JP2003042688A

JP2003042688A - 熱交換用被覆鋼管、その製造方法及び熱交換器

Info

Publication number: JP2003042688A
Application number: JP2001229305A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Nishio; 浩明西尾
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2001-07-30
Filing date: 2001-07-30
Publication date: 2003-02-13

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の水壁高温部あるいはボイラ−等に使わ
れる熱交換用伝熱管の耐食性は、INCONEL625のような被
覆材を施しても不十分であった。【解決手段】アルミニウムとホウ素を含む化合物であ
るＡｌＢ₂、ＡｌＢ₁₂、Ａｌ₃ＢＣ、ＡｌＢ₁₂Ｃ₂の中か
ら選ばれた１種以上の化合物を主成分とし、アルミニウ
ム含有量が４０〜９９wt％、ホウ素含有量が１〜４５wt
％である被覆層を鋼管の外面に有する熱交換用被覆鋼管
とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、塩化物を含む溶融
塩の発生を伴う非常に厳しい腐食環境に曝される都市ご
み、下水汚泥、製紙スラッジ等の各種産業廃棄物の燃焼
炉、石炭燃焼炉、石炭ガス化炉等に適用される被覆鋼
管、その製造方法及び該被覆鋼管を使った熱交換器に関
するものであり、該被覆管は、該炉において塩化物含有
溶融塩が付着してそれによる腐食が問題となる炉壁、熱
交換器等を構成する熱交換用伝熱管として有用である。

【０００２】

【従来の技術】都市ごみ、下水汚泥、製紙スラッジ等の
各種産業廃棄物あるいは石炭を燃焼あるいはガス化する
と、ガス状あるいはダスト状の腐食性物質を含むガスが
発生する。例えば、都市ごみ燃焼排ガスは、ＨＣｌ等の
塩化物ガス、Ｈ₂Ｓ、ＳＯ₂等の硫黄化合物ガス、ＮａＣ
ｌ、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ₂、ＰｂＣｌ₂等の塩化物、Ｎａ₂
ＳＯ₄、ＣａＳＯ₄等の硫酸塩を主成分とする灰分を含ん
でいる。灰分は炉内各所に付着蓄積するが、前記の複数
の塩化物は低融点の複合塩化物となり、付着物を溶融塩
に変える。該塩化物含有溶融塩からは腐食性の強いＣｌ
₂ガスが発生し、燃焼炉あるいはガス化炉の溶融塩付着
部位を侵し、劣化させ、損傷に至らしめる。

【０００３】かかる燃焼炉あるいはガス化炉の壁には、
水冷鋼管群を配するのが一般的であり水壁と称される。
これは管内に通水して管温を抑制することによって管を
炉壁として機能させることを意図したものである。灰は
水冷鋼管の特に高温ガス側に付着、蓄積する。また、燃
焼排ガスの保有顕熱の回収を行うボイラ−の伝熱管に
も、付着、蓄積する。付着した灰は多種の塩化物を含
む。このうち、ＺｎＣｌ２、ＰｂＣｌ２等の低融点の塩
化物は灰の融点を下げ、灰を高腐食性の溶融塩に変え
る。このため、水壁鋼管あるいはボイラ−の伝熱管の溶
融塩付着部位において溶融塩腐食が進行する。腐食は、
管のガス側温度と水蒸気側温度の双方が高いボイラ−
部、すなわち、ス−パ−ヒ−タ部において顕著となる。

【０００４】公知のＣｒ鋼、Ｎｉ−Ｃｒ鋼からなる伝熱
管においては、腐食損傷を抑制するために、回収できる
水蒸気の温度は、通常、300℃以下に抑制される。450℃
を越える高温高圧水蒸気を回収するには高耐食性の伝熱
管の適用が不可欠であるが、管外周にINCONEL625（２１
ｗｔ％Ｃ−９ｗｔ％Ｍｏ−４ｗｔ％Ｎｂ−６２ｗｔ％Ｎ
ｉ）を肉盛り溶接して得られる被覆鋼管が比較的耐食性
良好とされている。しかし、INCONEL625をもってして
も、管表面温度が500℃を越えると管寿命は半年から2年
となり、極めて短い。

【０００５】特開平７−１４６０９１号公報は、管外周
にアンダ−コ−トとして85〜50ｗｔ％Ｎｉ-15〜50ｗｔ
％Ｃｒを、トップコ−トとしてＡｌをそれぞれ溶射によ
り施した伝熱管を開示している。これによれば、Ａｌが
緻密な酸化被膜となって管の腐食を防止するとしてい
る。しかしながら、ごみ焼却炉の実績ではＡｌトップコ
−トの寿命は長くないことが報告されている（第13回全
国都市清掃研究発表会講演論文集19992.2）。単体のＡ
ｌがＣｌ₂とＯ₂の共存する溶融塩付着部位の雰囲気に曝
されると、Ａｌの塩化揮発とＡｌの酸化が同時に進行す
る。このため、腐食性ガスの侵入を遮断しうる緻密な酸
化物被膜は形成されず、多孔質の剥離し易い酸化物被膜
となる。酸化物被膜は生成と剥離を繰り返し、同時に塩
化揮発によるＡｌの消耗が進行し、短期間のうちにＡｌ
溶射膜は消失するのである。このように、溶射により形
成されたＡｌ層の防食効果は小さい。

【０００６】特開２００１−５６１９５号公報は、耐熱
合金管の外周にセラミックス−金属複合材料からなるカ
バ−材を配した熱交換用伝熱管を開示し、複合材料を構
成する金属としてＡｌ、セラミックスとしてＡｌＮ、Ａ
ｌＯＮ等を挙げている。該Ａｌ−ＡｌＮ（またはＡｌＯ
Ｎ）複合材料はＡｌマトリックス中にＡｌＮ（またはＡ
ｌＯＮ）を分散させたことを特徴とする。このような複
合化により、腐食性雰囲気で生成する酸化被膜のアルミ
ナは分散したＡｌＮ（またはＡｌＯＮ）と結合して根を
張り、剥離しにくくなる。そして、該材料の適用温度は
600℃まで上昇する。しかしながら、600℃を越えると、
Ａｌの塩化揮発による材料の劣化が急激に進行する。す
なわち、600℃を越える材料温度では使用が困難であっ
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
水壁あるいはボイラ−等の熱交換器用伝熱管の耐食性は
INCONEL625のような被覆材を施しても不十分であった。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、塩化物を含む溶融塩が接触する非常に厳し
い腐食環境下で優れた耐食性を発揮する熱交換用被覆鋼
管、その製造方法及び該熱交換用被覆鋼管を使用した熱
交換器を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者は、熱交換用被
覆鋼管の被覆層を構成するＡｌ元素が酸化して生成する
酸化物被膜は、Ｂが存在しないと緻密化しないが、Ｂが
存在すると、緻密化することを見出した。本発明はかか
るＢ元素の作用に依拠する。本発明になる熱交換用被覆
鋼管の被覆層は、ガス流に同伴されて飛散した塩化物含
有溶融塩が接触することによって過酷な腐食環境に曝さ
れることになるが、初期に被覆層の表面に緻密な酸化物
保護膜が形成されること、該保護膜が該被覆層材料の主
構成元素であるＡｌの塩化反応および酸化反応の進行を
阻止することを以って該材料の劣化を防止するという際
立った特徴を有する。そして、被覆層表面に形成された
該保護膜が被覆層を保護し、該被覆層が鋼管を保護する
こととなる。

