JPH09292062A - 耐食性に優れた内面溝付管 - Google Patents

耐食性に優れた内面溝付管

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JPH09292062A
JPH09292062A JP8127901A JP12790196A JPH09292062A JP H09292062 A JPH09292062 A JP H09292062A JP 8127901 A JP8127901 A JP 8127901A JP 12790196 A JP12790196 A JP 12790196A JP H09292062 A JPH09292062 A JP H09292062A
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JP
Japan
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alloy
hollow billet
corrosion resistance
pipe
radius
Prior art date
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Application number
JP8127901A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Ogiwara
吉章 荻原
Akinori Yoshida
明典 吉田
Atsumi Takasugi
篤美 高杉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F19/00Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
    • F28F19/02Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
    • F28F19/06Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28FDETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
    • F28F1/00Tubular elements; Assemblies of tubular elements
    • F28F1/10Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses
    • F28F1/40Tubular elements and assemblies thereof with means for increasing heat-transfer area, e.g. with fins, with projections, with recesses the means being only inside the tubular element

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Coating With Molten Metal (AREA)
  • Coating By Spraying Or Casting (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱交換器等の配管材料として使用される内面
溝付管の耐食性を改善すること。 【解決手段】 管の内面の長手方向に形成した突条を該
管の内周方向に多数設けることにより、内周に突条と溝
を交互に形成した内面溝付管において、該突条の頂面部
表面に設けたZnもしくはZn合金層の厚さD1と、該
突条の側面部表面に設けたZnもしくはZn合金層の厚
さD2が、5≧D2/D1≧0.2であることを特徴と
する耐食性に優れた内面溝付管。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は熱交換器等の管材と
して使用される内面溝付管とその製造方法に関し、特に
良好な耐食性を有して長寿命で熱交換効率に優れたもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、自動車用熱交換器に使用される配
管材料としては、板材を電縫加工により管状に加工成形
したものや、管状に材料を押し出して成形したものが使
用されていた。そして通常熱交換器の管材は管内を流れ
る冷媒による腐食を抑えるために、犠牲防食層として管
内面にZn又はZn合金がクラッド等の方法で形成され
ることが多い。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記のように板材を電
縫加工により管状に加工したものは、電縫部分が一度溶
融してから接合するために該管材の腐食を抑制するため
に形成したZn又はZn合金層が管材内に拡散してしま
い、この部分で十分な表面Zn濃度を保つことができず
製品での耐食性の面で問題となることがあった。特に近
年活発な開発が進められている自動車用アルミ製熱交換
器では、部分的に耐食性の劣る箇所があるとそこに腐食
が集中して貫通孔が生じ、熱交換器としては致命的な冷
媒の漏れを起こしやすかった。このため管内面のZn又
はZn合金層は必須であるにもかかわらず、Zn又はZ
n合金層の濃度の低い耐食性の劣る部分を製品から排除
することができなかった。また製造できる管体内面は平
滑であるので、熱交換面積が限定されるため自ずと熱交
換性能に限界があった。
【0004】他方材料を管状に押し出して成形したもの
は、上記の板材を電縫加工により管材に加工したものの
ように一旦溶融する部分がないため、耐食性の面では比
較的有利である。さらに押出し形状は金型を変更するだ
けで比較的自由に変更できるので、内面に溝を付けて熱
交換面積を大きくした製品を作るのは容易である。しか
し製造工程上管内面にZn又はZn合金層を均一に形成
し同時に押出すのは非常に困難であって、このような構
成の管材の押出加工には経済的な問題が横たわってい
た。
【0005】なお管内面の長手方向に形成した溝を内周
方向に多数設けて、内面に突条と溝を交互に形成した内
面溝付管の内面に均一なZn又はZn合金層を形成する
方法として、特公昭58−51772号公報等では線瀑
溶射法の応用が提案されているが、溝形状によっては突
条へのZn又はZn合金の供給が不十分となり、必要な
溶射厚が得られない場合があった。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果なされたもので、内面の溝や突条の形状を自
由に選択できる押出し法で製造される管材内面に、該管
材を腐食から保護するZn又はZn合金層を安価に形成
した内面溝付管と該内面溝付管の内面にZn又はZn合
金層を容易に形成する製造方法を提供するものである。
【0007】即ち本発明内面溝付管は、管の内面の長手
方向に形成した突条を該管の内周方向に多数設けること
により、内周に突条と溝を交互に形成した内面溝付管に
おいて、該突条の頂面部表面に設けたZnもしくはZn
合金層の厚さD1と、該突条の側面部表面に設けたZn
もしくはZn合金層の厚さD2が、5≧D2/D1≧
0.2であることを特徴とするものである。
【0008】また本発明の内面溝付管の製造方法は、内
面の長手方向に形成した突条を内周方向に多数設けるこ
とにより、内周に突条と溝を交互に形成した管状の中空
ビレットを管軸の回りに回転させ、同時に該中空ビレッ
ト内の管軸から半径方向に該半径の長さの10%〜90
