JPH0674388A

JPH0674388A - 内面塗膜付伝熱管及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0674388A
Application number: JP25368592A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Mori; 森　　光男; Takeshi Isobe; 剛磯部; Yuji Nishikawa; 勇二西川; Kazuhiko Hamahata; 和彦浜畑
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1992-08-28
Filing date: 1992-08-28
Publication date: 1994-03-15

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、耐摩耗性、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の重量比で、
ウレタン樹脂０．５〜１０％残部エポキシ樹脂からなる
ウレタン変性エポキシ樹脂に０．５〜１０％のシリコン
樹脂を加えた塗料、またはこれに酸化鉄、燐酸アルミニ
ウム、タルクを主成分とする顔料を塗料固形分の重量比
で１０〜７０％混合した塗料を用いて、厚さ５〜１００
μｍの塗膜を形成して成る内面塗膜付伝熱管、及び上記
の塗膜を形成した後５０〜３００℃で１〜２４０分間の
熱処理を施す内面塗膜付伝熱管の製造方法。

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
付伝熱管及びその製造方法に関するもので、特に内面塗
膜の防食性を損ねることなく、また伝熱性能を大きく低
下させることなく金属素地との密着性を高め、耐電気防
食性を改善せしめたものである。また熱処理を行うこと
により、前述の改善に加えて、かかる管を管板に密着す
る際に行われるローラー拡管によっても、塗膜剥離の生
じない優れた装着性を有する内面塗膜付伝熱管を得たも
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
水せしめる伝熱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５９−５
０２６９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伝熱管は、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く、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付伝熱管は、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。また伝熱管を管板の管孔に装着する場
合、通常拡管部をローラー拡管する方法が採用される
が、この時塗膜の剥離が生じやすく、装着後管端部の補
修塗装を行うか、或いは実開昭５７−１４５１８７号公
報で提案されているように、電気防食が良好に実施され
ている場合には予め管端部管内の数十ｍｍの範囲を無塗
装とすることが行われている。しかしこの場合、管の製
造工程が複雑になり、コストアップになる問題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】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
の劣化を防止でき、かつ塗膜の密着性、耐摩耗性、耐食
性を向上させた内面塗膜付伝熱管及びその製造方法を開
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、樹脂分の重量比で、ウレタン樹脂０．５
〜１０％残部エポキシ樹脂からなるウレタン変性エポキ
シ樹脂に、０．５〜１０％のシリコン樹脂を加えた塗料
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、銅、又は、銅合金管の
内面に、樹脂分の重量比で、ウレタン樹脂０．５〜１０
％、残部エポキシ樹脂からなるウレタン変性エポキシ樹
脂に、０．５〜１０％のシリコン樹脂を加え、さらに酸
化鉄、燐酸アレミニウム、タルクを主成分とする顔料
を、塗料固形分の重量比で１０〜７０％混合した塗料を
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２とし、銅、又は銅合金管の内面
に樹脂分の重量比で、ウレタン樹脂０．５〜１０％残部
エポキシ樹脂からなるウレタン変性エポキシ樹脂に、
０．５〜１０％のシリコン樹脂を加えた塗料を用いて、
厚さ５〜１００μｍの塗膜を形成した後、５０〜３００
℃で１〜２４０分間の熱処理を施すことを特徴とする内
面塗膜付伝熱管の製造方法を請求項３とし、銅、又は、
銅合金管の内面に、樹脂分の重量比で、ウレタン樹脂
０．５〜１０％、残部エポキシ樹脂からなるウレタン変
性エポキシ樹脂に、０．５〜１０％のシリコン樹脂を加
え、さらに酸化鉄、燐酸アルミニウム、タルクを主成分
とする顔料を、塗料固形分の重量比で１０〜７０％混合
した塗料を用いて、厚さ５〜１００μｍの塗膜を形成し
た後、５０〜３００℃で１〜２４０分間の熱処理を施す
ことを特徴とする内面塗膜付伝熱管の製造方法を請求項
４とするものである。すなわち本発明は、電気防食によ
る塗膜の劣化問題を解決するための手段として、内面塗
膜付伝熱管においてその塗膜を形成する有機樹脂塗料と
して、樹脂の重量比で、ウレタン樹脂０．５〜１０％残
部エポキシ樹脂からなる配合のウレタン変性エポキシ樹
脂に、０．５〜１０％のシリコン樹脂を加えた塗料を用
いて、厚さ５〜１００μｍの塗膜を形成させたことを特
徴とするものである。また、耐久性を更に向上させるた
めに、前記の配合からなる樹脂に、酸化鉄、燐酸アルミ
ニウム、タルクを主成分とする顔料を、樹脂固形分の重
量比で１０〜７０％混合した塗料を用いて、厚さ５〜１
００μｍの塗膜を形成させたことを特徴とするものであ
る。また、ローラー拡管時の塗膜の剥離問題を解決する
ため、かかる内面防食塗膜付伝熱管を、内面に塗膜を形
成後に温度範囲５０〜３００℃で１〜２４０分間熱処理
を施すことを特徴とするものである。この場合、熱処理
により密着性および塗膜強度が改善されローラー拡管時
に塗膜が剥離することがなくなり、補修塗装を行わずに
全長塗装の状態で装着することが可能となる。また管材
との密着性にすぐれ、かつ環境遮断性即ち塗膜のふく
れ、剥離の原因となる物質（Ｍｇ²⁺、Ｃａ²⁺、Ｎａ⁺等
の金属イオン、Ｈ₂Ｏ、Ｏ₂、ＨＣＯ₃ ^-その他）の遮
断性に優れた塗膜を見いだし、耐電気防食性に優れた伝
熱管を開発したものである。

