در تولیدات صنعتی مدرن، فناوری تبادل حرارت کارآمد برای بهینه‌سازی استفاده از انرژی و افزایش عملکرد تجهیزات حیاتی است. لوله‌های پره‌دار، به عنوان عناصر انتقال حرارت که به طور گسترده مورد استفاده قرار می‌گیرند، با افزایش سطح خارجی از طریق افزودن پره‌ها بر روی سطح لوله تبادل حرارت، به طور قابل توجهی راندمان تبادل حرارت را بهبود می‌بخشند. با این حال، فرآیند جوشکاری مورد استفاده برای لوله‌های پره‌دار تأثیر غیرقابل اغماضی بر عملکرد نهایی انتقال حرارت آن‌ها دارد.

اصل اساسی لوله‌های پره‌دار، افزایش انتقال حرارت بین سیالات داخل و خارج لوله با استفاده از سطح افزایش یافته‌ای است که توسط پره‌ها فراهم می‌شود. هنگامی که یک سیال داغ در داخل لوله جریان می‌یابد یا یک سیال سرد از روی سطح خارجی عبور می‌کند، گرما از طریق دیواره لوله به پره‌ها منتقل می‌شود، که سپس آن را به محیط اطراف دفع می‌کنند. در دیگ‌های نیروگاهی، لوله‌های پره‌دار می‌توانند گرما را از گاز دودکش با دمای بالا بازیابی کرده و هوا یا آب را از قبل گرم کنند، در نتیجه راندمان احتراق را بهبود می‌بخشند. در صنایع شیمیایی، آن‌ها برای تبادل حرارت و انتقال در فرآیندهای مختلف واکنش شیمیایی استفاده می‌شوند. در سیستم‌های تبرید و تهویه مطبوع، آن‌ها تبادل حرارت بین مبرد و هوا یا آب را برای تنظیم دما تسهیل می‌کنند.

جوشکاری با فرکانس بالا بر اساس اثر پوستی و اثر مجاورت جریان الکتریکی با فرکانس بالا است. در حین جوشکاری، جریان با فرکانس بالا به سرعت نوار فولادی و سطح بیرونی لوله پایه را تا حالت پلاستیکی یا مذاب گرم می‌کند و جوش را تحت فشار نوار فولادی پیچیده شده تکمیل می‌کند. این روش جوش‌های با کیفیت بالا تولید می‌کند، با نسبت اتصال جوش پره که به طور بالقوه به 95٪ می‌رسد. از آنجایی که گرما در حین جوشکاری بر روی سطح متمرکز می‌شود، ناحیه تحت تأثیر حرارت کوچک است و تأثیر بر خواص مواد پایه را به حداقل می‌رساند. جوشکاری HF سریع است، راندمان تولید بالا و مصرف انرژی کم را ارائه می‌دهد و برای تولید انبوه لوله‌های پره‌دار با استفاده از مواد مشابه مانند لوله فولادی با پره‌های فولادی یا لوله مسی با پره‌های مسی مناسب است. این روش به طور گسترده در رادیاتورهای صنعتی، دیگ‌ها و سایر زمینه‌ها استفاده می‌شود.

جوشکاری لیزری از یک پرتو لیزر با چگالی انرژی بالا برای اتصال پره‌ها به لوله پایه استفاده می‌کند. جوشکاری لیزری جوش‌های با کیفیت بسیار بالا با حداقل مقاومت حرارتی در محل اتصال تولید می‌کند و به گرما اجازه می‌دهد تا به آرامی از لوله پایه به پره‌ها منتقل شود. با کنترل دقیق پارامترهای لیزر، امکان طراحی و ساخت دقیق شکل و آرایش پره را فراهم می‌کند، جریان سیال در خارج از لوله را بهینه می‌کند و ضریب انتقال حرارت همرفتی را افزایش می‌دهد. لوله‌های پره‌دار جوش داده شده با لیزر در افزایش سطح انتقال حرارت عالی هستند و می‌توانند راندمان انتقال حرارت را 10٪ تا 20٪ در مقایسه با روش‌های جوشکاری سنتی بهبود بخشند. مقاومت در برابر خوردگی خوب و عملکرد در دمای بالا آن‌ها را برای شرایط عملیاتی پیچیده مانند شرایط موجود در دیگ‌های نیروگاهی و صنایع شیمیایی مناسب می‌کند.

جوشکاری با محافظ گاز از گازهایی مانند آرگون یا دی اکسید کربن به عنوان یک محیط محافظ برای محافظت از ناحیه جوش از هوای اتمسفر استفاده می‌کند و از اکسیداسیون و نیتریداسیون فلز جوش جلوگیری می‌کند. در میان این روش‌ها، جوشکاری تنگستن گاز خنثی (TIG) کیفیت جوش بالا، ظاهر جوش از نظر زیبایی‌شناختی خوشایند و یک ناحیه تحت تأثیر حرارت کوچک را ارائه می‌دهد و آن را برای جوشکاری موادی مانند فولاد ضد زنگ، آلومینیوم و آلیاژهای آلومینیوم مناسب می‌کند. با این حال، سرعت جوشکاری آن نسبتاً کم است و هزینه‌ها بالاتر است. جوشکاری فلز گاز خنثی (MIG) و جوشکاری فلز گاز فعال (MAG) سرعت جوشکاری سریع‌تر، راندمان تولید بالا و نرخ رسوب‌گذاری بالا را ارائه می‌دهند و می‌توانند برای جوشکاری مواد فلزی مختلف استفاده شوند. با این حال، آن‌ها به مهارت اپراتور بالاتری نیاز دارند و در صورت عدم کارایی محافظ گاز، نقص‌هایی مانند تخلخل می‌تواند رخ دهد. جوشکاری با محافظ گاز به طور گسترده در کاربردهایی که کیفیت بالا و تولید انبوه را می‌طلبد، مانند رادیاتورهای خودرو و مبدل‌های حرارتی تهویه مطبوع استفاده می‌شود.

