管壳式换热器碳钢管板与铜管的钎焊工艺研究

摘要

管壳式换热器的硬钎焊工艺一直是国内外换热器生产企业研究的热点和难题。因其钎焊接头较多，要保证产品质量，必须保证每一个钎焊接头都能可靠的连接。 本文首先对管壳式换热器碳钢管板与铜管接头的钎焊可行性进行了分析，其中包括材料的钎焊性和工艺的钎焊性两个方面。为降低生产成本，我们通过在碳钢管板表面镀铜的方法，尝试用铜磷钎料来解决钢与铜的钎焊问题，经过试验证，用铜磷钎料钎焊管壳式换热器是可行的。用铜磷钎料钎焊镀铜碳钢板与铜管的接头时，如果镀铜层薄，在钎缝和钢的界面上仍会存在脆性化合物。为了既防止脆性化合物的产生，又避免因镀铜层厚度增加而导致生产成本增加等负面因素，本文做Cu86P7Sn7钎料在镀铜碳钢板上的漫流试验和Cu86P7Sn7钎料钎焊不同镀铜层厚度碳钢板与紫铜管接头的钎焊试验，综合这两个试验，获得了能指导实际生产的合理镀铜层厚度。 为了了解Cu86P7Sn7钎料中的P和Sn在钎焊中的行为，本文对镀铜碳钢板与镀铜黄铜管钎焊接头钎缝及界面的组织和成分进行了显微观察和电镜分析。 在钎焊试件的热循环试验中，换热器因若干根铜管在钎角根部部位出现宏观裂纹而发生泄漏。本文对裂纹产生的原因进行了详尽的分析，并提出具体的改进措施和建议。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题背景及研究意义

1.2管壳式换热器概述

1.3钢与铜及铜合金的焊接工艺方法

1.3.1钢与铜及铜合金的熔化焊

1.3.2钢与铜及铜合金的钎焊

1.3.3钢与铜及铜合金的固态焊

1.4铜磷钎料及其研究与发展现状

1.4.1铜磷钎料

1.4.2铜磷钎料的研究与发展现状

1.5本文的主要研究内容

第2章管壳式换热器钎焊可行性分析

2.1管壳式换热器的结构特点和制造工艺流程

2.2管壳式换热器的钎焊可行性分析

2.2.1管壳式换热器材料的钎焊性

2.2.2管壳式换热器硬钎料的选择

2.2.3管壳式换热器工艺的钎焊性

2.3 Cu86P7Sn7钎焊碳钢板—T2铜管试验与结果分析

2.3.1钎焊试验

2.3.2接头剪切强度试验

2.3.3分析与讨论

2.4 Cu86P7Sn7钎焊镀铜碳钢板—T2铜管试验与结果分析

2.4.1钎焊试验

2.4.2接头剪切强度试验

2.4.3分析与讨论

2.5管壳式换热器钎焊方法的选择试验

2.5.1用感应加热方法钎焊镀铜碳钢板—T2铜管工艺试验

2.5.2用火焰加热方法钎焊镀铜碳钢板—T2铜管工艺试验

2.5.3分析与讨论

2.6本章小结

第3章管壳式换热器合理镀铜层厚度的确定

3.1引言

3.2 Cu86P7Sn7在镀铜碳钢板上漫流时保温时间对镀铜层厚度及成分变化的影响

3.2.1试验材料和方法

3.2.2试验结果与分析

3.3管壳式换热器合理镀铜层厚度的确定

3.3.1试验材料准备

3.3.2金相观察和电镜分析

3.3.3分析与讨论

3.4本章小结

第4章Cu86P7Sn7钎焊镀铜碳钢板—镀铜黄铜管钎缝及界面组织观察分析

4.1引言

4.2试件的准备

4.3 Cu86P7Sn7钎焊镀铜碳钢板—镀铜黄铜管钎缝及界面组织观察分析

4.3.1钎缝中心区的显微组织观察和电镜分析

4.3.2界面的显微组织观察和电镜分析

4.4本章小结

第5章管壳式换热器的钎焊质量分析

5.1台架试验

5.1.1试件准备

5.1.2台架试验方法及设备

5.1.3台架试验结果

5.2裂缝原因分析与讨论

5.2.1应力作用下铜管的自裂

5.2.2钎焊后管子轴向拉应力使晶间显微裂缝扩展

5.2.3热胀冷缩导致宏观裂纹形成

5.2.4其它原因

5.2.5周边管子容易发生泄漏的原因分析

5.3提高钎焊接头质量的若干建议

5.4本章小结

结论

参考文献

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致谢