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1、空调铜管若干问题的讨论论文-理工论文空调制冷铜管若干问题的讨论张晓晖摘要：本文通过对空调制冷用铜管在GB和YS中规定的主要问题进行力学性能、材料特性、清洁要求进行讨论，同时提出了GB和YS中没有规定的几点问题，并且从铜管材料和加工工艺方面对铜管使用中的常见问题进行原因分析。关键词：铜管GBYS力学性能材料特性加工工艺1引言空调铜管是制冷装置的重要原材料,它主要有两个用处:1、制造换热器设备最常用的蒸发器、冷凝器俗称“两器；2、作为连接管道和管组件。不管哪种用处，它都是制冷剂的通道，其作用特别重要。这就要求铜管生产企业提供优质的铜管，另一方面要求空调制冷企业妥善地使用铜管。GB/T17791-1
2、999（空调制冷用无缝铜管）和YS/T440-2001（内螺纹铜管）对铜管的质量作了具体的规定，这些规定与美国的ASTMB280和日本的JISH3300是对应的。本文是从使用铜管的角度，既讨论GB和YS中的主要问题，也讨论GB和YS中没有的有关问题。2有关标准GB、YS等中规定的有关质量要求2.1铜管材料牌号和化学成分2.1.1纯铜的分类和各自特点空调制冷用铜管牌号有T2和TP2，现多采用TP2。它们都是纯铜，纯铜主要分三大类：1、韧铜：中国牌号T1、T2、T3等，是含氧较多的铜，含氧量分别是0.02%、0.06%、0.1%，其他杂质总含量也较高。2、无氧铜：中国牌号TU1、TU2，含氧量极低
3、，分别为0.003%下面和0.01%下面。其他杂质总含量也是最低的。3、脱氧铜：其中又主要是磷脱氧铜，中国牌号TP1、TP2，其含量0.01%下面，含氧量大大低于韧铜，但比无氧铜高。其含磷量即用磷脱氧后铜中残余的含磷量，控制在一定范围，这表明，磷在这种材料中类似于合金元素的作用。依残余磷含量范围的不同，磷脱氧铜又分为二种，其牌号和成份点如表1所示：表一牌号O%P%杂质总量CU用处中国GB美国ASTM日本JISGB5231金龙Q/XT03GB5231金龙Q/XT03%TP1DLPC12100C12100.0100.0030.005-0.012/0.1099.9电气板带丝TP2DHPC12200C
4、12200.0100.0030.013-0.050.015-0.040.1599.85管材焊接2.1.2磷脱氧铜的特点由于如下特点，磷脱氧铜得到更广泛的应用：1它的强度高于无氧铜，这是含有较高磷的结果，而且TP2比TP1强度高；2它的焊接性优于韧铜与无氧铜，这是由于含的磷在焊接时起自钎剂焊药作用，有去除氧化物作用和防止焊接时吸氧；这种优点使它在空调制冷应用中经受焊接的质量大大提高；3它不会发生氢病。这是由于含氧很低，在复原气氛H2下不会发生氢与铜中氧反响构成水蒸汽而造成晶界裂纹。这使它比韧铜得到更广泛的应用，十分是在化工和电子设备中；4它的抗软化性好。这是由于一定量的磷提高了再结晶温度，使它在
5、被焊接时由于高温加热而降低强度的倾向减少。2.2铜管的力学性能在GB中规定了铜管在不同状态时空白的力学性能，一般有两项指标，即抗拉强度b和延伸率5。这两项指标首先决定了铜管要知足的使用性能，即铜管应当有足够的强度和韧性，又反映了铜管应用加工经过中的必需的工艺性能，如铜管在经受弯曲、胀管、扩口经过中的可塑成形性。固然GB中对扩口性能做了规定，但扩口性能只是在工艺性能的一个方面，不能代表全面的工艺性能。对延伸率5要注意详细含义，人们往往笼统地称延伸率，其实这是不够准确的，一般延伸率分为10和5二种，同一种材料其10和5是不同，10是用长试样测定的，5是用短试样测定的，同一批材料，其10肯定比5小，