【００１０】該保護膜は、次のようなメカニズムに従っ
て生成すると推定される。すなわち、Ｃｌ₂とＯ₂の共存
する雰囲気にＡｌが曝されると、Ａｌの塩化揮発（Ａｌ
Ｃｌ₃を生成）とＡｌの酸化（Ａｌ₂Ｏ₃を生成）が同時
に進行する。このため、生成するＡｌ₂Ｏ₃は緻密な酸化
被膜とはなりにくく多孔化する。これに対して、Ｂ元素
が存在すると、Ｂの塩化揮発（ＢＣｌ₃を生成）と酸化
（Ｂ₂Ｏ₃を生成）が並行して起きる。Ｂ₂Ｏ₃の融点は45
0℃なので、生成するＢ₂Ｏ₃は液膜を形成する。この液
膜が表面の気孔を埋めてＣｌ₂とＯ₂を含む外来ガス成分
の侵入を遮断する。Ｂ₂Ｏ₃の液膜は最終的には隣接する
Ａｌ₂Ｏ₃と反応して複合酸化物（例えば、Ａｌ₄Ｂ
₂Ｏ₉）を生成して固化し固体保護膜になるか、あるいは
材料内部に存在する金属Ａｌと反応してホウ化物（例え
ばＡｌＢ₂）に戻ると考えられるのである。

【００１１】該材料中のＢ元素の量は１〜４５ｗｔ％で
あることが好ましい。これは、１ｗｔ％未満ではＢ₂Ｏ₃
液膜の生成が不十分となるからである。また、４５ｗｔ
％を越えるとＢ₂Ｏ₃液膜を全量、固体保護膜として吸収
することが困難となり、残留したＢ₂Ｏ₃液が灰の固着を
誘発する現象が顕著となるからである。

【００１２】Ａｌ₂Ｏ₃は熱力学的に安定な化合物であ
り、潜在的な耐食性能は極めて高い。この耐食性能を保
護膜として十分発揮させることが本特許の狙いである。
該材料中のＡｌ元素の量は４０〜９９ｗｔ％であること
が好ましい。これは、４０ｗｔ％未満では、Ａｌ₂Ｏ₃の
耐食性能を引出すには量的に不十分となるからである。
また、Ａｌ元素が９９ｗｔ％を越えるとＢ元素が１ｗｔ
％未満とならざるをえず、前述のＢの作用による優れた
保護膜の生成が困難となるからである。

【００１３】Ａｌ元素の少なくとも一部が該材料中で高
融点のＡｌ化合物として存在し、これが連続相をなすこ
とが好ましい。該Ａｌ化合物は連続相をなすことにより
該材料の骨格となり該材料の強度を高めるが、高温にお
いても該Ａｌ化合物が強度を有する限り該材料の高強度
維持が可能となるのである。また、該Ａｌ化合物は共存
するＢを含む化合物であることがより好ましい。これ
は、該ＡｌとＢを含む化合物は前述の高い高温強度と優
れた保護膜形成能を両立できるからである。

【００１４】該ＡｌとＢを含む化合物として、多数の化
合物が適用できる。例えば、ＡｌＢ₂、ＡｌＢ₁₀、Ａｌ
Ｂ₁₂等のホウ化物、Ａｌ₄Ｂ₂Ｏ₉、Ａｌ₁₈Ｂ ₄Ｏ₃₃等のホ
ウ酸化物、Ａｌ₂Ｂ₅₁Ｃ₈、Ａｌ₃ＢＣ、Ａｌ₈Ｂ₄Ｃ₇、Ａ
ｌＢ₁₂Ｃ₂、ＡｌＢ₂₄Ｃ₄、ＡｌＢ₁₃Ｃ₄、Ａｌ₃Ｂ
₄₈Ｃ₂、ＡｌＢ₄₈Ｃ₂、ＡｌＢ₄₀Ｃ₄等のホウ炭化物が挙
げられる。これらはいずれも前述の保護膜形成に好適で
ある。これらの中から選ばれた1種または複数の化合物
により連続相を構成するのである。かかる観点より、さ
らに、ＡｌＢ₂、ＡｌＢ₁₂、Ａｌ₃ＢＣ、ＡｌＢ₁₂Ｃ₂が
より好ましい。すなわち、ＡｌＢ₂、ＡｌＢ₁₂、Ａｌ₃Ｂ
Ｃ、ＡｌＢ₁₂Ｃ₂の中から選ばれた1種または複数の化合
物により連続相を構成するのである。該ＡｌとＢを含む
化合物は材料中に分散して存在する分散相であってもよ
いが、連続相であることがより好ましい。なぜなら、分
散相としてではなく連続相として存在することにより骨
格として機能し、材料強度が高まり、亀裂が発生しにく
くなるからである。

【００１５】ＡｌとＢを含む化合物の連続相はＢ₄Ｃ、
Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＢ₆等のＢ含有化合物、あるいは金属Ｂと
金属Ａｌを接触させて反応させることによって得られ
る。このうち、例えば、Ｂ₄Ｃを選択すれば、下記の反
応が起きる。９Ａｌ＋２Ｂ₄Ｃ→３ＡｌＢ₂＋２Ａｌ₃ＢＣこの過程で、ＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣを連続相として含む材
料が生成するのである。金属Ａｌを該化学式から求めら
れる化学量論比に対して過剰にすると、金属Ａｌが残留
して、ＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣからなる連続相と金属Ａｌか
らなる連続相が絡み合った構造となる。逆に、金属Ａｌ
を不足にすると、過剰のＢ₄Ｃが分散相をなして残留
し、ＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣからなる連続相中に分散する。
ＡｌとＢ₄Ｃの配合割合によって材料特性を調整するこ
とができる。すなわち、Ａｌを多くすれば延性が発現
し、Ｂ₄Ｃを多くすれば剛性が増すので、ニ−ズに応じ
て配合を選択し、特性を決定することができる。