لحیم کاری از یک فلز پرکننده با نقطه ذوب کمتر از مواد پایه استفاده می‌کند. مجموعه و فلز پرکننده تا دمایی بالاتر از نقطه ذوب فلز پرکننده اما کمتر از نقطه ذوب مواد پایه گرم می‌شوند و به فلز پرکننده مایع اجازه می‌دهند تا مواد پایه را خیس کند، شکاف اتصال را پر کند و برای تشکیل یک اتصال پخش شود. لحیم کاری نرم از فلزات پرکننده با نقاط ذوب زیر 450 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌کند، شامل دمای جوشکاری کم است و حداقل تأثیر را بر خواص مواد پایه دارد، اما منجر به استحکام اتصال کمتری می‌شود. این روش برای کاربردهایی با بارهای کم و دمای عملیاتی متوسط مناسب است. لحیم کاری سخت (یا لحیم کاری نقره/جوش لحیم) از فلزات پرکننده با نقاط ذوب بالای 450 درجه سانتی‌گراد استفاده می‌کند و اتصالات با استحکام بالاتری تولید می‌کند که برای جوشکاری لوله‌های پره‌دار تحت بارهای و دماهای بالاتر مناسب است. لحیم کاری معمولاً برای لوله‌های پره‌دار آلومینیومی و مسی استفاده می‌شود و به طور گسترده در صنایعی مانند تبرید و تهویه مطبوع کاربرد دارد.

فرآیند جوشکاری مستقیماً کیفیت اتصال بین پره و لوله پایه را تعیین می‌کند و در نتیجه بر مقاومت حرارتی تماسی تأثیر می‌گذارد. روش‌هایی مانند جوشکاری HF و جوشکاری لیزری اتصالات محکمی با مقاومت حرارتی تماسی کم ایجاد می‌کنند و به گرما اجازه می‌دهند تا به طور موثر از لوله پایه به پره منتقل شود و یک پایه محکم برای فرآیند اتلاف حرارت بعدی ایجاد کند. در مقابل، کیفیت جوشکاری قوس دستی می‌تواند بسته به سطح مهارت جوشکار متفاوت باشد و به طور بالقوه منجر به مقاومت حرارتی تماسی بالاتر و مانع از انتقال حرارت شود.

جوش‌های با کیفیت بالا یکپارچگی اتصال بین پره و لوله پایه را تضمین می‌کنند و از شکاف‌ها یا نقص‌هایی که می‌توانند باعث نشت گرما یا انسداد در حین انتقال شوند، جلوگیری می‌کنند. به عنوان مثال، جوش‌های HF معمولاً تقریباً بدون شکاف هستند، که به طور قابل توجهی خطرات نشت را کاهش می‌دهد، عملکرد ایمن و پایدار تجهیزات را در حین تبادل حرارت تضمین می‌کند و به راندمان انتقال حرارت بالاتر کمک می‌کند. برعکس، اگر جوشکاری با محافظ گاز از محافظت ناکافی گاز رنج ببرد که منجر به نقص‌هایی مانند تخلخل می‌شود، پیوستگی و استحکام جوش می‌تواند به خطر بیفتد و متعاقباً راندمان انتقال حرارت کاهش یابد.

فرآیند جوشکاری به طور قابل توجهی بر یکپارچگی ساختاری پره‌ها تأثیر می‌گذارد. جوشکاری لیزری امکان کنترل دقیق بر فرآیند را فراهم می‌کند، شکل و آرایش پره مورد نظر را حفظ می‌کند، جریان سیال را بهینه می‌کند و ضریب انتقال حرارت همرفتی را افزایش می‌دهد. در حین لحیم کاری، اگر دما و زمان نگهداری به درستی کنترل نشود، مسائلی مانند فرسایش فلز پرکننده یا گرم شدن بیش از حد مواد پایه می‌تواند رخ دهد و بر یکپارچگی ساختاری پره‌ها تأثیر بگذارد و راندمان انتقال حرارت را کاهش دهد.

فرآیندهای جوشکاری لوله‌های پره‌دار مختلف به طور قابل توجهی بر راندمان انتقال حرارت از طریق عواملی مانند کیفیت جوش، مقاومت حرارتی تماسی و یکپارچگی ساختاری پره تأثیر می‌گذارند. جوشکاری با فرکانس بالا به دلیل نسبت اتصال جوش بالا، مقاومت حرارتی تماسی کم و سرعت تولید بالا، عملکرد انتقال حرارت قوی را در کاربردهای صنعتی نشان می‌دهد. جوشکاری لیزری در شرایط عملیاتی پیچیده و کاربردهایی که راندمان انتقال حرارت بسیار بالایی را می‌طلبد، با استفاده از مزایای دقت بالا، مقاومت حرارتی کم و جریان سیال بهینه، عالی است. جوشکاری با محافظ گاز و لحیم کاری نقش مهمی در مواد و سناریوهای کاربردی مربوطه ایفا می‌کنند. در کاربردهای عملی، فرآیند جوشکاری مناسب باید به طور جامع بر اساس عواملی مانند محیط عملیاتی لوله پره‌دار، الزامات مواد و ملاحظات هزینه انتخاب شود. این امر تضمین می‌کند که لوله پره‌دار به راندمان انتقال حرارت بهینه دست می‌یابد و پشتیبانی قوی برای عملکرد کارآمد فرآیندهای صنعتی فراهم می‌کند.