JPH0481116B2

JPH0481116B2 -

Info

Publication number: JPH0481116B2
Application number: JP59201217A
Authority: JP
Inventors: Koji Nagata; Hisaharu Sudo; Mamoru Nishikawa; Tetsuo Atsumi
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1984-09-26
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1992-12-22
Also published as: JPS6179998A

Description

【発明の詳細な説明】

従来分野本発明は、熱交換管の防食方法に係り、特に長
尺、細長な熱交換管の少なくとも管端部分を含む
内面に所定の防食塗装皮膜を形成して、該防食塗
装皮膜による防食と共に、その管端部分に対する
電気防食を効果的に行ない得るようにした方法に
関するものである。従来技術従来より、火力発電所や化学工場、或いは船舶
等の復水器や、その他の各種熱交換器には、熱交
換管（伝熱管）として、横銅にアルミニウム、砒
素、その他珪素などを添加した、所謂特殊黄銅管
や、銅、ニツケル、鉄等よりなる、所謂キユプロ
ニツケル管の如き銅合金管が広く使用され、また
チタン管も用いられているが、そのような熱交換
器においては、冷却水として海水或いは河海水を
使用する関係上、それら熱交換管の内面には種々
の腐食が発生する。そして、このような腐食が生
じると、熱交換管内面には腐食生成物を含む付着
物が付き、熱交換管の熱貫流率を低下させるので
ある。このため、かかる熱交換管の内面防食のための
一つの有効な手法として、本発明者らは、先に特
公昭56−45079号公報や特開昭56−166271号公報
等において、所定の樹脂塗料の塗装によつて管内
面に防食塗膜を所定の厚さで形成させる手法を提
案しているが、この手法は防食性や作業性等の点
において、他の手法に比べて優れているところか
ら、今日すでに実用化に至つている。ところで、熱交換器の腐食は、かかる熱交換管
のみにとどまらず、その水室を構成する他の材
料、例えば水室壁、弁、管板等についても考慮す
る必要があるのであり、また熱交換管内面に所定
の防食塗膜が形成された場合といえども、該熱交
換管内を流通せしめられる伝熱流体中に混入する
流入異物の殴打による管端部分の塗膜の剥離を完
全に防止し得ず、そしてそのような剥離が惹起さ
れた場合に、当該剥離部には潰食、所謂インレツ
トアタツクが惹起されるところから、それらの問
題を解決するために、一般に熱交換器の水室には
電気防食装置が設置されているのである。問題点しかしながら、そのような電気防食環境下に所
定の内面防食塗装皮膜を設けた熱交換管を置いた
場合において、電気防食の条件如何によつて、か
かる内面防食塗膜に電気防食作用によつて生じる
アルカリ（OH^-）により膨れが惹起され、そし
て、これによつて、塗膜の剥離が加速される問題
が内在しており、またその影響は管端部からかな
り奥、例えば１〜２ｍの長さにまで及ぶことが経
験されているのである。このため、管内面に防食塗装皮膜を形成せしめ
た熱交換管においては、それを電気防食環境下に
置く場合には、その耐電気防食性を改善するため
の特別の配慮を行なう必要があつたのである。ま
た、そのような特性の欠如から、塗膜の耐久性が
悪い問題があり、このため熱交換器に装着した後
において、熱交換管の内面を度々塗り換える必要
もあつたのである。解決手段ここにおいて、本発明は、かかる従来の問題を
解決するために為されたものであつて、その要旨
とするところは、熱交換器に取り付けられて、管
内に冷却流体が流通せしめられる熱交換管におい
て、その管内面に所定の防食皮膜を形成せしめる
一方、その管端部を電気防食装置にて電気防食せ
しめて、該熱交換管の防食を行なうに際して、前
記熱交換管の管内面を覆う前記防食皮膜を、少な
くともその管端から所定長さに亘る部分におい
て、アミノアルキルアルコキシシラン化合物を６
〜35重量％添加せしめてなる樹脂塗料にて形成せ
しめた防食塗装皮膜にて構成したのである。このように、かかる本発明に従う手法に従つ
て、熱交換管の少なくとも管端部分を含む内面
に、比較的多量のアミノアルキルアルコキシシラ
