摘要：在分析铝管换热器时，增强铝管换热器的寿命，主要考虑到铝管换热器中所涉及到的传热流体阻力等不同的方面，其能确保换热器正常地运行。在1878年，德国首先发明了铝管换热器并且申请专利。20世纪60年代，我国则发明了第一台铝管换热器，是一种新型的、高效的换热器，是由具有一系列的波纹形状金属片堆紧密堆叠而成，其中包括了传热板片的固定活动，夹紧板等系列的组成部分。
关键词：换热器；铝管；点蚀；氯离子
引言
铜管和铝管的连接有焊接和非焊接两种方法，但一般焊接方法有熔焊、钎焊、电阻焊等，非焊接方法有锁环、旋拧等。近年来，电阻压焊在铜管和铝管的焊接方面取得了长足的进步，电阻压焊也广泛用于换热器铜管和铝管的焊接。
1不合格样品分析
1.1断面形貌分析
当沿径向切割焊缝时，看到铝管逐渐变薄并断裂。水洗时，在铜相和铝相之间可以看到气泡，可以看出两者之间的间隙含有强酸。安装抛光后，发现铝管逐渐从焊接部位剥落，引起由内向外的腐蚀反应。 1.2红外光谱分析
取铜铝管焊接接头处铝管内壁和外热缩管的黑腐蚀性物质进行红外检测，结果如下：a）为热缩管，b)是管内的黑腐蚀产物。腐蚀产物与热缩管的重叠程度不高，说明材料成分的特征根本没有重叠，所以两者没有关系，压力比外界高，异物进入管道的条件不到位。1000~1700cm-1之间的峰为烷烃，腐蚀产物在680cm-1处也有一个强峰，为碳-氯峰。这意味着腐蚀产物中含有氯有机物，由于循环管内的制冷剂R22在-40℃挥发，所以检测到的有机物不是R22相互产生的有机物通。
1.3XRD测试
XRD测试的铜铝连接管焊接部分铝管内壁收集黑腐蚀性物质时，右端峰对应于铝和氧化铝，黑腐蚀性物质含有铝和氧化铝，可以看出这是铝的腐蚀产物。最左边较清晰的峰没有完全对应，但这里的峰是一个有机峰，表明它含有更复杂的有机物。
1.4扫描电镜及能谱分析
当从铝管内壁腐蚀较严重的地方取样，用扫描电子显微镜（JSM-6700F，中国电子有限公司）观察时，铝管的点蚀坑和腐蚀坑周围的管子铝管表面凹凸不平，有很多小坑。这说明在铝管腐蚀穿孔失效前，铝管壁内部存在大量腐蚀。铝管腐蚀部分有俯冲现象，有许多大小不一的块状物层状，分布不均，腐蚀块状物之间有腐蚀间隙，说明处于较松散的状态。 铝管腐蚀是一种典型的点蚀现象，用能谱（EDS）分析典型点蚀区域时，铝管内部的腐蚀孔中含有S、Cl、O等非金属元素，容易发生在铝管内壁，破坏氧化膜，引起点蚀。管道中的R22与其他物质接触时产生Cl-，将含有Cl-的溶液引入管道，破坏铝管内壁氧化膜，腐蚀铝基板。还有一个潜在可能，铝管含有Si等微量元素，可溶于铁和铝，在腐蚀过程中可形成电极，加速腐蚀。
2铝管换热器失效的原因
造成铝管换热器故障的主要原因如下。
2.1 传热片材料结构问题
在选择铝管换热器进行分析时，本文主要使用的铝管换热器是金属结构检测镶嵌机和双盘金属结构抛光机。换热器透金，相位显微镜观察不锈钢传热板表面，确定材料图像。如果材料本身存在或大或小的缺陷或分布缺陷，则选择一个缺陷样品，在该样品下出未腐蚀、较少腐蚀或较严重腐蚀的三个不同区域，以及这三个不同区域，通过比较三个不同的样品，线材经过多处切割加工，在1000～1100摄氏度的高温下热分解，分解后在最短的时间内冷却，能凝固碳化物，溶于奥氏体，冷却至室温时，常温下得到奥氏体组织，在金相显微镜下观察，常态无腐蚀。孪晶以结晶形式分布，但轻度腐蚀的样品在腐蚀后发生腐蚀，它们具有特定的腐蚀孔，腐蚀孔具有正态晶体分布。当腐蚀程度较轻时，周围有许多腐蚀孔，出现树枝状裂纹，整个表面很粗糙，许多颗粒腐蚀剧烈或从表面脱落。可见，传热板的材质是导致传热装置失效的原因之一。
