Εισαγωγή

Για τους ανταλλάκτες θερμότητας πτερύγων πλακών αλουμινίου, ειδικά δομές που σχηματίζονται με συγκόλληση κενού, τα προβλήματα διαρροής συναντώνται συχνά γύρω από τις περιοχές διασταύρωσης των αρθρώσεων συγκόλλησης.

Αν και οι περιοχές αυτές καταλαμβάνουν μόνο ένα μικρό μέρος του πυρήνα του εναλλάκτη θερμότητας, οι πολλαπλές ραφές συγκόλλησης, οι αλλαγές υλικού και η συγκέντρωση στρες τις καθιστούν κρίσιμα σημεία που επηρεάζουν την αξιοπιστία του προϊόντος.

Η κατανόηση των αιτιών της διαρροής σε αυτές τις τοποθεσίες βοηθά τους κατασκευαστές να βελτιώσουν τον σχεδιασμό του εναλλάκτη θερμότητας, τις διαδικασίες συγκόλλησης και τον έλεγχο ποιότητας.

1Συνηθισμένες περιοχές διαρροής διασταυρούμενης συγκόλλησης

Σε πυρήνα θερμοανταλλάκτη πλακών πτερυγίων, οι αρθρώσεις συγκόλλησης σχηματίζονται κυρίως μεταξύ:

• Πλάκες διαχωρισμού
• Πλευρικές ράβδοι
• Πτερύγια μεταφοράς θερμότητας

Οι πιο ευαίσθητες περιοχές περιλαμβάνουν:

Περιοχή πλευρικής ράβδου, πλάκας και γωνίας πτερυγίου

Στην γωνία κάθε καναλιού, πλευρικές ράβδοι συνδέονται με πλάκες και πτερύγια.

Επειδή αρκετές αρθρώσεις συγκόλλησης συναντώνται σε μια περιορισμένη περιοχή, αυτή η περιοχή μπορεί να παρουσιάσει:

• Αδιάμεση κατανομή του μέταλλου πλήρωσης
• Μη ολοκληρωμένη συγκόλληση
• Τοπική συγκέντρωση άγχους

Ως εκ τούτου, γίνεται ένα από τα πιο συνηθισμένα σημεία διαρροής.

Πεδίο σύνδεσης πτερυγίου διανομής και πλευρικής ράβδου

Τα πτερύγια διανομής έχουν συχνά διαφορετικές δομές και κατευθύνσεις σε σύγκριση με τα κανονικά πτερύγια.

Στην περιοχή σύνδεσης:

• Τα μονοπάτια συγκόλλησης γίνονται πιο περίπλοκα
• Η γεωμετρία αλλάζει ξαφνικά.
• Εσωτερική πίεση αυξάνεται

Αυτές οι συνθήκες μπορούν να αυξήσουν τον κίνδυνο ελαττωμάτων συγκόλλησης.

Επικάλυψη πλευρικών ράβδων σε πυρήνες πολλαπλών στρωμάτων

Σε πολυστρωτούς ανταλλακτές θερμότητας με πτερύγια πλάκας, οι πλευρικές ράβδοι ευθυγραμμίζονται συνήθως κατακόρυφα.

Κατά τη διάρκεια της συγκόλλησης υπό κενό και της ψύξης:

• Διαφορετικά συστατικά επεκτείνονται και συρρικνώνονται διαφορετικά
• Η εσωτερική πίεση συσσωρεύεται μεταξύ των στρωμάτων

Αυτό μπορεί να δημιουργήσει αδύναμες περιοχές στις οποίες μπορεί να δημιουργηθούν ρωγμές κατά τη διάρκεια της λειτουργίας.

2Οι κύριες αιτίες της διαρροής της συγκόλλησης

Ελαττώματα συγκόλλησης

Στις περιοχές διασταύρωσης, η ροή του μεταλλικού γεμιστήρα συγκόλλησης είναι πιο δύσκολο να ελεγχθεί.

Συνηθισμένα προβλήματα περιλαμβάνουν:

• Υπερβολικό μέταλλο γέμισμα που προκαλεί διάβρωση του αλουμινίου
• Ανεπαρκές μέταλλο πλήρωσης που προκαλεί ελλιπή σύνδεση
• Αέριο παγιδευμένο στο εσωτερικό που σχηματίζει πόρους ή κενά

Αυτά τα ελαττώματα μπορεί να αποτελέσουν αρχικά κανάλια διαρροής.

Υπόλοιπο Άγχος και Κούραση

Κατά τη διάρκεια της ψύξης της συγκόλλησης, διαφορετικά υλικά και δομές συρρικνώνονται με διαφορετικούς ρυθμούς.

Η περιοχή διασταύρωσης έχει συχνά υψηλότερη υπολειμματική πίεση.

Σε συνεχή λειτουργία, παράγοντες όπως:

• Αλλαγές πίεσης
• Κύκλος θερμοκρασίας

μπορεί σταδιακά να προκαλέσει ρωγμές κόπωσης και διαρροές.

Κίνδυνος διάβρωσης

Τα μικρά κενά ή οι ελλιπείς περιοχές συγκολλήματος μπορεί να συσσωρεύουν διαβρωτικά μέσα.

