关于空调用汽液分离器焊接泄漏失效分析

古湘龙

身份证号码： 430381198209092374

长沙格力暖通制冷设备有限公司

摘要：针对空调用汽液分离器焊接泄漏问题，本文主要研究分析其在使用过程中的失效机理，并对其失效原因做出针对性整改及优化，提高零部件及整机质量的可靠性。

关键词：裂漏、焊接泄漏、清洁度、配管间隙、熔深

Abstract:Aiming at the welding leakage problem of vapor-liquid separator for air conditioning, this paper mainly studies and analyzes its failure mechanism in the process of use,And make targeted rectification and optimization for its failure reasons to improve the reliability of the quality of parts and complete machines.

Keywords:crack leakage, welding leakage, cleanliness, piping gap, penetration depth

1、引言

空调系统中的汽液分离器是安装在压缩机吸气管上的一个突然放大的钢制容器，其作用为利用蒸气和液体微粒的密度不同而产生不同的慣性作用，使回汽中所带的液体微粒分离出来，防止压缩吸入过多的液体微粒的一种制冷设备，是保障制冷系统中心脏部件--压缩机可靠运行的非常关键的器件。汽液分离器质量的可靠性对整机运行的可靠性起着至关重要的作用。近年来，公司使用汽液分离器存在焊接泄漏的突出质量问题：其中汽液分离器上端盖焊接的进出管焊接结构可靠性差，其焊缝有效密封长度不足，无法有效确保焊缝熔深，此种情况下极易出现焊接处泄漏问题，近年生已出现多单焊接质量差导致的泄漏问题。

2、焊漏失效机理分析[1-2]

空调用汽液分离器的主要失效现象为内、外表面无明显机械损伤，焊接处有明显砂眼或裂纹，充气检漏时从裂纹处发生漏气现象，具体如图1所示。对于此类现象的产生，一般是汽液分离器在空调经长期使用后出现，经分析可排除材料成分、壁厚选型等方面原因，结合金相分析、电镜分析等，确定汽液分离器为受外力循环作用导致的疲劳开裂。近年，随着试验技术的进步，可采用液压脉冲试验的方式，短期复现此类现象。

图1 汽液分离器失效位置

2.1失效现象

空调系统内是一个密封的充满冷媒的腔体，压缩机不断抽吸来自蒸发器的低温、低压冷媒蒸汽，将其压缩成高温高压蒸汽，排向冷凝器；在冷凝器中，高温高压的冷媒蒸汽先放出一部分热量，冷却为饱和蒸汽，然后饱和蒸汽继续放出热量而冷凝产生中闻高压的饱和液体；饱和液体冷媒经过节流元件，压力下降，部分液体转变成蒸汽，成为低温低压的汽液两相混合冷媒；随后汽液两相混合冷媒进入蒸发器，吸收热量而不断汽化，最后转变为低温低压的冷媒蒸汽返回压缩机，空调系统压力随着温度等条件变化而变化。另外，空调整机在运行过程中会存在一定程度的微观振动。整个空调系统所用零部件会随着空调运输过程中产生的振动做上下左右不同幅度的微观振动。其变化幅度肉眼基本无法识别出来（除整机系统异常运行时可能肉眼可识别出零部件的异常幅度变化）。在空调整机系统运行正常情况下，其产生的振动源对零部件的影响作用基本上可以忽略，因此空调系统中承载冷媒的所有器件在其使用过程中主要受力源为整体系统冷媒周期性载荷的冲击。从对失效的故障件统计发现，对于表面没有加工缺陷的汽液分离器，出现裂漏的故障件均是在铜管与壳体处或壳体与壳体焊接处（如图2图3的汽液分离器），且是在空调使用一段时间后出现疲劳开裂。

图2铜管与壳体焊接处 图3壳体与壳体焊接处

2.2失效机理分析

前期接售后反馈，某厂家生产的汽液分离器泄漏2pcs，取样对泄漏的售后样件进行复核：

2.2.1、外观焊接质量：对表面焊接质量缺陷进行观察，喷涂表面存在明显焊接质量缺陷，对表面漆层进行抛光去除，钎焊面存在砂眼现象（如图4），对内部钎焊焊接质量进行检查，内部钎焊位置存在明显焊接质量缺陷，对钎焊料焊接区域进行观察，存在明显渗透不足现象（如图5）。

图4表面存在砂眼 图5内部钎焊存在缺陷

2.2.2、微观观察：对产品内部焊接缺陷位置进一步放大，发现内部钎焊焊接熔深区域存在大量白色结晶物，分析为助焊剂焊接时因高温作用，导致助焊剂结晶，对产品横向抛光表面焊接位置存在气孔砂眼（如图6），对产品进行纵向抛光，内部钎焊焊接熔深深度存在明显断层现象，对产品进行进一步抛光放大，发现铜与钎焊料区域未完全融合，对气孔情况及铜管处焊料细微渗透特性进行观察，分析为接管表面局部区域清洁度异常导致渗透异常。[3-4]

