管翅式不锈钢热交换器的制造方法.pdf

一种管翅式不锈钢热交换器的制造方法，将制备好的不锈钢零部件进行清洗和烘干后，组装成不锈钢热交换器并在钎缝间隙填充镍基钎料，再将不锈钢热交换器置于还原性气体保护气氛钎焊炉中进行钎焊。本发明在钎焊炉中的还原性气体将不锈钢的复杂氧化膜进行清理，从而实现无需经过酸洗工艺即能解决不锈钢氧化膜影响钎焊质量的问题，有效降低了不锈钢钎焊的工艺难度和工艺成本，同时减小了环境污染。

权利要求书
1.  一种管翅式不锈钢热交换器的制造方法，包括以下A、B、C、D、E五个步骤：
步骤A，不锈钢零部件的制造工序：
制备热交换器的不锈钢壳板（1），壳板（1）用于围成具有烟气通道的壳体；
制备热交换器的不锈钢直管（2）；
冲压热交换器的不锈钢翅片（3）；
冲压热交换器的不锈钢外围封板（4），外围封板（4）设有凹槽（5）；
步骤B，焊前预处理工序：
将上述全部零部件放在超声波清洗设备上进行清洗除油，然后通过烘干脱脂炉进行低温烘干；
步骤C，总装工序：
将各直管（2）、翅片（3）置于壳板（1）围成的烟气通道内，且翅片（3）依次叠置穿在直管（2）上，直管（2）的左右管口伸出壳板（1）；
将外围封板（4）置于壳板（1）左右两侧并封闭直管（2）的管口，各直管（2）通过外围封板（4）的凹槽（5）连通； 
将箔状镍基钎料黏贴在外围封板（4）和壳板（1）之间，并使外围封板（4）与壳板（1）之间紧贴；
将膏状镍基钎料均匀注射在翅片（3）与直管（2）的接触位置上方；
步骤D，炉中钎焊工序：
将总装并涂装好钎料的管翅式不锈钢热交换器置于还原性气体保护气氛钎焊炉中进行钎焊；
步骤E，产品检验工序。

2.  根据权利要求1所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述步骤B中，清洗温度20～100℃，清洗时间3～10min；烘干温度60～120℃，时间5～10min。

3.  根据权利要求1所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述步骤C与步骤D之间，还包括采用激光焊、电阻点焊、氩弧点焊或夹具使翅片（3）与壳板（1）之间贴紧以及使外围封板（4）与壳板（1）之间贴紧的预连接工序。

4.  根据权利要求1所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述步骤D中，在进炉钎焊前，将钎焊炉升温至1100～1150℃，总装并涂装好钎料的管翅式不锈钢热交换器在钎焊温度区间保温30～60min。

5.  根据权利要求1所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述步骤D中的还原性气体为氨分解气或氢气。

6.  根据权利要求1所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述步骤D中，管翅式不锈钢热交换器出炉前采用温度5～50℃的冷却水进行降温冷却。

7.  根据权利要求1～6任一项所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述翅片（3）紧贴壳板（1）的内壁，翅片（3）与壳板（1）之间的间隙均匀注射有膏状镍基钎料。

8.  根据权利要求1～6任一项所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述壳板（1）由四片不锈钢板通过冲压、铆接或焊接拼接成型；或者，壳板（1）由一片不锈钢板通过冲压、折弯、铆接或焊接成型。

9.  根据权利要求1～6任一项所述管翅式不锈钢热交换器的制造方法，其特征在于：所述各直管（2）连通成串联水道或并联水道，外围封板（4）设有作为进水口或出水口的开口。