【０００５】

【作用】本発明において、ウレタン変性エポキシ樹脂中
のウレタン樹脂の混合比率を樹脂分（溶剤を除いた樹
脂）の重量比で０．５％〜１０％と規定したのは、０．
５％未満では塗膜硬度が高すぎて塗膜の柔軟性にかけ、
耐屈曲性が低下するためであり、１０％を超えると、耐
屈曲性に著しい改善はみられないにもかかわらず、管材
との密着性、環境遮断性が低下するためである。またシ
リコン樹脂の添加は、撥水性を高めることにある。シリ
コン樹脂の添加量を０．５〜１０％と規定したのは０．
５％未満では塗膜の撥水性即ち水分の遮蔽性が不十分で
あり、１０％を超えると、乾燥しすぎた状態となり、塗
膜の柔軟性が失われ、密着力の低下、耐摩耗性の低下が
生じるためである。その塗膜厚さを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を超えると、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。次に本発明において、酸化鉄、燐酸アルミニウム、
タルクを主成分とする顔料を添加する理由は、塗膜の環
境遮断性をより向上させるとともに、管内に流入してく
る異物に対する耐擦過性を向上させるためである。この
顔料の含有量を、塗料固形分の重量比で１０〜７０％と
したのは、１０％未満では、耐擦過性の向上効果が認め
られず、７０％を超えるとバインダーとして作用する樹
脂の量が不足し樹脂による顔料の固着が不十分になり、
塗膜の耐久性が低下するためである。なお塗料固形分と
は、前記のウレタン樹脂とエポキシ樹脂からなるウレタ
ン変性樹脂に添加される顔料を加えたもので、溶剤等を
除いて塗料として形成されるものを言う。またかかる内
面防食塗膜は、常温乾燥においても十分な性能を示す
が、更に熱処理を行うことにより、樹脂中に存在する反
応基の化学結合が十分に行われ、分子間にいわゆる橋架
結合が３次元に構築されるため塗膜自体の強度あるいは
管材との密着性がより向上し、ローラー拡管を行っても
剥離しない塗膜になる。熱処理の温度範囲を５０℃以上
３００℃以下に規定したのは５０℃未満では、熱処理の
効果が認められず、３００℃を超えると塗膜の劣化が生
じることがあるからである。処理時間として１分以上２
４０分以下としたのは１分未満では熱処理の効果が認め
られず、２４０分を超えると強度、密着性の著しい改善
効果はみられず、また生産性低下を招くからである。

