Invoering

Bij warmtewisselaars met aluminium platen, vooral bij vacuümgesoldeerde constructies, worden vaak lekkageproblemen aangetroffen rond de kruispunten van soldeerverbindingen.

Hoewel deze gebieden slechts een klein deel van de kern van de warmtewisselaar beslaan, zijn meerdere soldeernaden, materiaalveranderingen en spanningsconcentraties kritische punten die de betrouwbaarheid van het product beïnvloeden.

Door de oorzaken van lekkage op deze locaties te begrijpen, kunnen fabrikanten het ontwerp van de warmtewisselaar, de soldeerprocessen en de kwaliteitscontrole verbeteren.

1. Veel voorkomende soldeer-crossover-lekgebieden

In een kern van een platenwarmtewisselaar worden soldeerverbindingen hoofdzakelijk gevormd tussen:

• Scheidingsplaten
• Zijbalken
• Warmteoverdrachtvinnen

De meest gevoelige gebieden zijn onder meer:

Zijbalk, plaat en vinhoekgebied

Op de hoek van elk kanaal zijn zijbalken verbonden met platen en vinnen.

Omdat meerdere soldeerverbindingen elkaar in een beperkt gebied ontmoeten, kan er in deze regio sprake zijn van:

• Ongelijkmatige verdeling van het vulmetaal
• Onvolledig solderen
• Lokale stressconcentratie

Daarom wordt het een van de meest voorkomende lekkagelocaties.

Verdelervin en zijbalkverbindingsgebied

Verdeelvinnen hebben vaak een andere structuur en richting dan normale vinnen.

Op het aansluitgebied:

• Soldeerpaden worden ingewikkelder
• De geometrie verandert plotseling
• De interne stress neemt toe

Deze omstandigheden kunnen het risico op soldeerfouten vergroten.

Overlappende zijbalken in meerlaagse kernen

Bij meerlaagse platenwarmtewisselaars zijn de zijbalken meestal verticaal uitgelijnd.

Tijdens vacuümsolderen en afkoelen:

• Verschillende componenten zetten op verschillende manieren uit en krimpen
• Interne spanning stapelt zich op tussen de lagen

Hierdoor kunnen zwakke plekken ontstaan ​​waar tijdens het gebruik vermoeiingsscheuren kunnen ontstaan.

2. Belangrijkste oorzaken van soldeerlekkage

Soldeerfouten

Op crossover-gebieden is de stroom soldeervulmetaal moeilijker te controleren.

Veel voorkomende problemen zijn onder meer:

• Overtollig vulmetaal veroorzaakt aluminiumerosie
• Onvoldoende vulmetaal waardoor onvolledige hechting ontstaat
• Gas dat binnenin opgesloten zit, vormt poriën of holtes

Deze defecten kunnen initiële lekkanalen worden.

Resterende stress en vermoeidheid

Tijdens het koelen door solderen krimpen verschillende materialen en structuren met verschillende snelheden.

Het crossover-gebied heeft vaak een hogere restspanning.

Bij continu gebruik zijn er factoren zoals:

• Drukschommelingen
• Temperatuur fietsen

kan geleidelijk vermoeiingsscheuren en lekkage veroorzaken.

Corrosierisico

Kleine openingen of onvolledig gesoldeerde gebieden kunnen corrosieve media verzamelen.

Dit kan na verloop van tijd leiden tot:

• Spleetcorrosie
• Spanningscorrosiescheuren

waardoor bestaande defecten zich uitbreiden.

3. Factoren die de lekkageprestaties beïnvloeden

Structureel ontwerp

Een goed ontwerp van een platenwarmtewisselaar moet:

• Voorkom dat overmatige soldeerverbindingen op één punt samenkomen
• Verminder scherpe hoeken
• Verbeter de verdeling van stress

Het gebruik van verspringende gewrichtsstructuren kan de spanningsconcentratie effectief verminderen.

Vacuümsoldeerproces

De soldeerkwaliteit heeft een directe invloed op de lekweerstand.

Belangrijke factoren zijn onder meer:

• Nauwkeurige hoeveelheid vulmetaal
• Uniforme verwarmingstemperatuur
• Correcte armatuurcontrole

Bij aluminium warmtewisselaars die een bekleding van een aluminiumlegering 3003 en een bekleding van een hardsoldeerlegering 4004 gebruiken, moet ook rekening worden gehouden met de materiaalcompatibiliteit en de verschillen in thermische uitzetting.

Bedrijfsomstandigheden

De feitelijke werkomgeving heeft ook invloed op de levensduur.

Belangrijke factoren zijn onder meer:

• Druk verandert
• Temperatuurschokken
• Middelmatige werkomstandigheden

Deze bepalen of kleine defecten zich zullen ontwikkelen tot lekkageproblemen.

4. Methoden voor lekkagedetectie

Omdat de lekkagepaden bij soldeerovergangen doorgaans erg klein zijn, zijn professionele inspectiemethoden vereist.

Veel voorkomende methoden zijn onder meer:

Heliumlektesten

Biedt een hoge gevoeligheid en kan microlekkagegebieden lokaliseren.

Bellen testen

Geschikt voor het detecteren van duidelijke externe lekkage.

Industriële CT en metallografische analyse

Gebruikt om te analyseren:

• Interne holtes
• Soldeerfouten
• Crack-ontwikkeling

Deze methoden helpen bij het identificeren van de echte oorzaken van storingen.

5. Hoe u soldeerlekkage kunt voorkomen

Om de betrouwbaarheid van warmtewisselaars met aluminium lamellen te verbeteren, moeten fabrikanten zich concentreren op:

Geoptimaliseerd kernontwerp

• Verminder onnodige soldeerkruisingen
• Verbeter de gewrichtsstructuur
• Vermijd dat lashitte de gesoldeerde gebieden aantast

Betere soldeercontrole

• Controle van de verdeling van het vulmetaal
• Zorg voor een uniforme temperatuur
• Verminder overmatige thermische stress

Strenge kwaliteitscontrole

Vóór levering moeten kritische producten voldoen aan:

• Lekkage testen
• Druk testen
• Testen van temperatuurcycli

Conclusie

Overgangsgebieden van soldeerverbindingen zijn een van de belangrijkste factoren die de lekprestaties van warmtewisselaars met aluminium lamellen beïnvloeden.

Vanwege de combinatie van geometrieveranderingen, soldeerfouten, restspanning en bedrijfsbelastingen vereisen deze gebieden zorgvuldige controle tijdens het ontwerp en de productie.

Met professionele ervaring met de productie van warmtewisselaars biedt SUNHOPE oplossingen voor platenwarmtewisselaars en aanverwante productieapparatuur, waardoor klanten de productkwaliteit, productiestabiliteit en betrouwbaarheid op lange termijn kunnen verbeteren.