燃气热水器中不锈钢钎焊工艺分析

燃气热水器中不锈钢钎焊工艺分析

发布时间：2021-09-17T05:26:08.153Z 来源：《工程管理前沿》2021年14期 作者： 严利政

[导读] 近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对燃气热水器的应用也越来越广泛。

严利政

广东万和新电气股份有限公司 广东 佛山 528305

摘要：近年来，我国的工业化进程有了很大进展，对燃气热水器的应用也越来越广泛。以国内某知名燃气热水器的生产基地为例，根

据实际的生产需求，对不锈钢钎焊的原理进行了相关的阐述，重点讲解并分析了不锈钢管和板材通过气氛保护炉实现钎焊的生产工艺和实

施难度，并在钎焊完成后使用CCD成像技术进行相关的气密性检测，对同行业或非同行业不锈钢钎焊提供理论指导和技术依据。

关键词：燃气热水器;不锈钢管;气氛保护炉;不锈钢钎焊

引言

目前在燃气热水器领域中的热交换器材料使用最多的是铜材，使用铜材制造热交换器具有加工技术成熟，换热效率高，体积较小等特

点。但由于铜材料价格较贵，是不可再生资源，随着新型产业的发展，对铜材的消耗带来爆发式增长，进而带来成本上升，这对企业长期

发展不利，且铜质换热器在水质差的地方存在易腐蚀损坏现象，给企业维护产品带来成本压力。而不锈钢材质具有良好的耐腐蚀性能，且

资源分布多成本也具有优势，在欧洲市场，供热产品中多数换热器都是采用不锈钢材质，经过市场几十年的验证，不锈钢换热器具有的综

合优势得到充分验证，在国内，已有多个厂家在摸索研究不锈钢换热技术，因目前技术及制造水平原因，多数厂家都处于早期研发中，相

信随着技术的发展，在不久的将来国内厂家也能很好地生产出不锈钢换热器。

1行业调查

燃气用具连接用不锈钢波纹软管等燃气软管按照接头类型分为：S型、C型和CS型三种，所述接头皆为直接头，但是也存在接头形式为

弯头，接头类型也属于上述三种，因此，需要明确长度测量方法。通过对燃气软管生产企业的调研获知，目前燃气软管长度测量主要有三

种方法：第一种是测量燃气软管接头间外露软管的长度作为软管长度，两端的金属接头及压套部分不算在测量范围内；第二种是在拉伸张

紧状态下，以软管两端接头螺母外端面达到的长度为燃气软管的长度，这种测量方法也是主要的长度测量方法；第三种是标委会解释函中

对S型软管长度为软管包括（阴螺纹）管头芯管的长度，在调研中较少企业采用这种方法进行测量和长度控制。

2不锈钢钎焊工艺流程

2.1钎焊准备

在零件装配开始前，要求使用特定的超声波设备对零件加工的表面油污及脏污进行清洗，并且需要加入指定清洗不锈钢零件的药剂，

经过几道工序后进行烘干处理，确保装配前不锈钢零件的表面光洁度，这是实现不锈钢钎焊的前提条件。完成零件的清洗后开始装配，按

照图纸的尺寸要求，通过使用特定的夹具和非标设备进行定位，使多个零件组装在一起，然后进行钎料的填充，钎料的填充必须均匀，经

过反复的验证，目前最适合不锈钢钎焊使用的钎料为镍基钎料，确保钎料全部涂覆到焊缝的位置，焊缝间隙要控制在0～0.05mm，整个装

配过程需要佩戴无尘防护手套进行操作，确保焊缝处的清洁度。

2.2燃气用具连接用不锈钢波纹软管等燃气软管应用分析

燃气用具连接用不锈钢波纹软管目前使用在厨房或非居住房间内，且为装修效果的美观，燃气管通常安装在目视不可见的位置，主要

是用户在装修时将煤气设施（如燃气表、不锈钢波纹软管等）装饰性的封闭，如在壁柜内、厨房台板下柜子内等。因此，安装环境决定了

燃气管安装存在折弯、弯曲成圆弧形等现象，甚至特殊的安装空间存在燃气管的多次折弯现象。由于燃气软管的安装以自然伸展状态为

佳，不适合张紧及拉伸，且与灶具等连接使用的管子，不适于长期悬空使用，应该通过卡子或接触柜面等方式支撑。软管的长度也要满足