ン化合物を含む樹脂塗料にて防食塗装皮膜を形成
せしめることにより、かかる管端部分に位置する
塗装皮膜の耐電気防食性を効果的に改善せしめ、
以て塗装皮膜による管内面の有効な防食と共に、
電気防食下における塗膜の膨れ防止を効果的に為
し、その耐久性の著しい向上を達成し得たのであ
る。ところで、かかる本発明に用いられる熱交換管
の材料としては、従来から伝熱管として用いられ
ている管材料が何れも対象とされるものである
が、特に本発明にあつては、アルミニウム黄銅
管、例えばJIS−Ｈ−3300 Ｃ−6870、6871、6872
等のアルミニウム黄銅材料や、JIS−Ｈ−3300 Ｃ
−7060、7150等のキユプロニツケル材料からなる
銅合金管が好適に用いられるのである。また、こ
のような熱交換管は、例えば内径が10〜40mm程
度、特に15〜25mm程度、長さが４〜40ｍ程度、特
に５〜25ｍ程度の長尺細管として用いられること
となる。そして、このような小口径、長尺の熱交換管に
は、その管内面に対してスプレー塗装等の塗装手
法によつて所定の樹脂塗料が均一に塗装せしめら
れ、そこに所定厚さの膜厚の防食塗膜等が、かか
る熱交換管の内面を保護する防食皮膜として形成
されるのであるが、本発明においては、そのよう
な熱交換管の管内面を、少なくともその管端から
所定長さに亘つて覆う防食皮膜部分が、特定の防
食塗装皮膜にて構成されるようにしたところに大
きな特徴がある。すなわち、本発明では、前記熱
交換管の管内面を少なくともその管端から所定長
さに亘つて覆うように、アミノアルキルアルコキ
シシラン化合物を６〜35重量％添加せしめてなる
樹脂塗料にて形成される防食塗装皮膜を設けたの
であり、これによつて電気防食下での塗膜膨れ防
止、アルカリ劣化が効果的に防止され、以て熱交
換管の有効な電気防食を為し得ることとなつたの
である。また、このような熱交換管の少なくとも管端部
に有効な防食塗装皮膜を形成するために用いられ
る樹脂塗料としては、一般に、常温型（常温乾燥
型）の塗料が好適に用いられ、またそのような塗
料においては、皮膜形成要素としてアルキツド樹
脂、ビニル樹脂（塩化ビニル系、酢酸ビニル系
等）、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂及びアク
リル樹脂（アクリル酸エステル系等）からなる有
機重合体樹脂（変成物をも含む）の一種または二
種以上が用いられ、更にかかる有機重合体樹脂が
それに対する適当な溶剤（例えばアルコール系、
エステル系、エーテル系、ケトン系、脂肪族或い
は芳香族炭化水素系等）に溶解されて、常温乾燥
型の皮膜形成性の液状組成物（塗料）に調製され
るのである。なお、かかる塗料の調製に際して、
鉛丹、ジンククロメート、酸化鉄等の顔料や他の
皮膜形成補助成分も必要に応じて添加されること
となる。また、かかる塗料は、一般に当該樹脂系
の合成樹脂塗料（またはワニス若しくはプライマ
ー）として市販されているものが好適に利用され
ることとなる。そして、このような樹脂塗料には、該塗料に対
して６〜35重量％のアミノアルキルアルコキシシ
ラン化合物が添加され、これによつて優れた耐電
気防食性、換言すれば電気防食下においても塗膜
の膨れ乃至はアルカリ劣化の問題が効果的に解消
され得るのである。なお、かかるアミノアルキルアルコキシシラン
化合物の前記樹脂塗料への添加量が６重量％に満
たない場合には、本発明で目的とする防食塗装皮
膜の耐電気防食性の改善を充分に図ることが困難
となるのであり、また35重量％を越える場合に
は、塗膜の形成性が悪化し、塗膜が管内面から分
離する問題を惹起したり、粉末化による塗膜の耐
摩耗性が低下したり、塗膜の分極抵抗値が低下す
る等の問題を惹起する。尤も、前記塗膜の分離傾
向は、形成される塗膜の薄膜化によつて或程度は
抑制され得るが、その他の問題を考慮すると、余
りにも多量のアミノアルキルアルコキシシラン化
合物の添加は、避けることが望ましい。また、かかるアミノアルキルアルコキシシラン
化合物として、本発明にて好適に用いられるもの
には、例えばアミノメチルトリメトキシシラン、
アミノエチルトリメトキシシラン、アミノプロピ
ルトリメトキシシラン、アミノプロピルメチルジ
メトキシシラン、アミノプロピルトリエトキシシ
ラン、アミノプロピルトリプロポキシシラン、Ｎ
−アミノエチル−アミノプロピルトリメトキシシ
ラン、Ｎ−アミノエチル−アミノプロピルメチル