【００１６】原料に金属ＡｌとＢ₂Ｏ₃を選択すると、処
理の過程で次の反応が起きる。３Ａｌ＋Ｂ₂Ｏ₃→ＡｌＢ₂＋Ａｌ₂Ｏ₃ 原料に金属ＡｌとＣａＢ₆を選択すると、処理の過程で
次の反応が起きる。５Ａｌ＋ＣａＢ₆→３ＡｌＢ₂＋ＣａＡｌ₂ 原料に金属Ａｌと金属Ｂを選択すると、処理の過程で次
の反応が起きる。Ａｌ＋２Ｂ→ＡｌＢ₂

【００１７】これらの反応は、600℃以上の温度範囲で
進行させることが好ましい。これは、該温度範囲でＡｌ
Ｂ₂の連続相が生成し易くなるからであり、600℃未満で
は生成するＡｌＢ₂が連続相になりにくくなるからであ
る。さらに好ましくは630℃以上である。該温度範囲で
金属Ａｌは融液となるので前記の反応は進行し易くな
り、かつ、ＡｌＢ₂等の連続相も発達するからである。9
80℃を越えると、ＡｌＢ₁₂またはＡｌＢ₁₀も生成する
が、該化合物も耐食性発現に貢献する。ＡｌとＢを含む
化合物、例えば、ＡｌＢ₂、Ａｌ₃ＢＣ、ＡｌＢ₁₀、Ａｌ
Ｂ₁₂を出発物質として使用して材料を製作してもよい
が、上記の理由により、Ｂ含有化合物と金属Ａｌを出発
物質としてＡｌとＢを含む化合物を合成する方法がより
好ましい。これは、ＡｌとＢを含む化合物が生成し、成
長する過程で連続相になり易いからである。

【００１８】また、該ＡｌとＢを含む化合物は金属Ａｌ
と共存してもよい。これにより、該材料は金属Ａｌ由来
の延性を獲得し、衝撃破壊が起きにくく、材料としての
信頼性が増すのである。また、ＡｌとＢを含む化合物由
来の耐熱性をも獲得する。すなわち、Ａｌの溶融温度
（純Ａｌで660℃）を越えて材料中のＡｌが溶融しても
該ＡｌとＢを含む化合物の連続相が溶融Ａｌの流動を拘
束するのでＡｌの融点を超える温度においても該材料に
は変形、亀裂、Ａｌの流出が起きず、かかる高温におい
ても該材料の使用が可能となるのである。材料組織中に
おける金属Ａｌは分散相であっても連続相であってもよ
い。金属Ａｌが連続相の場合、金属Ａｌと該ＡｌとＢを
含む化合物の双方が連続相となって、両者が互いに絡み
合う微構造となることが好ましい。これにより材料の特
性のばらつきが減少し材料の信頼性が増すのである。材
料組織中に占める金属Ａｌの割合は９０ｖｏｌ％以下で
あることが好ましい。これは、９０ｖｏｌ％を越えると
該ＡｌとＢを含む化合物の連続相の量が不十分となり、
上記の金属Ａｌ配合の効用が発揮されなくなるからであ
る。

【００１９】Ａｌ元素は、該ＡｌとＢを含む化合物およ
び金属Ａｌ以外に、５０ｖｏｌ％以下であれば、その他
のＡｌ化合物として存在してもよい。該その他のＡｌ化
合物としてＡｌＮ、Ａｌ₄Ｃ₃、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＡｌ
₂Ｏ₄、Ａｌ₂Ｃａが挙げられる。

【００２０】Ｂ元素も同様に、該ＡｌとＢを含む化合物
以外に、金属Ｂおよび／またはその他のＢ化合物として
存在してもよい。該その他のＢ化合物として、ＢＮ、Ｂ
₄Ｃが挙げられる。なぜなら、金属Ａｌ、その他のＡｌ
化合物、金属Ｂ、その他のＢ化合物はＡｌとＢを含む化
合物と併存することによって前述の優れた保護膜形成に
寄与するからである。

【００２１】また、５０ｖｏｌ％以下であれば、以下の
成分を含んでもよい。すなわち、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃ
ｏ、Ｔａ、Ｓｉ等の金属が挙げられる。該金属配合を５
０ｖｏｌ％以下に限定するは、該金属配合による耐食性
の低下を回避するためである。

【００２２】また、５０ｖｏｌ％以下であれば、Ｃｒ₂
Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、ＴｉＯ₂、ＭｇＯ、ＣａＯ・２
Ｂ₂Ｏ₃、ＣａＯ・Ｂ₂Ｏ₃、２Ａｌ₂Ｏ₃・Ｂ₂Ｏ₃、３Ａｌ
₂Ｏ₃・４Ｂ₂Ｏ₃、９Ａｌ₂Ｏ₃・２Ｂ₂Ｏ₃、３Ａｌ₂Ｏ₃・
２ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＯ₂、ＭｇＯ・Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｚ
ｒ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂、２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂等の酸化物、Ｔｉ
Ｎ、ＺｒＮ等の窒化物、ＡｌＯＮ、ＳｉＡｌＯＮで総称
される多数の酸窒化物、ＳｉＣ、Ｃｒ₃Ｃ₂、ＴｉＣ、Ｚ
ｒＣ等の炭化物、ＣｒＢ、ＣｒＢ₂、ＴｉＢ₂、Ｚｒ
Ｂ₂、ＣａＢ₆、ＭｇＢ₂等のホウ化物、ＭｏＳｉ₂、ＷＳ
ｉ₂等のケイ化物が挙げられる。これらのセラッミクス
はＡｌ₂Ｏ₃皮膜生成の起点を提供する。起点が多いほど
Ａｌ₂Ｏ₃皮膜は生成し易く、緻密な信頼性の高い皮膜と
なるのである。しかしながら、セラミックス配合の増加
によって材料本体は脆性を増す。セラッミクス配合を５
０ｖｏｌ％以下に限定するのは、該セラミックス配合増
による脆性破壊発生のリスクを回避するためである。

【００２３】本発明になる被覆鋼管を構成する鋼管は、
炭素鋼、Ｃｒ鋼、Ｃｒ−Ｎｉ鋼のいずれでもよいが、耐
熱性の観点からＣｒ鋼、Ｃｒ−Ｎｉ鋼がより好ましい。
Ｃｒ鋼としては５〜３０ｗｔ％Ｃｒを含む公知の材料が
適用できる。Ｃｒ−Ｎｉ鋼としては１０〜３０ｗｔ％Ｃ
ｒ、８〜３５ｗｔ％Ｎｉを含む公知の材料が適用でき
る。これらは、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｃｏ、
Ｔａ等を含んでよい。１８ｗｔ％Ｃｒ−８ｗｔ％Ｎｉ鋼
は汎用材料であり、好適である。

