JPH0436599A

JPH0436599A - Ｕ字型熱交換器用伝熱管及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0436599A
Application number: JP14192890A
Authority: JP
Inventors: Kenki Minamoto; 源　堅樹; Mitsuhiro Okubo; 大久保　光紘
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1990-05-31
Publication date: 1992-02-06
Anticipated expiration: 2010-07-19
Also published as: JPH0765874B2

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］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については、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。

この皮膜形成物質を噴霧させる方法としてはエアレスス
プレィ方式が一般的に採用されているが、エアレススプ
レィ用のスプレィノズルは１２０乃至１５０ｋｇ／ｃ■
２という高圧の塗液を噴出する必要上、塗液加圧手段と
してのポンプ部分をノズルに付設していて大型であると
共に、塗液供給用ホース及びこのホース造の接続部分の
構造が複雑である。

従って、Ｕ字型に湾曲した形状の管の場合には、管の全
長に■うで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、例えば、特開平２−４１９５号においては、エア
レススプレィを使用して直管の状態で管内面にシリコン
系樹脂塗料からなる保護皮膜を形成した後、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
型の伝熱管を製造している。

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有する必要があり、
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。一方、
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
した形杖の銅又は銅合金製熱交換器用伝熱管において、
両管端から下記式にて示す長さ！（■ａ）までの領域を
除いた領域の管内面に１乃至５０μｍ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）が形
成されていることを特徴とする。

４０≦１≦ｌｅｄ但し、ｄ；管内径（龍）。

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、Ｕ字型に湾曲した形吠の銅又は銅合金製管の両端部
の管内面の所定部分に被覆を設ける工程と、有機系樹脂
塗料又は鉄粉懸濁液（皮膜形成物質）の供給源に接続さ
れたスプレィノズルを一方の管端部から前記管内に挿入
して前進移動させ他方の管端°部から管外に突出させた
後前記スプレィノズルから有機系樹脂塗料又は鉄粉懸濁
液を５０ｋｇ／ａｍ２以下の圧力で噴出する工程と、前
記有機系樹脂塗料又は前記鉄粉懸濁液を噴出したまま前
記スプレィノズルを前記他方の管端部から前記一方の管
端部に向けて連続的に後退移動させることにより前記管
内面に前記有機系樹脂塗料又は前記鉄粉懸濁液を塗布す
る工程とを有することを特徴とする。

なお、皮膜形成物質として鉄粉懸濁液を使用する場合に
は、管内面に前記鉄粉懸濁液を塗布した後、管内に酸化
性ガスを送給する工程を付加する。

［作用］本発明に係るＵ字型熱交換器用伝熱管においては、両管
端から所定の長さまでの領域の管内面には保護皮膜が形
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
。そして、除去された皮膜物質が拡管工具に付着してし
まうので、拡管工程後の保守時にこの付着した皮膜物質
を拡管工具から除去する必要があって煩雑である。この
ため、管端部の内面に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。

この場合に、保護皮膜を形成しない領域は管端から長さ
！（龍）までの距離とする。但し、ｌはｄ（ｍ−）を管
内径として下記不等式（１）にて与えられる。

４０≦１≦Ｉｆ）ｄ　　　　　　　・・・（１）管内面
の保護皮膜を形成しない領域が両管端から４０ｍｍ未満
であると、拡管作業の際に皮膜物質が拡管工具に付着す
ることを防止できない。また、管内面の保護皮膜を形成
しない領域が両管端がら管内径の１０倍の長さを超える
と、この超えた領域については電気防食により管内面を
腐食から保護することができない。従って、両管端から
４０量層以上且つ管内径の長さの１０倍以下までの領域
を除いた領域の管内面に保護皮膜を形成する。

保護皮膜の膜厚はｌ乃至５０μｍ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、保護皮膜は熱伝導性の観点からは薄いほうが
好ましく、その膜厚が５０μｍ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５０μｍ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字型に湾曲した
形状の銅又は銅合金製管の両管端部の内面の所定部分に
マスクとなる被覆を設け、後工程において管内面に皮膜
形成物質を塗布する場合にこの管端部に皮膜が被着する
ことを防止する。そして、皮膜形成物質（有機系樹脂塗
料又は鉄粉懸濁液）の供給源に接続されたスプレィノズ
ルを一方の管端部から前記管内に挿入して前進移動させ
、他方の管端部から管外に突出させる。本発明において
は、皮膜形成物質を噴出する際の圧力を５０ｈｇ１０％
Ｑ以下の低圧にするため、スプレィノズルの塗液加圧段
はノズルに設けることなく、ノズルに接続した塗液供給
用ホースの管外部にこの塗液加圧手段を設けることがで
きる。このため、スプレィノズルの部分は小型化でき、
Ｕ字型に湾曲した管内にこのスプレィノズルを挿入する
ことができる。その後、前記スプレィノズルから皮膜形
成物質を噴出する。このとき、前記スプレィノズルから
管外に噴出される皮膜形成物質のスプレィパターンを目
視により確認する。管内面に形成される皮膜の欠陥は、
スプレィノズルの目詰まり等により皮膜形成物質が管内
面に均一に付着しないために発生する場合が多い。この
ため、目視により良好なスプレィパターンを確認した後
、この皮膜形成物質を噴出したまま前記スプレィノズル
を湾曲した管の前記他方の管端部から前記一方の管端部
に向けて連続的に後退移動させることにより、管内面に
皮膜形成物質を塗布する。これにより、噴射圧力が低圧
であっても、均一な保護皮膜を形成することができる。

