JPH06193792A - 内面塗膜付伝熱管 - Google Patents

内面塗膜付伝熱管

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JPH06193792A
JPH06193792A JP4358318A JP35831892A JPH06193792A JP H06193792 A JPH06193792 A JP H06193792A JP 4358318 A JP4358318 A JP 4358318A JP 35831892 A JP35831892 A JP 35831892A JP H06193792 A JPH06193792 A JP H06193792A
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JP
Japan
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coating film
resin
tube
based paint
pipe
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Pending
Application number
JP4358318A
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English (en)
Inventor
Mitsuo Mori
森  光男
Takeshi Isobe
剛 磯部
Yuji Nishikawa
勇二 西川
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L58/00Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
    • F16L58/02Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
    • F16L58/04Coatings characterised by the materials used

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
  • Paints Or Removers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内面塗膜付伝熱管の、電気防食による塗膜の
劣化を防止し、かつ密着性、耐屈曲性、耐食性等を向上
させたこと。 【構成】 銅又は、銅合金管の内面に、樹脂分に対する
重量比で、平均長さ5μm以上でかつアスペクト比が3
以上の針状あるいは繊維状の無機顔料が50〜100%
と、アスペクト比が3未満の粒状顔料を50〜150%
含み、かつアミノシラン、エポキシシラン、メルカプト
シラン、メタクリロキシシランの少なくとも1種を0.
1〜3%含む塗料を用いて、厚さ5〜100μmの塗膜
を形成して成る内面塗膜付伝熱管。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱交換器用の内面塗膜
付伝熱管に関するもので、特に内面塗膜の防食性を損ね
ることなく、また伝熱性を大きく低下させることなく、
塗膜を強靱化するとともに塗膜の管材との密着性を高め
ることにより伝熱管の管端部における電気防食に起因す
る塗膜のふくれ、剥離を抑制した内面塗膜付伝熱管に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】火力、原子力発電所の復水器、化学プラ
ント、船舶、その他の熱交換器では、管内に冷却水を通
水せしめる熱交換管として銅合金が広く用いられてい
る。冷却水として、海水、或いは河川水を用いるため、
管内面には種々の腐食が発生し易く、その防止のため鉄
イオン注入による防食皮膜を形成することが広く行われ
ている。しかし、環境上の問題、また鉄イオン注入の管
理の煩雑さ、補修管として部分的に新管を装着した場合
の防食皮膜形成の困難さ等の問題のため、近年、工場出
荷時に、予め有機樹脂を用いて管内に防食塗膜を形成さ
せる方法が特公昭56−45079号公報、特公昭59