【００２４】この鋼管の外部に形成される被覆層の元素
構成であるＡｌが鋼管母材中へ拡散してＦｅ−Ａｌ系の
金属間化合物が生成し、両者が接合されることがある。
この場合、加熱冷却によって界面に沿って亀裂が発生す
る。この亀裂面に沿って鋼管と被覆層が摺動を繰り返す
限り、問題はなく、これでもよい。しかし、亀裂が起点
となって被覆層中に亀裂が進展することがある。したが
って、かかる拡散接合を防止するのがより好ましく、こ
のために鋼管とも被覆層の間に分離皮膜を挟んでもよ
い。該分離皮膜は鋼管材料とも被覆層材料とも反応し難
い材料で構成される。

【００２５】該分離皮膜材料として、酸化物では、ま
ず、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＺｒＯ₂、Ｔｉ
Ｏ₂、ＭｇＯが挙げられる。これらの酸化物はＡｌと反
応しないか、または比較的反応し難く、Ｆｅとは反応し
ない。ここに挙げた酸化物同士の複合酸化物でもよい。
例えば、３Ａｌ₂Ｏ₃・２ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＯ₂、
ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ・Ｃｒ₂Ｏ₃、Ｚｒ ₂Ｏ₃・Ｓｉ
Ｏ₂、２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂が挙げられる。Ａｌ₂Ｏ₃はベ−
マイト・ゾルを塗布して皮膜形成してもよい。ＳｉＯ₂
は、ケイ酸メチルやケイ酸エチルの加水分解液、水ガラ
ス等のＳｉＯ₂前駆体を塗布してもよい。また、酸化物
粉末を水ガラス等の無機バインダ−で結合してもよい。

【００２６】炭化物では、ＳｉＣが挙げられる。ＳｉＣ
粉末を無機バインダ−で結合した皮膜でもよいが、特
に、有機ケイ素化合物の誘導体であるポリカルボシラン
溶解液を鋼管外表面に塗布し、乾燥、熱分解して得られ
るＳｉＣ皮膜は好適である。

【００２７】窒化物では、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮが挙げられ
る。これらは粉末と無機バインダ−の組合わせで皮膜を
形成してもよいし、液状の前駆体を適用してもよい。例
えば、Ｓｉ₃Ｎ₄の前駆体としてポリシラザンが挙げられ
る。

【００２８】前記の分離皮膜のなかで、特に、Ａｌ
₂Ｏ₃、Ｃｒ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＳｉＣ、Ｓｉ₃Ｎ₄、Ａｌ
Ｎ、ＢＮが好適である。このなかで、ＢＮはもっとも好
適である。なぜなら、ＢＮはＦｅ、Ａｌと反応しないだ
けでなく、潤滑性がある。被覆層は、加熱冷却にともな
って鋼管との接触界面で摺動するが、ＢＮは摺動抵抗を
軽減するのである。このようなＢＮの特徴を発揮させる
ために、ＢＮは皮膜材料中に２０ｗｔ％以上含むことが
好ましい。

【００２９】これらの分離皮膜材料は前述の複数の成分
を組合わせてもよく、また、５０ｗｔ％未満に限定すれ
ば、前述しなかったセラミックス材料と組合わせてもよ
く、また、Ａｌ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｔ
ｉ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｃｏ、Ｔａの中から選ばれた1
種または複数の金属と組合わせてもよい。

【００３０】分離皮膜の施工方法については特に制約は
なく、塗布、化学蒸着、物理蒸着、火炎溶射、プラズマ
溶射、装着等のいずれでもよい。このなかで、装着は簡
便であり、好適である。これはシ−ト状またはスリ−ブ
状の可撓性材料で鋼管表面を一重または多重に包むので
ある。例えば、アルミニウム箔は両面にＡｌ₂Ｏ₃の膜を
有するが、該アルミニウム箔を鋼管に巻き付けて固定す
るのである。この場合、両面のＡｌ₂Ｏ₃の膜が鋼管と被
覆層の分離に寄与する。また、例えば、セラッミク繊維
の織布を鋼管に巻き付けて密着固定するのである。ま
た、例えば、セラッミク繊維の筒状の編み物、すなわ
ち、編組スリ−ブの内に鋼管を通して密着固定するので
ある。該セラミック繊維材料には特に制約はないが、例
えば、Ｅガラス、シリカ、アルミナ、ムライト、ホウ酸
アルミニウムが挙げられる。

【００３１】また、本発明においては、上記の被覆鋼管
を熱交換器用被覆鋼管とし、該熱交換器用被覆鋼管を熱
交換器に使用する。これにより塩化物を含む溶融塩の発
生を伴う非常に厳しい腐食環境でも充分な耐食性を有す
る熱交換器が得られる。

【００３２】

【発明の実施の形態】図1〜図７に基づいて、本発明の
被覆鋼管の製造方法について説明する。図1及び図２
は、それぞれ、溶浸処理前の処理物の軸に直角方向の切
断面を示す図及び長手方向の切断面を示す図である。図
３及び図４は、それぞれ、溶浸処理後の処理物の軸に直
角方向の切断面を示す図及び長手方向の切断面を示す図
である。図５及び図６は、それぞれ、四角管状被覆鋼管
の軸に直角方向の切断面を示す図及び長手方向の切断面
を示す図である。また、図７は、円管状の被覆鋼管の軸
に直角方向の切断面を示す図である。

【００３３】まず、図１〜図７に基づいて、被覆鋼管の
製造法についてその概要を説明する。Ｂ源粉末、例え
ば、Ｂ₄Ｃ粉末と、Ａｌ粉末を含む混合粉末を用意す
る。鋼製内管３の表面に分離被膜４として、編組Ｅガラ
ススリ−ブを装着する。次に、アルミニウム製外管２の
内部に該鋼製内管３を挿入する。該鋼製内管３と該アル
ミニウム製外管２の間隙で構成される空間に前記混合粉
末を充填して粉末充填層５を形成する。これを固定容器
１に入れて拘束し、炉内に配設して、真空ポンプで排気
後、窒素ガスを導入し、窒化性雰囲気とする。次に、Ａ
ｌの融点を越える温度（Ａｌの融点は純Ａｌで660℃）
まで加熱して、所定時間保持する。この間にアルミニウ
ム製外管２が溶融して混合粉末の間隙に浸透する。溶融
Ａｌと粉末由来ＡｌはＢ₄Ｃと反応してＡｌＢ₂とＡｌ₃
ＢＣの連続相を生成し、被覆層７を形成する。また、一
部は窒化してＡｌＮとなり、分散相の一部を構成する。
放冷後、処理物を炉内より取出す。固定容器１を解体し
てアルミニウム複合材料被覆鋼管８を得る。

【００３４】処理温度サイクルの最高温度は、670〜120
0℃とすることが好ましい。すなわち、Ａｌの融点以上
であって、鋼製内管３の力学的特性を損なうことのない
温度に上限を抑える必要から制限するのである。