说明书管翅式不锈钢热交换器的制造方法
技术领域
本发明涉及一种工艺方法，尤其是一种管翅式不锈钢热交换器的制造方法。
背景技术
目前，紫铜是热交换器应用最为广泛的材料。然而，铜质热交换器在使用过程中可能受到各种水质的侵蚀，长久使用过程中将造成热交换器管路严重腐蚀，造成热水器使用过程中的安全隐患。而且，随着铜资源的不断开发利用，铜资源与规模化工业大生产和维护成本的矛盾日益加剧。因此，采用铜材作为热交换器主要材料的成本高、防腐性能偏差等弊端日益突出。
选择合适的不锈钢材料，较于铜材具有更为优越的耐腐蚀、耐高温、耐高压性能，而且具备较高的强度，保证热交换器良好的整体外观。同时，不锈钢材料价格相对低廉，采用不锈钢材料替代铜材制造热交换器具备良好的经济效益和发展潜力。
然而，不锈钢材料表面成分复杂的氧化膜，直接影响钎料的流动与填充，直接导致不锈钢热交换器的钎焊工艺难度高，产品合格率低，为此，一般需要通过特殊的酸洗工艺去除不锈钢材料表面的氧化膜，才能达到钎焊条件，但含有各种重金属离子和表面活性剂的酸洗废液较难处理，极易产生环境污染问题。工艺难度大、工艺成本高、环境污染等问题导致不锈钢热交换器制造成本居高不下，阻碍着不锈钢热交换器应用与推广。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是要提供一种管翅式不锈钢热交换器的制造方法，它无需经过酸洗工艺即能解决不锈钢氧化膜影响钎焊质量的问题，有效降低不锈钢钎焊的工艺难度和工艺成本，同时减小环境污染。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：它包括以下A、B、C、D、E五个步骤：
步骤A，不锈钢零部件的制造工序：
制备热交换器的不锈钢壳板，壳板用于围成具有烟气通道的壳体；
制备热交换器的不锈钢直管；
冲压热交换器的不锈钢翅片；
冲压热交换器的不锈钢外围封板，外围封板设有凹槽；
步骤B，焊前预处理工序：
将上述全部零部件放在超声波清洗设备上进行清洗除油，然后通过烘干脱脂炉进行低温烘干；
步骤C，总装工序：
将各直管、翅片置于壳板围成的烟气通道内，且翅片依次叠置穿在直管上，直管的左右管口伸出壳板；
将外围封板置于壳板左右两侧并封闭直管的管口，各直管通过外围封板的凹槽连通；
将箔状镍基钎料黏贴在外围封板和壳板之间，并使外围封板与壳板之间紧贴；
将膏状镍基钎料均匀注射在翅片与直管的接触位置上方；
步骤D，炉中钎焊工序：
将总装并涂装好钎料的管翅式不锈钢热交换器置于还原性气体保护气氛钎焊炉中进行钎焊；
步骤E，产品检验工序。
进一步地，所述步骤B中，清洗温度20～100℃，清洗时间3～10min；烘干温度60～120℃，时间5～10min。
进一步地，由于镍基钎料所需采用的钎缝间隙要求较高，为确保翅片与壳板之间的钎缝间隙、以及外围封板与壳板之间的钎缝间隙满足钎焊要求，钎焊前需对上述钎缝间隙进行定位。因此，步骤C与步骤D之间，还包括采用激光焊、电阻点焊、氩弧点焊或夹具使翅片与壳板之间贴紧以及使外围封板与壳板之间贴紧的预连接工序。
进一步地，所述步骤D中，在进炉钎焊前，将钎焊炉升温至1100～1150℃，总装并涂装好钎料的管翅式不锈钢热交换器在钎焊温度区间保温30～60min。
进一步地，所述步骤D中的还原性气体为氨分解气或氢气。
进一步地，所述步骤D中，管翅式不锈钢热交换器出炉前采用温度5～50℃的冷却水进行降温冷却。
进一步地，所述翅片紧贴壳板的内壁，翅片与壳板之间的间隙均匀注射有膏状镍基钎料，以使翅片与壳板内壁之间进行钎焊连接，防止烟气从翅片与壳板内壁之间的间隙泄漏，从而有助于提高烟气热量的利用率。
进一步地，所述壳板由一片不锈钢板通过冲压、折弯、铆接或焊接成型；或者，壳板由四片不锈钢板通过冲压、铆接或焊接拼接成型。
进一步地，所述各直管连通成串联水道或并联水道，外围封板设有作为进水口或出水口的开口。
