JPH03133632A - Ｕ字型熱交換器用伝熱管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は管内を海水、河海水又は淡水等の冷却水が通流
する熱交換器用伝熱管及びその製造方法に関し、特にＵ
字型に湾曲されその内面に冷却水による腐食を防止する
ための耐食性保護皮膜が形成されたＵ字型熱交換器用伝
熱管及びその製造方法に関する。

［従来の技術］ 管内面に海水、河海水又は淡水を冷却水として通水する
熱交換器用の伝熱管としては、従来から銅又は調合金製
の管材が使用されている。この場合に、冷却水による腐
食を防止するために、管内面に例えば水酸化鉄等を主成
分とする保護皮膜を形成することが多い。一般的に、こ
の水酸化鉄等を主成分とする保護皮膜は、熱交換器を通
流する冷却水中に第１鉄イオン等を注入する方法により
形成されている。しかし、この方法は通水開始後保護皮
膜が形成される迄に一定の期間が必要であるために、冷
却水の通水初期に厳しい腐食条件に曝される場合には、
伝熱管内面の皮膜形成が間に合わず、十分な防食効果が
得られないという欠点がある。

そこで、熱交換器の使用を開始する前に、予め、防食塗
膜等の保護皮膜を形成しておく方法が採用されるように
なってきた。この種の熱交換器用伝熱管においては、皮
膜による伝熱性能の低下を防止するために、保護皮膜は
薄く、且つ、均一に形成する必要がある。このため、こ
のような保護皮膜は、一般的に、管内面にスプレィノズ
ルを通過させつつこのスプレィノズルから皮膜形成物質
を噴霧することにより形成している。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来、この内面保護皮膜付き伝熱管は直
管のものに限られており、Ｕ字型に湾曲した形状の曲げ
管を使用する熱交換器の場合は、この技術が実用化され
ていないという問題点がある。

即ち、熱交換器用伝熱管の内面に保護皮膜を形成する場
合には、前述の如く、スプレィノズルから皮膜形成物質
を噴霧させながらこのスプレィノズルを管内に通過させ
ることにより行っている。

しかし、Ｕ字型に湾曲した管の場合には、管の全長に亘
ってスプレィノズルを通過させることができないことか
ら、管内面に予め保護皮膜を形成しておくことは困難で
ある。

なお、直管の状態で管内面に皮膜を形成した後、これを
Ｕ字型に曲げ加工することにより、内面保護皮膜付きの
Ｕ字型の伝熱管を製造することが考えられる。この場合
、保護皮膜としては通常の曲げ加工による管の変形に追
随できるほど大きな延性を宵する必要があり、実際この
ような樹脂膜もある。しかし、銅又は銅合金製伝熱管の
場合には、曲げ加工により発生する残留応力を除去しな
いで熱交換器として使用すると、応力腐食割れ等が発生
する虞れがある。従って、この場合は、直管に曲げ加工
を施してＵ字型に湾曲させた後、応力除去のための焼鈍
処理を行う必要がある。このため、管内面に形成する皮
膜は焼鈍処理時の高温に耐えるものである必要がある。

しかしながら、一般的な有機系樹脂は、この焼鈍処理に
おける高温に耐えられるものではない。

なお、無機質の皮膜には焼鈍処理の際の高温に耐えるこ
とができるものもある。しかし、無機質の皮膜の場合は
、延性がないためＵ字型の曲げ加工には追随できない。

これらの理由により、Ｕ字型に湾曲した伝熱管について
は予め保護皮膜を形成しておくことができず、伝熱管を
熱交換器に装着した後、冷却水中に第１鉄イオンを注入
して保護皮膜を形成しているのが実態である。このため
、腐食環境が厳しい場合には、十分な防食効果が得られ
ていない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
腐食環境が厳しい地域で使用する場合でも腐食を回避す
ることができるＵ字型熱交換器用伝熱管及びその製造方
法を提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明に係るＵ字型熱交換器用伝熱管は、Ｕ字型に湾曲
した形状の銅又は銅合金製熱交換器用伝熱管において、
両管端から５０ｍｍ以上の領域を除いた領域の管内面に
形成された１乃至１００μｍの膜厚の保護皮膜（有機系
樹脂皮膜又は無機物を主成分とする皮膜）を有すること
を特徴とする。

また、本発明に係るＵ字型熱交換器用伝熱管の製造方法
は、直管部分と曲管部分とからなるＵ字型の銅又は銅合
金製管の両端部の所定部分に被覆を設ける工程と、前記
管の内部における前記直管部分と前記曲管部分との境界
部にスプレィノズルを配置し、このスプレィノズルから
前記曲管部分内面に向けて有機系樹脂塗料又は鉄粉懸濁
液を噴出する工程と、前記スプレィノズルを管の端部方
向に移動させつつ前記直管部分内面に向けて前記有機系
樹脂塗料又は鉄粉懸濁液を噴出する工程とを存すること
を特徴とする。