%偏芯した位置から該半径に対して直交する方向に溶融
したZnもしくはZn合金を吹き付け、その後押出し又
は引抜きにより所望の断面サイズの管体とすることによ
り、該突条の頂面部表面に設けたZnもしくはZn合金
層の厚さD1と、該突条の側面部表面に設けたZnもし
くはZn合金層の厚さD2を、5≧D2/D1≧0.2
とすることを特徴とするものであり、この時、溶融した
ZnもしくはZn合金を吹き付ける際に、先ず任意の直
径上の一方の半径上の偏芯した位置から吹き付け、その
後該管状の中空ビレットを反対方向に回転させて該直径
上の他方の半径上の偏芯した位置から吹き付けるのは良
好であり、また溶融したZnもしくはZn合金を吹き付
ける際に、先ず任意の直径上の一方の半径上の偏芯した
位置から吹き付け、その後該管状の中空ビレットを反対
方向に回転させて吹き付け方向を逆向きとするのも有効
である。そして中空ビレットとしてはAl又はAl合金
であるものがよい。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明では、例えば鋳造及び切削
法によって内面に溝と突条とを形成した中空ビレットを
製造し、この内面に溶融したZn又はZn合金を吹き付
けてZn又はZn合金層を形成する。その後押出し法又
は引抜き法によって所望の管径に調整することにより、
内面溝付管を得るものである。
【0010】本発明で中空ビレットの材質については特
に限定するものではないが、熱交換器用としては銅系材
料やアルミニウム系材料が熱伝導率の面から多用されて
いる。また内面の溝及び突条の形状としては、熱交換効
率を上げるための凹凸であれば特に限定するものではな
く、圧下法等で形成する三角山型、切削法で形成する台
形型、突条の厚さを薄くしたフィン型等がある。そして
これらビレットは押出しの際にダイスに通すため、内面
のZn又はZn合金層が削り取られてしまう場合もある
ので加工率の設定には注意が必要である。またその高さ
や間隔については押出し加工工程とも関連するので、実
験により決定するのが望ましい。
【0011】管状の中空ビレットの内面に溶融したZn
又はZn合金を吹き付ける方法は、いわゆる溶融めっき
法であるが、この後得られた内面溝付管において図1に
示すように該内面溝付管(1)の内面に突出した突条
(2)の頂面部(3)表面のZn又はZn合金層(4)
の厚さD1と、該突条(2)の側面部(5)表面のZn
又はZn合金層(4)の厚さD2との関係が5≧D2/
D1≧0.2であるときに、長期間にわたる耐食性が確
保できることを本発明では見出したものである。D2/
D1の値を上記のように限定したのは、Zn又はZn合
金層の極端に薄い部分を作らないためであり、このよう
に薄い部分は腐食環境に晒された場合にその部分の防食
層が溶解してしまい、腐食が内部まで進行してしまう。
この結果貫通に到るまでの寿命が短くなってしまうので
ある。即ちZn又はZn合金層のD1とD2との膜厚比
がこの範囲にあると、上記のような該合金層の極端に薄
い部分がないため、実用上問題なく使用できる。
【0012】本発明で溶射方法としては、ガス溶射法、
高圧ガス火炎溶射法、アーク溶射法、プラズマ溶射法等
が使用でき、何れの方法であっても溶射ガンを用い、こ
れを中空ビレットの管軸から偏芯した位置に設置し、さ
らに溶射ガンの角度や該中空ビレットの回転等を考慮す
ることで上記の条件を満足するZn又はZn合金層が得
られるが、より好ましい溶射方法としては以下のような
方法がよい。
【0013】例えば、先ず図2に示すように該溶射ガン
(6)を中空ビレット(7)の管軸(8)から任意の直
径上の一方の半径方向に該半径の長さの10%〜90%
偏芯した位置に設置し、該中空ビレット(7)を管軸の
回りに回転させて該半径に対して直交する方向に溶射す
る。こうすることで突条(2)の頂面部や溝(9)の底
面部、及び突条(2)の上記回転方向の進行側の一方の
側面部(10)にZn又はZn合金層が形成される。次
に図3に示すように該溶射ガン(6)をその直径上の他
方の半径方向に同じ偏芯量だけ平行移動させ該中空ビレ
ット(7)を逆回転して溶射する。これにより突条
(2)の上記逆回転方向の進行側の他方の側面部(1
1)にも同様にZn又はZn合金層が形成される。
【0014】なおこの場合、図2のような構成で溶射を
実施した後、溶射ガン(5)を180°回転させ、同時
に中空ビレット(7)を逆回転することでも同じ効果が
得られる。
【0015】溶射するZn又はZn合金としては、Z
n、Zn−Sn合金、Zn−In合金、Zn−Mg合金
等が使用できるが特に限定するものではない。これら溶
射材料は、中空ビレット材よりも腐食性に富んだ材料な
ので、Zn又はZn合金層が溶解することによって管材
を防食することができるものである。
【0016】このように内面にZn又はZn合金層を形
成した中空ビレットは、押出しにより所望のサイズに調
整するが、その前後で部分的な溶融が起こらない程度の
温度で熱処理してもよい。熱処理を行うと溶射したZn
又はZn合金が管体内に拡散するため接合がより強固に
なり好都合である。
【0017】
【実施例】外径280mm、内径240mm、長さ40
0mmの円筒状で、その内面の長手方向に高さ8mmの
断面台形の突条を10個形成したJIS 3003アル
ミニウム合金製中空ビレットを常法により鋳造・切削法
で作製した。このビレット内部にその管軸を通る任意の
直径上の一方の半径上の、表1に示すように該半径の長
さ(120mm)の10〜90%の割合で偏芯した位置
に溶射ガンを設置し、ガス溶射法で表1に示す溶射金属
を溶射しながら10回転/分の速度で中空ビレットを回
転させ、その後30秒後に回転方向を反転させるととも
に、溶射ガンを該直線上の他方の半径上の対称の位置に
移動させて溶射を続け、該中空ビレットの内面に約10
0μmの厚さのZn又はZn合金層を形成した。その後
該中空ビレットを常法により押出し加工し、内面の溝部
の肉厚が0.4mmで、外径が6mmの内面溝付管を得
た。
【0018】この管材に100ppmの銅イオンを添加
した水道水を流し、腐食孔が外面にまで貫通する時間を
計測し、従来のZnをクラッドした板材を電縫加工して
作製した管材の場合の腐食孔貫通までの時間と比較して
耐食性を評価し、表1に示した。なお耐食性の評価は、
従来の電縫加工による管材の腐食孔貫通までの時間を
1.0とした相対値で示した。
【0019】
【表1】 (注)溶射ガンの偏芯量は、溶射ガン先端位置が管軸から半径方向に該半径長さ に対してどの程度の割合で偏芯しているかを示す。 従って、0%=管軸上、100%=管内接部を表す。
【0020】表1から本発明の実施例のものは、いずれ
も従来の電縫加工した管材よりも耐食性が向上するが、
本発明の条件を外れる比較例のものは耐食性が劣ってい
る。
【0021】
【発明の効果】このように本発明によれば、耐食性と放
熱性に優れた内面溝付管を安価に製造できるので、熱交
換器の小型化・長寿命化が可能となる等工業上顕著な効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の内面溝付管を説明する要部断面図であ
る。
【図2】本発明の方法を説明する説明図である。
【図3】同じく本発明の方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
1 管状中空ビレット 2 突条 3 頂面部 4 Zn又はZn合金層 5 側面部 6 溶射ガン 7 内面溝付管 8 管軸 9 溝 10 中空ビレットの回転方向の前方の側面部 11 中空ビレットの逆回転方向の前方の側面部