−50269号公報等で紹介されている。しかしなが
ら、そのようにして形成された防食塗膜付熱交換管は、
既設発電所等で補修管として部分的に使用されることが
多い。既設の発電所では、伝熱管管端部或いは管板を保
護するために通常電気防食が実施されており、特に管端
部近傍は自然電位よりも数百mV卑な電位に保持され
る。そのような電気防食下では防食塗膜管は、特に管端
部において陰極剥離といわれる塗膜のふくれ、剥離など
の劣化現象が生じる。かかる場合、防食電位が十分な値
を保持していれば管端部は電気防食により保護される
が、電気防食が有効に働いていない場合、インレットア
タック、アウトレットアタックと称される管端部特有の
腐食が生じることがある。
【0003】
【発明が解決しょうとする課題】本発明は上記の問題に
ついて検討の結果なされたもので、電気防食による塗膜
の劣化を防止すると共に、塗膜の密着性、屈曲性及び耐
食性を向上させた内面塗膜付伝熱管を開発したものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅又は、銅合
金管の内面に、樹脂分に対する重量比で、平均長さ5μ
m以上でかつアスペクト比が3以上の針状あるいは繊維
状の無機顔料が50〜100%と、アスペクト比が3未
満の粒状顔料を50〜150%含み、かつアミノシラ
ン、エポキシシラン、メルカプトシラン、メタクリロキ
シシランの少なくとも1種を0.1〜3%含む塗料を用
いて、厚さ5〜100μmの塗膜を形成して成る内面塗
膜付伝熱管を請求項1とし、前記塗料に、エポキシ樹脂
系塗料、アルキド樹脂系塗料、シリコン樹脂系塗料、フ
ッソ樹脂系塗料、ポリウレタン樹脂系塗料、ビニル樹脂
系塗料、アクリル樹脂系塗料、及び、それらの変性物の
1種、又は2種以上を用いる請求項1記載の内面塗膜付
伝熱管を請求項2とするものである。
【0005】
【作用】本発明は、下記のような通常の樹脂に無機顔料
とカップリング剤を添加した塗料を用いた塗膜の形成に
より、前述のような優れた内面塗膜付伝熱管が得られる
ものである。本発明において使用する樹脂についてはエ
ポキシ系、シリコン系、アルキド系、ビニル系、アクリ
ル系、フッソ系、ポリウレタン系などが使用可能である
が、付着性、カップリング剤との反応性などの点からエ
ポキシ系樹脂が好ましい。また顔料としては平均長さ5
μm以上でかつアスペトク比が3以上の針状、あるいは
繊維状の無機顔料として種々のものが考えられるが主な
ものとしてクレー、タルク、ケイ酸カルシウム、炭酸カ
ルシウム、アスベスト、ガラス繊維、セラミックファイ
バーなどがあげられ、これらの顔料を塗料中に配合する
ことにより塗膜が強靱化され電気防食に起因する塗膜の
ふくれ、剥離を抑制することが可能となる。針状、ある
いは繊維状の顔料の塗料中への配合比を樹脂分(溶剤を
除いた樹脂)の重量比で50〜100%と規定したの
は、50%未満では塗膜形成時にこれらの顔料が塗膜全
面に十分にいきわたらず、顔料による塗膜の強靱化が不
十分となるためであり、100%を越えると塗膜の平滑
性、耐屈曲性が低下するためである。粒状の顔料を併用
するのは、針状、あるいは繊維状の顔料を配合すること
によって塗膜の耐屈曲性の低下が生じるのを防止するた
めであり、塗料中への配合比を50〜150%と規定し
たのは、50%未満では上記の効果が十分に得られず、
150%を越えると塗膜形成が十分に行われないためで
ある。次にカップリング剤としてアミノシラン、エポキ
シシラン、メルカプトシラン、メタクリロキシシランの
少なくとも1種を塗料中に上記顔料と併用して用いる目
的は、無機物である顔料、管材と有機物である樹脂との
密着性を向上させ塗膜中への水分、あるいはその他の腐
食性物質の透過を防ぐとともに、塗膜のふくれ、剥離を
抑制するためである。塗料中への配合比を0.1〜3%
と規定したのは、添加量が少なすぎると上記の効果が得
られず、3%を越えると密着性に著しい改善がみられな
いにもかかわらず、塗装時にこれらカップリング剤の昇
華や蒸発がおこり、気泡が発生し健全な塗膜形成が困難
となるためである。塗膜厚さを5〜100μmと規定し
た理由は、5μm未満では十分な防食効果が得られず、