2.2 材料硬度
传热翅片本身材质的腐蚀破坏了材料结构，也受到使用y硬度的铝管换热器的影响，在分析传热翅片的硬度时，主要的选项有：是。该设备为维氏硬度计，其使用原理是通过四棱锥金刚石来测试试样的压力，一段时间后卸压即可直接观察试样中凹痕的长度. 计算试样的硬度。
检查时主要检查的部位是换热面和密封槽。测试压力为9.89807N，测试时间为10秒，在测试过程中以2mm的间隔测量不同的测试点，测量7次，取平均值。密封槽测试的平均硬度为237，高于国际标准硬度210，不符合国际要求。热交换访谈平均硬度为204，低于国际标准硬度值。因此，发现密封槽的硬度值过高，不符合国际标准。原来，在整体使用过程中，密封槽很容易变硬，这降低了材料的可塑性，增加了其脆性，甚至在使用中出现裂纹也是有整体寿命的。不仅收缩，而且效果使用量逐渐下降，这也是目前铝管换热器失效的原因之一。
3铝管点蚀机理分析
铝的化学性质非常活跃，平衡电极电位(SCE)约为-1.67V，热力学不稳定，但具有良好的钝化性能。由于铝与氧的高亲和力，在大气中铝表面迅速形成一层薄而致密的Al2O3氧化膜，氧化膜的厚度随着时间的推移和大气湿度的升高而增加。由于Al较厚，因此，在大气中具有优异的耐腐蚀性。当铝合金暴露在含有腐蚀性阴离子（Cl-、F-等）的溶液中时，铝合金表面的钝化膜被破坏，部分表面形成腐蚀孔。此外，点蚀是铝合金局部腐蚀的一种常见类型，需要以下三个条件才能引起点蚀。
1.
铝合金的电位必须达到临界点蚀电位。
2）Cl-的存在可以通过氧化膜中的微孔渗入铝合金表面。
络离子的形成有助于铝阳极的熔化过程。如果铝合金表面存在钝化膜缺陷、机械划痕、化学成分不平衡等活性位点，Cl-容易吸附在这些位点上，促进点蚀核的形成。当点蚀核增长到某个临界尺寸（通常直径为30μm或更大）时，金属表面会出现宏观腐蚀孔。当形成点蚀时，孔位处的金属被局部活化（低电位），成为阳极，而点蚀的大外表面钝化（高电位）将保留。形成阴极，从而形成小阳极——由大阴极组成的活化钝化电池加速腐蚀孔的形成。
4分析结论及对策
当热交换器注入R22且系统不干净（与空气或水混合时）时，水分进入系统，系统中的R22溶于少量水，产生少量氯离子，零件处于高温环境，会破坏铝管表面的氧化膜。相比较而言，电极之间的电位差较大，电化学腐蚀的驱动力较大。热交换器管道中存在水分或氯离子会腐蚀铝管，这是由于与铝形成电极，时暴露在电解液中的氧化膜受损造成的。（由制冷剂和杂质形成的系统），发生电偶反应：4Al+6H2O+3O2→2Al2O3+6H2O。
参考文献：
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[2]曹楚南.腐蚀电化学原理[M].北京:化学工业出版社,2018.
[3]刘道新.材料的腐蚀与防护[M].西安:西北工业大学出版社,2019.
[4]朱祖芳.有金属的耐腐蚀性及其应用[M].北京:化学工业出版社,2020:126-135.
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