Με την πάροδο του χρόνου, αυτό μπορεί να οδηγήσει σε:

• Διαβρωτική διάσπαση
• Κρεκάρισμα λόγω διάβρωσης από άγχος

προκαλώντας την επέκταση των υφιστάμενων ελαττωμάτων.

3Παράγοντες που επηρεάζουν τις επιδόσεις διαρροής

Διαρθρωτικό σχεδιασμό

Ένας καλός σχεδιασμός εναλλάκτη θερμότητας με πτερύγια πλάκας θα πρέπει:

• Αποφύγετε υπερβολικές αρθρώσεις συγκόλλησης σε ένα σημείο
• Μειώστε τις κοφτερές γωνίες
• Βελτίωση της κατανομής της πίεσης

Η χρήση διασταυρωμένων αρθρωτικών δομών μπορεί αποτελεσματικά να μειώσει την συγκέντρωση στρες.

Διαδικασία συγκόλλησης με κενό

Η ποιότητα της συγκόλλησης επηρεάζει άμεσα την αντοχή στις διαρροές.

Σημαντικοί παράγοντες είναι:

• Ακριβής ποσότητα μέταλλου πλήρωσης
• Ενιαία θερμοκρασία θέρμανσης
• Ορθός έλεγχος των φωτιστικών

Για τους εναλλάκτες θερμότητας από αλουμίνιο που χρησιμοποιούν επικάλυψη από κράμα αλουμινίου 3003 και κράμα συγκολλητικής ένωσης 4004, πρέπει επίσης να λαμβάνονται υπόψη οι διαφορές συμβατότητας υλικών και θερμικής διαστολής.

Συνθήκες λειτουργίας

Το πραγματικό εργασιακό περιβάλλον επηρεάζει επίσης τη διάρκεια ζωής.

Σημαντικοί παράγοντες είναι:

• Αλλαγές πίεσης
• Θερμοκρατικά σοκ
• Προϋποθέσεις εργασιακού περιβάλλοντος

Αυτά καθορίζουν αν μικρά ελαττώματα θα εξελιχθούν σε προβλήματα διαρροής.

4Μέθοδοι ανίχνευσης διαρροών

Επειδή οι διαδρόμοι διαρροής των διασταυρώσεων συγκόλλησης είναι συνήθως πολύ μικροί, απαιτούνται επαγγελματικές μεθόδους επιθεώρησης.

Οι κοινές μεθόδους περιλαμβάνουν:

Έλεγχος διαρροής ήλίου

Παρέχει υψηλή ευαισθησία και μπορεί να εντοπίσει περιοχές μικροδιαρροής.

Δοκιμασία φούσκας

Κατάλληλο για τον εντοπισμό προφανών εξωτερικών διαρροών.

Βιομηχανική ΤΠ και Μεταλλογραφική Ανάλυση

Χρησιμοποιείται για την ανάλυση:

• Εσωτερικά κενά
• Ελαττώματα συγκόλλησης
• Ανάπτυξη κρακ

Αυτές οι μέθοδοι βοηθούν στην αναγνώριση των πραγματικών αιτιών της αποτυχίας.

5. Πώς να αποφευχθεί η διαρροή της συγκόλλησης

Για να βελτιωθεί η αξιοπιστία των ανταλλακτών θερμότητας με πτερύγια πλακών αλουμινίου, οι κατασκευαστές θα πρέπει να επικεντρωθούν στα ακόλουθα:

Βελτιωμένο σχεδιασμό πυρήνα

• Μείωση των περιττών διασταυρώσεων συγκόλλησης
• Βελτίωση της δομής των αρθρώσεων
• Αποφύγετε τη ζέστη συγκόλλησης που επηρεάζει τις περιοχές συγκόλλησης

Καλύτερος έλεγχος της συγκόλλησης

• Έλεγχος της κατανομής των μετάλλων γεμιστήρα
• Διατηρήστε σταθερή θερμοκρασία
• Μείωση της υπερβολικής θερμικής πίεσης

Σκληρή επιθεώρηση ποιότητας

Πριν από την παράδοση, τα κρίσιμα προϊόντα πρέπει να περάσουν:

• Έλεγχος διαρροής
• Δοκιμή πίεσης
• Δοκιμή κύκλου θερμοκρασίας

Συμπεράσματα

Οι διασταυρούμενες περιοχές των αρθρώσεων συγκόλλησης είναι ένας από τους σημαντικότερους παράγοντες που επηρεάζουν την απόδοση διαρροής των ανταλλακτών θερμότητας πτερυγίων πλακών αλουμινίου.

Λόγω του συνδυασμού των αλλαγών στη γεωμετρία, των ελαττωμάτων της συγκόλλησης, των υπολειπόμενων πιέσεων και των λειτουργικών φορτίων, αυτές οι περιοχές απαιτούν προσεκτικό έλεγχο κατά τη διάρκεια του σχεδιασμού και της κατασκευής.

Με επαγγελματική εμπειρία στην παραγωγή εναλλάκτη θερμότητας, η SUNHOPE παρέχει λύσεις εναλλάκτη θερμότητας πλάκας και σχετικό εξοπλισμό παραγωγής, βοηθώντας τους πελάτες να βελτιώσουν την ποιότητα του προϊόντος,σταθερότητα παραγωγής, και μακροπρόθεσμη αξιοπιστία.