一 引言
目前作为电热水器的核心部件之一的电加热管，主要有不锈钢和铜管二种材质，而不锈钢管相对使用的更多，在焊接方式上又分为氩弧焊接、风焊和炉中镍钎焊接三种，当下炉中镍钎焊接电加热管产品越来越多的受到客户的青睐，因此掌握炉中镍钎焊接工艺也是一些电热管厂家所需求的，下面将针对炉中镍钎焊接进行详细介绍。
二 什么是炉中镍钎焊接
炉中镍钎焊接就是使用保护气氛连续网带式高温钎焊炉，将电热管与法兰通过氩弧点焊接或铆接等方式固定支撑后再装配好镍钎焊膏放入炉中进行高温加热焊接，常需要加入钎剂，也可用还原性气体或惰性气体保护，焊接比较快速均匀稳定。
三 炉中镍钎焊接的优越性
1镍钎焊接变形小，强度高。
2产品焊接后耐腐蚀。
3焊接缝隙圆满光滑美观，表面光洁。
4气密性好。
5形状和尺寸稳定。
6焊件的组织和性能变化不大
7可焊接相同或不同的不锈钢金属材料。
8焊接生产效率高，适合大批量生产，同时焊接温度比较均匀稳定。
四 镍钎焊膏的选用与生产厂家
目前市场上使用的镍基钎料我们习惯称为镍焊膏，主要分为国产或进口二种，国产基本是使用广州有色金属研究院的NHG-1和NHG-2两种型号，前种相对价格高点，后种则价格较底，可以进行多种自由选择；而进口则主要为美国福星和美国WCC两种。个人通过试验发现国产镍焊膏焊接后表面比较粗糙，进口镍焊膏焊接后表面相对比较细腻光洁亮丽，但价格相对高于国产镍焊膏，近年来由于市场竞争激烈，国产进口价格基本都比较接近，最终选择那种镍焊膏更加合适，这需要厂家根据自身的条件、工艺、成本、技术要求进行择优选用。
五 水加热管镍钎焊接的工艺、质量及要求
1钎焊炉炉温炉速的确定
由于镍基钎料的溶解温度一般在930～950℃左右，因此正常钎焊炉温度略高于镍焊膏温度，基本钎焊炉设定温度参数：一区1050℃→二区1060℃→三区1050℃，网带速度一般控制在250～270mm/min，N2 –H2混合气体流量控制在10～15m3/h，焊接初期尽量保持流量在上限，以便保持良好的焊接气氛，等保持长时间稳定后可保持流量到下限以便适当节省用气量。以上相关参数在实际应用当中也可适当进行调整。
2水加热管表面处理要求
因镍钎焊要求比较高，所以在焊接前对电热管必须进行表面细致清洁加工和严格清洗，除去油污和过厚的氧化膜，并保证法兰与管体装配后间隙。因此常规电热管过炉热处理后一般都是进行直线抛光表面处理后进行弯曲成型后再与法兰固定，然后再进行镍钎焊接。（如果有油污或不干净可适当用酒店擦洗）
3不同材质的电热管焊接效果差异
由于材质特性的关系，SUS304与SUS316及SUS316L等材质的电热管焊接后，焊膏处比较光滑圆满，四周焊料溶结也比较均匀；而INCO840及INCO800等材质的电热焊接后，少部分会出现纤缝夹渣、钎料未溶解、气孔缝隙未填满及渗透不良等现象。
出现上述情况时，可将镍焊膏内按0.5～3%配比加入助焊剂粉（即常用银焊粉），可根据具体情况适当调整进行焊接。如果还有出现渗透或焊接不是很好的现象，再以5～30%配比在水中加入助焊剂粉相配搅拌均匀后，用毛笔蘸着稍点在焊接处，待稍干后在焊接处再涂点镍焊膏即可焊接。须要注意的是如焊接后出现黑斑点则需及时调整配比并进行试做直到没有黑斑点出现为止，最终经确认OK后再进行批量生产。
4镍钎焊接后的质量要求
① 镍钎焊接产品经过炉中焊接后，表面颜色光亮，没有明显的发黑、花白现象。
② 焊接处镍焊膏流淌均匀，无堆积和气孔及砂眼。
