空冷式蒸汽冷凝设备用蒸汽冷凝导热管的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作为可适用于大规模发电设备等的空冷式冷却模块的核心部件的铝 材质的蒸汽冷凝导热管。
【背景技术】
[0002] 在核电厂或火力发电厂，以铀、石油、煤炭等作为燃料产生热量并利用该热量对循 环于系统的水进行加热而产生蒸汽。所产生的蒸汽通过转动涡轮机产生电，而通过涡轮机 的蒸汽经冷凝机冷却重新变成水。尤其是，在蒸汽循环发电方式中，用水冷却冷凝过程的水 冷式需要大量的冷却水，因此，用于冷凝机的冷却水使用海水。因此，为了顺利供应及排出 用作冷凝水的海水，一般设置在接近海岸的地方。
[0003] 但是，用作冷却水的海水在经过发电厂的冷却系统的过程中变成加温的状态被排 出。目前，从发电厂排出的加温状态的排出水以每小时数百吨的量排出至海中。排出至海 中的加温状态的排出水可能引起通过升高海水的温度破坏海洋生态系统等环境问题。另 外，在国土的大部分由陆地构成的国家中，因供应至蒸汽冷凝器的冷却水的量绝对不足，难 以将水冷式冷凝机用作冷却系统。
[0004] 考虑到上述问题，最近开发出使用空冷式冷凝机的发电设备广泛用于中国、美国 等国家的海水供应不足的内陆地区的发电设备中。在使用上述空冷式冷凝机时，虽然较之 现有的水冷式冷凝机存在设备的体积大的缺点，但因为可用于非海岸的内陆地区，因此，较 之必需使用水冷式冷凝机的发电设备，可相对灵活地选择发电厂用地。另外，没有因冷凝水 的流出入导致海水的温度上升引起的海洋污染，从而被视为环保发电设备，受到瞩目。
[0005] 在上述空冷式冷凝机使用大量的导热管（tube)，而上述导热管根据其形状可分为 SRC管（SingleRowCondenserTube)和MRG管（MultiRowGalvanizedtube)导热管。
[0006] 发电设备用蒸汽冷凝导热管具有在铝和钢层压材质的复合金属腔（cladtube)的 两面钎焊铝条形翅片，进行接合的结构。发电设备用蒸汽冷凝导热管中，钎焊后铝的外部表 面组织经氧化变性为氧化铝，因此，在空气中不会发生的一定限度以上的表面腐蚀。另外， 与铝片融合的复合金属腔的外表面的与铝复合材料的界面因为是完全的金属熔融状态的 结合组织，因此，没有腐蚀，热传递效果可以长期持续。
[0007] 发电设备用蒸汽冷凝导热管截面，维持相对于容易形成蒸汽冷凝所需真空的圆形 的小型（1〃~2〃）导热管5~10倍以上的宽的截面，具有相对宽的截面积，容易快速去除 作为不可凝气体（non-condensablegas)内部空气,从而初始设备启动运行快,且因较之截 面小的导热管其冷凝水流量多，因此，在冬季运行时，具有不会发生冷凝水的内部结冰作用 的优点。
[0008] 另外，在作为传统的热交换机用导热管形式的MRG管导热管的情况下，在圆筒形 导热管的外部用各种方法附着用于增加传染效果的冷却片。形成金属熔融结合的方法有 同一种金属电阻焊接方式，而焊接的冷却片最接近导热管原来的效果，但为了具备适合于 电阻焊接的冷却片的截面需增加冷却片，冷却片厚度也加大，而难以设置大量的冷却片。因 此，导热面积的减少导致冷却效率的降低。
[0009] 为解决上述问题，可以在导热管的表面嵌入（embedded)的方式插入冷却片制作 而成，但在开始运行之后，暴露于大气中经过2~3个月之后，在不同金属之间的界面层发 生腐蚀，急剧降低作为导热管的主要功能的热传递能力，从而导致设备本身的性能上的问 题
[0010] 到目前为止，国内外的空冷式热交换机的导热主要通过MRG管导热管完成，其原 因是发电设备用蒸汽冷凝导热管耐压性能差，且相对于MRG管导热管其制作成本高昂。但 是，在发电设备的冷凝设备中，真空度越高蒸汽冷凝越容易，而在发电设备的蒸汽冷凝导热 管内部存在真空压差，因此，作为发电设备的冷凝设备用导热管，较之MRG管导热管，发电 设备用蒸汽冷凝导热管的效果相对更好。
[0011] 1990年代之后，尤其是，在欧美国家已开发使用的现有技术的发电设备用蒸汽冷 凝导热管的情况下，因其落后的生产方式，铝片和复合金属腔的钎焊工艺中的不良率很高， 成为增加产品单价的重要的因素。