ジメトキシシラン等が挙げられるが、特にこれら
シラン化合物の２種以上を組み合わせて用いるこ
とによつて、更に優れた効果が発揮されることが
認められており、本発明では、そのような組合わ
せ使用が推奨されるものである。そして、このようなアミノアルキルアルコキシ
シラン化合物の所定量を添加してなる樹脂塗料を
用いて、電気防食の影響が著しい熱交換管の少な
くとも管端部分の内面に対してスプレー塗装等の
塗装操作が施されて、目的とする膜厚の防食塗装
皮膜が形成されることとなるのであるが、またそ
のような防食塗装皮膜は、熱交換管の管端部分の
みに限られることなく、熱交換管の内面の全長に
亘つて形成されても何等差支えないのである。な
お、この少なくとも管端部分に設けられる防食塗
装皮膜の長さとしては、一般に熱交換管の管端か
らその内径の２倍〜100倍程度の長さであること
が望ましく、そのような長さにおいて、本発明に
従う防食塗装皮膜が形成せしめられていることに
よつて、防食塗装皮膜自体による管内面の防食と
共に、電気防食手法に従つて熱交換管の有効な防
食が為され得るのである。また、熱交換管の管端
部分のみが本発明に従う防食皮膜にて保護される
場合にあつては、熱交換管の中央部分側の他の内
面は、例えば伝熱性能に影響をもたらさない、通
常の樹脂塗料等からなる、所定の内面防食皮膜が
形成されることとなる。また、このような熱交換管の少なくとも管端部
内面に形成される防食塗装皮膜は、一般に5μｍ
よりも薄くない膜厚において形成されることとな
るが、これは、従来の熱交換管の内面に形成され
る防食塗膜が、その中心値を20μｍ前後として
10μｍが下限値とされていたのに比較して、かな
り薄膜状態において使用され得るものである。な
お、この防食塗装皮膜の薄膜化によつて伝熱性が
向上し、また塗膜形成性が向上される（特に、ア
ミノアルキルアルコキシシラン化合物の添加量の
多い場合には、塗膜の分離防止が図られる）等の
利点を享受し得る一方、分極抵抗値が低下傾向を
示し、また耐潰食性が低下するようになるが、そ
れらは膜厚を最低限5μｍ以上とすることによつ
て、実用上問題を惹起せしめるものではないので
ある。要するに、本発明において防食塗装皮膜の
膜厚を5μｍにした場合においても、電気防食に
よるアルカリ劣化ないしは塗膜膨れ防止が効果的
に防止され、またその分極抵抗値が低下するもの
の、防食皮膜として必要とされる5000Ωcm²以上の
分極抵抗値は確保され得るものである。発明の効果このように、本発明は、熱交換管の管内面を少
なくともその管端から所定長さに亘つて覆うよう
に、アミノアルキルアルコキシシラン化合物の所
定量を含む樹脂塗料にて形成される防食塗装皮膜
を設けて、電気防食を行なうようにしたものであ
つて、これにより防食皮膜自体による防食作用と
共に、内面防食熱交換管の電気防食下でのアルカ
リ劣化ないしは塗膜膨れ防止を効果的に達成せし
め、以てかかる熱交換管の防食を有効に行ない、
ひいてはその耐久性を著しく向上せしめ得たので
ある。実施例次に、本発明を更に具体的に明らかにするため
に、幾つかの実施例を示すが、本発明がかかる実
施例の記載によつて何等の制約をも受けるもので
はないこと、言うまでもないところである。実施例１熱交換管製造例(a) 市販のアルキツド樹脂系錆止め塗料〔中国塗料
(株)製LZIプライマー〕に、Ｎ−β（アミノエチル）
γ−アミノプロピルメチルジメトキシシランを、
重量比にて０、１、２、４、６、８、10、12、
15、20、25、30、35％添加せしめ、更にこれにエ
アースプレー塗装が可能なように所定の溶剤を加
えて、各種の被覆組成物（塗料）を調合した。次いで、この得られた各種の被覆組成物を用い
て、内径が約23mm、長さが約15ｍの長尺管：JIS
−Ｈ−3300 Ｃ−6871（復水器用黄銅継目無管）の
内面に、それぞれその全長に亘つて、エアースプ
レー塗装を施した。なお、スプレーノズルとしては、本発明者らが
先に提案した実願昭54−147890号（実開昭56−
64767号公報）に出願したものを使用すると共に、
該ノズルには、塗料粘度をNo.４フオードカツプに
て25秒（25℃）に調製した被覆組成物を40ml／分
にて供給し、かかるノズル先端にて空気噴出量が
300／分となるようにして、該被覆組成物を噴
霧化せしめた。そして、かかる噴霧状態にあるノ
ズルを、管内において所定の速度にて一端から他