③ 焊接圆弧应平滑，无虚焊、砂眼、过烧及焊缝无高低不平现象。
5钎焊过程注意相关事项
① 焊接前必需提前做好相关准备工作。
② 涂点镍焊膏时，必须确认电热管产品表面光洁干净，方能进行焊接。
③ 产品应整齐的排列在网带上，避免产品在炉膛中卡住。
④ 产品焊接前必须用毛巾擦净其它部位多余的镍焊膏。
⑤ 焊接出炉后用目视的方法及时检查焊接处是否达到要求，如不良对其及时补焊。
⑥ 镍焊过后必须在常温下冷却2-3小时，缓解炉内高温对其所造成的应力避免由此导致的耐压不良。
⑦ 由于后续排潮封口后经常性出现绝缘不良情形出现，因此保持焊接后管口干净及排潮温度和时间很重要。
6镍钎焊接后的检验方法
① 外观检查
外观检查就是用肉眼目视焊接好的产品表面质量是否达到第4项相关质量要求。
② 内部缺陷检查
内部缺陷检查主要是通过X光片查看管体内是否有异常情况。（这种检查属于抽检）
③ 泄漏检查
用制作的专用检漏工装对焊接后产品的密封性进行检查。
六 镍钎焊接后的主要不良现象及产生原因
1缝隙不良，部分间隙未被填满
产生原因：
①法兰与管径搭配不合理，装配后间隙过大或过小，装配时电热管歪斜；
②镍焊膏内钎剂不合适，如活性差，钎剂与钎料熔化温度相差过大，钎剂填隙能力差等；或者是气体保护钎焊时气体纯度低；
③镍焊膏选用不当，如钎料的润湿作用差，钎料量不足；
④镍焊膏涂点位置不当；
⑤钎焊前准备工作不佳，如管体表面未处理干净等；
⑥钎焊温度过低或分布不均匀。
2钎缝气孔
产生原因：
①装配间隙选择不当；
②钎焊前产品表面清理不干净；
③钎剂去膜作用或保护气体去氧化物作用弱；
④镍焊膏在钎焊时析出气体或镍焊膏过热。
3钎缝夹渣
产生原因：
①镍焊膏内钎剂使用量过多或过少，搅拌不均匀；
②装配间隙选择不当；
③镍焊膏从四周填缝；
④镍焊膏与钎剂的熔化温度不匹配；
⑤钎剂比重过大；
⑥加热温度不均匀。
4钎缝开裂
产生原因：
①由于异种母材的热膨胀系数不同，冷却过程中形成的内应力过大；
②同种材料钎焊加热不均匀，造成冷却过程中收缩不一致；
③镍焊膏凝固时电热管与法兰相互错动；
④镍焊膏结晶温度间隔过大；
⑤钎缝脆性过大。
5镍焊膏流失
产生原因：
①焊接温度过高或保温时间过长；
②镍焊膏搅拌过后过稀；
③镍焊膏涂点位置不当；
④法兰与管径装配固定后局部间隙过大。
6母材被溶蚀
产生原因：
①焊接温度过高或保温时间过长；
②母材与镍焊膏之间的作用太剧烈；
③镍焊膏涂点量过多。
七 镍钎焊接与氩弧焊接的区别
1原理
镍钎焊接是将产品涂点镍钎焊膏后放在炉中通过气体保护进行加热焊接。
氩弧焊接是使用氩气作为保护气体的一种气体保护电弧焊方法。
2设备及操作性
镍钎焊接钎焊炉设备比较庞大、复杂，操作繁琐。
氩弧焊接设备比较小，操作比较灵活、简单，易于掌握。
3生产效率及稳定性
镍钎焊接适合大批量生产，焊接稳定均匀生产效率高。
氩弧焊接对于量少比较合适，焊接稳定性能差且生产效率低。
4泄漏上
镍钎焊接后基本能凭肉眼就能看出是否泄漏的。
氩弧焊接后肉眼无法看出是否泄漏的。
5成本费用上
镍钎焊接生产一次投入成本比较高。
氩弧焊接生产成本比较低。
6特殊性
镍钎焊接钎通过厂家培训易于掌握生产。
氩弧焊属于行业特殊工种，需要持证上岗。
八 保护气氛连续镍钎焊接的技术问题
1保护气体的选用
可用于电热管焊接的保护气体有：氮气、氢气、氮氢混合气体（液氨经高温分解气体）
① 氮气