图6结晶物及气孔

2.2.3、焊接辅料：对助焊剂进行清查时发现供应商在异常发生前由于助焊剂缺货，故供应商厂内对新型助焊剂厂家进行验证，经过对焊工咨询，焊接渗透良好，验证时未发现明显异常，但经对厂内及厂外泄漏数据进行统计，该编码与泄漏批次吻合，初步分析为供应商厂内辅料更换工艺验证不严谨，导致焊接质量异常。[6] ---原因点

2.2.4、钎焊焊工：在对供应商厂家焊工技术进行检查时发现前期厂家报备的定岗焊接人员（4年焊接年限）已离职，厂家新顶替该岗位员工一共3名，焊接年限参差不齐（两名2年，一名1.5年），且焊接结构（该产品为拉伸式、前期为端盖式）因素，故导致焊接质量一致性差。 ---原因点

2.2.5、焊接工艺：前期发现供应商厂家产品端盖焊接后发现接管管口位置存在发黑现象（如图7），经过程排查为接管焊接后浸泡防锈水后，由于悬挂立式放置，经自然风干时，产品表面防锈水由上至下滴落时，防锈水化学成分附着于管口表面，形成化学品堆积区域，由于防锈水内部存在防锈介质，经高温焊接时，该位置高温反应，形成黑管。为解决该问题，供应商厂家取消接管浸泡工艺，取消后管口未发现发黑情况（如图8），经对各端盖焊接人员进行咨询及内部解剖验证，未发现焊接渗透异常现象，进一步对未浸泡接管表面质量进行检查，因厂内使用气体助焊剂焊接，故接管表面表面残留大量助焊剂残留，未经浸泡，导致表面残留物质附着于接管表面，端盖焊接后因接管表面助焊剂残留较多，导致焊接后助焊剂结晶残留。 ----原因点

图7接管浸泡防锈水成品管口发黑 图8接管未浸泡防锈水成品

3、整改方向

针对以上可能造成汽液分离器泄漏异常的问题点，对供应商厂家提出以下几点整改方向：

3.1、钎焊筛选：要求供应商厂家对全检筛选人员进行宣贯，同时对不合格标准进行实物讲解，要求对经过全检员手中的每一件制品都要做到100%检验并做好全检标识，防止不合格品流入下到工序。

3.2、焊接辅料：异常发生后要求供应商厂家已对现有使用的助焊剂进行封存隔离，恢复前期助焊剂厂家，同步要求焊接筛选人员对助焊剂清洗质量进行监督检查，对于助焊剂未完全去除产品挑选隔离，退上道工序重新处理。同时要求供应商厂家将其内部焊接辅料（助焊剂、防锈水、焊材）纳入重点监控对象，在未经允许的情况下不允许随意变更。

3.3、焊接工艺：异常发生后供应商厂家已恢复接管焊接后防锈水浸泡工艺，保证接管焊接后接管清洁度，对前期未浸泡防锈水接管部件安排重新热水煮，去除表面助焊剂残留，管口发黑产品要求生产部使用百洁布对管口发黑部件进行去除后，进行清洗，保证产品清洁度。

未浸泡气体助焊剂残留 浸泡无残留

3.4、产品复测：要求供应商厂家对现有更改工艺后产品安排二次复试检漏，降低产品售后泄漏率。

3.5、清洁度：要求供应商厂家对涉及全员助焊焊接人员对焊接前接管使用无纺布对接管表面进行二次擦拭，提高零件清洁度。

3.6、定岗定人：要求供应商厂家对钎焊焊接人员实行定岗定员焊接，保证产品焊接一致性

3.7、工艺执行：对厂内工艺变更流程重新梳理，并要求至各部门，加强工艺严谨性。

3.8、异常发生后要求供应商厂家开始厂内增加二次试漏，且针对二次试漏情况严格监控，针对泄漏率超出1%，安排三次复试。

4、结论

本文通过对汽液分离器的失效分析，确定了汽液分离器失效机理，同时通过对汽液分离器的失效机理进行深入分析，得出目前影响焊接导致泄漏的因素，并针对该因素进行改善。本文结论如下：

1）汽液分离器的焊接位置为其泄漏点重灾区，该位置在在长时间系统脉冲压力冲击作用下，最容易出现焊料开裂泄漏现象。

2）通过对泄漏点的金相分析，可知汽液分离器的焊接位置清洁度为导致焊接泄漏的重点问题。

3）针对泄漏问题要求供应商厂家对现场物料摆放等进行规范化，特别是注意现场清洁度问题，重点管控焊接部位的清洁度，保证焊接缝隙被焊料填满。

参考文献

[1]郑修麟,王泓,鄢君辉,乙晓伟著.材料疲劳理论与工程应用.科学出版社.

[2] 材料力学.

[3] GB/T 5121 铜及铜合金化学分析方法.

[4] GB/T 5231 加工铜及铜合金化学成分和产品形状.

[5] 郑修麟,王泓,鄢君辉,乙晓伟著.材料疲劳理论与工程应用.科学出版社.