6、对此在有关GB中规定的很清楚。空调制冷铜管的标准中规定540%为合格，但假如试验时按长试样测定，就会出现测出的延伸率低于40%而误以为不合格。2.3铜管的晶粒度这是对铜管金相组织方面的一项要求，它的大小与铜管成分和生产工艺经过有关，晶粒的大小关系到铜管性能。在晶粒问题上要注意二点：1、它与钢铁材料的晶粒衡量标准不同，由于它的晶粒形态与钢铁的形态不同，它的晶粒度是以毫米为单位，而且有专用的标准图谱。2、它受测试操作的影响较大，应当由有经历的金相检验人员按规范的金相试验操作进行，如取样、磨样、浸蚀和金相显微镜观察都要规范、正确，否则就会得出不真实得结果，而导致误判。2.4铜管的涡流探伤及标出的伤点
7、GB规定了铜管必须进行100%的涡流探伤，并规定了校核探伤仪用的样品管上的人工缺陷通孔直径，以保证涡流探伤的灵敏度，防止超标的缺陷漏检。这项要求，在重视在线自动化质量控制的铜管厂是能充分保证的，由于涡流探伤仪是装在水平缠绕机上，在精整工序完成的，这种在线涡流探伤保证了管子所有长度都经过涡流检测，是100%的探测。正规的铜管涡流探伤要求标上每盘管长达1000多米上的伤点数目，并将伤点部位涂上标记，以使用户在使用中识别出来挑出这段“黑管。空调制冷企业要对操作工人讲清这一点，预防这种带伤点的管子装到空调制冷装置上。值得注意的是，有伤点的“黑管并不全部立即在空调制冷装置上暴露，由于有的伤点还不是已经漏
8、通的，但可能在使用一段时间后发展扩大而泄漏。所以，一定要把“黑管挑处报废。应当讲明，一般涡流探伤仪的检测线圈是固定式，对管子上的纵向缺陷检出灵敏度很低，这些纵向缺陷往往造成扩裂或内漏对两器用薄壁铜管更为严重。最先进的涡流探伤仪是旋转线圈，而这种探伤仪投入实用的在线的，只要德国和美国进口，价格昂贵，国内铜管厂配备的还不多，因而很多两器加工存在着潜在的泄漏问题。同时，很多铜管厂由于连固定式在线探伤仪都没有或有低水平的，导致空调连接管泄漏增加。2.5铜管的清洁度空调制冷铜管对内壁清洁度要求有很严格的要求，这种高清洁度使空调冰箱厂使用铜管时无需要清洗。十分是替代CFC和HCFC的新型制冷剂HFC的使用
9、，对铜管内壁清洁度要求更为严格，国内外对此还没有统一的标准，各厂家要求差异很大，金龙公司的企标（HFC制冷剂专用铜管Q/XT03-1999）规定的指定是比拟严格的，详细见表2。表2单位：mg/m2杂质总量残留油份残留水份氯离子石蜡307300.20.5应当讲明：1、杂质总量是指固体物质如铜粉、污物，包括了可溶性和不溶性两类杂质，但不包含水分；2、残留油份是指生产铜管所用的润滑油的残余，包括矿物油和非矿物油，即合成油，通过选油、清洗、退火吹扫和准确的检测等工艺控制到达极低的残油含量。2.6铜管的外观和外表质量国际和类似标准中，一般都是要求“外表清洁光亮，不应有影响使用的有害缺陷。我们理解是：外表
10、包含内外外表；清洁就是不应有油污；有害缺陷就是机械损伤，包括划伤、碰伤、压伤。这里要十分和大家讨论一下“划伤和“光亮。关于划伤主要是外外表划伤大部分是在铜管制造经过中造成的。但是，我们分析原因时屡次发现，有一些不是铜管制造中造成的而是在铜管使用中造成，十分是盘管，在放线时，由于放线装置在放出的待弯曲供料的铜管牵引下旋转，装置的转动惯性较大，造成铜管太多的放出松卷，在下一次弯管进料动作的猛然牵动下已松了卷的铜管就被猛然拉紧，重新缠紧在盘管上，与下面一层管子接触时发生互相摩擦和碰击，使两段发生相摩擦的管子外表都造成一定长度的划伤。这样，在有节拍的供料牵动作用下，沿管子外表就构成一段一段的划伤。用显