工业氮气的纯度很高，目前的空分技术可以生产出含N299%以上的氮气。氮气使用安全、来源方便、价格便宜，又是一种很好的保护气体。但是氮气对于产品焊接不是很理想的保护气体。因为在焊接温度下，当氮的分压力很高时会同钢中铬等形成氮化物，从而会降低钢管的表面光亮度。因此很少用纯氮作为保护气体。
② 氢气
氢气是最好的保护气体。它具有双重的作用，一方面氢可以防止钢管表面氧化，另一方面当管体表面出现Cr2O3、NiO、FeO时还可以将其还原，恢复钢管表面的光亮度。通过生产实践表明，使用纯氢作为保护气体时，焊接后的钢管表面具有最佳的光亮度。因此在具备条件时应当首选纯氢用于保护气氛连续焊接。
由于氢的生产工艺复杂，所以价格较高，目前只能用于附加值较高的光亮热处理和钎焊接，或者使用其它保护气体难以达到光亮度时可以用纯氢作为保护气体。
使用纯氢作为保护气体时，要注意管线系统的密封，以防渗入空气引出爆炸。为此必须制定严格的安全操作规程，确保生产安全。
③ 氨分解气体
氨分解气体是一种氢占75%，氮占25%体积的混合气体，它是将液氨汽化后高温加热分解而获得的混合气体。其它反应如下：
热分解氨气得到的氮氢混合气体是一种价格便宜制取方便的保护气体，广泛地用于炉中钎焊和直线电热管光亮热处理的保护气体。
综合上述，最佳的保护气体是氢气，最适用的是氨分解气体，氮气可以用于要求表面质量不高的产品。
2 影响保护气氛连续焊接及热处理产品表面光亮度的因素
电热管，特别是直线过炉及镍钎焊产品时希望通过保护气氛连续焊接获得最佳的表面光亮度。但经常会出现产品表面色泽不均匀、光亮度差等现象。其原因与以下几个方面有关。
① 焊接前电热管管体表面的清洁程度
电热管弯曲成型后表面清洁度高，焊接后管体表面亮度就高，否则管体表面亮度就差，而且色泽不均匀。电热管抛光的效果好坏直接关系到焊接后管体表面亮度和色泽的均匀。
影响抛光的主要因素是抛光设备的稳定性，因此加强抛光设备的日常管理尤为重要。
② 焊接的温度和保护气氛的露点
露点表示保护气体中水分含量。炉膛内电热管会与氧发生氧化反应形成氧化铬等，这些氧化物会降低管表面的光亮度，由于保护气体中氢的存在，高温下氢又能使氧化物还原并恢复光亮度。因此氧化与还原的相互作用决定了处理电热管的表面光亮度，实际上是混合气体的露点与炉温之间的相互影响着氧化与还原反应的进程。
由此可见，当焊接温度一定时，保护气体的露点是决定焊接后电热管表面是否光亮的惟一因素。因此提供含水量极低的氨分解气体是保证气氛连续焊接电热管光亮的重要条件之一。
③ 电热管的冷却速度对光亮度的影响
保护气氛连续焊接钎焊炉内存在着两个低温氧化区，炉膛的入口处和出口处。这两个氧化区都会使电热管表面发生氧化，但是对焊接后电热管的光亮度影响却不同。入口氧化区形成的氧化物通过还原区将被还原，而出口区形成的氧化物将留存在管表面，从而降低了焊接电热管的光亮度。
为了减少出口氧化区造成的影响，要求在电热管离开出口区后要快速冷却，提高出口区电热管的冷却速度主要有两个途径。其一是就近选择保护气体入口点，利用保护气体冷却电热管，其二是强化冷却水槽的冷却能力和缩短冷却水槽与炉膛管出口端的距离。
④ 钎焊炉长期停用时产生的影响
由于订单量少造成钎焊炉设备长时间停用后，容易使网带产生氧化而出现锈斑等，再次使用时容易产生对光亮度的影响。
⑤ 直线电热管热处理时经常随同塞子一同进炉
现在有好多电热管厂家在直线电热管热处理时，经常没将电热管塞子平头脱皮时去掉，而是随同电热管一起通过热处理熔化掉，长时间后炉膛内受到污染，导致焊接时气氛不好而影响光亮度。
