JP2003042689A - 多管式熱交換器の防食方法及び多管式熱交換器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チューブシート表面の腐食拡大を抑制すると
ともに、施工性の向上及びコストの低減を可能とした多
管式熱交換器の防食方法及び多管式熱交換器を提供す
る。 【解決手段】 チューブシート３の表面に、ＳＵＳから
なる耐食性膜４を溶射したのち、当該耐食性膜４の表面
をＳＵＳからなる耐食性保護板５で覆い、耐食性保護板
５の外周面とシェル１の内壁とを固着部５ｂのみでタッ
プ溶接する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多管式熱交換器の
防食方法及び多管式熱交換器に関し、特に、施工効率の
向上やコストの削減に有効な技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、塩酸や塩化アンモニウム等の腐
食性物質が微量に含まれる油等流体の熱交換を行う熱交
換器では、複数の伝熱管（チューブ）を固定している炭
素綱からなるチューブシートの外表面が流体によって腐
食されることが多々ある。この腐食によって、チューブ
シートの全表面が均一に削れてしまったり、或いは、チ
ューブシートに部分的な凹みが生じてしまったりする不
具合が発生する。このため、このような腐食されたチュ
ーブシートは取り外し、新たなチューブシートを設置す
る必要があるが、数百或いは数千本のチューブが溶接等
で固定されているチューブシートの全てを交換するのは
非常に困難である。

【０００３】そこで、腐食されたチューブシートのさら
なる腐食拡大を防止するため、チューブシート表面に、
チューブ配列に合わせて本数分の貫通孔を有する保護板
を、その貫通孔にチューブが貫通した状態で被せ、チュ
ーブ及びチューブシート面に完全溶接付けするという方
法が知られている。この方法によれば、保護板で腐食さ
れたチューブシート表面を完全に覆うことによって、チ
ューブシートを交換しなくてもチューブシートの腐食拡
大を防止できるようになった。よって、チューブシート
の全交換にかかる作業効率を向上させるとともに、コス
トを削減させることが可能となった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記方法に
おいては、保護板と、チューブ及びチューブシートとを
完全に溶接付けするため、現場での施工が困難であると
いう不具合があった。また、チューブシートに被せた保
護板がさらに腐食された場合に、この保護板を取り外
し、再度新たな保護板を施工するためには、多額の費用
と工事日数を要するという問題があった。

【０００５】また、チューブが長年の使用によって劣化
している場合には、保護板を完全溶接する際の溶接入熱
により、チューブに割れ等の悪影響を及ぼす危惧もあっ
た。本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、
チューブシート表面の腐食拡大を確実に抑制するととも
に、施工性の向上及びコストの低減を可能とした多管式
熱交換器の防食方法及び多管式熱交換器を提供すること
を課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、請求項１に記載の発明は、シェルと、当該シ
ェル内に配設される複数本の伝熱管と、当該伝熱管の両
端を支持するチューブシートと、当該チューブシートを
覆うチューブシートカバーとを備えた多管式熱交換器の
防食方法において、前記チューブシートの表面を耐食性
膜で被覆したのち、さらに当該耐食性膜の表面を耐食性
保護板で覆うとともに、当該耐食性保護板を前記チュー
ブシートに部分的に固定した多管式熱交換器の防食方法
としている。

【０００７】請求項１に記載の多管式熱交換器の防食方
法において、チューブシートの表面を耐食性膜で被覆し
たのち、当該耐食性膜のさらに表面を耐食性保護板で覆
ったことによって、流体によるチューブシートの腐食拡
大を抑制することが可能となる。ここで、流体によって
チューブシートに生じる腐食として、時間が経過するに
つれて表面が全体的に削られる赤錆等の全体的腐食と、
流体の乱流によって局所的に凹みが生じる局所的腐食と
がある。請求項１に記載の発明において、チューブシー
トの表面を耐食性膜で被覆したのち、さらにその表面を
耐食性保護板で覆ったことによって、 局所的に凹みが発
生する局所的腐食の原因と考えられる流体の乱流は、チ
ューブシート表面には影響しない。このため、致命的な
腐食に至る可能性の高い局所的腐食は耐食性保護板表面
に生じ、局所的腐食がチューブシート表面に生じること
を抑制することができ、チューブシートの長寿命化を図
ることが可能となる。

【０００８】また、耐食性保護板をチューブシートに部
分的に固定したことで、チューブシートと耐食性保護板
との間には隙間が存在し、流体が侵入するようになる。
しかし、チューブシートの表面に耐食性膜を形成したこ
とによって、チューブシート表面に全体的腐食が発生す
ることを抑制し、チューブシートの長寿命化を図ること
が可能となる。

