لحیم‌ کاری و جوش کاری در نصب سیستم های VRF

در اتصالات جوشی مسی، دو نوع اتصال جوش‌ کاری سخت (Brazing) و جوش‌ کاری نرم (Soldering) مورد استفاده قرار می‌ گیرند که شباهت‌ های بسیار زیادی به هم دارند.

به طور کلی روش‌ های جوش کاری متفاوتی وجود دارند که برای آن‌ ها از سه کلمه انگلیسی Welding، Brazing و Soldering استفاده می‌ گردد. هر سه روش برای اتصال دو و یا تعداد قطعات بیش‌ تری به هم‌ دیگر استفاده می‌ شوند اما تفاوت‌ های محسوسی در در کاربرد و نحوه استفاده آن‌ ها وجود دارد.

در Welding دو قطعه باید مشابه باشند و در آن از دمای بالایی برای ذوب و اتصال دو و یا چند قطعه مورد نظر به هم‌ دیگر استفاده می‌ گردد. البته از ماده واسط (فیلر) هم در این روش استفاده می‌ شود. اگر اتصال به درستی انجام شود می‌ توان به طور تقریبی گفت که اتصال به اندازه سایر قسمت‌ ها محکم می‌ باشد اگر اتصال به درستی انجام نشود و یا گرمای اضافه اعمال گردد، محل اتصال ضعیف‌ تر از اطراف آن خواهد بود.

در Brazing و Soldering دو قطعه مورد اتصال داغ شده ولی ذوب نمی‌ شوند و در واقع فقط ماده واسط (فیلر[1]) ذوب شده و فضای بین قطعات مورد اتصال را با کمک خاصیت موئینگی پر می‌ کند، بنابراین این نوع جوش کاری تاثیر کم‌ تری بر قطعات مورد اتصال می‌ گذارد (شکل زیر). در این نوع جوش کاری امکان اتصال دو قطعه غیر هم‌ جنس وجود داشته و دمای ذوب ماده واسط (فیلر) باید پایین‌ تر از دمای ذوب دو قطعات مورد اتصال باشد. در Brazing و Soldering محل اتصال ممکن است از دو قطعه مورد اتصال هم محکم‌ تر باشد اما در هر صورت از Welding ضعیف‌ تر است. هر دو روش Brazing و Soldering تقریبا مشابه هستند و تفاوت اصلی آن‌ ها در دمای کاری و نوع فیلر (ماده واسط) می‌ باشد.

[1] filler metal

                             

                                شماتیکی از لحیم‌ کاری یا جوش کاری نقره دو قطعه و نحوه پر شده فضای بین دو قطعه توسط فیلر (ماده واسط)

در لحیم­ کاری دو نوع ماده فیلر مختلف 50/50 و 5/95 وجود دارد. در نوع 50/50، فیلر از 50 درصد قلع و 50 درصد سرب تشکیل شده­ و برای فشارها و دماهای متوسط مناسب می­ باشد. این نوع فیلر به دلیل وجود سرب برای استفاده در لوله­ های حامل آب آشامیدنی مناسب نیست. برای فشارهای بالا و استفاده در لوله ­های آب بهتر است از فیلر 5/95 که در آن 95 درصد از قلع و 5 درصد آنتیموان[1] تشکیل شده است، بهره برد. جوش کاری سخت[2] شبیه لحیم ­کاری است با این تفاوت که به دماهای بالاتری نیاز دارد، این روش به جوش کاری نقره[3] نیز معروف است. این نوع جوش کاری معمولا در تهویه مطبوع و تبرید بسیار مورد استفاده قرار می­ گیرد. در شکل زیر طیف دمایی جوش کاری نقره (1205 تا 1550 درجه فارنهایت) و لحیم کاری (361 تا 500 درجه ارنهایت) طبق تعریف انجمن جوش کاری آمریکا[4] ارائه شده است. معمولا فیلر مناسب برای جوش کاری نقره شامل 15 تا60 درصد نقره[5] یا آلیاژ­های شامل فسفر[6] می ­باشد.

[1] Antimony

[2] Brazing

[3] Silver brazing

[4] American Welding Society

[5] Silver (BAg)

[6] Phosphorous (BCuP)

 

                                                                              

                                                                                              طیف جوشکاری و لحیم‌کاری

در جوش کاری سه نوع شعله شامل: شعله خنثی[1] (نسبت سوخت و اکسیژن متعادل)، شعله کربونیزه[2] (استیلن اضافه) و شعله اکسیدی[3] (اکسیژن اضافه) وجود دارد. شعله خنثی در اکثر مواقع تاثیر شیمیایی بر روی قطعات مورد اتصال ندارد. در بیش‌ تر کاربردها معمولا از یک شعله خنثی استفاده می‌ شود اما در بعضی کاربردها لازم است که یک شعله کربونیزه (با مقدار استیلن بیش‌ تر) و یا اکسیدی (با مقدار اکسیژن بیش‌ تر) ایجاد کرد. انواع شعله شامل شعله کربونیزه، شعله خنثی و شعله اکسیدی را می‌ توان در شکل زیر دید.

