Dalam produksi industri modern, teknologi pertukaran panas yang efisien sangat penting untuk mengoptimalkan pemanfaatan energi dan meningkatkan kinerja peralatan. Pipa sirip, sebagai elemen transfer panas yang banyak digunakan, secara signifikan meningkatkan efisiensi pertukaran panas dengan meningkatkan luas permukaan eksternal melalui penambahan sirip pada permukaan pipa pertukaran panas. Namun, proses pengelasan yang digunakan untuk pipa sirip memiliki dampak yang signifikan terhadap kinerja transfer panasnya.

Prinsip dasar pipa sirip adalah untuk meningkatkan transfer panas antara fluida di dalam dan di luar pipa dengan memanfaatkan peningkatan luas permukaan yang disediakan oleh sirip. Ketika fluida panas mengalir di dalam pipa atau fluida dingin melewati permukaan eksternal, panas ditransfer melalui dinding pipa ke sirip, yang kemudian melepaskannya ke lingkungan sekitarnya. Di dalam boiler pembangkit listrik, pipa sirip dapat memulihkan panas dari gas buang bersuhu tinggi untuk memanaskan udara atau air terlebih dahulu, sehingga meningkatkan efisiensi pembakaran. Dalam industri kimia, mereka digunakan untuk pertukaran panas dan transfer dalam berbagai proses reaksi kimia. Dalam sistem pendingin dan penyejuk udara, mereka memfasilitasi pertukaran panas antara refrigeran dan udara atau air untuk mengatur suhu.

Pengelasan frekuensi tinggi didasarkan pada efek kulit dan efek kedekatan arus listrik frekuensi tinggi. Selama pengelasan, arus frekuensi tinggi dengan cepat memanaskan strip baja dan permukaan luar dari pipa dasar ke keadaan plastik atau cair, menyelesaikan lasan di bawah tekanan strip baja yang dililit. Metode ini menghasilkan lasan berkualitas tinggi, dengan rasio ikatan lasan sirip yang berpotensi mencapai 95%. Karena panas terkonsentrasi pada permukaan selama pengelasan, zona yang terkena panas kecil, meminimalkan dampak pada sifat material dasar. Pengelasan HF cepat, menawarkan efisiensi produksi tinggi dan konsumsi energi rendah, dan cocok untuk produksi massal pipa sirip menggunakan bahan serupa seperti pipa baja dengan sirip baja atau pipa tembaga dengan sirip tembaga. Ini banyak digunakan dalam radiator industri, boiler, dan bidang lainnya.

Pengelasan laser menggunakan berkas laser berdensitas energi tinggi untuk menggabungkan sirip ke pipa dasar. Pengelasan laser menghasilkan lasan berkualitas sangat tinggi dengan resistansi termal minimal pada sambungan, memungkinkan panas untuk berpindah dengan lancar dari pipa dasar ke sirip. Dengan mengontrol parameter laser secara tepat, memungkinkan desain dan manufaktur bentuk dan pengaturan sirip yang akurat, mengoptimalkan aliran fluida di luar pipa dan meningkatkan koefisien transfer panas konvektif. Pipa sirip yang dilas laser unggul dalam meningkatkan area transfer panas dan dapat meningkatkan efisiensi transfer panas sebesar 10%-20% dibandingkan dengan metode pengelasan tradisional. Ketahanan korosi yang baik dan kinerja suhu tinggi mereka membuatnya cocok untuk kondisi pengoperasian yang kompleks seperti yang ada di boiler pembangkit listrik dan industri kimia.

Pengelasan berperisai gas menggunakan gas seperti argon atau karbon dioksida sebagai media pelindung untuk melindungi area lasan dari udara atmosfer, mencegah oksidasi dan nitridasi logam lasan. Di antara metode ini, pengelasan Tungsten Inert Gas (TIG) menawarkan kualitas las yang tinggi, tampilan las yang menarik secara estetika, dan zona yang terkena panas kecil, sehingga cocok untuk mengelas bahan seperti baja tahan karat, aluminium, dan paduan aluminium. Namun, kecepatan pengelasannya relatif lambat, dan biayanya lebih tinggi. Pengelasan Metal Inert Gas (MIG) dan Metal Active Gas (MAG) menawarkan kecepatan pengelasan yang lebih cepat, efisiensi produksi yang tinggi, dan laju deposisi yang tinggi, dan dapat digunakan untuk mengelas berbagai bahan logam. Namun, mereka membutuhkan keterampilan operator yang lebih tinggi, dan cacat seperti porositas dapat terjadi jika pelindung gas tidak efektif. Pengelasan berperisai gas banyak digunakan dalam aplikasi yang menuntut kualitas tinggi dan produksi dalam jumlah besar, seperti radiator otomotif dan penukar panas penyejuk udara.

