國(guó)外內(nèi)螺紋管焊接技術(shù)的發(fā)展

國(guó)外內(nèi)螺紋管焊接技術(shù)的發(fā)展

內(nèi)螺旋管連接方案的提出，考慮到通風(fēng)部和制冷行業(yè)使用空調(diào)的限制，提高了空調(diào)器熱交換器的性能和降低成本。同時(shí)，內(nèi)螺旋管的生產(chǎn)成本降低，生產(chǎn)效率提高，產(chǎn)品范圍擴(kuò)大，充分體現(xiàn)了我國(guó)制冷食用行業(yè)對(duì)既有裝置和制冷管的要求。以及多品種、高效化、標(biāo)準(zhǔn)化的要求。1國(guó)外現(xiàn)狀1.1內(nèi)螺紋焊接鋼管傳統(tǒng)上,空調(diào)器的熱交換器(蒸發(fā)器和冷凝器)中的熱交換元件之一——銅管,使用的是內(nèi)壁有單向旋轉(zhuǎn)螺紋的內(nèi)螺紋管,熱交換效率較低。為提高熱交換效率、適應(yīng)R22替代制冷劑的使用,國(guó)外開發(fā)了內(nèi)壁有交叉螺紋及人字形螺紋的內(nèi)螺紋焊接銅管,見圖1。此種管件熱交換面積增大且紊流作用增強(qiáng),因而具有較高的熱傳導(dǎo)系數(shù)。研究證明:內(nèi)壁有交叉螺紋的單管熱傳導(dǎo)系數(shù)比傳統(tǒng)單旋螺紋管至少高30%。由于上述特點(diǎn),在國(guó)外內(nèi)螺紋焊接銅管已逐漸成為高、中檔空調(diào)熱交換器的主流管件。(1)空調(diào)器清洗傳統(tǒng)工藝是使用浮動(dòng)芯軸在光滑銅管內(nèi)壁旋拉螺紋以形成內(nèi)螺紋管,但該工藝存在以下缺點(diǎn):①高速旋拉過(guò)程中必須使用潤(rùn)滑油,其殘留量可能導(dǎo)致空調(diào)器使用不穩(wěn)定及影響釬焊質(zhì)量,因此必須使用制冷劑、氯仿或氮?dú)膺M(jìn)行清洗,這將導(dǎo)致污染和增加成本。②由于工藝的限制,螺紋結(jié)構(gòu)及齒形單一,影響了熱交換效率的進(jìn)一步提高,難以滿足空調(diào)器小型化、低成本、高效率的要求。特別地,由于多元非共沸混合制冷劑(如R407C)的使用,其還可能出現(xiàn)制冷劑成分分層現(xiàn)象,進(jìn)一步影響熱交換效率。③生產(chǎn)效率較低(v<60m/min),缺陷較多。(2)新型旋拉單旋螺紋管熱交換器目前國(guó)外先進(jìn)技術(shù)是使用帶材輥軋螺紋、成型、焊接而形成內(nèi)螺紋盤管,制管原理及生產(chǎn)線構(gòu)成與傳統(tǒng)的高頻焊管相似,不同之處是在儲(chǔ)料活套與成型機(jī)之間設(shè)置了兩組在線壓紋裝置(也可以離線設(shè)置),以得到各種不同螺紋結(jié)構(gòu)的內(nèi)螺紋焊管,和傳統(tǒng)工藝相比,有以下優(yōu)點(diǎn):①螺紋軋制、管材成型、焊接及定徑采用無(wú)油加工,內(nèi)面清潔度極高(可達(dá)到0.0033g/m2),可實(shí)現(xiàn)真正意義上的免清洗,減少了環(huán)境污染,降低了生產(chǎn)成本。②螺紋結(jié)構(gòu)及齒形多樣化。使用不同的螺紋輥及軋制工序,可軋制交叉螺紋、人字形螺紋。實(shí)驗(yàn)表明:人字形內(nèi)螺紋焊管的熱傳導(dǎo)系數(shù)比普通旋拉單旋螺紋管至少高40%,完全可以滿足各種熱交換器小型化、低成本、高效率的要求。特別地,對(duì)于非共沸混合制冷劑的使用,由于其可變的螺紋方向及高而薄的齒形作用,不僅可以消除制冷劑成分分層現(xiàn)象,還可提高熱交換效率。③生產(chǎn)效率較高(v≥120m/min)且正常條件下成品率高達(dá)95%以上,目前國(guó)外已達(dá)到100×104m無(wú)缺陷的水平。1.2空調(diào)器的效率研究結(jié)果證實(shí):目前國(guó)內(nèi)外公認(rèn)的R22的替代制冷劑,如R407C其熱傳導(dǎo)系數(shù)比R22至少低40%,熱交換器總成無(wú)論是在冷卻和加熱模式下,性能均比R22低5%～10%,因此在更換制冷劑后,如何提高空調(diào)器的熱效率就成為一個(gè)重要的課題,在目前的解決方案中,一個(gè)重要內(nèi)容是管內(nèi)的傳熱強(qiáng)化,其中高效、節(jié)能的內(nèi)螺紋管開發(fā)應(yīng)用是一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)。