なお、鉄粉懸濁液を使用する場合には、直管部分内面に
対する鉄粉懸濁液の噴出後、管の端部から管内に湿潤空
気を送給する工程を設ける。

［作用コ 本発明に係るＵ字型熱交換器用伝熱管においては、両管
端部から５０ｍｍ以上の部分には保護皮膜が形成されて
いない。伝熱管においては、通常、冷却水が供給される
氷室側からは電気防食が実施されるので、管端部はこの
電気防食により腐食から十分に保護される。このため、
管端部の内面は保護皮膜を必要としない。また、伝熱管
を熱交換器に組み込む際には、伝熱管の双方の管端部を
拡管加工することにより管板の孔に押しつけて管板に固
定するので、管端部分に保護皮膜が形成されていても、
拡管のときにこの保護皮膜が除去されてしまう。また、
皮膜物質が拡管工具に付着してしまうので、この付着し
た皮膜物質を除去する必要があって煩雑である。このた
め、管端から５０ｍｍ以上の領域は予め保護皮膜を形成
しておく必要がないだけではなく、保護皮膜が形成され
ていない方が、使用する際に有利である。

保護皮膜の膜厚はｌ乃至１００μｍである。保護皮膜の
膜厚が１μｍ以下の場合は、皮膜の防食効果が十分では
ない。一方、保護皮膜の膜厚が１００μｍを超えると、
伝熱管としての熱伝導性が低下する。このため、保護皮
膜の膜厚はｌ乃至１００μｍとする。

なお、保護皮膜としては、エポキシ系又はアルキッド系
等の有機系樹脂及び水酸化鉄等を主成分とする無機質の
皮膜等がある。

次に、本発明方法においては、先ず、Ｕ字型に湾曲して
いて、直管部分と曲管部分とからなる銅又は銅合金製管
の双方の管端部内面に被覆を設け、後工程においてこの
管端部にも皮膜が形成されることを防止する。そして、
前記直管部分と前記曲管部分との境界部にスプレィノズ
ルを配置し、このスプレィノズルから有機系樹脂塗料又
は鉄粉懸濁液を前記曲管部分の内面に向けて噴出する。

これにより、管の曲管部分の内面に有機系樹脂塗料又は
鉄粉懸濁液を塗布することができる。

その後、このスプレィノズルを管の端部方向に向けて移
動させ、この移動の過程で直管部分の内面に有機系樹脂
塗料又は鉄粉懸濁液を噴出する。

次いで、有機系樹脂塗料の場合は、前記有機系樹脂塗料
を乾燥させることにより有機系保護皮膜が得られる。ま
た、鉄粉懸濁液の場合は、管内に湿潤空気を送給するこ
とにより、鉄粉が酸化されて、水酸化鉄又は酸化鉄を主
成分とする無機物の皮膜が得られる。このようにして、
前述の保護皮膜を有するＵ字型熱交換器用伝熱管を容易
に製造することができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本実施例に係るＵ字型熱交換器用伝熱管を示す
模式的縦断面図、第２図は同じくその拡大縦断面図、第
３図は同じくその横断面図である。

本実施例に係るＵ字型熱交換器用伝熱管は、Ｕ字型に曲
げ加工された伝熱管素管３の内面の皮膜形成部２に有機
系樹脂又は水酸化鉄等を主成分とする無機物からなる保
護皮膜４が形成されている。

素管３の両管端部は皮膜非形成部１となっている。

この皮膜非形成部１の管軸方向の長さは５０ｍｍ以上で
あり、この皮膜非形成部１においては、銅又は銅合金か
らなる伝熱管素管３が露出している。また、皮膜形成部
２に形成された保護皮膜４の膜厚は！乃至ｉｏｏμｍで
ある。

このように、本実施例に係る熱交換器用伝熱管は、Ｕ字
型に湾曲した形状の管内面に保護皮膜が形成されている
ため、防食効果が高い。また管端部から５０ｍｍ以上に
亘る領域には皮膜４が形成されていないため、伝熱管を
熱交換器に組み込む際の拡管加工において、拡管工具へ
の皮膜物質の付着が防止される。

