空调换热器内漏分析与判定

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REFRIGERATION AND AIR-CONDITIONING

空调换热器内漏分析与判定

孙新春孟兆勇谷玉东李胜利崔俊涛程大勇

(金龙精密铜管集团股份有限公司）

摘要对冷凝器和蒸发器内漏的原因进行科学分析与判定，能够提高铜管生产及冷凝器和蒸发器的制造 水平，有效降低内漏率，减少企业经济损失。本文针对空调冷凝器和蒸发器内漏的原因，通过金相分析的方 法对铜管缺陷部位进行分析，结合退火前后铜管金相组织的差异，达到判定损伤是发生在铜管生产阶段还 足两器生产阶段的目的，

关键词空调铜管;冷凝器；蒸发器;泄漏；退火;金相分析

Analysis and determination of leakage in heat exchangers for air-conditioning

Sun Xinchun Meng Zhaoyong Gu Yudong Li Shengli Cui Juntao Cheng Dayong

(Golden Dragon Precise Copper Tube Group Inc.)

ABSTRACT The scientific analysis and judgment on leakage reasons of condenser and evaporator will improve the manufacture skill of copper tubes? condenser and evaporator? as well as reduce the leakage rate and the factory cost. According to the leakage reasons of condenser and evaporator for air-conditioning，the defects of copper tube are analyzed using the method of metallographic analysis. Combined with the metallographic structure differences of copper tubes before and after annealing, it can judge that the damage hap­pens during manufacture of copper tube or condenser & evaporator.KEY WORDS

copper tube of air-conditioning； condenser； evaporator； leakage； annealing；

metallographic analysis

在冷凝器和蒸发器(以下简称“两器”）的制造 过程中，造成内漏的主要原因有：铜管使用防护不 当、弯管和胀管模具与铜管匹配不合理、扩口模具 及工艺不合理W、焊接不当[2]、弯管润滑油对铜管 的化学腐蚀(蚁穴腐蚀）[>5]、铜管自身的缺陷等。 其中蚁穴腐蚀经过近十多年的研究，其发生原因 和机制已经比较明晰，推荐的预防措施在某些空 调企业严格实施后，因蚁穴腐蚀导致的两器内漏 得到了有效控制％。在以上原因中最为复杂的是 铜管本身缺陷，如铜管夹杂、隐性裂纹等，非专业 人士一般较难区分。如果不对两器内漏进行科学 的失效分析与原因判定，容易造成铜管生产企业 与空调企业之间的纠纷，同时不利于铜管生产技 术和两器加工技术的改进与提高。例如，因两器 加工工艺中某个不合理因素导致的两器泄漏，不 经失效分析直接以铜管自身原因进行判定，虽然

收稿日期

作者简介:孙新春，本科，1程师，主要从事铜管加工方面的研究。

生产企业因此减少了部分经济损失，但此不合理 因素将无法被发现和纠正，两器的加工技术无法 得到提高，最终给生产企业带来更大的经济损失。 因此，对两器内漏的原因进行科学分析是必要的， 特别是对铜管自身原因和两器加工过程的原因进 行区别判定尤其重要。

1

退火前后铜管损伤的区别

铜管的退火是通过高温热处理将冷加工过程 中产生的残余应力去除，使铜管由硬态变为软态， 抗拉强度下降，延伸率上升，便于空调企业对铜管 进行塑性加工，如切割、弯管、胀管等。退火完成 后是称重和包装工序，之后便是运输发往客户，铜 管生工艺流程如图1所示_

从退火完成到发往客户之间，铜管企业的1 人和设备不#直接接触铜管。铜管自身的缺陷， 如夹杂、铜管表面的隐性裂纹等，都是在退火工序前

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第17卷

已经存在和产生的。因此，分辨铜管的损伤是在 退火前还是退火后产生的，将是判定两器内漏是 铜管自身缺陷还是两器加工过程中造成的缺陷的 关键性证据。

外界对铜管造成的机械性损伤，如表面划伤， 通过金相分析可观察到裂纹的起始位置和发展方 向、组织沿受力方向的流线型形貌、损伤处晶粒度 的变形现象等。如果损伤是发生在退火前，损伤 处的流线型组织形貌和晶粒度变形现象将会在高 温退火过程中得以恢复，因此，通过观察损伤处的 金相组织可以较为准确地判定损伤是发生在退火 前还是退火后。