【００３５】Ａｌの酸化を抑制しＡｌの窒化が進行する
雰囲気を構築できれば、窒化性ガスに特に制約はない。
例えば、窒素ガス、アンモニア分解ガス等が挙げられ
る。窒素ガスを適用する場合、窒素ガス圧は絶対圧力で
０．０５〜１Ｍｐａとする。かかる範囲で適度のＡｌの
窒化が進行するのである。過大になると、Ａｌの窒化に
伴う発熱で処理物が異常加熱されてＡｌ融液が噴出した
り、鋼製内管３の変形や溶融をもたらすからである。

【００３６】被覆鋼管８の断面形状は、鋼製内管３とア
ルミニウム製外管２の断面形状の選択により定まる。す
なわち、両者を共に四角管とすれば、四角管状被覆鋼管
８が得られ、また、両者ともに円管とすれば、円管状被
覆鋼管８が得られる。

【００３７】なお、分離皮膜４の肉厚は０．０５〜１ｍ
ｍとすることが好ましい。これは、０．０５ｍｍ未満で
は十分な被覆が困難であり、分離性能に関して信頼性に
欠けるからである。また、１ｍｍを越えると、該被膜の
伝熱抵抗が大きくなり伝熱の障害となるからである。

【００３８】また、鋼管の被覆層７の厚さは２〜１０ｍ
ｍが好ましい。これは、２ｍｍ未満では被覆層により腐
食性のガスおよび溶融塩の母材金属への侵入を長期間に
亘って阻止することは困難となるからであり、また、１
０ｍｍを越えると伝熱抵抗が増して伝熱管としての特性
に問題が生じるからである。

【００３９】次に、さらに製造工程を詳述する。まず、
アルミニウム製外管２を、その外面形状と同一の内面形
状を有する固定容器１に収納する。固定容器1は溶浸温
度までのアルミニウム製外管２の保形と溶融Ａｌとの非
反応性が要求される。固定容器1がないと、アルミニウ
ム製外管２は溶浸に有効に消費されず、多くが流れ落ち
て塊となって集積することとなる。したがって、固定容
器1の適用が好ましい。該固定容器１は溶融Ａｌと反応
し難い材料で構成することが好ましい。溶融Ａｌが固定
容器1の内面で該容器材料と反応すると、溶浸固化後の
処理物が固定容器1と固着して、分離が困難となるだけ
でなく、固定容器1の繰り返し使用が困難となるからで
ある。したがって、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ｚｒ
Ｏ₂、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＯ₂、ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃等の酸化
物、ＴｉＢ₂、ＺｒＢ₂、ＣｒＢ、ＣｒＢ₂等のホウ化
物、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＢＮ等の窒化物、ＳｉＣ等の炭化物が材
料として挙げられる。黒鉛は溶融Ａｌと反応するが、溶
融Ａｌと接触する内面に上述のセラミックスを主成分と
する皮膜を施すことによって固定容器１として使用が可
能となる。固定容器１は変形し難い容器であっても、ま
た、変形の容易なセラミック繊維の織布あるいは織物で
あってもよい。後者の場合、アルミニウム製外管２に密
着するように処理物を包むのである。

【００４０】一方、前述のようにあらかじめ分離皮膜４
を施した鋼製内管３を用意して、これをアルミニウム製
外管２の内部に配設する。両管の間隙に前記混合粉末を
充填するのであるが、これに先立って、図２のように、
間隙端部の一方を多孔質で弾力性のある無機材料ブラン
ケット６ａで閉じる。それから、他端より充填を実施し
て、混合粉末からなる粉末充填層５を形成し、充填口を
無機材料ブランケット６ｂで閉じる。これを炉内に横に
して配設し、前述のように溶浸処理を施す。溶浸、反
応、固化によって、図３に示すように、固定容器１の内
部には被覆層７と分離皮膜４付きの鋼製内管３からなる
被覆鋼管８が生成する。該被覆鋼管８の外寸は固定容器
１の内寸より小さくほぼアルミニウム製外管２の内径に
等しいので図３および図４に示すように両者の間に間隙
が発生する。このため、被覆鋼管８は固定容器１から容
易に取出せる。こうして、図５および図６に示す被覆鋼
管８が得られる。

【００４１】アルミニウム製外管２と鋼製内管３に円管
を適用すると、図７に示すように、被覆層７、分離皮膜
４、鋼製内管３からなる円管状の被覆鋼管８が得られ
る。該被覆鋼管８は、未溶浸Ａｌを主成分とする緻密な
Ａｌ皮膜２ａを有してもよい。本発明になる方法により
四角管、円管に留まることなく多様な断面形状の被覆鋼
管が得られる。長さについても、特に制約はない。

【００４２】なお、アルミニウム製外管２と鋼製内管３
は同心円状に配置する必要は必ずしもない。すなわち、
被覆層７の厚さは、必ずしも均一である必要はない。厚
さが不均一であっても被覆が完全であれば問題ない。

【００４３】こうして得られた被覆層７の組織の１例を
図８に模式的に示す。金属Ａｌの連続相１０、Ａｌ₃Ｂ
Ｃの連続相１１、ＡｌＢ₂の連続相１２が絡み合ってマ
トリックスを構成している。そして溶浸Ａｌの一部が窒
化して生成したＡｌＮの分散相１３が点在している。図
９では、さらに原料として配合したＳｉＣ粉末由来のＳ
ｉＣが分散相１４を構成している。

【００４４】アルミニウム製外管２の粉末充填層５への
溶浸を促進する作用のあるＭｇをアルミニウム製外管２
の合金成分として加えてもよい。また、Ｂ源粉末、例え
ば、Ｂ₄Ｃ粉末とＡｌ粉末に少量のＭｇ粉末を加えて混
合粉末としてもよい。このようなＭｇ粉末はＭｇ粉末を
除く粉末原料１００重量部に対して４重量部以下とす
る。これは、Ｍｇ添加は少量で効果があるが、４重量部
を越える量を選択しても溶浸促進効果は増進しないから
である。

【００４５】

【実施例】以下実施例により、本発明の被覆鋼管の製造
条件、特性及び耐久性試験結果等を説明する。表１、表
２に実施例に基づくデ−タを示す。表３に比較例のデ−
タを示す。