用具安装、检查、调试时移动的要求，则软管长度应存有余量。所以软管的长度以不低于标称长度为准，这有利于软管安装使用，及耐久

性使用。

2.3铜管套铜翅片冷凝器

目前冷凝式燃气热水器普遍采用的冷凝器结构形式，它是一种铜管套铜翅片的换热器结构，铜管受内压膨胀与翅片密切结合，通过翅

片来增加冷凝换热面积，从而提高冷凝器的传热性能并增加热水器的热效率。由于酸性冷凝液对铜材具有腐蚀性，在实际应用中必须进行

防腐处理。通常采用的防腐方法是在铜材表面进行化学镀处理，形成保护膜。保护膜的存在降低了铜材的导热系数，且在使用寿命上也存

在局限性。如果防腐膜破坏，冷凝器上将形成铜锈，这将影响烟气的流动与传热，并导致流阻增加，燃烧性能恶化，排烟中酸性气体浓度

增加。

2.4波纹软管表面保护层

美国常用的产品有两种，一种是不锈钢波纹软管表面没有保护层，另外一种是表面喷塑，由于喷塑材料的耐热性好，所以能够承受

150℃温度；日本有采用表面喷塑的，但也有采用PVC塑料护套的；我们标准规定必须有保护层，而且保护层有三种：PVC塑料护套，热缩

护套及喷塑，根据不同的使用条件可以选择合适的表面保护，如燃气灶具，可以优先选择PVC塑料护套，因为其表面光滑，没有波槽，容

易清洁表面的油污；对通径比较大的波纹软管可以优先选用喷塑的，因为波纹软管比较粗，弯曲时弯曲部分的波纹拉伸和压缩量比较大，

塑料护套容易拉伸和褶皱，影响美观和使用寿命。

2.5换热管间的水路连接方式

不锈钢的导热系数相对于铜的来说，相差很大，所以在保证具有同样换热量要求下，不锈钢换热器需要通过增加换热面积来弥补其自

身不足，这将出现同等换热量需求下，不锈钢换热器的体积要大于铜材的。同时考虑到不锈钢材质的机械强度大，给成型加工带来一定难

度，如采用铜换热器的加工方法将给制造带来挑战，故不锈钢换热器的换热管间的水路连接方法亦要创新设计。对于不锈钢换热器中相邻

的换热管之间的水路连接，国外产品已有比较好的解决方案：换热管与管板连接，由换热管和左右两个管板组成了换热器的骨架，再由左

右两侧的两块侧封板与管板焊接，由侧封板为换热管的水路连接搭建空间。侧封板上具有多个独立的压型，详见如图，侧封板与管板焊接

后侧封板上每个压型独立封闭不相通，为相邻的换热管间提供了流通通道，此方案可以很好的解决不锈钢换热器的加工难点。

3钎焊后检验及缺陷对比分析

1)焊后检验。焊接完成后，检验分为两部分:气密检测和耐压检测，使用CCD成像技术对焊接的产品进行气密性检测，压缩空气压力大

小值为1.5MPa。然后进行耐压测试经过10min的保压时间后，若焊缝处无泄漏，则说明焊接合格。2)缺陷分析及修复。对不同焊接参数条件

下钎焊完成的产品进行对比分析，使用线切割设备对焊缝进行切割解剖，并在高倍显微镜下观看钎料的填充状态。经过对比分析，不合格

的原因是钎料未能填满焊缝，钎料的流淌性未达到最佳的熔融状态，需要重新调整焊接参数，再进行解剖分析。

结语

综上所述，不锈钢钎焊是行业内难度较高的焊接种类，本论文通过对不锈钢管和板材钎焊的生产工艺流程进行介绍，了解生产过程中

需要重点管控的关键点，有利于为同类工程中攻克不锈钢类产品钎焊作业提供技术参考。

参考文献

［1］左丽娜．提高不锈钢容器焊接接头抗蚀性能的工艺试验与措施分析［J］．科技经济导刊，2020，28(27):43－44．

［2］汪彬，温志刚，沈楠楠，等．不同焊接工艺下双相不锈钢焊接接头组织和性能的对比分析［J］．热加工工艺，2020，49(8):56－

59．

［3］周燕阳，周丕勇．焊接工艺对不锈钢焊接变形的影响及对策分析［J］．科技创新与应用，2020(23):115－116．

［4］袁野，周希，李莎．304L不锈钢真空钎焊接头晶间腐蚀性能试验研究［J］．热加工工艺，2021，50(11):1－4．

［5］贾志华，王轶，李银娥，等．不锈钢导管的氩气保护感应钎焊工艺研究［J］．广州化工，2019，47(23):77－79．