11、微镜对国内外的用户提供的划伤管样的外观特征和内部金相组织特征进行的观察分析也表明不是铜管生产经过中造成的划伤，而是放线经过中造成的。“光亮的要求，若是仅从粗糙度角度看，作为精细铜管的空调制冷管专业生产厂家是不难做到的。但若是从外表颜色看，由于铜管在空气中不可避免地要产生不同程度地腐蚀，俗称“氧化，其颜色的轻重就有个尺度的把握问题。因之，对铜管的颜色变化做如下讨论：以金龙公司生产的铜管为例，它是在含氢的复原性高纯N2保护下进行最后退火的，因而退火后的铜管外表被复原的非常干净，没有丝毫的氧化膜，是纯铜的真实颜色，即很浅的淡黄色。按铜的化学性质必然在枯燥的大气中在常温下与氧发生化学氧化，生成Cu2O
12、，但这个经过较缓慢，颜色逐步变红，正由于这样，很早人们就将纯铜称为红铜或紫铜，相应地把含一定合金元素的铜合金称为黄铜、青铜和白铜。但由于空气往往含有一定的水蒸汽，纯铜害可能在水和氧的共同作用下发生电化学腐蚀，这已不是纯化学氧化，这种电化学腐蚀也称为湿氧化，在腐蚀分类上属于大气腐蚀，这种电化学经过要快得多，原来得淡黄色纯铜外表颜色很快变深，假如空气中含有SO2、H2S、NH3和CO2等工业气体，大气腐蚀就愈加剧烈。这就是我们经常看到得铜管变色。有的笼统称之为发黑。其实不都是黑色，往往是红、橙、蓝、绿或其中间过渡色彩，有的很鲜艳。但这些颜色并不完全是腐蚀产物膜得原色，大多是由膜厚度与各色光得波长相
13、近或成一定比例时发出的相干光的颜色。美国材料与试验学会ASTM公布铜外表膜数据，如表3：颜色暗褐赤褐紫蓝绿(青)绿黄橙红(赤)膜厚纳米20-3530-4035-4540-5060-8080-100100-120110-150讲明:1纳米(nm)=10埃(A)=0.001微米(m)还应讲明,凭颜色可能揣测膜的厚度,但往往在颜色的观察、理解和描绘上发生很大差异，同一个铜管的颜色，不同的人在观察后进行描绘时，往往差异较大，这就使揣测膜厚进而揣测铜管受大气腐蚀而变色的程度也差异较大。由表中所列数据我们能够看出，膜的厚度一般在0.020.15m之间。实践表明，铜管变色有相当大的比例是在储运经过发生的。十
14、分是铜管的包装破损或被拆除后，其防潮防水的密封件毁坏后，发生变色的比例更大。如前所述，铜管变色是铜在潮湿大气中发生的一种大气腐蚀，而且这种电化学经过进行得很快。必须对包装材料含水率和包装车间的环境湿度进行了严格的控制。因而在对铜管的包装防护中提出：1、铜管用户在验收铜管时一定要注意包装的密封性能否完好无损，若是发如今运输经过中已经破损，要立即提出并做好记录以备交涉当然更要记录淋雨淋水。2、用户在取样进行理化性能测试时，对包装的开启应尽量局部开小口，并在取样后能及时用胶带将开口封严。3、铜管包装尽量不要在使用前过早打开，以减少暴露的空气中的等待使用时间；若已打开而当日不用，最好用塑料袋或塑料布覆
15、盖，十分是在雨季湿热季节和昼夜温差大的情况下更要防护。3有关标准GN、YS等中规定的有关质量要求3.1物理性能和有关力学性能熔点：1085；比重密度：8.94g/cm320；弹性模量杨氏模量E：1050013700kgf/mm220；剪切，模量G：38004800kgf/mm220；泊松系数0.330.3520。三种纯铜T2、TP1、TP2的高温力学性能高温短时拉伸强度b，MPa见表4。表4温度20100200300400500600700800900T2退火215/185/12075503520TP1退火230200176150/TP2退火240/189168129105473715TP2的