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 管の内面の長手方向に形成した突条を該
    管の内周方向に多数設けることにより、内周に突条と溝
    を交互に形成した内面溝付管において、該突条の頂面部
    表面に設けたZnもしくはZn合金層の厚さD1と、該
    突条の側面部表面に設けたZnもしくはZn合金層の厚
    さD2が、5≧D2/D1≧0.2であることを特徴と
    する耐食性に優れた内面溝付管。
  2. 【請求項2】 内面の長手方向に形成した突条を内周方
    向に多数設けることにより、内周に突条と溝を交互に形
    成した管状の中空ビレットを管軸の回りに回転させ、同
    時に該中空ビレット内の管軸から半径方向に該半径の長
    さの10%〜90%偏芯した位置から該半径に対して直
    交する方向に溶融したZnもしくはZn合金を吹き付
    け、その後押出し又は引抜きにより所望の断面サイズの
    管体とすることにより、該突条の頂面部表面に設けたZ
    nもしくはZn合金層の厚さD1と、該突条の側面部表
    面に設けたZnもしくはZn合金層の厚さD2を、5≧
    D2/D1≧0.2とすることを特徴とする耐食性に優
    れた内面溝付管の製造方法。
  3. 【請求項3】 溶融したZnもしくはZn合金を吹き付
    ける際に、先ず任意の直径上の一方の半径上の偏芯した
    位置から吹き付け、その後該管状の中空ビレットを反対
    方向に回転させて該直径上の他方の半径上の偏芯した位
    置から吹き付ける請求項2記載の耐食性に優れた内面溝
    付管の製造方法。
  4. 【請求項4】 溶融したZnもしくはZn合金を吹き付
    ける際に、先ず任意の直径上の一方の半径上の偏芯した
    位置から吹き付け、その後該管状の中空ビレットを反対
    方向に回転させて吹き付け方向を逆向きとする請求項2
    記載の耐食性に優れた内面溝付管の製造方法。
  5. 【請求項5】 中空ビレットがAl又はAl合金からな
    る請求項2〜4のいずれか1項記載の耐食性に優れた内
    面溝付管の製造方法。
JP8127901A 1996-04-24 1996-04-24 耐食性に優れた内面溝付管 Pending JPH09292062A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006111315A1 (en) * 2005-04-18 2006-10-26 Unical Ag S.P.A. Protected carbon steel pipe for fire tube heat exchange devices, particularly boilers
JP2016137440A (ja) * 2015-01-27 2016-08-04 株式会社ダイヘン 溶射ガンおよびこれを備えた溶射装置

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