【０００９】さらに、耐食性膜を覆った耐食性保護板を
チューブシートに部分的に固定したことによって、耐食
性保護板の施工性を向上させるとともに、耐食性保護板
を交換する際の施工性の向上及びコストの低減を実現さ
せることが可能となる。さらに、耐食性保護板をチュー
ブシートに部分的に固定することにより、例えば、溶接
入熱による伝熱管 (チューブ）の割れなどを抑制するこ
とが可能となる。

【００１０】ここで、耐食性保護板を固定する位置は、
チューブシートに直接的に固定するようにしても、シェ
ル内壁やチューブ等に固定することにより、チューブシ
ートに間接的に固定するようにしても、チューブシート
及びシェル内壁やチューブ等の両方に固定するようにし
ても構わない。請求項２に記載の発明は、請求項１に記
載の多管式熱交換器の防食方法において、前記耐食性保
護板を分割して形成し、分割したそれぞれの前記耐食性
保護板をチューブシートに部分的に固定したものとして
いる。

【００１１】請求項２に記載の多管式熱交換器の防食方
法において、耐食性保護板を分割して形成し、分割され
たそれぞれの耐食性保護板を部分的に固定したことによ
って、腐食された耐食性保護板を交換する際に、腐食さ
れた最小範囲の耐食性保護板のみを取り替えることが可
能となる。よって、施工性の向上及びコストの削減を実
現することが可能となる。

【００１２】請求項３に記載の発明は、シェルと、当該
シェル内に配設される複数本の伝熱管と、当該伝熱管の
両端を支持するチューブシートと、当該チューブシート
を覆うチューブシートカバーとを備えた多管式熱交換器
において、耐食性膜が形成されたチューブシートの表面
が耐食性保護板で覆われ、当該耐食性保護板が前記チュ
ーブシートに部分的に固定されている多管式熱交換器と
している。

【００１３】請求項３に記載の多管式熱交換器におい
て、耐食性膜が形成されたチューブシートの表面を耐食
性保護板で覆い、当該耐食性保護板をチューブシートに
部分的に固定したことによって、請求項１と同様に、流
体によるチューブシートの腐食拡大を抑制することが可
能となる。また、耐食性膜を覆った耐食性保護板をチュ
ーブシートに部分的に固定したことによって、耐食性保
護板の施工性を向上させるとともに、耐食性保護板を交
換する際の施工性の向上及びコストの低減を実現させる
ことが可能となる。

【００１４】ここで、チューブシートへの耐食性膜及び
耐食性保護板の形成は、腐食された後の多管式熱交換器
に適用してもよいし、腐食される前の多管式熱交換器に
適用しても構わない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、 本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。図１は、本発明に係る一
実施形態における多管式熱交換器の側断面図である。図
２は、本発明に係る一実施形態における耐食性保護板を
示し、（Ａ）は図１における多管式熱交換器の左側面側
の耐食性保護板の正面図で、（Ｂ）は図１における多管
式熱交換器の右側面側の耐食性保護板の正面図である。
なお、図１では、固定管板型多管式熱交換器を例にとっ
て説明する。

【００１６】本実施の形態における多管式熱交換器１０
０は、コークス炉ガス中に含まれる粗軽油（ベンゼン、
キシレン、トルエン等）を回収する工程で用いられるも
のであり、図１に示すように、略円筒状をしたシェル１
と、その内部に略水平方向に配設され、ステンレス鋼等
からなる円筒状をした多数本の伝熱管 (チューブ）２
（図中、往路の伝熱管、 復路の伝熱管とをそれぞれ１本
ずつ示している）と、当該チューブ２の両端を支持し、
炭素綱等からなるチューブシート３Ａ、３Ｂと、チュー
ブシート３を覆うチューブシートカバー６と、から構成
されている。

【００１７】チューブシート３は、図１における左側面
側に設置されるチューブシート３Ａと、右側面側に設置
されるチューブシート３Ｂとによって、 チューブ２の両
端を支持している。このチューブシート３Ａ、３Ｂは、
それぞれシェル１の内径と略同一直径を有する円板状を
しており、複数本のチューブ２の配列に合わせた本数分
の貫通孔３ａが形成され、この貫通孔３ａに、複数本の
チューブ２の両端が貫通して溶接固定されている。ま
た、このチューブシート３Ａ、３Ｂの外周面は、フラン
ジによりシェル１とチューブシートカバー６に固定され
ている。

【００１８】チューブシートカバー６は、チューブシー
ト３Ｂよりも外側の右側面下部には、流体Ａの入口１１
Ａを備え、同様に、チューブシート３Ｂよりも外側の右
側面上部には流体Ａの出口１２Ａを具備している。シェ
ル１は、チューブシート３Ｂよりも内側の右側面上部に
は流体Ｂの入口１１Ｂを備え、同様に、チューブシート
３Ａよりも内側の左側面下部には流体Ｂの出口１２Ｂを
具備している。