【００４６】（実施例１）まず、２００メッシュ篩通過
Ａｌ粉末を５０ｗｔ％、３２５メッシュ通過Ｂ₄Ｃ粉末
を５０ｗｔ％、３２５メッシュ通過Ｍｇ粉末を１ｗｔ％
の割合で混合した混合粉末を用意した。鋼製内管３とし
て、材質ＳＵＳ３０４、ＪＩＳ呼称２０Ａ（外径２７．
２ｍｍ、内径２１．６ｍｍ）、長さ５５０ｍｍの円管を
採用した。この管の外面に公称内径４０ｍｍ、公称肉厚
１〜１．２ｍｍのＥガラス製編組スリ−ブを装着して分
離皮膜４とした（ちなみに、熱交換用被覆鋼管を製造
後、製品を切断し研磨した面から膜厚を測定したところ
０．６２ｍｍであった。製造中にＥガラス製編組スリ−
ブは圧縮を受け、公称肉厚１〜１．２ｍｍから０．６２
ｍｍに縮小した）。アルミニウム製外管２としてＪＩＳ
記号Ａ６０６３ＴＤ、外径４０ｍｍ、内径３７ｍｍ、長
さ５００ｍｍの円管を採用した。固定容器１として材質
は黒鉛、内径４０．２ｍｍ、外径１００ｍｍ、長さ５５
０ｍｍの円管を採用した。３つの円管を内側より、鋼製
内管３、アルミニウム製外管２、固定容器１の順に同心
円をなすように配設し、一端を内径２７．２ｍｍ、外径
３７ｍｍ、厚さ６ｍｍ、ムライト製の無機材料ブラケッ
ト６ａを鋼製内管３とアルミニウム製外管２の間に配し
て塞ぎ、これを下端となるように立てた。この上端よ
り、上端部６ｍｍを残して前記混合粉末を充填した。上
端を内径２７．２ｍｍ、外径３７ｍｍ、厚さ６ｍｍ、ム
ライト製の無機材料ブランケット６ｂで塞いだ。これを
横にして雰囲気炉に配設した。まず、常温で真空排気し
て窒素ガスと置換した。ガス圧力を絶対圧で０．１１Ｍ
Ｐａに保持しつつ、10℃／ｍｉｎの昇温速度で700℃ま
で加熱し、７Ｈｒ、700℃で保持した。この後、電源を
切って放冷した。

【００４７】炉から取出して、固定容器１より内容物を
引出し、被覆鋼管８ができていることを確認した。両端
の無機材料ブランケット６ａ、６ｂを除去し、重量測定
をしたところ、被覆部に３．５２ｗｔ％の重量増加が認
められた。これはＡｌの窒化によるものである。外径は
３７．４ｍｍであり、アルミニウム製外管２の内径３７
ｍｍに比べて若干大きかった。

【００４８】該被覆鋼管８より試料を採取し、嵩密度と
気孔率を求め、元素分析、ＸＲＤによる結晶相同定、溶
融塩接触試験に供した。嵩密度２．５７ｇ／ｃｃ、気孔
率３．５％であった。元素分析によりＢ：２１．６ｗｔ
％、Ａｌ：６７．９ｗｔ％が得られ、該Ｂは、ＸＲＤ同
定によりＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣとして存在することがわか
った。溶融塩接触試験は、処理物を都市ごみ焼却炉より
採取した灰に埋設した坩堝を大気炉に配置して昇温速度
１５℃／ｍｉｎで６50℃まで昇温し、同温度に１４４ｈ
ｒ保持後、放冷する方法により実施した。該灰はＮａＣ
ｌ、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ₂、ＰｂＣｌ₂等の化合物の形態で
Ｃｌを８ｗｔ％含有しており、これらの塩化物が溶融塩
を形成する。試験後の試料の外観に変化は認められず、
切断面にも異常は見られなかった。以上述べたように、
ＢをＡｌＢ₂およびＡｌ₃ＢＣで存在させたことにより、
Ｂ：２１．６ｗｔ％、Ａｌ：６７．９ｗｔ％を含む該材
料の耐食性は極めて良好であった。

【００４９】（実施例２）２００メッシュ篩通過Ａｌ粉
末を３５ｗｔ％、３２５メッシュ通過Ｂ₄Ｃ粉末を１５
ｗｔ％、２００メッシュ通過ＳｉＣ粉末を５０ｗｔ％、
３２５メッシュ通過Ｍｇ粉末を１ｗｔ％の割合で混合し
た混合粉末を用意した。これを出発物質として、実施例
1と同一の手順により被覆鋼管８を得た。重量測定をし
たところ、被覆部に５．３９ｗｔ％の重量増加が認めら
れた。これはＡｌの窒化によるものである。外径は３
７．１ｍｍであり、アルミニウム製外管２の内径３７ｍ
ｍにほぼ等しかった。分離皮膜４の厚さは、０．５１ｍ
ｍであった。

【００５０】該被覆鋼管８より試料を採取し、嵩密度と
気孔率を求め、元素分析、ＸＲＤによる結晶相同定、溶
融塩接触試験に供した。嵩密度２．６９ｇ／ｃｃ、気孔
率２．７％であった。元素分析によりＢ：６．８ｗｔ
％、Ａｉ：５８．６ｗｔ％が得られ、該Ｂは、ＸＲＤ同
定によりＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣとして存在することがわか
った。溶融塩接触試験は、処理物を都市ごみ焼却炉より
採取した灰に埋設した坩堝を大気炉に配置して昇温速度
１５℃／ｍｉｎで６５０℃まで昇温し、同温度に１４４
ｈｒ保持後、放冷する方法により実施した。該灰はＮａ
Ｃｌ、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ₂、ＰｂＣｌ₂等の化合物の形態
でＣｌを８ｗｔ％含有しており、これらの塩化物が溶融
塩を形成する。試験後の試料の外観に変化は認められ
ず、切断面にも異常は見られなかった。以上述べたよう
に、ＢをＡｌＢ₂およびＡｌ₃ＢＣで存在させたことによ
り、Ｂ：６．８ｗｔ％、Ａｌ：５８．６ｗｔ％を含む該
材料の耐食性は極めて良好であった。

【００５１】（実施例３）ＢＮをＢ₄ＣとＣを主たるバ
インダ−として焼結させて粉砕する方法により、ＢＮ、
Ｂ₄Ｃ、Ｃ等が複合化して個々の粒子を構成するＢＮＣ
粉末を用意した。組成は６４．４ｗｔ％ＢＮ、２３．２
ｗｔ％Ｂ₄Ｃ、７．７ｗｔ％Ｃ、４．７ｗｔ％ＡｌＮで
ある。２００メッシュ篩通過Ａｌ粉末を５０ｗｔ％、３
２５メッシュ通過Ｂ₄Ｃ粉末を２０ｗｔ％、３２５メッ
シュ通過ＢＮＣ粉末を３０ｗｔ％、３２５メッシュ通過
Ｍｇ粉末を１ｗｔ％の割合で混合した混合粉末を用意し
た。これを出発物質として、実施例1と同一の手順によ
り被覆鋼管８を得た。重量測定をしたところ、被覆部に
４．６１ｗｔ％の重量増加が認められた。これはＡｌの
窒化によるものである。外径は３６．８ｍｍであり、ア
ルミニウム製外管２の内径３７ｍｍより若干小さかっ
た。分離皮膜４の厚さは、０．４５ｍｍであった。