端まで移動させることにより、かかる管内面の塗
装を行なつた後、直ちに30〜50℃の温風を1.5〜
2.5ｍ／ｓの風速にて５時間管内に通過せしめ、
乾燥、硬化せしめることにより、５〜30μｍの膜
厚の塗膜（皮膜）を形成させた。熱交換管製造例(b) 市販の二液常乾型エポキシ樹脂プライマー〔関
西ペイント(株)製ミリオン1A；レツドレツドプラ
イマー〕に、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノ
プロピルメチルジメトキシシラン及びγ−アミノ
プロピルトリエトキシシランを等重量づつ、且つ
それらの合計が０〜40％となるように添加し、更
にこれにエアースプレー塗装が可能となるように
溶剤を加えて、所定の被覆組成物をそれぞれ調合
した。その後、上記製造剤(a)と同じ要領にて、それぞ
れの被覆組成物を用いて、所定のアルミニウム黄
銅管の管内面全長に亘つてそれぞれ約20μｍの膜
厚の塗膜を形成した。熱交換管製造例(c) 市販のアルキツド樹脂系錆止め塗料に、アミノ
アルキルアルコキシシラン化合物として、Ｎ−β
（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキ
シシラン、Ｎ−（アミノエチル）γ−アミノプロ
ピルメチルジメトキシシラン及びγ−アミノプロ
ピルトリエトキシシランの混合物を、重量比で１
〜60％となるよう添加し、更にこれにエアースプ
レー塗装が可能となるように溶剤を加えて、所定
の被覆組成物を調合した。次いで、この被覆組成物を用いて、前記製造例
(a)と同様な要領にて、所定のアルミニウム黄銅管
（但し、長さは1.5ｍ）に対して５〜30μｍの膜厚
の塗膜を形成した。なお、かかる塗膜形成後の被覆組成物の残存重
量比は約0.5であり、従つて被覆組成物中の溶剤
量は50％程度と推定された。 −性能比較試験例− 上記熱交換管製造例(a)、(b)及び(c)において得ら
れた各種の皮膜を形成せしめた小口径、長尺の復
水器用黄銅継目無管（熱交換管）について、塗膜
形成性の評価(A)と下記に記す性能試験(B)〜(F)を実
施し、その結果を下記第１表〜第４表に示した。なお、(A)〜(D)の試験は、クロスカツトテープテ
ストによる塗膜の密着性を評価することによつて
行なつた。このクロスカツトテープテストは、そ
れぞれの供試管をその軸心方向に半割りして、そ
の半割りされた部分の内面に、約10mmの長さでＸ
字をナイフにて刻み、そしてその上に粘着テープ
を張り付けた後、これを勢いよく剥がすことによ
り、かかる粘着テープによる塗膜の剥離の部分並
びにその程度で評価する手法である。 (A) 塗膜形成性の評価塗装後、72時間以上室温にて乾燥せしめた
後、塗膜の評価を行なつた。 (B) 耐電気防食性試験各供試管について、それぞれ電気防食装置に
セツトした後、その管端防食電位が−700ｍＶ
（カロメル電極基準）の下で、各供試管内に３
％のNaClを含む海水を管内流速２ｍ／秒にて
ポンプにて循環通水せしめ、そして１ケ月間連
続試験を行なつた後、各供試管内面の塗膜評価
を行なつた。 (C) 耐熱水性試験各供試管から長さ７cmの半割り材を採取し、
これを80℃の３％NaCl水溶液中に48時間浸漬
せしめた後、塗膜評価を行なつた。 (D) 耐ジエツト噴流性試験上記試験(C)と同様の試験片について、試料表
面から２mm離れたノズル先端部から試料面に直
角に３％NaCl水溶液を高流速で衝突せしめる。
ノズル先端部分での流速は約８ｍ／秒である。
また、この試験は２週間継続される。試験後の
各試験片について、その塗膜評価が実施され
る。 (E) 熱貫流率評価長さ：1.5ｍの各供試管について、モデルコ
ンデンサを用いて、その熱貫流率をそれぞれ測
定する。なお、未塗装管の熱貫流率は
3110Kcal／m²ｈ℃である。 (F) 分極抵抗値評価長さ：1.5ｍの各供試管について、３％NaCl
水溶液を管内流速２ｍ／秒の下に流通せしめ
て、分極抵抗を測定する。なお、未塗装管の分極抵抗値は2450Ωcm²であ
る。また、上記塗膜形成性評価(A)については、アミ
ノアルキルアルコキシシランの添加量の多い試料
において粉末化、白色化及び二層分離化の傾向が
みられたので、以下の三段階にて評価した。〇：健全 △：白色化、粉末化 ×：二層分離化さらに、性能試験(B)、(C)及びＤにおける塗膜の
密着性については、次の三段階にて評価した。〇：健全 △：点状或いは部分剥離 ×：面状剥離