【００１９】また、チューブシート３Ｂの外表面からチ
ューブシートカバー６の右側端にかけて、略水平方向に
仕切り板６ａが形成され、チューブシートカバー６内部
を上下方向に二分割している。上記構成の多管式熱交換
器１００において、流体Ａとしての油は、流体Ａの入口
１１Ａから流入され、チューブ２内を通過したのち、流
体Ａの出口１２Ａから流出される。一方、流体Ｂとして
の油は、流体Ｂの入口１１Ｂから流入し、水平方向に設
置されたチューブ２の外周面を通過して、流体Ｂの出口
１２Ｂから流出される。ここで、チューブ２内を伝達さ
れる流体Ａは伝熱管内側流体、チューブ２外を伝達され
る流体Ｂは伝熱管外側流体と呼ばれ、チューブシート３
及び仕切り板６ａによって、それらの流体Ａと流体Ｂと
が混合しないように隔離されている。このとき、温度差
を有する流体Ａと流体Ｂとの間で、熱交換が行われる。

【００２０】ところで、上記構成の多管式熱交換器１０
０を用いて腐食性流体の熱交換を長期間行うと、流体Ａ
と直接接触するチューブシート３Ａ、３Ｂの外表面に
は、赤錆等によって全表面が均一に削られる全体的腐食
と、流体Ａの乱流によって局所的に凹みが生じる局所的
腐食とが生じてしまう。このように腐食されたチューブ
シート３Ａ、３Ｂ表面の腐食拡大を防止するため、本発
明における多管式熱交換器１００の防食方法は、まず、
多管式熱交換器１００において、腐食されたチューブシ
ート３Ａ、３Ｂの表面に、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等腐
食性材料からなる耐食性膜４の溶射を行う。ここで、チ
ューブシート３Ａ、３Ｂには、略同一厚みの耐食性膜４
が形成されるため、耐食性膜４によって凹部が埋め込ま
れるわけではなく、チューブシート３の表面は依然とし
て凹みが形成された状態である。

【００２１】次に、耐食性膜４が溶射されたチューブシ
ート３Ａ、３Ｂの表面に、チューブ２を貫通孔５ａに貫
通させた状態で耐食性保護板５Ａ、５Ｂを被せる。ここ
で、耐食性保護板５は、チューブシート３と略同一直径
を有する円板状で、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等腐食性材
料から形成されており、チューブシート３Ａに被せる耐
食性保護板５Ａと、チューブシート３Ｂに被せる耐食性
保護板５Ｂとを備えている。この耐食性保護板５Ａ、５
Ｂには、チューブシート３と同様に、チューブ２の配列
に合わせた本数分の貫通孔５ａが、チューブ２外径より
も若干大きめに形成されている。また、チューブシート
カバー６に設けられた仕切り板６ａに合わせて、チュー
ブシート３Ｂに被せる耐食性保護板５Ｂは、２分割に形
成されている。そして、耐食性保護板５Ａ及び耐食性保
護板５Ｂの貫通孔５ａに、複数本のチューブ２の両端が
貫通した状態で、図２に示すように、耐食性保護板５Ａ
とチューブシート３Ａ、及び耐食性保護板５Ｂとチュー
ブシート３Ｂとがそれぞれの外周及び内部における固定
部５ｂで部分的にタップ溶接されている。このとき、耐
食性保護板５Ａ、５Ｂと、チューブシート３Ａ、３Ｂと
を完全に溶接固定していないため、耐食性保護板５Ａ、
５Ｂと、チューブシート３Ａ、３Ｂとの間には隙間Ｓが
存在している。

【００２２】上記多管式熱交換器１００の防食方法にお
いて、腐食されたチューブシート３Ａ、３Ｂの外表面に
耐食性膜４を形成したのち、さらにその表面を耐食性保
護板５で覆ったことによって、局所的に凹みが発生する
局所的腐食の原因と考えられる流体の乱流は、チューブ
シート３表面には影響しない。よって、致命的な腐食に
至る可能性の高い局所的腐食は耐食性保護板表面に生
じ、この局所的腐食がチューブシート３表面に生じるこ
とを抑制することができるため、チューブシート３の長
寿命化を図ることが可能となる。

【００２３】また、耐食性膜４と耐食性保護板５との間
に存在する隙間Ｓには、流体が侵入してしまうが、赤錆
等の全体的腐食は、チューブシート３表面に形成された
耐食性膜４で抑制できる。このため、全体的腐食がチュ
ーブシート３表面に生じることを抑制することができ、
チューブシート３の長寿命化を図ることが可能となる。

