Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管缺陷分析與防治措施

葉酈峰，李志清，曾何生，黃世新

（江西銅業(yè)股份有限公司加工事業(yè)部，江西 南昌 330096）

銅管具有良好的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的塑性、焊接性能等，大量用于空調(diào)制冷行業(yè)，與鋁翅片制作加工成制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器和冷凝器[1，2]。而內(nèi)螺紋銅管由于螺紋這一特殊形貌特征，增大了銅管的內(nèi)表面積，與同規(guī)格的光管相比較，換熱性能更佳。因此，內(nèi)螺紋銅管的發(fā)展逐步衍化成主流的換熱的主流銅管類型。

1 銅管加工工藝簡介

Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管，即外徑Φ7.94mm，底壁厚0.25mm，齒高0.18mm的內(nèi)螺紋銅管，銅管的生產(chǎn)加工工藝比較復(fù)雜，生產(chǎn)工藝流程如下圖1所示。在熔煉鑄造、軋制、三聯(lián)拉、盤拉、內(nèi)螺紋成型工序中，均可導(dǎo)致銅管加工缺陷的發(fā)生，通過在線渦流探傷儀[3]進行檢測，進行噴墨標(biāo)記。銅管加工過程中，產(chǎn)品缺陷類型主要包括扁管、夾雜、無明顯傷等。圍繞開展銅管扁管、夾雜、無明顯傷這三類缺陷原因分析并制定防治措施，這對于企業(yè)質(zhì)量管控至關(guān)重要。

圖1 TP2銅管生產(chǎn)工藝流程

2 內(nèi)螺紋銅管缺陷的表征形式

根據(jù)電磁理論，渦流探傷儀通過激勵線圈發(fā)出交變磁場，并在檢測的金屬表面形成渦流。金屬缺陷影響渦流磁場，從而作用到檢測線圈的阻抗，導(dǎo)致阻抗信號發(fā)生變化，用于表征金屬缺陷[3，4]，Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管渦流探傷背景曲線如圖2所示。

圖2 Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管探傷背景曲線

3 常見缺陷產(chǎn)生的原因分析

3.1 扁管

扁管是指銅管上出現(xiàn)肉眼可見、具有一定深度的凹坑，盤管放線過程中造成盤管卡料現(xiàn)象。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，扁管現(xiàn)象出現(xiàn)在在線成型收料、行車吊運以及精整工序放料這三個過程。扁管的形成的主要原因是：①由于在線成型收料架位置和高度不一致，且在線成型設(shè)備收放料速度波動大，設(shè)定速度與實際速度不一致，出現(xiàn)5m/s的偏差，導(dǎo)致料框內(nèi)的收料凌亂呈現(xiàn)鳥巢狀交錯型，造成精整放線過程中，銅管之間的拉扯導(dǎo)致銅管放線不穩(wěn)定，銅管之間的碰撞產(chǎn)生扁管；②行車吊運過程中，料框下降至平臺上，由于重力和慣性作用，導(dǎo)致銅管之間應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力大于銅管自身的抵抗變形能力，造成了扁管。

3.2 夾雜

夾雜是銅管內(nèi)表面或外表面鑲嵌有非銅基體物質(zhì)或銅顆粒[5，6]，造成局部表面強度減小，客戶的冷凝器或蒸發(fā)器容易發(fā)生泄露，造成冷凝器或蒸發(fā)器失效。夾雜的形成主要原因是：①在線成型前，管坯表面內(nèi)部有粒度較小非銅基體物質(zhì)或銅顆粒嵌入；②在線成型潤滑時，外潤滑油中有非銅基體物質(zhì)或銅顆粒，導(dǎo)致旋壓成型時，將雜質(zhì)壓入銅管表面。