なお、皮膜形成物質として有機系樹脂塗料を使用する場
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、皮膜形成物質として鉄粉
懸濁液を使用する場合は、管内に酸化性ガスを送給する
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
、管内面の全長に亘って健全な保護皮膜を有する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。

［実施例コ次に、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！は前記（１）式
にて示すように管端から４０！１Ｉ１１以上且つ管内径
の１０倍以下であり、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５０μｍ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４が形成されてい
るため、防食効果が高い。また、管端から４０ｍｍ以上
に亘る領域（皮膜非形成部１）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。

そして、この皮膜非形成部１は管軸方向の長さノが管内
径の１０倍以下であるため、伝熱管を熱交換器に組み込
んだ後に電気防食により保護される。

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１９．０ｍｍ１肉厚が１．６５ｍｍのアルミニウ
ム黄銅管（ＪＩＳ　ＩＩ　３３００　Ｃｌ１ｉ８７２Ｔ
　）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、管内面の両端から２０．４０．５０．６０
又は２００ｍｍまでの部分に取り外し可能な覆いを設け
た。そして、５０ｋｇ／ｃ、２以下の圧力に対応する小
型のエアスプレィ用ノズルに、塗料及びエアを供給する
ためのホースを接続した後、このスプレィノズルを一方
の管端部から管内に挿入し、一方の直管部分、曲管部分
及び他方の直管部分に順次通して、他方の管端部からス
プレィノズルの先端を突出させた。次いで、スプレィノ
ズルから塗料を噴霧させ、スプレィパターンが円形、即
ち、均一であることを目視により確認した後、噴霧を継
続したままスプレィノズルを他方の直管部分、曲管部分
及び一方の直管部分の順に連続的に移動させることによ
り、管内面を塗装した。その後、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８及び比較例１乃至３の供試管を得
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か
ら１０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Ｓトを０、ｌｐ
ｐｍ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１００（ｌｓ＋ａ
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℃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２式
により、供試管の内面伝熱抵抗を求めた。

１／に＝１／Ｋｏ＋γ　　　−（２）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Ｏ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０．２５＋ｕ＋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０，０１ａ＋ｍ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５．４ＸｌＯ−１ＳＦ’Ｃｈ／ｋｃａ　ｌ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０．２０ｍ層と深く、保護皮膜の
膜厚が８０μｍと厚い比較例２においては伝熱抵抗が１
６．ＯＸ　１Ｏ−ｆ５ｊ　’Ｃｈ／ｋｃａｌと極めて大
きかった。また、管端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
、皮膜を育しない比較例５，６においては管内面の全長
に亘って激しい腐食が発生しており、管端の皮膜を形成
しない部分の長さが管内径（１５，７ｍｍ）の１０倍を
超える比較例２においては、管端から約２００■１付近
の皮膜非形成部に腐食が発生していた。

［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４０ａｎ以上且つ管内径の１０倍以
下まで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
又は銅合金管の両端部の管内面に被覆を設け、前記スプ
レィノズルから５０ｋｇ　／　ｃｍ　”以下の圧力で噴
出する有機系樹脂塗料又は鉄粉懸濁液のスプレィパター
ンを確認した後に、前記有機系樹脂塗料又は前記鉄粉懸
濁液を噴出したまま前記スプレィノズルを連続的に移動
させることにより前記管内面に前記有機系樹脂塗料又は
前記鉄粉懸濁液を塗布して、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

【特許請求の範囲】

（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、両管端から下記式にて示す長さｌ（
ｍｍ）までの領域を除いた領域の管内面に１乃至５０μ
ｍの膜厚の有機系樹脂皮膜が形成されていることを特徴
とするＵ字型熱交換器用伝熱管。４０≦ｌ≦１０ｄ但し、ｄ；管内径（ｍｍ）
（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、両管端から下記式にて示す長さｌ（
ｍｍ）までの領域を除いた領域の管内面に１乃至５０μ
ｍの膜厚の無機物を主成分とする皮膜が形成されている
ことを特徴とするＵ字型熱交換器用伝熱管。４０≦ｌ≦１０ｄ但し、ｄ；管内径（ｍｍ）
（３）Ｕ字型に湾曲した形状の銅又は銅合金製管の両端
部の管内面の所定部分に被覆を設ける工程と、有機系樹
脂塗料供給源に接続されたスプレイノズルを一方の管端
部から前記管内に挿入して前進移動させ他方の管端部か
ら管外に突出させた後前記スプレイノズルから有機系樹
脂塗料を５０ｋｇ／ｃｍ＾２以下の圧力で噴出する工程
と、前記有機系樹脂塗料を噴出したまま前記スプレイノ
ズルを前記他方の管端部から前記一方の管端部に向けて
連続的に後退移動させることにより前記管内面に前記有
機系樹脂塗料を塗布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）Ｕ字型に湾曲した形状の銅又は銅合金製管の両端
部の管内面の所定部分に被覆を設ける工程と、鉄粉懸濁
液供給源に接続されたスプレイノズルを一方の管端部か
ら前記管内に挿入して前進移動させ他方の管端部から管
外に突出させた後前記スプレイノズルから鉄粉懸濁液を
５０ｋｇ／ｃｍ＾２以下の圧力で噴出する工程と、前記
鉄粉懸濁液を噴出したまま前記スプレイノズルを前記他
方の管端部から前記一方の管端部に向けて連続的に後退
移動させることにより前記管内面に前記鉄粉懸濁液を塗
布する工程と、前記管内に酸化性ガスを送給する工程と
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。