本发明同背景技术相比所产生的有益效果：由于本发明在钎焊炉中采用还原性气体作为保护气氛，通过钎焊过程中的还原性气体将不锈钢的复杂氧化膜进行清理，从而实现无需经过酸洗工艺即能解决不锈钢氧化膜影响钎焊质量的问题，有效降低了不锈钢钎焊的工艺难度和工艺成本，同时减小了环境污染。
附图说明：
图1是制造工艺方法的流程工艺线路图；
图2是本发明中不锈钢热交换器的结构示意图；
图3是本发明中不锈钢热交换器的内部结构示意图；
图4是图2的结构分解示意图。
具体实施方式：
如图1所示，本实施例包括以下A、B、C、D、E五个步骤：
步骤A，不锈钢零部件的制造工序：制备热交换器的四片不锈钢壳板1，壳板1由不锈钢板冲压成型，壳板1用于围成具有烟气通道的壳体；制备热交换器的不锈钢直管2，直管2可采用圆管或椭圆管；冲压热交换器的不锈钢翅片3；冲压热交换器的不锈钢外围封板4，外围封板4设有凹槽5。
步骤B，焊前预处理工序：将步骤A制造的全部不锈钢零部件放在超声波清洗设备上进行清洗除油，清洗温度20～100℃，清洗时间3～10min，根据零件清洗效果，调整清洗时间或表面清洗液成分及浓度，确保没有油脂和异物；然后，通过烘干脱脂炉进行低温烘干，烘干温度60～120℃，时间5～10min，根据产品烘干效果调整烘干脱脂炉参数，防止水分残余，以免影响钎焊质量。
步骤C，总装工序：将直管2、翅片3组合形成翅片3依次叠置穿在直管2上的管翅组件，再将四块壳板1通过铆接或焊接拼接成包围管翅组件的壳体，管翅组件位于壳体的烟气通道内，且直管2的左右管口伸出壳板1；将外围封板4置于壳板1左右两侧并封闭直管2的管口，各直管2通过外围封板4的凹槽5连通成串联水道，外围封板4设有作为进水口或出水口的开口，如图2、图3和图4所示；将箔状镍基钎料黏贴在外围封板4和壳板1之间，并采用激光焊、电阻点焊、氩弧点焊或夹具使外围封板4与壳板1之间紧贴；采用激光焊、电阻点焊、氩弧点焊或夹具使翅片3与壳板1内壁之间贴紧，采用专用设备将膏状镍基钎料均匀注射在翅片3与直管2的接触位置上方、以及翅片3与壳板1之间的间隙均匀注射有膏状镍基钎料。通过激光焊、电阻点焊、氩弧点焊或夹具等措施，有助于预先控制零部件的钎缝间隙，将钎缝间隙控制在0.08mm以下，能使镍基钎料达到最佳的钎焊效果。
步骤D，炉中钎焊工序：将总装并涂装好钎料的管翅式不锈钢热交换器通过传送网送入以氨分解气或氢气为还原性气体保护气氛钎焊炉中进行钎焊；所采用的钎焊炉是连续气体保护钎焊炉。在进炉钎焊前，将钎焊炉升温至1100～1150℃，控制传送网带缓慢移动，根据组件的结构及厚度，使管翅式不锈钢热交换器在钎焊温度区间保温30～60min，确保管翅式不锈钢热交换器整体温度均匀，钎料有足够的时间充满钎缝间隙。炉中钎焊出炉前采用温度5～50℃的冷却水对管翅式不锈钢热交换器进行降温冷却，使管翅式不锈钢热交换器出炉温度低于200℃。冷却水的优选温度是15～30℃，最佳值是20～25℃。
步骤E，产品检验工序：对出炉的管翅式不锈钢热交换器进行初步的外观检验，对外观合格的产品进行无损探伤，流量试验、管路压力试验以及其他的检验。
本制造方法既适用于主热交换器，也适用于冷凝热交换器，还适用于主换热和冷凝换热一体式的热交换器。本发明中的管翅式不锈钢热交换器，各直管2除了连通成串联水道外，也可以连通成并联水道，此时，外围封板只需设置一个凹槽即可，凹槽封闭所有直管其中一侧的管口，且在凹槽5上开设作为进水口或出水口的开口6。而且，壳体除了可以由四片不锈钢板拼接成型外，也可以由一片不锈钢板通过冲压、折弯、铆接或焊接成型，壳体的成型工艺不同，直管2和翅片3装配到壳体烟气通道内的工艺也不同。
本制造方法无需酸洗工序，简化了不锈钢热交换器制造工艺流程，避免了因酸洗而产生的污水处理问题，同时解决了不锈钢钎焊工艺难度高的问题，提升了合格率，有效降低了原料和生产成本。此外，本方法制造的管翅式热交换器由于采用不锈钢材质代替铜材，与铜质管翅式热交换器相比，采用奥氏体型不锈钢材料制成的产品具有更为优越的耐腐蚀性能，良好的外观和整体持久的使用寿命，特别是材料价格相对低廉，解决了铜质管翅式热交换器成本偏高，耐腐性能偏差等问题。