【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表１に示したように樹脂成分比、顔料比、熱処理条件を
かえた各種塗料と２種類の市販塗料を所定の溶剤を加え
て調整し、外径２５．４mm、肉厚１．２４５mm、長さ３
０００mmのアルミニウム黄銅管（ＪＩＳＨ３３００
Ｃ６８７０Ｔ）の内面にエアレススプレー塗装を行い、
膜厚１５〜２５μｍの均一な塗膜を形成した。またアル
ミニウム黄銅管のかわりに７０／３０キュプロニッケル
管（ＪＩＳＨ３３００Ｃ７１５０Ｔ）を用いて同様
に管内面に塗膜を形成した。このようにして得られた内
面塗膜付伝熱管を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、耐摩耗性、耐食性を検討
し、その結果を表２に示した。（１）密着性試験内面塗膜付伝熱管を半割りし、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１２／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−
７００ｍＶ（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、１５日間、あるいは
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）耐摩耗性試験供試管内に流速２ｍ／ｓの人工海水を通した状態で、ス
ポンジボール（タプロゲ社製標準ボ−ル φ２６mm）を
３００００個通過させ塗膜の摩耗量を測定することによ
り、耐摩耗性を調査した。（４）耐食性試験Ｎａ₂Ｓ溶液の添加によりＳ²濃度を０．８mg／ｌ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。

【０００７】

【表１】

【０００８】

【表２】

【０００９】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
摩耗性、耐食性のいずれの試験においても優れた性能を
示すことが認められる。これに対し、比較例Ｎo.１１
は、シリコン樹脂の添加がないため、Ｎo.１２は、シリ
コン樹脂の添加量が少ないため、耐電気防食性が劣る。
Ｎo.１３はシリコン樹脂の添加量が多いため、密着性、
耐電気防食性、耐摩耗性のいずれも劣る。またＮo.１４
はウレタン樹脂の添加がないため、密着性、耐電気防食
性、耐摩耗性が劣り、Ｎo.１５はウレタン樹脂の添加量
が多いため、密着性、耐電気防食性が劣る。さらにＮo.
１６は、顔料の添加量が少ないため、耐電気防食性と、
耐食性が劣る。Ｎo.１７、Ｎo.１８は顔料の添加量が多
いため、密着性、耐電気防食性、耐摩耗性、耐食性のい
ずれも劣る。また従来例のＮo.１９、２０、２１は、耐
電気防食性が劣る。

【００１０】実施例２本発明の範囲にある組成のうち代表例として表１の試料
Ｎo.３の組成からなる塗料を、所定の溶剤を加えて調整
し、外径25.4mm, 肉厚1.245mm, 長さ3000mmのアルミニ
ウム黄銅製伝熱管（ＪＩＳＨ３３００Ｃ６８７０
Ｔ）の内面に表３に示すような各種膜厚となるように塗
膜を形成した。このようにして得られた内面塗装皮膜付
伝熱管をつぎに示す評価方法にて、耐食性、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。（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
伝熱管と無塗装の新管を並列に取りつけ、管外を約１０
０℃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
率低下を算出した。

【００１１】測定管と無塗装管の新管の見かけの熱
貫流率（Ｋ）を測定する。測定の算出は数１のとおりで
ある。測定管の汚れ係数（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（Ｋ₁ ）を算出する。算出の数式
は数３のとおりである。測定管の熱貫流率低下率を算出する。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。