16、低温力学性能，人们主要是关心其能否有冷脆性，答案是TP2没有冷脆性。由于随着温度的降低，纯铜的抗拉强度b和延伸率不但不降低，反而都提高。但铜管内有水被冻裂是由于水结冰时体积膨胀产生宏大膨胀力造成的，并非铜变脆了。纯铜的疲惫强度-1循环次数108软态约为70MPa，半硬态约为100MPa，硬态约为120MPa。纯铜的其他室温力学性能如表5。表5弹性极限eMPa屈从点SMPa强度极限bMPa延伸率5%断面收缩率%硬度HBkb/mm2剪切强度tMPa硬态280300340350370420463545110130210软态20050702202404050657535451503.2直管的残余应力测
17、定残余应力太大，会导致铜管使用中变形，十分是变形导致应力的增加，有可能引起应力腐蚀开裂。测定直管残余应力的方法如下：取5米长的铜管，测某处此处做标记的外径D0，转90方向沿纵向切开一侧，在铜管冷却到室温时避免切开时的升温造成的测量误差，在原测量处做标记处测外径D1，则按下式计算：残余应力C=Et1/D0-1/D1/1-2Kgf/mm2式中：E弹性模量Kgf/mm2泊松系数t铜管壁厚mm取E=11200Kgf/mm2，=0.33，则C=12568.735t1/D0-1/D1Kgf/mm23.3铜管的耐压性与爆裂性水压试验铜管的耐压性与爆裂性能在空调热交换的铜管标准中没有这项要求，其原因是空调制冷
18、装置的工作压力不高。但很多空调制冷企业仍然对铜管的耐压能力提出质询，十分是在采用代替CFC氯氟烃如R11和R12，对臭氧有明显毁坏作用，是当前淘汰的重点。和HCFC含氢氯氟烃的新制冷剂之后，由于使用新型制冷剂的空调制冷装置的压力提高了约50%，很多人就担忧铜管的耐压性能能否知足。我们以为空调机在使用HCFC22时，管道工作压力最大为1.5MPa，装置的耐压试验压力是工作压力的1.5倍，即2.25MPa，最大为3MPa，在采用新型制冷剂HFC如R410A后，管道工作压力提高到2.25MPa，试验压力提高到4.5MPa。管道压力能够做如下分析：管道压力Pb=2bt/D-0.8tMPa式中：b管子材
19、料的抗拉强度MPat管子壁厚最小值对内螺纹管应是其底壁厚mmD管子外径mm水压试验时，计算Pb时所代入的b不是铜管的实际b，而是如表6所示。表6MPa状态硬态半硬态软态在不同温度时的b计算取值50507575125125150150175175200b635041.23433322821按上述公式和b计算出来的Pb称为管子的最大工作压力，水压试验时试验压力应为1.5Pb。在1.5Pb的压力下管子不发生渗漏或永久变形即为合格。然后继续加压直到管子爆裂，记下此值为P爆。我们可以以按铜管实际抗拉强度b实代入计算出P爆。假如我们将上式简化为Pb=2bt/D这恰恰是材料力学的纯理论公式，用此简化公式计算