[0012] 在现有技术中，为钎焊复合金属腔和铝片，上下设置钢质的固定用框架并在按铝 片、复合金属腔、铝片的顺序进行设置，接着在上述铝片和复合金属腔相对的部分涂布焊剂 之后，用固定用钢丝或夹具（Jig)捆绑投入电加热炉。则在高温的电加热炉内部，因上述钢 材质的固定用框架的自身重量，铝片被加压并融合于上述复合金属腔的上、下部表面。但 是，若上述铝片部分加热过度或受过大的力，则出现上述铝片不仅融合于复合金属腔，还融 合于框架的情况。此时，为分离铝片和框架而用焊炬等进行作业，则产品容易受损，甚至变 成无法使用的状态。
[0013] 另外，复合金属腔的材质由碳钢（carbonsteel)和错1050合金构成，而错片为条 形翅片，其材质为加工成在铝合金3003的表面露出作为Al-Si系合金的铝4XXX的铝合金。 此时，铝4XXX是以硅（Si)作为主添加成分的非热处理合金，用作焊接材料，较之一般用于 建材、车辆材料及各种材料的铝合金3003昂贵。
[0014] 将相对高价的铝4XXX作为条形翅片的原因是，在上述复合金属腔和条形翅片钎 焊结合时，使从条形翅片露出的铝合金4343或4045材质，在通过加热与复合金属腔在内部 被钎焊的过程中，形成良好的填充物（filler)。但是，实际上形成填充物的铝4XXX部分只是 整体条形片中复合金属腔和条形翅片接触的部分，其余部分无需使用铝合金4343或4045， 从而在节省成本的方面需要进行改善。
【发明内容】
[0015] 本发明的空冷式蒸气冷凝设备用蒸气冷凝导热管可节省材料费，提高生产产率。
[0016] 本发明所要解决的技术问题不受所述技术课题的限制，而对于本领域技术人员而 言，未被提及的其他技术课题可通过下面的内容变得明了。
[0017] 根据本发明的一个实施例的空冷式蒸汽冷凝设备用蒸汽冷凝导热管，包括：复合 金属腔，其在两端具有开口部，并包括至少一对平整的导热部；条形翅片构件，其设置在一 对导热部上，并将通过复合金属腔内部传递的热量散发到空气中；及，一对箔状部件，其介 入于复合金属腔和条形翅片构件之间；一对箔状部件包括：铝层，及焊剂涂层，其分别形成 于与复合金属腔和条形翅片构件的相对的面上；复合金属腔和条形翅片构件通过钎焊工序 (brazing process)固定结合。
[0018] 复合金属腔还可以包括：第一部件，其构成主体；及第二部件，其设置于第一部件 的露出面上；第一部件可由碳钢材质构成,第二部件可由铝材质构成。此时,第二部件可由 纯度99. 0%以上的纯铝材构成。
[0019] 条形翅片构件可以是将板材以相同大小多次弯曲而成，而弯曲的面与复合金属腔 接触。
[0020] 条形翅片构件可以是Al-Mn系合金，以锰（Mn)为主添加成分，通过冷却加工，具备 各种性质的非热处理合金。
[0021] 条形翅片构件可以是硅（Si)、铁（Fe)、铜（Cu)、锰（Mn)、锌（Zn)含量各为0? 6%、 0? 7%、0? 05 ~0? 20%、I. 0 ~1. 5%、0? 10% 的铝合金（AluminumAlloy) 3003。
[0022] 错层可以是Al-Si系合金，可以是错合金4XXX。
[0023] 在本实施例的一个变形例中，铝层可以为硅（Si)、铜（Cu)的含量各为10.0%、 4.0 %的铝合金4343或硅（Si)含量为12. 0 %的铝合金4045。
[0024] 焊剂涂层可以涂布于铝层的上下露出面上。
[0025] 根据本发明的另一个实施例的空冷式蒸汽冷凝设备用蒸汽冷凝导热管，包括：复 合金属腔，其两端具有开口部，并包括至少一对平整的导热部，条形翅片构件，其设置于一 对导热部上，并将通过复合金属腔内部传递的热量散发到空气中；及膏状物层，其涂布于复 合金属腔和条形翅片构件之间；膏状物层由焊剂物质和铝物质混合成胶状而成；复合金属 腔和条形翅片构件能够通过钎焊工序（brazingprocess)固定结合。
[0026] 复合金属腔可包括形成主体的第一部件；及设置于第一部件的露出面的第二部 件。第一部件可以由碳钢质构成，第二部件可以由铝材质构成。此时，第二部件可由纯度 99. 0%以上的纯铝材质构成。
[0027] 条形翅片构件可以是将板材以相同大小多次弯曲而成，而弯曲的面与复合金属腔 接触。
[0028] 条形翅片构件可以是Al-Mn系合金，是以锰（Mn)为主添加成分的通过冷却加工具 备各种性质的非热处理合金。
[0029] 条形翅片构件可以是硅（Si)、铁（Fe)、铜（Cu)、锰（Mn)、锌（Zn)含量各为0? 6%、 0? 7%、0? 05 ~0? 20%、I. 0 ~1. 5%、0? 10% 的铝合金（AluminumAl