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制冷系统铜管腐蚀类型、泄漏部位和堵塞原因

发布于:2025-07-25 10:07:25 来自:暖通空调/制冷技术

来源:制冷世界

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作者:小冷

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一、空调制冷铜管的选材与连接

1、铜管材质的选择  

在空调制冷系统中,常用铜管主要涉及T1、T2、TP2等牌号,其特性差异显著:T1牌号纯度最优,铜含量达99.9%及以上;T2牌号次之,铜含量不低于99.0%;TP2属于磷脱氧铜,因脱氧工艺优化了焊接性能[1]。实际选用铜管材质时,需综合考量材料的强度、导热性能、可塑性及耐腐蚀性等多方面特性。


从具体应用场景来看:空调连接管作为系统主要管路,多选用T2铜管,在满足强度需求的同时有效控制成本;膨胀阀毛细管对尺寸精度要求较高,因此优先采用T1铜管以保障加工精度;而冷凝器与蒸发器的盘管部分,由于焊接工艺对材料性能要求严格,通常选用TP2铜管以提升焊接接头的连接强度。


此外,铜管的公称直径与壁厚参数同样关键。若铜管过细,虽能降低材料成本,但可能导致强度与耐压性能不足,影响系统运行可靠性;若过粗,则会显著增加材料成本,且连接部位因应力集中易出现开裂问题。因此,实际选型时需结合制冷剂类型、系统运行压力、环境温度等工况参数,合理匹配铜管规格,以实现性能与成本的平衡。

      


2、铜管连接的质量控制        

空调铜管的连接通常采用钎焊或胶粘的方式。钎焊工艺应严格控制火焰温度、焊料用量、焊接时间等参数,避免过热烧穿管壁或不足导致虚焊漏焊。焊缝应饱满均匀,无气孔、裂纹等缺陷。


胶粘连接多用于铜塑管,其关键是要选用与冷媒相容的胶水,如环氧树脂胶、丙烯酸酯胶等。胶粘面应洁净干燥,涂胶要均匀,固化时间充足,确保接头密封可靠。


无论采用何种连接方式,都应在施工前做好清洁和除油,防止杂质进入管路。连接完成后,要进行严格的气密性试验,采用氦检漏或氮气增压等方法,排除泄漏隐患。


      


          


二、空调制冷铜管的腐蚀问题

二、空调制冷铜管的腐蚀问题

氨作为典型的强碱性物质,对铜及铜合金具有显著的腐蚀倾向。在氨制冷系统中,铜管的腐蚀主要呈现晶间腐蚀、应力腐蚀开裂及氨腐蚀三种典型形态。


晶间腐蚀主要发生在铜管的晶界区域:氨分子通过晶界扩散与铜发生反应,生成易溶于氨水的化合物,最终导致晶粒脱落、管壁减薄。此类腐蚀在氧含量较高的铜管中更为常见,可通过严格控制铜基体杂质元素含量(如氧、硫等)及优化热处理工艺(如退火处理)进行预防。


应力腐蚀开裂则与铜管的受力状态密切相关——当铜管承受拉应力时,晶格结构发生畸变,显著降低了与氨反应的活化能,从而加速腐蚀进程。该类开裂多发生于冷凝器与蒸发器的弯管段(如换热盘管的弯曲部位),腐蚀沿晶界快速扩展且难以修复,因此需在铜管冷加工过程中控制变形量(如弯曲半径、冷作硬化程度),避免过度塑性变形。


氨腐蚀是氨分子直接与铜发生化学反应的结果:反应生成结构疏松的铜胺化合物,造成铜管局部溶解并形成蚀坑。其腐蚀速率与氨的浓度、系统运行温度、介质流速等参数密切相关,可通过在氨液中添加亚硝酸钠等缓蚀剂,抑制铜与氨的直接反应,从而减缓腐蚀进程。


      


2、氟利昂制冷系统的铜管腐蚀

与氨制冷剂相比,氟利昂(如R22、R410A)对铜管的腐蚀性较弱,但在特定工况下仍可能引发以下三种典型腐蚀问题:


电化学腐蚀
该腐蚀源于系统内水分与氧气的共存,在铜管表面形成微电池反应。阳极区铜原子失去电子溶解为Cu2?,随制冷剂循环被带走,导致管壁减薄甚至穿孔。此类腐蚀常见于冷凝器与蒸发器的直管段,尤其当系统干燥过滤器失效时更为显著。 研究显示,铜管中氧含量超过0.01%时,电化学腐蚀速率将提升3-5倍。


化学腐蚀
高温(>80℃)环境下,氟利昂分解产生的HF与铜反应生成CuF?沉积物。这些絮状物易在毛细管、电子膨胀阀等节流部件形成堵塞,导致制冷效率下降20%-30%。实验数据表明,当压缩机排气温度超过120℃时,氟化氢生成量将增加1.8倍 。值得注意的是,R410A因不含氯元素,其化学腐蚀倾向较R22降低约40%。