次に、上述のＵ字型熱交換器用伝熱管を本実施例方法に
より製造した結果について説明する。

外径が１９．０ｍｍ、肉厚がＩ　、１１１５ｍｍのアル
ミニウム黄銅管（ＪＩＳ　Ｈ３３００ＣＧ３７２Ｔ　）
を５０ｍｍ１１００ｍｍ又は２００　ｍｍの曲げ半径で
Ｕ字型に曲げ加工した。このＵ字型の曲げ管の直管部分
は２０００ｍｍである。そして、これらの管の内面に、
以下に示す方法によりエポキシ系の防錆塗料を塗布した
。

即ち、先ず、管内面の両端部から２０．５０又は６０１
までの部分に取り外し可能な覆いを設けた。そして、管
端からエアレススプレィ塗装用のスプレィノズルを挿入
し、曲げ管の直管部分と曲管部分との境界部分にこのス
プレィノズルを配置した。

その後、このスプレィノズルの周辺から窒素ガスを供給
し管内に空気（酸素）が残留しないように、十分に窒素
ガス置換を行った。

次に、スプレィノズル周辺から窒素ガスを供給しつつ、
スプレィ塗布を行い、曲管部分の内面を塗装した。

次いで、曲管部分の塗装が完了した後、スプレィノズル
を管の端部方向に移動させてつつスプレィ塗布を行い、
直管部分の内面を塗装した。そして、この直管部分の塗
装が完了した後、管の両端部の覆いを外した。このよう
にして、下記第１表に示す膜厚の皮膜を有する実施例１
乃至３及び比較例１乃至３の供試管を得た。

なお、エアスプレィ法により塗装する場合は、塗料を噴
霧させるための気体として、空気の替りに窒素を使用し
ても、同様に曲管部分の塗装を行うことができた。

また、以下に説明する方法により、水酸化鉄を主成分と
する無機物の皮膜を有する伝熱管を製造した。

即ち、先ず、前述の曲げ加工が施された曲げ管の両端部
からＩＯ又は５０ｍｍまでの部分に覆いをした。

そして、管内面に鉄粉懸濁液を塗布した。この場合に、
管内面への鉄粉懸濁液の塗布は、上述したエポキシ系防
錆塗料の場合と同様に行った。

次に、一方の管端から湿潤空気を送風して鉄分を酸化さ
せ、水酸化鉄を主成分とする無機物の保護皮膜を形成し
た。このようにして、第１表の皮膜厚さ欄に示す膜厚の
皮膜を有する実施例４乃至６及び比較例４の供試管を得
た。

また、比較例５，６として、夫々曲管部分の曲げ半径が
１００又は２００ｍｍであって、保護皮膜を有しないＵ
字型曲げ管も用意した。

これらの実施例及び比較例の各供試管をモデルコンデン
サーに装着し、６力月間通水試験を行って、その性能を
調べた。

この通水試験は、関門海峡の天然海水にＳ２−を０、ｌ
ｐｐｍの濃度で毎日２時間添加したものを管内に２ｍ／
秒の流速で通水することによって行った。

なお、各供試管の管端をネパール黄銅製の管板に拡管加
工により取り付けた後、定電位電解装置により管板面電
位を一５５０ｍＶ　ＳＣＥに保持しながら通電し、供試
管に電気防食を施しながら通水した。

通水完了後に供試管を半割りにして、各供試管毎に内面
の腐食深さを数点測定した。その腐食深さの最大値を併
せて第１表に示す。

また、各供試管の直管部分から長さが１０００ｍｍの直
管供試管を切り出した。そして、この直管供試管の外側
を１００°Ｃの水蒸気雰囲気とし、管内に２ｍ／秒の室
温工業用水を通流させ、水蒸気凝縮条件下での総括伝熱
係数を測定した。また、同一条件にて内面に保護皮膜を
有しない新管の総括伝熱係数を測定し、下記第１式によ
り、供試管の内面伝熱抵抗を求めた。

Ｌ／　Ｋ　＝　１　／　Ｋ　ｏ＋γ　　　−（１）但し
、Ｋ　：供試管の総括伝熱係数測定値Ｋｏ：新管の総括
伝熱係数測定値 γ　：供試管の内面伝熱抵抗 この結果も併せて第１表に示した。

更に、拡管作業性については、各供試管を管板に装着す
る際に、拡管工具に皮膜の破片が付着してその掃除に手
間がかかったか否かにより評価した。この結果も第１表
に併せて示した。但し、表中、拡管作業時の煩雑さがな
かった場合を○で示し、工具に皮膜が付着してその掃除
に手間がかかった場合を×で示した。