[1] Neutral  flame

[2] Carbonizing  flame

[3] Oxidizing flame

                                                                          

                                                                       انواع شعله شامل شعله کربونیزه، شعله خنثی و شعله اکسیدی

توضیحات جوش کاری

یکی از موضوعات مطرح شده در زمینه جوش کاری روغن زدن یا استفاده از تنه‌ کار است. مهم‌ ترین کاربرد روغن‌ زدن جلوگیری از اکسید شدن سطح لوله‌ ها و فیلر در محل جوش کاری می‌‌ باشد. فیلر (مواد واسط یا پرکننده) مانند سیم نقره و سیم جوش‌ های دیگر به خوبی به لوله و قطعات مورد جوش می‌ چسبند اما به اکسید‌های تشکیل شده در طول جوش کاری اتصال مناسبی نخواهند داشت. با جلوگیری از تشکیل اکسیدها در طول جوش کاری با استفاده از روغن‌ زدن مواد پرکننده به محل اتصال به شکل بهتری جریان خواهند یافت. بنابراین برای داشتن اطمینان بیش‌تر از عدم ایجاد نشتی در محل‌ های جوش در صورت نیاز باید از روغن مناسب استفاده شود. البته استفاده از تنه‌کار (روغن زدن) برای همه‌ ی جوش کاری‌ ها توصیه نمی‌ گردد. اگر چه روغن‌ زدن مفید است اما استفاده بیش از حد از آن می‌ تواند منجر به کاهش کیفیت جوش کاری شود. روغن را باید تنها به دهانه خارجی لوله با سایز کوچک‌ تر اعمال کرد. روغن اضافه ضمن پر کردن فضای بین دو لوله و جلوگیری از ایجاد جریان مواد پرکننده به دلیل داشتن معمولا 15% تا 35%آب در ترکیب خود در صورت ورود به داخل خط لوله می‌ توانند باعث ایجاد رطوبت در داخل آن و در نتیجه ایجاد مشکلاتی برای سیستم تهویه مطبوع و تبرید مورد نظر گردد.

در کنار مزایایی که روغن زدن دارد معمولا به تولید گازها و بخارات خطرناک منجر می‌ شود بنابراین پیش از انجام  جوش کاری با تنه‌ کار باید اقدامات ایمنی لازم شامل فرآهم کردن ماسک‌ های تنفسی و تهویه هوای مناسب در محل کار را انجام گیرد. در ضمن استفاده از روغن‌ ها می‌ تواند تاثیرات منفی زیادی دیگری هم داشته باشد که از آن جمله می‌ توان به ایجاد خوردگی در لوله و جلوگیری از وجود یک جوش خوب در صورت استفاده نامناسب از روغن شود. روغن در صورتی هم که وارد خط لوله شود به دلیل وجود آب در آن می‌ تواند مشکلات دیگری ایجاد کند. به همین دلیل در بسیاری از فیلرهای امروزی ترتیبی اتخاذ شده است که  نیازی به استفاده از روغن در حین جوش کاری نباشد.

بعضی از فیلرها مانند فیلرهای دارای فسفر[1] توسط روغن‌ های مناسب پوشش داده شده و نیازی به استفاده جداگانه از روغن ندارند. برای جوشکاری‌ هایی که در سیستم VRF انجام می‌ شود از فیلرهای فسفری (معروف به سیم جوش نقره) استفاده می‌ شود و به همین دلیل به هیچ وجه نیازی به استفاده از روغن نمی‌ باشد. این موضوع به وضوح در راهنمای نصب برندهای مختلف هم اشاره شده است. باید مطمئن شد که تمام کار به صورت دقیق و با توجه به دستورالعمل‌ ها انجام شده باشد. حرارت زیاد می‌ تواند اثرات منفی بر روی کیفیت جوش داشته باشد. اگر روغن استفاده شده و سطح زیادی گرم شود، روغن با اکسیدها اشباع شده و مانع از ایجاد جریان مناسب فیلر می‌ شود. در ضمن باید توجه داشت که روغن‌ ها معمولا خورنده بوده و بعد از پایان جوش‌ کاری باید به صورت کامل آن را از سطح لوله پاک کرد.

برای جوش کاری باید سطوح داخلی و خارجی لوله‌ های درگیر در جوش کاری را کاملا تمیز کرد. ممکن است که لوله‌ ها در ظاهر تمیز به نظر برسند اما دارای اکسید، گرد و غبار و سایر آلودگی‌ ها باشند. برای تمیز کاری بهتر در صورت نیاز از وسایلی مانند برق ، سمباده و یک پارچه تمیز استفاده کرد. بعضی از آلیاژهای مس-فسفر[2] یا نقره-فسفر که در جوش کاری استفاده می‌ شوند (مانند فیلرهای مورد استفاده برای جوش VRFها) نیاز به تمیز کاری اضافه و روغن‌ زدن ندارند چرا که در دمای بالایی که برای جوش کاری لازم است؛ سطوح توسط شعله تمیز می‌ شوند. در ضمن معمولا ماده ی پرکننده (فیلر) در این نوع جوش کاری دارای ترکیبات فسفر بوده و نیازی به روغن زدن ندارد.