【表】

【表】かかる第１表〜第４表の結果より明らかなよう
に、本発明に従うアミノアルキルアルコキシシラ
ン化合物の所定量を添加せしめた樹脂塗料にて形
成される防食塗装皮膜を有する熱交換管にあつて
は、良好な塗膜形成性、塗膜密着性を保持しつ
つ、電気防食下にあつてもアルカリ劣化ないし塗
膜の膨れ等を生じずに、優れた塗膜密着性を示
し、電気防食下において使用される熱交換管とし
て優れたものである。実施例２前記実施例１において得られた熱交換管製造例
(c)のシラン化合物添加量：０％、４％、20％の膜
厚20μｍのものについて、各種の防食電位下にお
ける塗膜の評価を行なつた。すなわち、各供試管
を電気防食試験装置にそれぞれ50本同時に組み込
み、そして防食電位を−400〜−1000ｍＶ（カロメ
ル電極基準）とし、各電位において１周間人工海
水を流速２ｍ／秒にて連続通水せしめた後、クロ
スカツトテープテストにて塗膜の評価を行なつ
た。得られた結果を下記第５表に示すが、この電気
防食電位を変化させた場合における塗膜評価の記
号は、〇：健全 △：点状剥離、塗膜脆化 ×：面状剥離をそれぞれ示すものである。下記第５表から明らかなように、本発明に従つ
て、多量のシラン化合物を添加した樹脂塗料を用
いて内面防食塗膜を形成することにより、耐電気
防食性が一段と向上されるのである。