20、管子的P爆特别方便，其误差也不大。3.4铜管弯管中的常见问题见表7表7内侧起皱外侧开裂管径变形率超标管内外表擦伤铜管本身原因1、状态偏软2、壁厚不均或偏心3、壁厚偏小，内径偏大1、状态偏硬2、壁厚不均或偏心3、外表或内部有缺陷4、壁厚偏大，内径偏小5、铜管外表粗糙1、状态偏硬或过软2、壁厚不均或偏心3、退火工艺不当，状态不均铜管原来有擦伤弯管工艺的原因1、芯头尺寸偏小2、芯头位置偏后3、润滑过度4、芯头型面不当5、夹紧块过松或滑脱6、弯曲半径过小1、芯头尺寸偏大2、芯头位置偏前3、润滑缺乏4、芯头外表磨损5、小弯头弯曲时管内有切削等异物6、弯管机夹紧力过大1、芯头过小或型面不当2、芯头位置偏后
21、3、模具管槽尺寸配合过大4、夹紧块过松5、夹紧块与弯轮管夹部位配合不当6、弯曲半径过小1、弯管机调整不当2、芯头安装松动3、芯头有伤痕弯管时很困难没有内侧起皱，对起皱程度的控制大都缺少量的规定，这里推荐一些空调制冷企业的控制办法：起皱数目3个，起皱高度0.5mm，供参考。至于管径变形率能够通过下式计算：=Dmax-Dmin/D100%式中：Dmax最大管子外径Dmin最小管子外径D铜管公称外径一般当15%时判为合格。3.5铜管胀扩管中的常见问题见表8两器胀管时不均匀收缩，对扩裂影响很大，因而对于有些产品胀管存在一定难度时能够考虑将胀扩分二步工序进行。表8胀管时收缩不均胀不紧扩口开裂铜管本身原因
22、1、状态软硬不均2、壁厚不均，内螺纹管底壁厚不均，齿高不均3、内外表有严重变色膜1、壁厚偏小，内螺纹管底壁厚小，齿高小1、性能偏硬2、性能不均3、壁厚不均或偏心严重4、外表或内部有缺陷压入物、夹杂、折迭、划伤等胀扩工艺的原因1、胀头尺寸不均2、胀头磨损3、润滑缺乏、不均1、胀头直径铜管直径与铝翅片的孔径不匹配2、胀头磨损，直径偏小1、发卡管长度设定偏差2、管口切割不平整，有毛刺3、无屑下料时切口收缩太大，冷作硬化4、管口偏斜3.8铜管钎焊中的常见问题在空调制冷装置生产中，焊接工序很多，其中很多是钎焊，焊料大都采用磷铜，加热方法是气焊火焰。钎焊焊接接头包括焊缝和其附近的热影响区的常见问题是泄露，
23、其原因分析见表9。表9虚焊溶蚀穿孔过烧穿孔铜管本身质量原因1、铜管外表残油太多2、铜管外表变色膜太厚/焊接原因1、弯管、胀管时的润滑油未去除干净2、焊接加热缺乏，温度较低或加热时间短，焊料与母材界面上未发生互相溶解扩散；有的焊缝未填满焊料；焊接加热时间过长，加热温度过高，致使熔化的焊料液体溶蚀管材母体，使之减薄，甚至穿孔；有的减薄处则在工作受力一定时间后构成开裂。焊缝上方25mm处是焊炬火焰集中加热处及补焊处，最易发生严重溶蚀焊接火焰调整不当，使用了氧化焰；错误采用焰心部位集中加热铜管局部，造成局部外表晶粒长大，晶界氧化加粗开裂，甚至晶粒烧损脱落，再严重时就局部熔化穿孔。除焊接操作中的火焰性质
24、氧化焰、中性焰、复原焰，火焰部位焰心、外焰，加热部位管子、焊料，加热均匀性和加热时间之外，还需要注意焊件组合装配的焊缝间隙大小铜管件一般为0.05mm.15mm，和焊料的牌号与成份的控制等。十分讲明，磷铜焊料不止一种，其成份和特性都有较大差异，若其成份变化，必然引起熔点变化，就应调整火焰大小加热时间等。所以要慎重选用，严格控制，以确保焊接质量完好。参考文献1、GB/T17791-1999（空调制冷用无缝铜管）2、YS/T440-2001（内螺纹铜管）3、金龙铜业有限公司公司企业标准（HFC制冷剂专用铜管Q/XT03-1999）4、（中外常用金属材料手册）陕西科学技术出版社该篇DOC格式空调铜管若干问题的讨论论文范文，共有4592.5个字。好范文网为全国范文类知名网站，下载本文稍作修改便可使用，即刻完成写稿任务。立即下载：下载该Word文档无人机在建筑施工现场的应用研究绿色催化剂的应用及发展