3 氨分解气体的净化
氨分解气体的纯度直接影响到电热管焊接的光亮度，为获得良好的光亮处理效果，必须对氨分解气体进行净化。
氨分解气体中的杂质主要有：H2O、CO2、CO、O2、NH3，这些杂质的含量超过允许值会对焊接电热管的光亮度产生不利的影响，以下介绍净化杂质的方法。
① 降低残留NH3的方法
控制氨分解气体中残留氨有以下三种途径：
a 选择合格的液氨，要NH3≥99.6%
b 反应器的加热温度应不低于800℃，保证残留氨含量不超过150×10-6。
C 安装氨净化器，可使残留氨降低到100×10-6以下。
对于电热管焊接，残留氨含量低于150×10-6就完全满足生产要求，没有必要达到更低的残留氨含量。
② 降低氨分解气体中含水量
降低含水量的方法是利用强吸水能力的泡沸石分子筛进行脱水，氨分解气体经过泡沸石分子筛脱水后其露点可以达到-60℃。为了保持泡沸石分子筛的脱水效果，必须定期将泡沸石颗粒取出加热至200～300℃进行脱水处理。
③ 降低氨分解气体中氧含量
利用除氧催化剂吸附氨分解气体中的含氧组元（包括O2、CO、CO2等），达到降低氧含量。
通过除氧催化剂处理后，氨分解气体中的含氧量可以达到10-6水平。这种含氧量完全满足光亮焊接电热管的要求。
九 钎焊炉的安全使用及管理
1 钎焊炉安装的环境要求
由于钎焊炉常用的保护气体为氢气和氮气。氢气是通过液氨加热分解而来，氨气氮气不燃烧，使用比较安全。氢气为易燃易爆气体，使用时要严加注意，防止氢气爆炸的主要的措施有加强通风，除钎焊炉操作间整体宽畅通风外，设备上方要安装局部排风设施。
2 氨分解发生器的安全管理
① 氨分解发生器应安装在通风良好的室内，防止氨气渗漏引起浓度超标，危害人体健康。
② 防止氨分解气体与空气混合，遇火源发生爆炸。向炉膛内送气前在冷态时，向管内充入氮气赶出空气后，才允许送入氨分解气体并进行升温。
③ 氨分解发生器停止工作时，应先关闭进气阀门，依次关闭分解器（反应罐）出气口阀门、进气口阀门，保持分解器内正压，长期停用时应充入氮气。
④ 氨分解发生器开始工作时，应先用氮气进行冲洗，排除空气后方可启动使用。
3 保护气氛连续钎焊炉的安全操作
① 开炉操作：设备生产启动前，应先向炉内充氮气以排除炉内空气，然后通入氨分解气体排氮气，保持正压通气30分钟以上，并点燃管内气体，绝对禁止直接通氨气排除炉内空气。依次升温，达到预定炉温后保持1～2小时，当炉温稳定后方可进行焊接。
② 关停炉操作：停电不停氨分解气体，等炉温下降到500℃以下时，用氮气替代氨分解气体通入，炉膛内直到200℃左右和氨分解发生器完全停机以后，再停止通氮气，然后才可停炉。同时钎焊炉旁边应常备氮气瓶，当氢气突然中断供气时应立即通氮气保护炉腔和所焊接产品。此外钎焊炉操作间内禁止使用明火，电源开头最好用防暴开头，钎焊炉接地要良好等。全部焊接完毕时，炉内温度降到400℃以下，才可关闭扩散泵源，待扩散泵冷却低于70℃时才可关闭机械泵电源，保证炉腔内部不被氧化。
③ 长期停炉的安全维护工作：首先检查氨分解气体向炉子的供气管线有无渗漏，同时清理每只炉管管内沉积物，用压缩气体逐只检测有无渗漏处。
十 钎焊炉的主要生产厂家
1南京光亮炉业有限公司
2西安奥杰电热设备工程有限责任公司
3 其它一些厂家
目前市场上生产镍钎焊接电热管厂家主要是使用这二家钎焊炉进行生产，尤其是南京光亮炉业有限公司的钎焊炉使用企业据个人了解相对比较更多些。
