Φ7.94mmTP2內螺紋銅管缺陷分析與防治措施

葉酈峰，李志清，曾何生，黃世新

（江西銅業股份有限公司加工事業部，江西 南昌 330096）

銅管具有良好的導熱性、優良的塑性、焊接性能等，大量用于空調制冷行業，與鋁翅片制作加工成制冷系統的蒸發器和冷凝器[1，2]。而內螺紋銅管由于螺紋這一特殊形貌特征，增大了銅管的內表面積，與同規格的光管相比較，換熱性能更佳。因此，內螺紋銅管的發展逐步衍化成主流的換熱的主流銅管類型。

1 銅管加工工藝簡介

Φ7.94mmTP2內螺紋銅管，即外徑Φ7.94mm，底壁厚0.25mm，齒高0.18mm的內螺紋銅管，銅管的生產加工工藝比較復雜，生產工藝流程如下圖1所示。在熔煉鑄造、軋制、三聯拉、盤拉、內螺紋成型工序中，均可導致銅管加工缺陷的發生，通過在線渦流探傷儀[3]進行檢測，進行噴墨標記。銅管加工過程中，產品缺陷類型主要包括扁管、夾雜、無明顯傷等。圍繞開展銅管扁管、夾雜、無明顯傷這三類缺陷原因分析并制定防治措施，這對于企業質量管控至關重要。

圖1 TP2銅管生產工藝流程

2 內螺紋銅管缺陷的表征形式

根據電磁理論，渦流探傷儀通過激勵線圈發出交變磁場，并在檢測的金屬表面形成渦流。金屬缺陷影響渦流磁場，從而作用到檢測線圈的阻抗，導致阻抗信號發生變化，用于表征金屬缺陷[3，4]，Φ7.94mmTP2內螺紋銅管渦流探傷背景曲線如圖2所示。

圖2 Φ7.94mmTP2內螺紋銅管探傷背景曲線

3 常見缺陷產生的原因分析

3.1 扁管

扁管是指銅管上出現肉眼可見、具有一定深度的凹坑，盤管放線過程中造成盤管卡料現象。根據現場調查，扁管現象出現在在線成型收料、行車吊運以及精整工序放料這三個過程。扁管的形成的主要原因是：①由于在線成型收料架位置和高度不一致，且在線成型設備收放料速度波動大，設定速度與實際速度不一致，出現5m/s的偏差，導致料框內的收料凌亂呈現鳥巢狀交錯型，造成精整放線過程中，銅管之間的拉扯導致銅管放線不穩定，銅管之間的碰撞產生扁管；②行車吊運過程中，料框下降至平臺上，由于重力和慣性作用，導致銅管之間應力，當應力大于銅管自身的抵抗變形能力，造成了扁管。

3.2 夾雜

夾雜是銅管內表面或外表面鑲嵌有非銅基體物質或銅顆粒[5，6]，造成局部表面強度減小，客戶的冷凝器或蒸發器容易發生泄露，造成冷凝器或蒸發器失效。夾雜的形成主要原因是：①在線成型前，管坯表面內部有粒度較小非銅基體物質或銅顆粒嵌入；②在線成型潤滑時，外潤滑油中有非銅基體物質或銅顆粒，導致旋壓成型時，將雜質壓入銅管表面。

3.3 無明顯傷

無明顯傷是渦流探傷曲線出現報警信號，通過噴墨標記，取樣檢查內外表面，與正常未打傷標記的銅管比較，從外觀、螺紋間距、尺寸等未發現明顯的差異，此種傷型缺陷很可能造成客戶的冷凝器或蒸發器容易發生泄露而失效[7，8]。通過對在線成型退火后管坯進行敲擊破壞試驗，跟蹤試驗中，取一框1000m表面良好的11×0.37管坯，在連續生產的1000m管坯中敲擊100個小坑，超過60%背景曲線的大缺陷達到78個，超過40%且低于60%背景曲線的小缺陷達到22個。通過電子顯微鏡實測本框在線退火的晶粒度大小為0.25mm～0.30mm范圍內，所以晶粒度越大，管坯表面抵抗變形能力弱，容易造成在線退火后管坯經行車吊運以及自身重力破壞變形。

4 防治措施

4.1 扁管防治

（1）根據在線成型收料的規律，將收料架的高度調整至銅管出在線成型正立盤的水平高度，并將收料架位置調整至遠離料框垂直距離60cm；將在線成型設備收放料速度進行調整，設定速度與實際速度偏差在2m/s。

（2）在物料臨時堆放區鋪設木托，并在木托上面鋪設高緩沖的彈性墊。

4.2 夾雜防治

（1）聯拉工序、盤拉工序以及成型外模油管路安裝外模油過濾器。

（2）做好熔鑄工序、銑扎拉工序以及盤拉工序的工藝檢查，確保管坯來料質量，無內部夾雜。

4.3 無明顯傷防治

將在線退火的加熱電壓調低30V，取樣查看管坯的晶粒度為0.15mm～0.20mm，取一框1000m表面良好的11×0.37管坯，在連續生產的1000m管坯中敲擊100個小坑，超過60%背景曲線的大缺陷達到46個，超過40%且低于60%背景曲線的小缺陷達到54個，大缺陷數量占比由78%降至46%。

5 經濟效益分析

參照公司全年生產φ7.94mm內螺紋銅管出貨量5100噸作為計算值。

Φ7.94mm內螺紋管加工費為4800元/t，客戶噴墨長U管報廢長度為2m，米克重為63.5g/m，下降的百公斤傷點數為2.61-1.79=0.82，每噸減少噴墨樣重量為：0.82×10×2×63.5×10-6=1.0414×10-3噸；預計全年節省 ：1.0414×10-3×5100×4800=25493.5元。

公司退火包裝的每噸的能源單耗為147元/噸，包裝物單耗170元/噸，退火包裝工序單耗為：147+170=317元/噸；平均盤重增加量為：166-152=14kg；平均盤重增加率：14÷152=9.21%；預計全年節省：9.21%×317×5100=148898.1元。

共計節省：25493.5+148898.1=174392元。

6 結論

（1）通過改善在線成型收料方法和鋪設緩沖彈性墊，能一定程度上減少Φ7.94mmTP2內螺紋銅管中扁管缺陷，與改善前對比，缺陷樣中扁管占比由16.88%下降至6.74%。

（2）夾雜與油品帶來的雜質有關，將油品中的雜質能有效地降低Φ7.94mmTP2內螺紋銅管夾雜缺陷，與改善前對比，缺陷樣中夾雜占比由18.64%下降至8.99%。

（3）Φ7.94mmTP2內螺紋銅管的無明顯傷與旋壓成形前的管坯晶粒度大小有關，適當調整管坯的晶粒度能有效減少Φ7.94mmTP2內螺紋銅管無明顯傷，與改善前對比，缺陷樣中無明顯傷占比由17.38%下降至5.62%。