【００１２】

【数１】

【００１３】

【数２】

【００１４】

【数３】

【００１５】

【数４】

【００１６】

【表３】

【００１７】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を超え
ると伝熱性の低下が著しく伝熱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５〜１００
μｍのものは、耐食性が優れ、熱貫流率の低下が少な
い。

【００１８】実施例３本発明の範囲にある組成のうち代表例として表１の試料
ＮO .3の組成からなる塗料を、所定の溶剤を加えて調整
し、外径２５．４ｍｍ、肉厚１．２４５ｍｍ、長さ３０
００ｍｍのアルミニウム黄銅管（ＪＩＳＨ３３００
Ｃ６８７０Ｔ）の内面にエアレススプレー塗装を行い、
膜厚１５〜２５μｍの均一な塗膜を形成した。この供試
管に各種条件で熱処理を加えたのち、ネーバル黄銅製管
板（厚さ３０ｍｍ、管孔径φ２５．６ｍｍ）に拡管装着
し、拡管後の塗膜剥離状況を調査した。拡管条件は以下
の通りである。拡管装置エキスパンダーＣＢ３１２（３本ローラー式）（株）スギノマシン製チェーブローラーＴＲ３０４Ｌ（株）スギノマシン製自動電圧調整器ＡＶＲ１１５（株）スギノマシン製コントローラＴＲＣ−１４６８（株）スギノマシン製拡管率８％拡管長さ２８ｍｍ試験結果を図１に示す。図１より、本発明による内面塗
膜付伝熱管は、優れた拡管装置時の耐塗膜剥離性を示す
ことが認められる。なお図１の横軸は対数目盛である。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、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、剥離が防止
され、さらに熱処理を行うことより、装着時のローラー
拡管時に塗膜の剥離が生じることがなくなり、補修塗装
を行わずに管端を含む全長塗装が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る内面塗膜付伝熱管の熱
処理条件を示す線図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者浜畑和彦東京都千代田区丸の内２丁目６番１号古河電気工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】銅、又は、銅合金管の内面に、樹脂分の
重量比で、ウレタン樹脂０．５〜１０％残部エポキシ樹
脂からなるウレタン変性エポキシ樹脂に、０．５〜１０
％のシリコン樹脂を加えた塗料を用いて、厚さ５〜１０
０μｍの塗膜を形成して成る内面塗膜付伝熱管。
【請求項２】銅、又は、銅合金管の内面に、樹脂分の
重量比で、ウレタン樹脂０．５〜１０％、残部エポキシ
樹脂からなるウレタン変性エポキシ樹脂に０．５〜１０
％のシリコン樹脂を加え、さらに酸化鉄、燐酸アルミニ
ウム、タルクを主成分とする顔料を、塗料固形分の重量
比で１０〜７０％混合した塗料を用いて、厚さ５〜１０
０μｍの塗膜を形成して成る内面塗膜付伝熱管。
【請求項３】銅、又は、銅合金管の内面に、樹脂分の
重量比で、ウレタン樹脂０．５〜１０％残部エポキシ樹
脂からなるウレタン変性エポキシ樹脂に０．５〜１０％
のシリコン樹脂を加えた塗料を用いて、厚さ５〜１００
μｍの塗膜を形成した後、５０〜３００℃で１〜２４０
分間の熱処理を施すことを特徴とする内面塗膜付伝熱管
の製造方法。
【請求項４】銅、又は、銅合金管の内面に、樹脂分の
重量比で、ウレタン樹脂０．５〜１０％、残部エポキシ
樹脂からなるウレタン変性エポキシ樹脂に０．５〜１０
％のシリコン樹脂を加え、さらに酸化鉄、燐酸アルミニ
ウム、タルクを主成分とする顔料を、塗料固形分の重量
比で１０〜７０％混合した塗料を用いて、厚さ５〜１０
０μｍの塗膜を形成した後、５０〜３００℃で１〜２４
０分間の熱処理を施すことを特徴とする内面塗膜付伝熱
管の製造方法。