雙系統蒸發器串氣問題的解決

韓志芳

（廣東申菱空調設備有限公司，廣東 佛山528313）

1 背景

自我司開始制造壓力容器以來，雙系統蒸發器時不時發生串氣現象，尤其是直徑大于450mm 的蒸發器，一旦發生串氣現象，就會導致車間返工，大大影響了生產效率、貨期，同時也影響了我司的產品質量。

2 目的

提高雙系統蒸發器的制造質量，徹底解決串氣現象。

3 原因分析

通過分析：影響系統之間串氣的根本原因是管板、墊片、端蓋等之間的密封面的密封性能沒有達到要求，影響密封性能的因素主要有以下幾點：

1）管板、端蓋、分程環等密封面的表面粗糙度；

2）管板的焊接變形量；

3）螺栓（柱）的鎖緊力；

4）產品結構。

4 解決方案

為了能徹底解決串氣問題，我們針對以上幾個因素采取了不同的解決方案。

4.1 管板、端蓋等密封面的粗糙度問題

密封面的粗糙度是影響系統串氣的一個重要因素，如果密封面的粗糙度不夠，加工痕跡太明顯，即使其它工序做的再好，也有可能產生串氣現象。2010 年8 月份我們跟進145 蒸發器的時候，發現有一條蒸發器發生串氣現象（那時一共制造了14 條，其中13 條一次性檢驗合格），通過檢查發現串氣的原因是管板中間的粗糙度不夠造成的。為了保證密封面的粗糙度，我們修改了加工工藝，增加了精車的工藝，從而保證管板的表面粗糙度控制在Ra6.3 左右，同時對車工加強管理，保證加工出來的產品能符合工藝要求。

4.2 管板的焊接變形量

表1 修改前的焊接參數

表2 修改后的焊接工藝

焊接后密封面變形多為不規則的波浪狀，一般偏差為1～3mm，最大偏差為4mm。產生這種變形的根本原因是管板在焊接過程中，溫度分布極不均勻，焊縫處及焊縫的焊接側為高溫區域，冷卻后產生的收縮量大，而低溫區域收縮量小，這種不平衡導致了管板形狀的改變，管板變形過大有可能導致密封墊片局部壓緊力不夠，達不到密封要求，以致產生系統串氣現象。一般情況下，通過制定合理的焊接工藝即可有效的減少管板的焊接變形，表1 是之前的焊接參數。表2 是修改后的焊接工藝。

通過調整焊接工藝，管板焊接變形控制的非常理想，經過多次測量，整體變形量基本可控制在0.4～1.5mm 范圍內，比以前的最大變形量4mm 有了很大的改善，同時1.5mm 的變形量已完全能夠滿足工藝要求。

4.3 螺栓（柱）的鎖緊力及產品結構

我們使用的是非石棉墊片，有關非石棉墊片的資料介紹：當墊片所受的壓強達到30MPa 時，即可達到密封要求。而墊片所受壓強的大小跟螺栓（柱）的鎖緊力及產品結構有很大的關系。

4.3.1 螺栓（柱）的鎖緊力

螺栓（柱）的鎖緊力是否足夠是密封墊片能否達到密封要求的一個關鍵因素。為了解決螺栓（柱）鎖緊力的問題，我們制定了相應的安裝指導書指導工人安裝、調試。在指導書里明確規定了各螺栓（柱）的力矩、安裝順序等內容。另外我們還購買了壓敏紙來檢測密封面的受力情況，同時利用相關軟件對其進行理論上的受力分析，為編制安裝指導書提供了數據、理論支持。

4.3.2 產品結構

產品結構也是影響密封面壓強大小的一個重要因素。結構是否合理可以直接影響密封面的受力是否均勻、所受壓強是否能達到密封要求。從目前的情況看，產品設計時有兩方面需要注意和考慮的：1）中間螺柱的分布；2）密封面的接觸面積（即墊片及分程環的環形寬度或端蓋凸臺的寬度）的大小。下面就對這兩方面的影響進行舉例說明：

1）中間螺柱分布的影響：

根據LS970、LSRF540H 的中間螺柱分布情況，我們可以看出，970的中間螺柱分布相對比較均勻，間距差為21mm，而540H 的間距差為54mm，螺柱間距不均勻或偏差過大就會造成密封面的受力不均勻，LS970 的管板直徑為680mm，LSRF540H 的管板直徑為490mm。按常理講管板小的密封效果更好一些才對，但實際檢測結果卻相反，因為這兩者結構不同，LS970 的結構相對更為合理，中間螺柱分布相對均勻，間距差小，因此在相同鎖緊力的情況下，LS970 密封面的受力更加均勻，所受壓強更容易達到墊片的密封要求。

2）密封面的接觸面積

理論上講，在鎖緊力相同的情況下，接觸面積越小，壓強就會越大。我們跟進LSQR145G、LSRF540H 蒸發器時就做過相關的試驗，以LSRF540H 蒸發器為例，它是采用分程環結構的，分程環的環形寬度為25mm，用壓敏紙檢測時發現部分密封面的壓強低于30MPa，當檢測壓力升到2.0MPa 時就發生直通現象。為了提高密封面的壓強，工藝部把墊片及分程環的環形寬度減小到15mm，采用壓敏紙檢測后，發現密封面的壓強有所改善，當檢測壓力升到2.97MPa 時才發生串氣現象，氣泡間隔為1s/個。

根據修改前與修改后用壓敏紙檢測的效果，我們可以看出：在鎖緊力相同的情況下，減小密封面的接觸面積，是可以提高密封面的壓強。因此在各方條件允許的情況下，設計時盡可能減小密封面的接觸面積，同時中間螺柱的分布盡量做到均勻對稱。

5 完成情況

2010 年6 月份整改以后到2010 年12 月份，總體效果良好，通過對工藝調整前與調整后的數據比較：調整工藝前總生產數量18 條，串氣數量4 條，串氣比例22.2%；調整工藝后總生產數量65 條，串氣數量1 條，串氣比例1.54%。可以看出，工藝調整后串氣的比例調整前有了很大的改善，只有1 條出現異常，是LSQR145G 蒸發器，串氣的原因是管板中間的粗糙度不夠，后來工藝部組織車間對其修補后，經檢驗后密封性能合格。

6 總結

經過我們的長時間的跟進與反復論證，認為只要控制好密封面的表面粗糙度、管板的焊接變形量、螺栓（柱）的鎖緊力及擁有合理的產品結構。雙系統蒸發器的串氣問題能夠徹底解決。