Pematrian menggunakan logam pengisi dengan titik leleh lebih rendah dari bahan dasar. Rakitan dan logam pengisi dipanaskan hingga suhu di atas titik leleh logam pengisi tetapi di bawah titik leleh bahan dasar, memungkinkan logam pengisi cair membasahi bahan dasar, mengisi celah sambungan, dan berdifusi untuk membentuk sambungan. Penyolderan lunak menggunakan logam pengisi dengan titik leleh di bawah 450°C, melibatkan suhu pengelasan yang rendah, dan memiliki dampak minimal pada sifat material dasar, tetapi menghasilkan kekuatan sambungan yang lebih rendah. Ini cocok untuk aplikasi dengan beban rendah dan suhu pengoperasian sedang. Pematrian keras (atau pematrian perak/pengelasan braze) menggunakan logam pengisi dengan titik leleh di atas 450°C, menghasilkan sambungan kekuatan yang lebih tinggi yang cocok untuk pengelasan pipa sirip yang terkena beban dan suhu yang lebih tinggi. Pematrian umumnya digunakan untuk pipa sirip aluminium dan tembaga dan banyak diterapkan dalam industri seperti pendinginan dan penyejuk udara.

Proses pengelasan secara langsung menentukan kualitas sambungan antara sirip dan pipa dasar, sehingga memengaruhi resistansi termal kontak. Metode seperti pengelasan HF dan pengelasan laser menciptakan sambungan yang ketat dengan resistansi termal kontak yang rendah, memungkinkan panas untuk berpindah secara efisien dari pipa dasar ke sirip, membangun fondasi yang kuat untuk proses pelepasan panas selanjutnya. Sebaliknya, kualitas pengelasan busur manual dapat bervariasi secara signifikan tergantung pada tingkat keterampilan tukang las, yang berpotensi menyebabkan resistansi termal kontak yang lebih tinggi dan menghambat transfer panas.

Lasan berkualitas tinggi memastikan integritas sambungan antara sirip dan pipa dasar, menghindari celah atau cacat yang dapat menyebabkan kebocoran panas atau hambatan selama transfer. Misalnya, lasan HF biasanya hampir bebas celah, secara signifikan mengurangi risiko kebocoran, memastikan pengoperasian peralatan yang aman dan stabil selama pertukaran panas, dan berkontribusi pada efisiensi transfer panas yang lebih tinggi. Sebaliknya, jika pengelasan berperisai gas mengalami perlindungan gas yang tidak memadai yang menyebabkan cacat seperti porositas, kontinuitas dan kekuatan lasan dapat terganggu, selanjutnya mengurangi efisiensi transfer panas.

Proses pengelasan secara signifikan memengaruhi integritas struktural sirip. Pengelasan laser memungkinkan kontrol yang tepat atas proses, mempertahankan bentuk dan pengaturan sirip yang dimaksudkan, mengoptimalkan aliran fluida, dan meningkatkan koefisien transfer panas konvektif. Selama pematrian, jika suhu dan waktu penahanan tidak dikontrol dengan benar, masalah seperti erosi logam pengisi atau panas berlebih bahan dasar dapat terjadi, memengaruhi integritas struktural sirip dan mengurangi efisiensi transfer panas.

Proses pengelasan pipa sirip yang berbeda secara signifikan memengaruhi efisiensi transfer panas melalui faktor-faktor seperti kualitas las, resistansi termal kontak, dan integritas struktural sirip. Pengelasan frekuensi tinggi menunjukkan kinerja transfer panas yang kuat dalam aplikasi industri karena rasio ikatan las yang tinggi, resistansi termal kontak yang rendah, dan kecepatan produksi yang tinggi. Pengelasan laser unggul dalam kondisi pengoperasian yang kompleks dan aplikasi yang menuntut efisiensi transfer panas yang sangat tinggi, memanfaatkan keunggulannya yaitu presisi tinggi, resistansi termal rendah, dan aliran fluida yang optimal. Pengelasan berperisai gas dan pematrian memainkan peran penting dalam bahan dan skenario aplikasi yang sesuai. Dalam aplikasi praktis, proses pengelasan yang tepat harus dipilih secara komprehensif berdasarkan faktor-faktor seperti lingkungan pengoperasian pipa sirip, persyaratan material, dan pertimbangan biaya. Ini memastikan bahwa pipa sirip mencapai efisiensi transfer panas yang optimal, memberikan dukungan yang kuat untuk pengoperasian proses industri yang efisien.