در هنگام جوش کاری احتمال ایجاد اکسید در سطوح داخلی لوله‌ ها مانند سطوح خارجی آن‌ ها وجود دارد. هنگامی که در مجاورت هوا (اکسیژن) به مس گرما داده می‌ شود، روی سطح آن اکسید شکل می‌ گیرد. در واقع در فرآیند جوش کاری در حالت عادی داخل لوله‌ ها هوا که شامل مقادیر زیادی اکسیژن است وجود داشته و از طرف دیگر هم برای جوش کاری به لوله حرارت اعمال می‌ شود، مطابق رابطه زیر این موضوع باعث ایجاد اکسید می‌ شود.

مس در تماس با هوا قرار گرفته و به آن گرما داده می‌ شود این یعنی ایجاد شرایط مناسب برای تشکیل اکسید به طور کامل مهیا می‌ باشد. برای جلوگیری از ایجاد اکسید باید این شرایط را با حذف یکی از سه عامل مس، اکسیژن و یا گرما تغییر داد. کاملا مشخص است که مس و حرارت را نمی‌ توان حذف کرد و تنها عاملی که می‌ ماند اکسیژن است. با عبور دادن جریان نیتروژن از درون لوله‌ ها، هوای درون آن‌ ها بیرون رانده می‌ شود. در این صورت اکسیژنی در مجاورت سطوح داخلی لوله قرار نگرفته و در نتیجه اکسیدی هم تشکیل نمی‌ گردد. در شکل زیر نمونه سطوح داخلی یک اتصال مشابه در حالت استفاده از نیتروژن و عدم استفاده از نیتروژن در حین جوش کاری ارائه شده است. در شکل زیر دیده می‌ شود که در حالت استفاده از نیتروژن هیچ اکسیدی در سطح داخلی تشکیل نشده اما در حالت عدم استفاده از نیتروژن سطح داخلی لوله کاملا اکسید شده است.

[1] B-Cu93P-710/795: ISO 3677

[2] Copper-phosphorous alloys

                                                       

                                                  نمونه سطوح داخلی در حالت استفاده از نیتروژن و عدم استفاده از نیتروژن در جوش کاری

اکسید ایجاد شده در اثر جوش کاری در دراز مدت به طور کلی بر عملکرد سیستم تبرید اثر مخربی خواهد داشت، اما خطر اصلی متوجه سیستم روغن‌ کاری کمپرسور خواهد بود. ممکن است اکسید شگل گرفته روی سطوح داخلی لوله‌ ها، با جریان مبرد و روغن کنده شده و به درون کمپرسور برود. این موضوع می‌ تواند باعث خرابی روغن و یا ورود ذرات به قسمت متحرک کمپرسور شده و ایجاد مشکل کند. در ضمن امکان آسیب رسیدن به شیر انبساط به دلیل کیپ شدن آن توسط ذرات اکسیدی وجود دارد.

موضوع دیگری که باید در نظر داشت تفاوت اهمیت نیتروژن زدن در سیستم‌ های تبریدی قدیمی و جدید است. بسیاری از تکنسین‌ های با سابقه ادعا می‌ کنند که در گذشته از نیتروژن برای جوش کاری استفاده نمی‌ کرده و به مشکلی هم برخورد نکرده‌ اند پس چرا باید امروزه از نیتروژن استفاده کرده و هزینه و وقت خود را هدر دهند؟!

این موضوع کاملا درست است در گذشته نیازی به استفاده از نیتروژن در بسیاری از سیستم‌ های تبریدی نبوده و یا اهمیت بسیار زیادی نداشته است اما از آن‌ جایی که سیستم‌ های با مبرد R-410a روز به روز در حال افزایش هستند، مقدار روان‌ کننده‌ های استری در تهویه مطبوع نیز افزایش یافته‌ است. روان‌ کننده‌ های استری[1] نسبت به روان‌ کننده‌ های معدنی[2] تمایل بیش‌ تری به جدا کردن اکسید‌ها از سطوح داخلی لوله دارند بنابراین ریسک کیپ شدن و آسیب رسیدن به تجهیزات اندازه‌ گیری، فیلترهای درایر[3] و سایر تجهیزات حساس در سیستم‌ های تبریدی بیش‌ تر می‌ شود. با ایجاد جریان کمی از نیتروژن درون لوله در حین جوش کاری می‌ توان مقدار اکسید در داخل لوله را تا مقادیر بسیار زیادی کاهش داد.

[1] Ester-based lubricants

[2] Mineral

[3] Filter driers

وب سایت بوش

Device rotate

لطفاً برای تجربه کاربری بهتر دستگاه خود را ۹۰ درجه بچرخانید.