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铜管和热交换器的耐压性和爆破压力 内容提要 :本文对冷媒和空调制冷用铜管的工作压力进行了描述，对常用规格铜管的爆破压力的计算值和实测值，以及铜管制成热交换器后的试验压力和爆破压力进行了试验测试和分析讨论。 空调制冷铜管在制成热交换器后，装在空调机中，冷媒在其中循环，这就要求铜管在冷媒的工作压力下长期工作不泄漏、不变形、更不能爆破。因此铜管和热交换器能否长期安全工作和冷媒的工作压力有直接关系。 1、 几种常用冷媒的工作压力 目前常用空调冷媒R22的工作压力为1.5MPa稍高些，我们且按1.6MPa计算这个工作压力比较低，以前空调管路和热交换器多数是按此工作压力设计的。由于环保的要求，近几年多数空调生产厂家采用新型环保冷媒，它们的工作压力也各不相同。 现将我们所知的几种常用冷媒的工作压力介绍如下，见表 1： 表 1 常用冷媒标准工况下的工作压力 冷媒种类 最高工作压力（MPa） R12 1.35 R22 1.6 R134a 1.1 R407C 1.8 R410A 2.4 2、 铜管的工作压力和爆破压力 2.1 铜管的工作压力 由于空调制冷装置的工作压力比较低，所以在中国的GB、美国的ASTM、日本的JIS和欧洲标准EN中，空调制冷用铜管专用标准都未对水压试验做强制性规定，而是在无损检测一条中规定从涡流检测、水压试验、气压试验三种检测方法中由铜管制造厂任选一种，一般都是选用涡流检测。如果做水压试验，中外标准中的规定几乎是相同的。具体做法如下：静水压试验的压力，按薄壁中空圆柱体承受张力的公式来计算，试验压力不超过6.9MPa（1000Psi）。在此压力下持续时间10~15秒钟，铜管应无泄漏、无变形。 计算公式为P=2×S×t/（D－0.8t） 式中P——试验用水的静压力，MPa t——管材壁厚，mm D——管材外径，mm S——材料的允许应力，MPa TP2铜管的允许应力规定S=41.2MPa（6000Psi）。 按照这一世界各国基本统一的规定计算出几种空调制冷用铜管的水压试验压力值如表2： 表2 常用规格铜管的水压试验压力（最高工作压力） 序号 TP2铜管规格：光管：外径×壁厚 内螺纹管：外径×底壁厚×齿高（mm） 水压试验压力 （MPa） 1 φ9.52×0.7　.　　 6.44 2 φ9.52×0.5 4.52 3 φ9.52×0.35 3.12 4 φ9.52×0.30×0.20 2.66 5 φ9.52×0.28×0.12 2.48 6 φ9.52×0.27×0.16 2.39 7 φ7×0.27×0.15 3.28 8 φ7×0.25×0.18 3.03 按照这一计算值，如果使用R410A冷媒，采用外径φ9.52mm壁厚或底壁厚为0.28mm的铜管还是比较安全的。另外在GB18033—2000《无缝铜水管和铜气管》标准中规定，按上式计算的压力（即表2中的水压试验压力）为最高工作压力,而试验压力为最高工作压力的1~1.5倍，持续10~15秒铜管应无泄漏、无变形——这是无缝铜水管和铜气管标准中的规定。 2.2 铜管的爆破压力： 爆破压力是指铜管内液体压力平稳升至铜管爆破时的压力值。这一数值除了和铜管的外径与壁厚有关外，还和铜管的抗拉强度有直接关系。将前述压力计算公式中S值按铜管的抗拉强度计算就可得出铜管的理论爆破压力，其数值比较接近铜管的实测爆破压力。我们最近对常用的几种空调制冷铜管所做的水压爆破试验数值就和计算值很接近，详见表3： 表3 几种空调制冷铜管爆破压力的计算值和实测值 编号 TP2铜管规格（mm） 光管：外径×壁厚 内螺纹管：外径×底壁厚×齿高 水压爆破压力 （MPa） 爆破后 外径 （mm） 计算值 实测值 1 φ9.52×0.7 32.03 31.00 φ11.6 2 φ9.52×0.5 22.48 22.50 φ12.0 3 φ9.52×0.35 15.53 16.50 φ11.6 4 φ9.52×0.30×0.20 13.25 14.00 φ12.2 5 φ9.52×0.28×0.12 12.34 12.50 φ12.3 6 φ9.52×0.27×0.16 11.90 12.50 φ11.9 7 φ7×0.27×0.15 16.32 16.50 φ 8.5 8 φ7×0.25×0.18 15.07 15.00 φ 9.0 注：水压爆破压力按P=2×σb×t／（D－0.8t）计算 式中： P——爆破压力，MPa σb——管材抗拉强度（按软态铜管σb=205MPa计算） t——管材壁厚或内螺纹铜管之底壁厚,mm Ｄ——管材外径,mm 3、热交换器的工作