【００５２】該被覆鋼管８より試料を採取し、嵩密度と
気孔率を求め、元素分析、ＸＲＤによる結晶相同定、溶
融塩接触試験に供した。嵩密度２．５２ｇ／ｃｃ、気孔
率４．６％であった。元素分析によりＢ：１６．１ｗｔ
％、Ａｌ：６８．７ｗｔ％が得られ、該Ｂは、ＸＲＤ同
定によりＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣおよび未反応のＢ₄Ｃとし
て存在することがわかった。溶融塩接触試験は、処理物
を都市ごみ焼却炉より採取した灰に埋設した坩堝を大気
炉に配置して昇温速度１５℃／ｍｉｎで６５０℃まで昇
温し、同温度に１４４ｈｒ保持後、放冷する方法により
実施した。該灰はＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ₂、Ｐｂ
Ｃｌ₂等の化合物の形態でＣｌを８ｗｔ％含有してお
り、これらの塩化物が溶融塩を形成する。試験後の試料
の外観に変化は認められず、切断面にも異常は見られな
かった。以上述べたように、ＢをＡｌＢ₂およびＡｌ₃Ｂ
Ｃで存在させたことにより、Ｂ：１６．１ｗｔ％、Ａ
ｌ：６８．７ｗｔ％を含む該材料の耐食性は極めて良好
であった。

【００５３】（実施例４）２００メッシュ篩通過Ａｌ粉
末を６０ｗｔ％、３２５メッシュ通過Ｂ₄Ｃ粉末を１０
ｗｔ％、３２５メッシュ通過ＣａＢ₆粉末を３０ｗｔ
％、３２５メッシュ通過Ｍｇ粉末を１ｗｔ％の割合で混
合した混合粉末を用意した。これを出発物質として、実
施例1と同一の手順により被覆鋼管を得た。重量測定を
したところ、被覆部に５．３９ｗｔ％の重量増加が認め
られた。これはＡｌの窒化によるものである。外径は３
７．４ｍｍであり、アルミニウム製外管２の内径３７ｍ
ｍに比べて大きかった。分離皮膜４の厚さは、０．６０
ｍｍであった。

【００５４】該被覆鋼管８より試料を採取し、嵩密度と
気孔率を求め、元素分析、ＸＲＤによる結晶相同定、溶
融塩接触試験に供した。嵩密度２．５７ｇ／ｃｃ、気孔
率３．５％であった。元素分析によりＢ：１４．７ｗｔ
％、Ａｌ：７２．６ｗｔ％が得られ、該Ｂは、ＸＲＤ同
定によりＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣとして存在することがわか
った。溶融塩接触試験は、処理物を都市ごみ焼却炉より
採取した灰に埋設した坩堝を大気炉に配置して昇温速度
１５℃／ｍｉｎで６５０℃まで昇温し、同温度に１４４
ｈｒ保持後、放冷する方法により実施した。該灰はＮａ
Ｃｌ、ＫＣｌ、ＺｎＣｌ₂、ＰｂＣｌ₂等の化合物の形態
でＣｌを８ｗｔ％含有しており、これらの塩化物が溶融
塩を形成する。試験後の試料の外観に変化は認められ
ず、切断面にも異常は見られなかった。以上述べたよう
に、ＢをＡｌＢ₂およびＡｌ₃ＢＣで存在させたことによ
り、Ｂ：１４．７ｗｔ％、Ａｌ：７２．６ｗｔ％を含む
該材料の耐食性は極めて良好であった。

【００５５】（実施例５）２００メッシュ篩通過Ａｌ粉
末を５０ｗｔ％、３２５メッシュ通過Ｂ₄Ｃ粉末を５０
ｗｔ％、３２５メッシュ通過Ｍｇ粉末を１ｗｔ％の割合
で混合した混合粉末を用意した。これを出発物質とし
て、実施例1と同一の手順により被覆鋼管８を得た。但
し、溶浸の温度条件を変更し、700℃、７ｈｒ保持後、
さらに1050℃に上げて４ｈｒ保持してから放冷した。重
量測定をしたところ、被覆部に４．２１ｗｔ％の重量増
加が認められた。これはＡｌの窒化によるものである。
外径は３７．６ｍｍであり、アルミニウム製外管２の内
径３７ｍｍに比べて膨張が確認された。分離皮膜４の厚
さは、０．４４ｍｍであった。

【００５６】該被覆鋼管８より試料を採取し、嵩密度と
気孔率を求め、元素分析、ＸＲＤによる結晶相同定、溶
融塩接触試験に供した。嵩密度２．７２ｇ／ｃｃ、気孔
率１．６％であった。元素分析によりＢ：２１．９ｗｔ
％、Ａｌ：６７．６ｗｔ％が得られ、該Ｂは、ＸＲＤ同
定によりＡｌＢ₂とＡｌ₃ＢＣのほかＡｌＢ₁₂、ＡｌＢ₁₂
Ｃ₂としても存在することがわかった。溶融塩接触試験
は、処理物を都市ごみ焼却炉より採取した灰に埋設した
坩堝を大気炉に配置して昇温速度１５℃／ｍｉｎで６５
０℃まで昇温し、同温度に１４４ｈｒ保持後、放冷する
方法により実施した。該灰はＮａＣｌ、ＫＣｌ、ＺｎＣ
ｌ₂、ＰｂＣｌ₂等の化合物の形態でＣｌを８ｗｔ％含有
しており、これらの塩化物が溶融塩を形成する。試験後
の試料の外観に変化は認められず、切断面にも異常は見
られなかった。以上述べたように、ＢをＡｌＢ₂、Ａｌ₃
ＢＣ、ＡｌＢ₁₂、ＡｌＢ₁₂Ｃ₂で存在させたことによ
り、Ｂ：２１．９ｗｔ％、Ａｌ：６７．６ｗｔ％を含む
該材料の耐食性は極めて良好であった。

【００５７】（比較例１）ＩＮＣＯＮＥＬ６２５の組成
を表３に示す。１０ｍｍ×２０ｍｍ×３ｍｍの試験片を
実施例と同一の条件で溶融塩接触試験に供した。試験後
の試験片は前面がスケ−ルに覆われていたが、剥離が多
く認められ、保護膜としては機能していなかった。

【００５８】Ｂ：１〜４５ｗｔ％、Ａｌ：４０〜９９ｗ
ｔ％を含み、該Ｂの一部または全部がＡｌＢ２、ＡｌＢ
１２、Ａｌ３ＢＣ、ＡｌＢ１２Ｃ２より選ばれた1種ま
たは複数の化合物よりなる被覆層を外面に有する鋼管に
関する５個の実施例では、600℃を越える高温において
も塩化物含有溶融塩の接触する腐食環境下において被覆
層に腐食の徴候が認められないのに対して、ニッケル基
合金について記述した比較例１においては腐食が進行し
ていた。

