühlrippe mit einem handelsüblichen Aluminium-Flussmittel werden beide durch einen kontinuierlichen Hartlötprozess zu einem Wärmetauscherrohr 8 miteinander verbunden, womit eine feste, spalt- und porenfreie Lötverbindung zwischen der Kühlrippe 2 und der Rohrwand 1 entsteht.
  • Zwischen der Rohrwand 1 und der Kühlrippe 2 besteht nun eine Schicht mit Hartlot 7 und eine Zwischenschicht 6, die auch Reaktionszone genannt wird. Diese Reaktionszone besteht aus einer geordneten Phase und zeichnet sich durch eine gute Festigkeit aus und sehr hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit.
  • Erfindungsgemäss zeigen sich die hervorragenden Eigenschaften hinsichtlich der Lötbarkeit und der Korrosionsbeständigkeit gegenüber fluiden Medien (in den Fig. nicht dargestellt) im Wärmetauscherrohr 8, wenn das Kernband beidseitig eine Plattierung mittels der Auflagebänder aufweist und wenn diese Auflagebänder aus Kupfer, Zink, Nickel, Kobalt, Chrom, einer Nickellegierung, einer Chromlegierung, einer Kupferlegierung, einer Zinklegierung, einer Kobaltlegierung oder rostfreiem Stahl bestehen.
  • Beispielhaft zeigt sich anhand einer Nickellegierung Inconel Alloy 825 (IN 825) für die Auflagebänder die folgende Materialverteilung bei der Herstellung der Wärmetauscherrohre 8. Nach der Diffusionsglühbehandlung des Kernbands mit der beidseitigen plattierten Auflagebändern aus Inconel Alloy besteht die Diffusionsschicht - die innere Oberflächenvergütung 5 des Wärmetauscherrohrs 8 - aus einer kristallin ungeordneten Mischstruktur, in welcher sich vor allem die Elemente Eisen, Nickel und Chrom gleichmässig der jeweils plattierten Legierung anpassen. Die äussere Oberflächenvergütungsschicht 4 besteht weiterhin aus Inconel Alloy.
  • Beim Hartverlöten der Kühlrippe 2 mit der Rohrwand 1 entsteht die Reaktionszone mit einer geordneten Phase aus Al-Ni-Fe-Si-Cr. Diese Reaktionszone Al-Ni-Fe-Si-Cr steht nach dem Hartlöten und während des Betriebs aufgrund der bewusst verschieden gewählten Ausdehnungskoeffizienten der beteiligten Legierungen unter einer leichten Druckspannung, womit sich die mechanische Integrität der gesamten Lötverbindung erhöht.
  • Ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen zeigen alle weiteren, aufgezeigten Materialien für die Plattierung mittels Auflagebändern entsprechend herauszustellende Eigenschaften hinsichtlich der guten Lötbarkeit zwischen Kühlrippe 2 und Rohrwand 1 und der Korrosionsbeständigkeit auf der Innenseite des Wärmetauscherrohrs 8 zu einem fluiden Medium hin.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rohrwand
    2
    Kühlrippe
    3
    Rippenbeschichtung
    4
    äussere Oberflächenvergütung
    5
    innere Oberflächenvergütung
    6
    Zwischenschicht
    7
    Hartlot
    8
    Wärmetauscherrohr
    9
    Innenwand
    10
    Aussenwand

Claims (8)

  1. Verfahren zur Herstellung von Wärmetauscherrohren, umfassend ein durchströmtes Rohr (8) mit einer Anzahl an einer Aussenwand (10) angeordneten Kühlrippen (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (8) auf einer Innenwand (9) und auf der Aussenwand (10) mit einer Oberflächenvergütung (4, 5) aus Kupfer, Zink, Nickel, Kobalt, Chrom, einer Nickellegierung, einer Chromlegierung, einer Kupferlegierung, einer Zinklegierung, einer Kobaltlegierung oder rostfreiem Stahl versehen wird, zwecks direkten Verlötens der Anzahl Kühlrippen (2) mit der Aussenwand (10) und zwecks Korrosionsbeständigkeit der Innenwand (9) gegenüber einem fluiden Medium im Rohr (8).
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvergütung (4, 5) als Beschichtung oder Plattierung ausgeführt wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvergütung (4, 5) auf der Innenseite (9) und der Aussenseite (10) -aus demselben Material bestehend- in einem Arbeitsgang aufgebracht wird.
  4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blechband aus Baustahl in einem ersten Verfahrensschritt beidseitig mit der Oberflächenvergütung (4, 5) versehen wird, zu einem Flachrohr geformt wird und verschweisst wird, wobei eine entstehende Schweissnaht frei bleibt von einer Eisen-Aluminium-Zwischenschicht.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl Kühlrippen (2) aus Aluminium, aus einer Aluminiumlegierung, aus Stahl, aus beschichtetem Stahl oder aus legiertem Stahl bestehen und der Lötprozess so durchführbar ist, dass eine Verbindung der Kühlrippen (2) mit dem oberflächenvergüteten Rohr (8) frei ist von einer durchgängigen Eisen-Aluminium-Zwischenschicht bis zur Rohrwand (1) hin.
  6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, eine sich beim Lötprozess ausbildende Zwischenschicht (6) mittels Zugabe von Bor duktilisiert wird.
  7. Wärmetauscherrohr, umfassend ein durchströmtes Rohr (8) mit einer Anzahl Kühlrippen (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr (8) auf einer Innenwand (9) und auf einer Aussenwand (10) mit einer Oberflächenvergütung (4, 5) aus Kupfer, Zink, Nickel, Kobalt, Chrom, einer Nickellegierung, einer Chromlegierung, einer Kupferlegierung, einer Zinklegierung oder rostfreiem Stahl versehen ist, zwecks direkter Lötbarkeit der Anzahl Kühlrippen (2) mit der Aussenwand (10) und zwecks Korrosionsbeständigkeit der Innenwand (9) gegenüber einem fluiden Medium im Rohr (8).
  8. Wärmetauscherrohr nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenvergütung als Beschichtung oder Plattierung auf der Innenseite (9) und der Aussenseite (10) aus demselben Material besteht.
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