 摩擦腐蚀
高速流动的制冷剂(流速>15m/s)携带焊渣、金属屑等固体颗粒,对铜管产生冲蚀磨损。冷媒吸入管路弯头处的冲蚀速率可达静止部位的5-8倍,壁厚损失速率可达0.1mm/年。案例显示,未安装油分离器的系统,摩擦腐蚀发生率提高60% 


防护建议

控制系统露点温度<-40℃,水分含量≤50ppm

优化管路设计,弯头曲率半径≥3倍管径

采用镀镍铜管(Ni层厚度≥5μm)提升耐腐蚀性

定期更换干燥过滤器(建议周期≤6个月)

通过上述措施,可将氟利昂系统的铜管腐蚀速率控制在0.02mm/年以内,显著延长设备使用寿命 


3、腐蚀的解决措施      

针对不同类型的铜管腐蚀,可采取相应的预防和修复措施,具体包括:

(1)提高铜管材质等级,优选T1或TP2铜管,并进行退火处理,降低残余应力。

(2)改善焊接和胶粘工艺,提高接头强度和严密性,避免杂质污染。

(3)采用涂塑、镀镍等表面处理技术,在铜管表面形成致密的保护层,隔绝腐蚀介质。

(4)系统投运前,彻底排除管路内的水分、空气和固体杂质,并定期更换干燥过滤器。

(5)控制水质和杂质含量,必要时添加缓蚀剂,抑制电化学反应。

(6)优化制冷系统设计,平衡管路阻力,避免局部过流或滞流,减少冲蚀和沉积。

(7)加强日常维护,定期检查铜管外观和壁厚,发现腐蚀迹象及时处理或更换。


      


          


三、空调制冷铜管的泄漏问题

1、铜管接头的泄漏       

在空调制冷系统中,铜管与各类配件的连接节点堪称系统防泄漏的关键防线。这类连接主要涵盖两类场景:一是铜管与阀门、储液器、过滤器等功能部件的对接,二是铜管之间的对接接头。从泄漏成因看,焊接质量缺陷(如虚焊、漏焊)、胶粘剂失效、密封垫老化、螺纹紧固不足等均是常见诱因[8],其中焊接问题引发的泄漏尤为突出,具体表现为虚焊(熔深不足)、漏焊(未完全熔合)、焊瘤(钎料堆积)及焊穿(管壁烧蚀)等形态。


针对焊接接头的防泄漏控制,需从工艺全流程优化入手:其一,优选钎料材质,优先选用含银量≥10%的银基钎料(如BCuP-3),其熔点与铜管热膨胀系数更匹配,可有效提升接头结合强度;其二,精准控制焊炬火焰温度与加热均匀性,采用中性焰(氧乙炔比1.1-1.2)并以20-30mm距离、80-85°倾角匀速加热,避免局部过热导致管材烧损;其三,严格把控搭接长度(3-5mm)与间隙(≤0.15mm),确保钎料充分渗透填充;其四,焊后必须进行气密性验证,可采用0.15MPa氮气保压24h结合氦质谱检漏(灵敏度≤1ppm)的双重检测,发现泄漏及时返修。


对于螺纹连接接头,需通过“选型-装配-维护”全周期管理降低泄漏风险:选型阶段应匹配铜管规格与配件螺纹参数;装配时需按工艺要求控制拧紧力矩(可参考GB/T相关标准),避免过紧导致螺纹变形或过松引发密封失效;日常维护中需定期检查密封垫圈(如丁腈橡胶垫),发现老化、破损及时更换;同时,在螺纹表面均匀涂抹聚四氟乙烯生料带或厌氧胶等密封材料,进一步增强界面密封性能。


      


2、铜管管体的泄漏

除接头外,铜管本体也可能发生泄漏。常见的泄漏形式有砂眼、划伤、断裂和穿孔等。


砂眼是铜管生产过程中,铸造或挤压时混入砂石等杂质,形成的细小气孔。这些气孔在制冷系统高压下逐渐扩大,最终贯通管壁,造成泄漏。因此,选购铜管时应注意表面质量,避免使用有砂眼或起泡的铜管。


划伤多发生在铜管运输和安装过程中,受到尖锐物品的划碰。为防止划伤,铜管应妥善包装和存放,运输时轻拿轻放,安装时避免与建筑结构或设备边角接触,必要时添加防护套。


断裂则是由于铜管承受过大的外力或振动,产生疲劳断裂。这种情况多见于制冷设备频繁启停,或存在异常振动的场合。解决办法是在铜管与压缩机等振动源之间设置柔性接头,减少应力传递;同时优化管卡布置,减少悬空段。


穿孔泄漏往往是腐蚀的结果,常发生在冷凝器和蒸发器盘管。对于轻微的穿孔,可用堵漏剂进行修补;对于大面积穿孔,则需要更换整组盘管。从根本上杜绝穿孔,还需从材质选择、施工工艺、水质控制等方面综合考虑。