また100μmを越えると、伝熱性能の低下が著しく伝
熱管としての本来の機能を果たしえないことによる。
【0006】
【実施例】以下に本発明の一実施例について説明する。 実施例1 供試管は下記に示すようにして、本発明に係るもの及び
比較のためのものを作成した。 (本発明例1〜6)ウレタン変性エポキシ樹脂中に、針
状、あるいは繊維状顔料としてメタケイ酸カルシウム
(デナカップ325−1100、アスペクト比5、平均
長さ25μm)と粒状顔料として酸化鉄と燐酸アルミニ
ウムの金属顔料(共にアスペトク比2、平均粒径20μ
m以下)、カップリング剤としてエポキシシラン化合物
(γ−グリシドキシプロピル・トリメトキシシラン)を
表1に示す配合比に調整し、3本ロール式混練機により
塗料を作製した。この塗料中に所定の溶剤を加えて粘度
を調整し、外径25.4mm、肉厚1.245mm、長さ3
000mmのアルミニウム黄銅管(JIS H3300
C6870T)の内面にエアレススプレー塗装を行い、
15〜25μmの均一な塗装皮膜を形成し、供試管とし
た。 (本発明例7、8)ウレタン変性エポキシ樹脂の代わり
に、シリコン樹脂、アルキド樹脂を用い、顔料、カップ
リング剤は上記と同様にして供試管を得た。 (本発明例9)針状、あるいは繊維状顔料として、メタ
ケイ酸カルシウムの代わりにガラス繊維(アスペクト比
6、平均長さ30μm)を用いた以外は上記と同様にし
て供試管を得た。 (本発明10)アルミニウム黄銅管のかわりに70/3
0キュプロニッケル管(JIS H3300 C715
0T)を用いた以外は上記と同様にして供試管を得た。 (比較例1、2)カップリング剤を添加しない場合と樹
脂分に対する重量比で5%添加した以外は上記と同様に
して供試管を得た。 (比較例3〜6)針状、あるいは繊維状顔料であるメタ
ケイ酸カルシウムと粒状の顔料である酸化鉄と燐酸アル
ミニウムの混合顔料の配合量を表1に示す通りにした以
外は上記と同様にして供試管を得た。上記の方法により
得られた供試管を用いて、以下に示した評価方法にて、
塗膜の管材との密着性、耐電気防食性、耐屈曲性、平滑
性、防食性、塗装性を調べ表2に示した。
【0007】(1)密着性試験 内面塗膜付熱交換管を半割りし、管材中央長手方向に人
工傷をいれ、これを供試管片試料とし、試料の塗膜面で
ある管内面から2mm離れた直径2mmのノズル先端部より
管内面人工傷部分に直角に3vol%の空気を含む3%
食塩水溶液を流速12m/sで衝突させる試験を30日
間実施したのち、試料の表面状況を観察した。評価基準
および表2中の記号は次のとおりである。 ○印:健全 △印:人工傷に沿う部分剥離 ×印:
面状剥離 (2)耐電気防食試験 供試管(長さ1000mm)を管板に取り付け管端部が7
00mV(vs SCE)あるいは−1000mV(vs
SCE)になるように陰分極させた状態で、管内に常温
の人工海水(ASTM規格 D1141相当品)を流速
2m/sで通水せしめた状態で、30日間試験を行い、
塗膜の表面状態を観察した。評価基準および表2中の記
号は次のとおりである。 ○印:健全 △印:ふくれ発生 ×印:面状剥離 (3)耐屈曲性試験 供試管を半割りにし、塗膜面を外側にして120Rで曲
げをおこない塗膜の外観状況を観察した。評価基準およ
び表2中の記号は次のとおりである。 ○印:健全 △印:一部剥離 ×印:全面剥離 (4)平滑性および塗膜形成性 塗装による塗膜形成後、管内に温風を通風させ乾燥させ
た後、塗膜の外観を目視により観察した。 (5)耐食性試験 Na2S溶液の添加によりS2-濃度を0.8mg/l(リッ
トル)に調整した人工海水を、供試管内に流速2m/s
で通水させ、30日間の試験期間後、腐食深さを測定し
た。これらの供試管の作成条件を表1に、また試験結果
を表2に併記した。
【0008】
【表1】
【0009】
【表2】
【0010】表1及び表2から明らかなように、本発明
によるNo.1〜No.10は、密着性、耐電気防食性、耐
屈曲性、平滑性、塗膜形成性及び耐食性のいずれも優れ
ていることが認められる。これに対して比較試料のNo.
1はカップリング剤が無添加のため、またNo.2は添加
量が多いため、耐電気防食性、耐食性が劣る。またNo.