【表】実施例３発電プラントの復水器に装着され、数年間にわ
たつて使用されたアルミ黄銅管（外径25.4mm、肉
厚1.24mm、長さ2000mm；JIS−Ｈ−3300 Ｃ−
6871；復水器用黄銅継目無管）を復水器より脱管
し、供試管を得た。この供試管には、スケールや
スライム等が５〜10mg／cm²付着していた。かかる供試管に対して、アルミナ粒子（250μ
ｍ）を用いて約５分間のサンドブラスト処理を実
施し、金属面を得た後、界面活性剤を含むアルカ
リ液にて管内面を洗浄し、乾燥させた。次いで、かかる清浄化処理によつて得られた供
試管の管内面に対して、実施例１の熱交換管製造
例(c)に従つて約20μｍの防食塗膜を形成した。な
お、ここでは、シラン化合物の添加量が０〜30％
の範囲内で変化させられた。かくして得られたシラン化合物の添加量の異な
る防食塗膜を内面に形成した各種の供試管につい
て、実施例２と同様な耐電気防食性試験を行なつ
た。得られた結果を下記第６表に示すが、かかる
第６表から明らかなように、本発明に従うシラン
化合物を所定量以上含む防食塗膜を設けた供試管
にあつては、優れた耐電気防食性を示すことが認
められた。

【表】

Claims

【特許請求の範囲】１熱交換器に取り付けられ、管内に冷却流体が
流通せしめられる熱交換管において、その管内面
に所定の防食皮膜を形成せしめる一方、その管端
部を電気防食装置にて電気防食せしめて、該熱交
換管の防食を行なうに際して、前記熱交換管の管
内面を覆う防食皮膜を、少なくともその管端から
所定長さに亘る部分において、アミノアルキルア
ルコキシシラン化合物を６〜35重量％添加せしめ
てなる樹脂塗料にて形成せしめた防食塗装皮膜に
て構成したことを特徴とする熱交換管の防食方
法。２前記アミノアルキルアルコキシシラン化合物
が、アミノメチルトリメトキシシラン、アミノエ
チルトリメトキシシラン、アミノプロピルトリメ
トキシシラン、アミノプロピルメチルジメトキシ
シラン、アミノプロピルトリエトキシシラン、ア
ミノプロピルトリプロポキシシラン、Ｎ−アミノ
エチル−アミノプロピルトリメトキシシラン及び
Ｎ−アミノエチル−アミノプロピルメチルジメト
キシシランからなる群より選ばれる特許請求の範
囲第１項記載の防食方法。３前記アミノアルキルアルコキシシラン化合物
が２種以上組み合わせて用いられる特許請求の範
囲第２項記載の防食方法。４前記樹脂塗料が、アルキツド樹脂塗料、エポ
キシ樹脂塗料、ビニル樹脂塗料、ポリウレタン樹
脂塗料またはアクリル樹脂塗料である特許請求の
範囲第１項乃至第３項の何れかに記載の防食方
法。５前記防食塗装皮膜が、5μｍよりも薄くない
膜厚において形成されている特許請求の範囲第１
項乃至第４項の何れかに記載の防食方法。６前記防食塗装皮膜が、前記熱交換管の管端か
ら、少なくともその内径の２倍乃至100倍の長さ
において形成されている特許請求の範囲第１項乃
至第５項の何れかに記載の防食方法。