3.3 無明顯傷

無明顯傷是渦流探傷曲線出現(xiàn)報警信號，通過噴墨標(biāo)記，取樣檢查內(nèi)外表面，與正常未打傷標(biāo)記的銅管比較，從外觀、螺紋間距、尺寸等未發(fā)現(xiàn)明顯的差異，此種傷型缺陷很可能造成客戶的冷凝器或蒸發(fā)器容易發(fā)生泄露而失效[7，8]。通過對在線成型退火后管坯進行敲擊破壞試驗，跟蹤試驗中，取一框1000m表面良好的11×0.37管坯，在連續(xù)生產(chǎn)的1000m管坯中敲擊100個小坑，超過60%背景曲線的大缺陷達到78個，超過40%且低于60%背景曲線的小缺陷達到22個。通過電子顯微鏡實測本框在線退火的晶粒度大小為0.25mm～0.30mm范圍內(nèi)，所以晶粒度越大，管坯表面抵抗變形能力弱，容易造成在線退火后管坯經(jīng)行車吊運以及自身重力破壞變形。

4 防治措施

4.1 扁管防治

（1）根據(jù)在線成型收料的規(guī)律，將收料架的高度調(diào)整至銅管出在線成型正立盤的水平高度，并將收料架位置調(diào)整至遠離料框垂直距離60cm；將在線成型設(shè)備收放料速度進行調(diào)整，設(shè)定速度與實際速度偏差在2m/s。

（2）在物料臨時堆放區(qū)鋪設(shè)木托，并在木托上面鋪設(shè)高緩沖的彈性墊。

4.2 夾雜防治

（1）聯(lián)拉工序、盤拉工序以及成型外模油管路安裝外模油過濾器。

（2）做好熔鑄工序、銑扎拉工序以及盤拉工序的工藝檢查，確保管坯來料質(zhì)量，無內(nèi)部夾雜。

4.3 無明顯傷防治

將在線退火的加熱電壓調(diào)低30V，取樣查看管坯的晶粒度為0.15mm～0.20mm，取一框1000m表面良好的11×0.37管坯，在連續(xù)生產(chǎn)的1000m管坯中敲擊100個小坑，超過60%背景曲線的大缺陷達到46個，超過40%且低于60%背景曲線的小缺陷達到54個，大缺陷數(shù)量占比由78%降至46%。

5 經(jīng)濟效益分析

參照公司全年生產(chǎn)φ7.94mm內(nèi)螺紋銅管出貨量5100噸作為計算值。

Φ7.94mm內(nèi)螺紋管加工費為4800元/t，客戶噴墨長U管報廢長度為2m，米克重為63.5g/m，下降的百公斤傷點數(shù)為2.61-1.79=0.82，每噸減少噴墨樣重量為：0.82×10×2×63.5×10-6=1.0414×10-3噸；預(yù)計全年節(jié)省 ：1.0414×10-3×5100×4800=25493.5元。

公司退火包裝的每噸的能源單耗為147元/噸，包裝物單耗170元/噸，退火包裝工序單耗為：147+170=317元/噸；平均盤重增加量為：166-152=14kg；平均盤重增加率：14÷152=9.21%；預(yù)計全年節(jié)省：9.21%×317×5100=148898.1元。

共計節(jié)省：25493.5+148898.1=174392元。

6 結(jié)論

（1）通過改善在線成型收料方法和鋪設(shè)緩沖彈性墊，能一定程度上減少Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管中扁管缺陷，與改善前對比，缺陷樣中扁管占比由16.88%下降至6.74%。

（2）夾雜與油品帶來的雜質(zhì)有關(guān)，將油品中的雜質(zhì)能有效地降低Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管夾雜缺陷，與改善前對比，缺陷樣中夾雜占比由18.64%下降至8.99%。

（3）Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管的無明顯傷與旋壓成形前的管坯晶粒度大小有關(guān)，適當(dāng)調(diào)整管坯的晶粒度能有效減少Φ7.94mmTP2內(nèi)螺紋銅管無明顯傷，與改善前對比，缺陷樣中無明顯傷占比由17.38%下降至5.62%。