空调换热器内漏问题的研究

敖卓锐

摘要：空调换热器长期使用后性能会衰减，导致整机制冷和制热能力出现不同程度的下降。本文简要陈述了空调冷凝器和蒸发器内漏产生的缘由，希望通过对铜管缺陷部位进行的分析探讨，达到减少空调换热器内漏的目的。

关键词：空调；冷凝器；蒸发器；内漏

前言

随着中国经济的发展，人民生活水平的迅速提高，我国对中央空调的市场需求量呈快速增长态势，当前我国商用中央空调生产企业数量众多，已成为中国国民经济持续繁荣的重要产业之一，中国空调市场如此巨大，给各大空调生产厂家带来无限机遇。但在空调生产过程中，有可能会发生冷凝器和蒸发器的状况，对铜管自身原因和两器加工过程的原因进行区别判定，并根据实际案例进行分析探讨来严格控制并降低两器的内漏故障就显得尤为关键。

1.空调换热器内漏原因分析

铜管的退火通过高温热处理将冷加工过程中产生的残余应力去除，使铜管由硬态变为软态，抗拉强度下降，延伸率上升，便于空调企业对铜管进行塑性加工，如切割、弯管、胀管等。退火完成后是称重和包装工序，之后便是运输发往客户，铜管生产工艺流程如图1所示。

从退火完成到发往客户之间，铜管企业的工人和设备不再直接接触铜管。铜管自身的缺陷，如夹杂、铜管表面的隐性裂纹等，都是在退火工序前已经存在和产生的。因此，分辨铜管的损伤是在退火前还是退火后产生的，将是判定两器内漏是铜管自身缺陷还是两器加工过程中造成的缺陷的关键性证据。

外界对铜管造成的机械性损伤，如表面划伤，通过金相分析可观察到裂纹的起始位置和发展方向、组织沿受力方向的流线型形貌、损伤处晶粒度的变形现象等。如果损伤是发生在退火前，损伤处的流线型组织形貌和晶粒度变形现象将会在高温退火过程中得以恢复，因此，通过观察损伤处的金相组织可以较为准确地判定损伤是发生在退火前还是退火后。

从软态铜盘管上截取一段300mm样品，将样品切割成长度相同的6件，用剪刀将6件试样剪成相同的开口，随机将损伤后的样品分成2组，并进行编号标记，选取一组试样按正常工艺进行退火（见图2）。

对1组试样取样、镶嵌和抛光后进行金相分析。由于同组样品金相差异不大，从中各选取一个样品的金相照片作为代表进行对比分析。图3所示为损伤处未进行退火的放大100倍和200倍的光学金相组织。金属材料在受到外力作用下，首先发生弹性变形，外力撤销后，材料发生的弹性变形完全恢复，晶粒组织也无任何变化。如果外力继续增加，形变超出材料的弹性极限后，将发生不可逆的塑性变形，其机制是位错滑移和增殖的过程。从图3可以看出，损伤部位在外力作用下晶粒组织发生剧烈的塑性变形，表面附近的晶粒被拉成纤维状，具有明显的流线型。当继续增加外力达到材料的强度极限后，形成裂纹，裂纹将沿着受力方向扩展，直至完全断裂。这种在外力作用下剧烈变形的晶粒组织残余应力大、位错密度高，大量原子偏离了固有的平衡位置，处于力学的亚稳状态，在经过高温退火时，原子振动加大，偏离平衡位置的原子将会从亚稳状态恢复到平衡位置，这也是位错消失、残余应力释放的过程。图4所示为损伤处经过退火后的放大100倍和200倍的光学金相组织，可以看出，靠近表面的晶粒与内部的晶粒大小相差不大，纤维状的流线性组织已经完全消失，这正是高温退火对损伤处晶粒组织的影响。根据上述退火前后损伤处的金相组织的差异，可以判定机械性损伤导致的铜管泄漏是发生在铜管生产企业或铜管使用企业。

2.实际案例

一段表面划伤的9.52mm×0.71mm光面铜管，要求分析其表面划伤产生的原因。首先进行外观检查：将样管划伤位置放在体视显微镜下观察，发现该划伤是多道不连续的，在划伤位置上断续出现点状金属堆积，从外观形貌上看该划伤应属于擦伤的范畴（见图5）。然后进行了金相检验：取样管划伤位置做横截面镶嵌，经磨制、抛光、腐蚀后在金相显微镜下观察，发现划伤位置是明显的冷变形组织（见图6和图7），说明该缺陷不是在铜管生产过程中产生的；结合划伤的外观形貌和用户的生产工艺，笔者推断样管上的划伤应该是放线时铜管间摩擦（如放线划伤）或铜管与其他模具等摩擦造成的擦伤。笔者将分析报告发送给客户，并与客户进行了现场的技术交流，最终确认是放线过程中铜管与钢制构件摩擦所致，客户随后对钢件表面用橡胶套进行了防护，铜管表面划伤现象未再出现。

3.结束语

冷凝器和蒸发器是空调系统的主要部件，在空调运行时制冷剂在其密封的系统内部进行热量的交换，是空调四大核心部件之一，兩器一旦出现内漏，制冷剂将产生泄漏，导致空调无法使用，产生致命性实效，为此，在铜管和两器生产过程中，必须严格控制并降低其内漏故障率，提高产品品质，为客户提供满意的产品，并且降低企业的生产成本。

参考文献：

[1]周子成.房间空调器用换热器的技术进步[J].制冷与空调.2002（03）

[2]高凤龙.热管换热器同转轮式全热交换器节能效果比较[J].制冷与空调.2003（01）