この第１表から明らかなように、保護皮膜を有しない比
較例５，６が０．２２ｍｍ以上の腐食を受けるほど厳し
い腐食環境においても、本発明に係る実施例１乃至６は
いずれも最大腐食深さが０．０１ｍｍ未満と腐食が極め
て少なかった。また、実施例１乃至６は、いずれも伝熱
抵抗が８．ＱＸ　ｔｏ−’Ｊ　’Ｃｈ／ｋｃａ１以下と
小さく、また拡管作業の際に工具に皮膜が付着すること
もなかった。

一方、保護皮膜の膜厚が０，５μｍと薄い比較例１にお
いては最大腐食深さが０．１８ｍｍと深く、保護皮膜の
膜厚が１２０μｍと厚い比較例２においては伝熱抵抗が
ＧＸ　１０−’♂’Ｃｈ／ｋｃａｌと極めて大きかった
。また、管端部からの皮膜非形成部の長さを短くした比
較例３，４は、拡管作業に使用した工具に皮膜が付着し
、工具の清掃が煩雑であった。

なお、前述の如く、皮膜を存しない比較例５，６におい
ては、管内面が倣しく腐食されていた。

［発明の効果コ 以上説明したように本発明によれば、Ｕ字型熱交換器用
伝熱管の両管端から５０ｍｍ以上の領域を除く領域の管
内面に、有機系樹脂皮膜又は無機物の皮膜を所定の膜厚
で形成したから、厳しい腐食状況下においても伝熱管の
腐食が防止されると共に伝熱効率も高い。また、伝熱管
を熱交換器に組み込む際に、拡管工具に皮膜が付着する
こともない。

このため、本発明に係るＵ字型熱交換器用伝熱管は厳し
い状況下において使用される熱交換器用伝熱管として極
めて有用である。

また、本発明方法によれば、Ｕ字型に湾曲した形状の銅
又は銅合金管の管端部に被覆を設けた後、前記管の直管
部分と曲管部分との境界にスプレィノズルを配置し、有
機系樹脂塗料又は鉄粉懸濁−液を噴出して曲管部分内面
に有機系樹脂塗料又は鉄粉懸濁液を被着した後、スプレ
ィノズルを管端部に移動させつつ直管部分に有機系樹脂
塗料又は鉄粉懸濁液を被着して、管端部の所定部分を除
いた領域の管内面に保護皮膜を形成するから、上述の優
れた特性を有するＵ字型熱交換器用伝熱管の工業的生産
が可能になる等、本発明はＵ字型熱交換器用伝熱管の腐
食防止に極めて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に係るＵ字型熱交換器用伝熱管
を示す模式的縦断面図、第２図は同じくその拡大縦断面
図、第３図は同じくその横断面図である。 １；皮膜非形成部、２；皮膜形成部、３；伝熱管素管、
４；保護皮膜

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）Ｕ字型に湾曲した形状の銅又は銅合金製熱交換器
   用伝熱管において、両管端から５０ｍｍ以上の領域を除
   いた領域の管内面に形成された１乃至１００μｍの膜厚
   の有機系樹脂皮膜を有することを特徴とするＵ字型熱交
   換器用伝熱管。
2. （２）Ｕ字型に湾曲した形状の銅又は銅合金製熱交換器
   用伝熱管において、両管端から５０ｍｍ以上の領域を除
   いた領域の管内面に形成された１乃至１００μｍの膜厚
   の無機物を主成分とする皮膜を有することを特徴とする
   Ｕ字型熱交換器用伝熱管。
3. （３）直管部分と曲管部分とからなるＵ字型の銅又は銅
   合金製管の両端部の所定部分に被覆を設ける工程と、前
   記管の内部における前記直管部分と前記曲管部分との境
   界部にスプレィノズルを配置し、このスプレィノズルか
   ら前記血管部分内面に向けて有機系樹脂塗料を噴出する
   工程と、前記スプレィノズルを管の端部方向に移動させ
   つつ前記直管部分内面に向けて前記有機系樹脂塗料を噴
   出する工程とを有することを特徴とするＵ字型熱交換器
   用伝熱管の製造方法。
4. （４）直管部分と曲管部分とからなるＵ字型の銅又は銅
   合金製管の両端部の所定部分に被覆を設ける工程と、前
   記管の内部における前記直管部分と前記曲管部分との境
   界部にスプレィノズルを配置し、このスプレィノズルか
   ら前記曲管部分内面に向けて鉄粉懸濁液を噴出する工程
   と、前記スプレィノズルを管の端部方向に移動させつつ
   前記直管部分内面に向けて前記前記鉄粉懸濁液を噴出す
   る工程と、管の端部から管内に湿潤空気を送給する工程
   とを有することを特徴とするＵ字型熱交換器用伝熱管の
   製造方法。