3、泄漏的检测与修复

常规检漏技术

肥皂水发泡法

通过涂抹含表面活性剂的肥皂液于可疑接头,利用泄漏制冷剂逸出时产生的气泡定位漏点。该方法成本低且操作简便,但灵敏度仅限检测年泄漏量>10g的明显缺陷,适用于系统初步排查。


目测油渍法

基于制冷剂与冷冻油的互溶性,通过观察铜管表面油渍痕迹判断泄漏。此方法对R22等矿物油基系统效果显著,但对POE油系统灵敏度较低,需配合其他手段验证。


精密检漏技术

卤素检漏仪

采用选择性催化燃烧原理,当含氯氟烃(CFCs/HFCs)泄漏时,卤素元素与仪器内催化剂反应生成化合物,触发声光报警。典型设备如testo 316-4,灵敏度达3g/年,可检测直径>0.1mm的微孔泄漏 


电子检漏仪

基于半导体传感器(如金属氧化物)对制冷剂分子吸附特性,通过电流变化检测泄漏。SUMMIT-753a等新型设备配备自清洁传感器,抗干扰性强,适合复杂工况下的连续监测 


荧光示踪法

向系统注入紫外荧光剂(如Arctic Frost),通过紫外灯照射使泄漏点呈现黄绿色荧光。该方法定位精度达±1mm,尤其适用于蒸发器盘管等隐蔽部位检测。


泄漏点处置规范

微漏修复(年泄漏<5g)

采用铜磷钎料(如BCuP-3)进行补焊,焊后需进行0.15MPa氮气保压测试(持续24h)及氦质谱复检,确保漏率<1g/年 


中漏修复(5g≤年泄漏<20g)

使用金属盐堵漏剂(如铜氨络合物)进行化学封堵,配合环氧树脂固化处理。修复后需进行涡流检测,确认管壁完整性 


严重泄漏处理

当年泄漏量>20g或管壁减薄率>30%时,需切除受损段并采用氩弧焊补接。补焊后需进行1.5MPa水压试验及真空度检测(≤50Pa),恢复系统时需更换同批次铜管 


          


四、空调制冷铜管的堵塞问题

1、铜管堵塞的原因     

空调制冷铜管的堵塞问题多发生在毛细管和电子膨胀阀等节流部件,以及冷凝器和蒸发器盘管。引起堵塞的原因主要有杂质、水垢、油泥等。


杂质包括铜屑、焊渣、灰尘、塑料颗粒等固体颗粒,其来源可能是铜管生产、加工、安装等环节带入,也可能是制冷剂补充时混入。这些杂质在制冷剂的携带下,进入狭窄的流道,逐渐沉积堵塞。


水垢是空调冷凝器使用自来水或污水时,水中的钙镁离子在管壁上形成的水垢。水垢附着在盘管内壁,随着时间的推移越积越厚,最终堵塞盘管,恶化传热效果。


油泥则是压缩机润滑油在高温下氧化、分解的产物。这些含碳颗粒与制冷剂和杂质混合,形成黏稠的油泥,易在毛细管等部位沉积堵塞。


2、堵塞的危害与诊断     

铜管堵塞会严重影响空调的制冷效果和能效水平。膨胀阀或毛细管堵塞会使回路阻力增大,冷媒流量减少,蒸发器制冷不足;冷凝器堵塞则会导致冷凝不畅,系统高压上升,压缩机耗电增加。


堵塞的常见症状包括:蒸发温度过低,回液过热度不足;冷凝温度过高,排气温度超标;压缩机吸排气压差增大,电流升高;毛细管和膨胀阀前后温差减小,冷媒分配不均等。


诊断堵塞需要测量系统温度和压力,分析冷凝器和蒸发器的运行工况。同时,还可借助测漏仪、内窥镜等工具,直观检查管路内部的堵塞情况。必要时需要拆开管路,取出堵塞物进行分析。


3、堵塞的预防与清洗    
预防铜管堵塞的关键是控制杂质和水垢的来源。具体措施包括:

(1)铜管生产和加工时,优化工艺参数,提高表面光洁度,减少铜屑和氧化物的产生。

(2)安装时做好现场防护,避免灰尘、焊渣等杂质进入管路;
焊接时使用无碳焊条,减少碳沉积。

(3)定期更换干燥过滤器,补充制冷剂时使用专用过滤器,拦截固体杂质。

(4)冷凝器优先使用纯净水,必要时添加阻垢剂;定期清洗水路系统,去除水垢。

(5)合理控制压缩机温度,避免润滑油过度劣化;定期更换润滑油,减少油泥生成。

一旦发生堵塞,需及时进行清洗疏通。对于轻微堵塞,可采用化学清洗剂溶解杂质,再用压缩空气或氮气吹扫;对于严重堵塞,需要拆除管路,用钢丝或钢针疏通,再用清洗剂浸泡冲洗[14]。清洗后,应彻底干燥管路,避免残留水分影响运行。


          


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只看楼主 我来说两句抢沙发
这个家伙什么也没有留下。。。

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