从软态铜盘管上截取一段3(X) mm样品，将样 品切割成长度相同的6件，用剪刀将6件试样剪成 相同的开口，随机将损伤后的样品分成2组，并进 行编号标记，选取一组试样按正常工艺进行退火 (见图2)。

对1组试样取样、镶嵌和拋光后进行金相分 析。由于同组样品金相差异不大，从中各选取一 个样品的金相照片作为代表进行对比分析。图3 所示为损伤处未进行退火的放大1〇〇倍和200倍 的光学金相组织。金属材料在受到外力作用下， 首先发生弹性变形，外力撤销后，材料发生的弹性 变形完全恢复，晶粒组织也无任何变化。如果外力 继续增加，形变超出材料的弹性极限后，将发生不 可逆的塑性变形，其机制是位错滑移和增殖的过 程。从图3可以看出，损伤部位在外力作用下晶粒 组织发生剧烈的塑性变形，表面附近的晶粒被拉 成纤维状，具有明显的流线型。当继续增加外力达 到材料的强度极限后，形成裂纹，裂纹将沿着受力方 向扩展，直至完全断裂。这种在外力作用下剧烈变 形的晶粒组织残余应力大、位错密度高，大量原子偏 离了固有的平衡位置，处于力学的亚稳状态，在经过 高温退火时，原子振动加大，偏离平衡位置的原子将 会从亚稳状态恢复到平衡位置，这也是位错消失、残 余应力释放的过程。图4所示为损伤处经过退火后 的放大1〇〇倍和200倍的光学金相组织，可以看出， 靠近表面的晶粒与内部的晶粒大小相差不大，纤维 状的流线性组织已经完全消失，这正是高温退火对 损伤处晶粒组织的影响。根据上述退火前后损伤处 的金相组织的差异，可以判定机械性损伤导致的铜

图2 —组样品管

管泄漏是发生在铜管生产企业或铜管使用企业。

第11期孙新春等：空调换热器内漏分析与判记

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(a)放大100倍

（b)放大200倍

图3 损伤处未退火组织形貌

(a)放大100倍

（b)放大200倍

图4

损伤处退火后组织形貌

2

实际案例

2016年4月由售后服务部转来一段表面划伤 的({>9.52 mm M 0.71 mm光面铜管，要求分析其表 面划伤产生的原因。笔者首先进行外观检查：将 样管划伤位置放在体视显微镜下观察，发现该划 伤是多道不连续的，在划伤位置上断续出现点状 金属堆积，从外观形貌上看该划伤应属于擦伤的 范畴(见图5)。然后进行了金相检验：取样管划 伤位置做横截面镶嵌，经磨制、拋光、腐蚀后在金 相显微镜下观察，发现划伤位置是明显的冷变形 组织(见图6和图7)，说明该缺陷不是在铜管生产 过程中产生的；结合划伤的外观形貌和用户的生产

图5样品管的表面损伤

图6

凹陷处的组织形貌(200倍）

图7凸出处的组织形貌(200倍)

工艺，笔者推断样管上的划伤应该是放线时铜管间

摩擦(如放线划伤)或铜管与其他模具等摩擦造成的 擦伤a笔者将分析报告发送给客户，并与客户进行 了现场的技术交流，最终确认是放线过程中铜管与 钢制构件摩擦所致，客户随后对钢件表面用橡胶套 进行了防护，铜管表面划伤现象未再出现。

3

结束语

对两器泄漏原因进行科学分析与判定，能够 提尚铜管生产及两器的制造水平，有效降低内漏 率，减少企业经济损失9

铜管退火后机械损伤部位晶粒发生变形，呈 流线型组织形貌，退火前机械损伤部位晶粒组织 均匀无变形，与周围晶粒形貌无明显差异。通过 对退火前后铜管损伤的金相组织形貌差异分析， 可以界定内漏两器的铜管损伤发生在铜管生产阶 段还是使用阶段g

今后将通过进一步对铜管的熔铸缺陷、铜管 加工损伤、两器加工损伤、焊接和腐蚀等原因导致 的两器或空调使用过程中的泄漏进行更为系统和 全面的研究，做到泄漏原因的准确判定。

(下转第60页）

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第17卷

管的传热性能影响并不明显。但充液率在40%附近时，闭式回路型脉动热管的综合传热性能最优。同时也说明，脉动热管的传热性能并不是根据充液率的增加或减小的趋势呈单调变化。

4)工质对脉动热管的传热性能的影响要综合其启动状况与工质的热物性，其共同作用决定了工质对脉动热管传热性能的影响。

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