在這方面,國(guó)外許多公司進(jìn)行了大量的研究,開發(fā)了各種結(jié)構(gòu)的焊接內(nèi)螺紋管,獲得了許多有價(jià)值的數(shù)據(jù),比較有代表性的螺紋結(jié)構(gòu)見圖2、圖3。上述焊接內(nèi)螺紋管與傳統(tǒng)的單旋內(nèi)螺紋管相比,顯示了很高的熱傳導(dǎo)系數(shù),見圖4、圖5。從圖4、圖5還可以看到:對(duì)我國(guó)目前空調(diào)器使用量最大的R22而言,人字形焊接內(nèi)螺紋管也表現(xiàn)出了比單旋內(nèi)螺紋管高得多的熱傳導(dǎo)系數(shù),考慮到我國(guó)目前及未來(lái)家用空調(diào)器的產(chǎn)量,其節(jié)能效益是顯而易見的。1.3世界空調(diào)器生產(chǎn)線運(yùn)行情況鑒于焊接內(nèi)螺紋管的上述技術(shù)特點(diǎn),許多國(guó)家都開展了此項(xiàng)研究工作,并取得了許多成果。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),從1997年至今,全世界已有二十條以上的生產(chǎn)線在運(yùn)行,見表1,生產(chǎn)能力達(dá)8×104t/年以上,所生產(chǎn)的內(nèi)螺紋焊管已為國(guó)外許多空調(diào)器廠家采用,見表2。國(guó)外一些主要制造商,如奧托坤普銅業(yè)(馬來(lái)西亞)公司、日本三菱、神戶、谷河、韓國(guó)豐山等,已與國(guó)內(nèi)一些大的空調(diào)器公司接觸,擬將內(nèi)螺紋銅管焊接技術(shù)引入中國(guó)。1.4在產(chǎn)品制造方面,國(guó)外研究是符合主要特點(diǎn)未來(lái)焊接內(nèi)螺紋管的發(fā)展方向:(1)現(xiàn)行制冷劑R22對(duì)應(yīng)的高性能內(nèi)螺紋管開發(fā),見表3。(2)替代制冷劑R407C對(duì)應(yīng)的高效內(nèi)螺紋管開發(fā)除上述人字形焊接內(nèi)螺紋管進(jìn)一步優(yōu)化以滿足性能的要求外,另外的高效內(nèi)螺紋管是交叉內(nèi)螺紋管,性能也是令人滿意的,見圖6。由圖6可見,交叉內(nèi)螺紋管的熱傳導(dǎo)系數(shù)明顯優(yōu)于單旋內(nèi)螺紋管,節(jié)能效果是顯而易見的。(3)加工油殘留問題殘油將會(huì)影響兩器接頭的釬焊質(zhì)量及空調(diào)器性能,如何減少管內(nèi)殘油以達(dá)到低于0.3mg/m(相當(dāng)于0.012g/m2)的水平,提高產(chǎn)品質(zhì)量,也是一個(gè)重要的研究方向。在這個(gè)問題上,無(wú)油加工的焊接內(nèi)螺紋管有著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。(4)內(nèi)螺紋管加工方法的研究傳統(tǒng)的單旋內(nèi)螺紋管是采用游動(dòng)芯軸在光滑管內(nèi)壁旋轉(zhuǎn)而形成內(nèi)螺紋管,由于工藝限制,螺紋結(jié)構(gòu)及齒形單一,對(duì)于人字形、交叉形的高效節(jié)能內(nèi)螺紋管,傳統(tǒng)的盤拉工藝是難以實(shí)現(xiàn)的。為滿足空調(diào)器小型化、低成本、高效率的要求,加大焊接內(nèi)螺紋管加工方法的研究,進(jìn)一步提高內(nèi)螺紋管的性能、節(jié)能降耗,同時(shí),降低內(nèi)螺紋管的生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)效率、擴(kuò)大產(chǎn)品品種是非常必要的。從上述情況來(lái)看,國(guó)外的工作非常細(xì)致,大多研究成果已應(yīng)用于焊接內(nèi)螺紋管及空調(diào)器的實(shí)際生產(chǎn),并產(chǎn)生了良好的經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益。而目前我國(guó)的內(nèi)螺紋管生產(chǎn)現(xiàn)狀卻比較落后。2江蘇嘉銅業(yè)有限公司由于節(jié)能、環(huán)保法規(guī)及技術(shù)水平的滯后,國(guó)內(nèi)空調(diào)蒸發(fā)器及冷凝器用核心熱交換元件——內(nèi)螺紋管的大規(guī)模使用也不過(guò)五、六年,且均為旋拉單旋內(nèi)螺紋管,高技術(shù)水平的焊接內(nèi)螺紋管則剛剛起步,有數(shù)家企業(yè)有意上馬此項(xiàng)目,但目前僅有江蘇中嘉銅業(yè)有限公司引進(jìn)技術(shù)建設(shè)了一條