JPH0588667B2

JPH0588667B2 -

Info

Publication number: JPH0588667B2
Application number: JP1273325A
Authority: JP
Inventors: Kenki Minamoto; Mitsuhiro Ookubo
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1989-10-20
Filing date: 1989-10-20
Publication date: 1993-12-24
Also published as: JPH03133632A

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
銅又は銅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、伝熱管内面に皮膜形成が間に
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つてきた。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、このような皮
膜は、一般的に、管内面にスプレイノズルを通過
させつつこのスプレイ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、スプレイノズルか
ら皮膜形成物質を噴霧させながらこのスプレイノ
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
長に亘つてスプレイ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。従つて、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
あつて、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イノズルを配置
し、このスプレイ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、前記スプレイ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有す
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］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、例えば筒状の支持部材の先
端部にスプレイノズルを取り付け、このスプレイ
ノズルを先端にして前記支持部材を管内に挿入
し、前記スプレイノズルを前記直管部分と前記曲
管部分との境界部に配置し、このスプレイノズル
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、このスプレイ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、前記曲管部
分及び前記直管部分の内面に付着した有機系樹脂
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、管内面に付着した
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。本発明により製造されたＵ字型熱交換器用伝熱
管は、例えば、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水室側からは電気
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
付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
除去する必要があつて煩雑である。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１乃至100μmとすることが好
ましい。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熱
性が低下する。このため、保護皮膜の膜厚は１乃
至100μmとすることが好ましい。なお、保護皮膜としては、エポキシ系又はアル
キツ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。［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図は本実施例により製造される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。本実施例により製造される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
となつている。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１乃至100μmである。この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1.65mmのアルミニウム黄
銅管（JIS Ｈ 3300 C6872T）を50mm、100mm又
は200mm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60
mmまでの部分に取り外し可能な覆いを設けた。そ
して、第４図に示すように、筒状の塗料供給用ホ
ース１４の先端にエアレススプレイ塗装用のスプ
レイノズル１１を取り付け、スプレイノズル１１
を先端にして塗料供給用ホース１４を管端から管
内に挿入し、曲げ管の直管部分１２と曲管部分１
３との境界部分にこのスプレイノズル１１を配置
した。その後、塗料供給用ホース１４と管内壁と
の隙間から管内に窒素ガス１５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
置換を行つた。次に、同様の方法で管内に窒素ガス１５を供給
しつつ、ノズル１１から塗料を吐出して管内面に
スプレイ塗布を行い、曲管部分１３の内面を塗装
した。この場合に、スプレイノズル１１から噴出
した塗料は窒素ガス１５にのつて管内を進行し、
曲管部分１３の中央部にも達し、曲管部分１３の
内面に塗料が付着する。次いで、曲管部分１３の塗装が完了した後、ス
プレイノズル１１を管の端部方向に移動させつつ
スプレイ塗布を行い、直管部分１２の内面を塗装
した。そして、この直管部分１２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、エアスプレイ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つた。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であつて、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ケ月間通水試験を行つ
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^2-を
0.1ppm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つて行つた。
なお、各供試管の管端をネバ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−550mV／秒に保持しながら
通電し、供試管に電気防食を施しながら通水し
た。

【表】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℃の水蒸気雰囲気とし、管内に２
ｍ／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。１／Ｋ＝１／K₀＋γ……(1) 但し、Ｋ：供試管の総括伝熱係数測定値 K₀：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
を装着する際に、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つ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つた場合を○で示
し、工具に皮膜が付着してその掃除に手間がかか
つた場合を×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つた。また、実施例１乃
至６はいずれも伝熱抵抗が8.0×10^-5m²℃ｈ／
kcal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つた。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６×10^-4m²℃ｈ／kcalと極めて大きかつ
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つた。な
お、前述の如く、皮膜を有しない比較例５，６に
おいては管内面が激しく腐食されていた。［発明の効果］以上説明したように、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
境界にスプレイノズルを配置し、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、スプレイ
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、厳しい腐食状況下において腐食を防止で
きる伝熱管を得ることができる。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。更に、本発明は、厳しい状況下
において使用されるＵ字型熱交換器用伝熱管の工
業的生産が可能になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法により製造される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図は同じく横断面
図、第４図は管内面への塗料の塗装方法を示す模
式図である。１……皮膜非形成部、２……皮膜形成部、３…
…伝熱管素管、４……保護皮膜、１１……スプレ
イノズル、１２……直管部分、１３……曲管部
分。

Claims

【特許請求の範囲】１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イノズルを配置
し、このスプレイノズルから前記曲管部分内面に
向けて有機系樹脂塗料を噴出する工程と、前記ス
プレイ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。２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イノズルを配置
し、このスプレイ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
イ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供給する工程
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。