3は針状繊維状顔料の添加が無いため、No.4はその添
加量が少ないため、耐電気防食性が劣り、No.5はその
添加量が多いため、耐電気防食性、耐屈曲性、平滑性、
塗膜形成性が劣る。さらにNo.6は粒状顔料の添加がな
いため、No.7はその添加量が少ないため、耐屈曲性が
劣り、No.8はその添加量が多いため平滑性、塗膜形成
性、耐食性が劣る。
【0011】実施例2 (本発明例1〜4)表1のNo.1の組成からなる塗料
を、所定の溶剤を加えて調整し、アルミニウム黄銅製熱
交換管(JIS H3300 C6870T)の内面に
表3に示すように膜厚が5〜100μmとなるように塗
膜を形成し、供試管とした。 (比較例1、2)表1のNo.1の組成からなる塗料を、
所定の溶剤を加えて調整し、アルミニウム黄銅製熱交換
管(JIS H3300 C6870T)の内面に表3
に示すように膜厚が3μmと120μmとなるように塗
膜を形成し、供試管とした。このようにして得られた内
面塗装皮膜付き熱交換管を次に示す評価方法にて、耐食
性、及び伝熱性について評価した。 (1)耐食性試験 Na2S溶液の添加によりS2-濃度を0.8mg/l(リッ
トル)に調整した人工海水を、供試管内面に流速2m/
sで通水させ、30日間の試験期間後、腐食深さを測定
した。 (2)熱貫流率測定 長さ1260mmの供試管について熱貫流率を測定し、無
塗装の新管に対する熱貫流率の低下率を算出した。熱貫
流率の測定法としては、熱貫流率測定装置に内面塗膜付
熱交換管と無塗装の新管を並列に取りつけ、管外を約1
00℃の水蒸気とし、管内に冷却水として約85℃の温
水を2m/sの流速で流し、冷却水の入口と出口の温
度、および飽和水蒸気の温度を測定し、以下の手順で熱
貫流率低下率を算出した。
【0012】 測定管と無塗装の新管の見掛けの熱貫
流率(K)を測定する。測定の算出は数1のとおりであ
る。 汚れ係数(r)を算出する。算出の数式は数2のと
おりである。 測定管の熱貫流率(1 )を算出する。算出の数式
は数3のとおりである。 無塗装の新管に対する測定管の熱貫流率の低下率を
算出する。算出の数式は数4のとおりである。 これらの結果を表3に併記した。
【0013】
【数1】
【0014】
【数2】
【0015】
【数3】
【0016】
【数4】
【0017】
【表3】
【0018】表3から明らかなように、膜厚が5μm未
満では耐食性が不十分であり、また、100μmを越え
ると伝熱性の低下が著しく熱交換管として本来の機能を
果たしえない。これに対し、本発明に係る膜厚が5〜1
00μmのものは、耐食性が優れ、熱貫流率の低下が少
ない。
【0019】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、電気防食下において生じる防食塗膜の膨れ、剥離が
効果的に防止され、管端部における腐食を抑制すること
が可能となる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅、又は銅合金管の内面に、樹脂分に対
    する重量比で、平均長さ5μm以上でかつアスペクト比
    が3以上の針状あるいは繊維状の無機顔料が50〜10
    0%と、アスペクト比が3未満の粒状顔料を50〜15
    0%含み、かつアミノシラン、エポキシシラン、メルカ
    プトシラン、メタクリロキシシランの少なくとも1種を
    0.1〜3%含む塗料を用いて、厚さ5〜100μmの
    塗膜を形成して成る内面塗膜付伝熱管。
  2. 【請求項2】 前記塗料に、エポキシ樹脂系塗料、アル
    キド樹脂系塗料、シリコン樹脂系塗料、フッソ樹脂系塗
    料、ポリウレタン樹脂系塗料、ビニル樹脂系塗料、アク
    リル樹脂系塗料、及び、それらの変性物の1種、又は2
    種以上を用いる請求項1記載の内面塗膜付伝熱管。
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Cited By (3)

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