【００２４】さらに、耐食性保護板５を、チューブシー
ト６に部分的に溶接などで固定したことによって、耐食
性保護板５の施工効率を向上させることが可能となる。
また、固定した耐食性保護板５の局所的腐食や全体的腐
食が進行し、再度耐食性保護板５を取り替えることにな
った際にも、チューブシート６に部分的に固定された耐
食性保護板５は容易に取り外すことが可能である。よっ
て、耐食性保護板５の取り外し及び再施工にかかる施工
効率を向上させることが可能となる。さらに、耐食性保
護板５をチューブシート３に完全に溶接しないことによ
って、劣化の激しいチューブ２への溶接入熱による割れ
などを抑制することが可能となる。

【００２５】さらに、耐食性保護板５を分割して形成
し、それぞれを別個に取り付けるようにしたことによっ
て、耐食性保護板５の再施工の際に、腐食された最小範
囲の耐食性保護板５のみを取り替えることが可能となる
ため、施工効率の向上及びコストの削減を実現させるこ
とが可能となる。ここで、本実施の形態において、耐食
性膜４及び耐食性保護板５をＳＵＳで形成したが、これ
に限らず、耐食性材料であるのであれば、金属材料、 非
金属材料を問わず、いずれのものを使用しても構わな
い。ただし、非金属材料によって耐食性保護板５を形成
するのであれば、固着方法を工夫する必要がある。

【００２６】また、耐食性保護板５、特に耐食性保護板
５Ｂを２分割するようにしたが、これに限らず、仕切り
板６ａの位置を考慮して自由に設定することが可能であ
る。さらに、本実施の形態において、固定管板型多管式
熱交換器の例で説明したが、遊動頭式など他のタイプの
多管式熱交換器に適用することが可能である。さらに、
本実施の形態において、コークス炉ガス中に含まれる粗
軽油（ベンゼン、キシレン、トルエン等）を回収する工
程の多管式熱交換器１００に適用したが、これに限ら
ず、いずれの多管式熱交換器に適用することが可能であ
る。

【００２７】さらに、本実施の形態に示したように、本
発明に係る多管式熱交換器１００の防食方法は、コスト
削減等諸事情により、炭素鋼等安価な材料でチューブシ
ート３を製作した多管式熱交換器１００を補修するため
に最適であるが、これに限らず、腐食が生じていない新
品の多管式熱交換器に最初から適用し、チューブシート
３表面の腐食を前もって予防するようにしても構わな
い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明における多
管式熱交換器の防食方法によると、流体によって生じる
チューブシート表面の腐食拡大を抑制するとともに、施
工性の向上及びコストの削減を可能とすることができ
る。特に、 請求項２に記載の発明によると、耐食性保護
板が腐食されてしまった場合に、腐食された最小範囲の
みの耐食性保護板を取り替えることが可能となるため、
施工性の向上及びコストの削減を実現することが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態における多管式熱交換
器の側断面図である。

【図２】本発明に係る一実施形態における耐食性保護板
を示し、（Ａ）は図１における多管式熱交換器の左側面
側の耐食性保護板の正面図で、（Ｂ）は図１における多
管式熱交換器の右側面側の耐食性保護板の正面図であ
る。

【符号の説明】

１ シェル ２ 伝熱管（チューブ） ３ａ 貫通孔 ３Ａ、３Ｂ チューブシート ４ 耐食性膜 ５Ａ、５Ｂ 耐食性保護板 ５ａ 貫通孔 ５ｂ 固定部 ６ チューブシートカバー ６ａ 仕切り板 １１Ａ 流体Ａの入口 １１Ｂ 流体Ｂの入口 １２Ａ 流体Ａの出口 １２Ｂ 流体Ｂの出口 １００ 多管式熱交換器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シェルと、当該シェル内に配設される複
   数本の伝熱管と、当該伝熱管の両端を支持するチューブ
   シートと、当該チューブシートを覆うチューブシートカ
   バーとを備えた多管式熱交換器の防食方法において、 前記チューブシートの表面を耐食性膜で被覆したのち、
   さらに当該耐食性膜の表面を耐食性保護板で覆うととも
   に、当該耐食性保護板を前記チューブシートに部分的に
   固定したことを特徴とする多管式熱交換器の防食方法。
2. 【請求項２】 前記耐食性保護板を分割して形成し、分
   割したそれぞれの前記耐食性保護板を前記チューブシー
   トに部分的に固定したことを特徴とする請求項１に記載
   の多管式熱交換器の防食方法。
3. 【請求項３】 シェルと、当該シェル内に配設される複
   数本の伝熱管と、当該伝熱管の両端を支持するチューブ
   シートと、当該チューブシートを覆うチューブシートカ
   バーとを備えた多管式熱交換器において、 耐食性膜が形成されたチューブシートの表面が耐食性保
   護板で覆われ、当該耐食性保護板が前記チューブシート
   に部分的に固定されていることを特徴とする多管式熱交
   換器。