【００５９】

【表１】

【００６０】

【表２】

【００６１】

【表３】

【００６２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、鋼管の
外面に、ＡｌＢ₂、ＡｌＢ₁₂、Ａｌ₃ＢＣ、ＡｌＢ₁₂Ｃ₂
の中から選ばれた１種以上の化合物を主成分とし、Ｂ含
有量が１〜４５ｗｔ％、Ａｌ含有量が４０〜９９ｗｔ％
である被覆層を有する熱交換用被覆鋼管としたので、塩
化物含有溶融塩接触環境下で極めて優れた耐食性を発揮
する熱交換器用被覆鋼管を提供する。そこで、都市ご
み、下水汚泥、製紙スラッジ等の各種産業廃棄物の燃焼
炉、石炭燃焼炉、石炭ガス化炉等で塩化物含有溶融塩と
接触する部位に適用される熱交換器用伝熱管の寿命延
長、あるいは、より過酷な条件での設備の運転を可能に
する。

【００６３】また、前記被覆層がさらに金属Ａｌを含有
する熱交換用被覆鋼管としたので、金属アルミニウムに
由来する延性を獲得し、衝撃強度を増した熱交換用被覆
鋼管が得られる。

【００６４】また、鋼管の外面に分離皮膜があり、該分
離皮膜上に前記被覆層を設けた熱交換用被覆鋼管とした
ので、前記被覆層中に亀裂が進展することを防止でき、
信頼性の高い熱交換用被覆鋼管が得られる。

【００６５】また、鋼管の外面に、Ｂ₄Ｃ及び／又はＣ
ａＢ₆と、金属Ａｌとを含む充填層を形成した後、窒化
性ガス雰囲気で600〜1200℃に加熱して熱交換用被覆鋼
管を製造するので、塩化物含有溶融塩接触環境下で極め
て優れた耐食性を発揮する熱交換器用被覆鋼管を製造で
きる。

【００６６】また、鋼管を鋼製内管とし、その外周にア
ルミニウム製外管を配し、該両管の間隙にＢ₄Ｃ及び／
又はＣａＢ₆と、金属Ａｌとを含む無機材料粉末を充填
して、二重管構造体を形成した後、該二重管構造体を窒
化性ガス雰囲気で600〜1200℃に加熱して熱交換用被覆
鋼管を製造するので、アルミニウム製外管からのアルミ
ニウムが被覆層に溶浸しアルミニウム複合材料被覆鋼管
を得る。従って、熱交換器用被覆鋼管の特性が向上す
る。

【００６７】また、前記の熱交換器用被覆鋼管を熱交換
器に使用する。これにより塩化物を含む溶融塩の発生を
伴う非常に厳しい腐食環境でも充分な耐食性を有する熱
交換器が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の、溶浸処理前の処理物
の軸に直角方向の切断面を示す図。

【図２】本発明の実施の啓太の、溶浸処理前の処理物
の長手方向の切断面を示す図。

【図３】本発明の実施の形態の、溶浸処理後の処理物
の軸に直角方向の切断面を示す図。

【図４】本発明の実施の形態の、溶浸処理後の処理物
の長手方向の切断面を示す図。

【図５】本発明の実施の形態１の、四角管状被覆鋼管
の軸に直角方向の切断面を示す図。

【図６】本発明の実施の形態の、四角管状被覆鋼管の
長手方向の切断面を示す図。

【図７】本発明の実施の形態の、円管状の被覆鋼管の
軸に直角方向の切断面を示す図。

【図８】本発明の実施の形態の、被覆層の組織を模式
的に示す図。

【図９】本発明の実施の形態の、別の被覆層の組織を
模式的に示す図。

【符号の説明】

２アルミニウム製外管、３鋼管（鋼製内管）４分
離皮膜（セラミック繊維材料）、５無機材料粉末、７
被覆層、８被覆鋼管。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２８Ｆ 21/08 Ｆ２８Ｆ 21/08 ＦＦターム(参考） 4F100 AA31B AB03A AB10B AD00C BA02 BA03 BA07 BA10A BA10B DD31 DG01C GB90 JB02 YY00B 4K044 AA02 AB03 BA10 BA12 BA13 BA14 BA18 BB01 BB03 BC02 CA11 CA12 CA25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鋼管の外面に、ＡｌＢ₂、ＡｌＢ₁₂、Ａ
ｌ₃ＢＣ、ＡｌＢ₁₂Ｃ ₂の中から選ばれた１種以上の化合
物を主成分とし、Ｂ含有量が１〜４５ｗｔ％、Ａｌ含有
量が４０〜９９ｗｔ％である被覆層を有することを特徴
とする熱交換用被覆鋼管。
【請求項２】前記被覆層がさらに金属Ａｌを含有する
ことを特徴とする請求項1記載の熱交換用被覆鋼管。
【請求項３】鋼管の外面に分離皮膜があり、該分離皮
膜上に前記被覆層を設けたことを特徴とする請求項１又
は請求項２記載の熱交換用被覆鋼管。
【請求項４】鋼管の外面に、Ｂ₄Ｃ及び／又はＣａＢ₆
と、金属Ａｌとを含む充填層を形成した後、窒化性ガス
雰囲気で600〜1200℃に加熱することを特徴とする請求
項１又は請求項２記載の熱交換用被覆鋼管の製造方法。
【請求項５】外面に分離皮膜を有する鋼管の前記分離
皮膜上に、Ｂ₄Ｃ及び／又はＣａＢ₆と、金属Ａｌとを含
む充填層を形成した後、窒化性ガス雰囲気で600〜1200
℃に加熱することを特徴とする請求項３記載の熱交換用
被覆鋼管の製造方法。
【請求項６】鋼管を鋼製内管とし、その外周にアルミ
ニウム製外管を配し、該両管の間隙にＢ₄Ｃ及び／又は
ＣａＢ₆と、金属Ａｌとを含む無機材料粉末を充填し
て、二重管構造体を形成した後、該二重管構造体を窒化
性ガス雰囲気で600〜1200℃に加熱することを特徴とす
る請求項１又は請求項２記載の熱交換用被覆鋼管の製造
方法。
【請求項７】外面に分離皮膜を有する鋼管を鋼製内管
とし、前記分離皮膜の外周にアルミニウム製外管をを配
し、該両管の間隙にＢ₄Ｃ及び／又はＣａＢ₆と、金属Ａ
ｌとを含む無機材料粉末を充填して、二重管構造体を形
成した後、該二重管構造体を窒化性ガス雰囲気で600〜1
200℃に加熱することを特徴とする請求項３記載の熱交
換用被覆鋼管の製造方法。
【請求項８】前記分離皮膜が前記鋼製内管に巻きつけ
たセラミック繊維材料であることを特徴とする請求項７
記載の熱交換用被覆鋼管の製造方法。
【請求項９】請求項１〜請求項３のいずれか1項に記
載の熱交換用被覆鋼管を使用したことを特徴とする熱交
換器。