JPH1110264A

JPH1110264A - 多管式熱交換器の既設伝熱管内面への液圧拡管による薄肉金属管の内張り方法および装置、ならびに液圧拡管による内張りに用いられる薄肉チタン管

Info

Publication number: JPH1110264A
Application number: JP17766197A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Atsumi; 哲郎渥美; Mamoru Nishikawa; 護西川; Tetsuya Ando; 哲也安藤
Original assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Light Metal Industries Ltd
Priority date: 1997-06-18
Filing date: 1997-06-18
Publication date: 1999-01-19

Abstract

(57)【要約】【課題】多管式熱交換器の既設伝熱管内面への液圧拡
管による薄肉金属管の内張り方式および液圧拡管による
内張りに用いられる薄肉チタン管を提供する。【解決手段】管板に装着された伝熱管内に薄肉金属管
を挿入し、伝熱管の管端より突出した金属管の外周面
を、液圧の供給によって金属管の外周面に密着して液圧
シールを可能とする液圧シール手段によりシールして、
金属管の内側から液圧を加えて液圧拡管することにより
伝熱管の内面に金属管を圧着、内張りする場合、拡管さ
れて管板に固定された伝熱管の管板固定部に位置する金
属管の外周面と伝熱管の内面との隙間および／または伝
熱管の管端より突出した金属管の外周面と液圧シール手
段との隙間を埋める金属製スリーブを配設して金属管の
局部拡大変形を防止する。伝熱管が銅合金管の場合、
０．２％耐力をヤング率で除した値が伝熱管のそれより
小さく且つ最大結晶粒径が厚さの１／２未満のチタン管
を内張りするのが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、火力、原子力等の
発電プラント、石油精製工場等の化学プラントにおける
海水冷却多管式熱交換器の既設伝熱管内面に液圧拡管に
より薄肉チタン管などの薄肉金属管を内張りする方法お
よび装置、ならびに液圧拡管による内張りに用いられる
薄肉チタン管に関する。

【０００２】

【従来の技術】発電プラントの復水器等の海水冷却式熱
交換器用伝熱管としては、耐海水性をそなえたアルミニ
ウム黄銅管（JIS H 3300 C6870〜C6872)、キュプロニッ
ケル管(JIS H 3300 C7060 、C7150)等の銅合金管が一般
的に使用され、各種防食対策、検査技術の適用によりほ
ぼ満足する使用実績が認められている。

【０００３】しかしながら、冷却海水の水質変動、海生
生物の流入等による環境条件の変化、あるいは過酷な条
件下での使用等により、管内面が腐食し、漏洩事故に到
る場合がある。一方、これらの銅合金製伝熱管に対し
て、海水耐食性にきわめて優れたチタン管を伝熱管とし
て使用することが注目されている。チタンは銅合金に比
べて熱伝達率が約１／６と低く、且つコスト高のため、
一般には薄肉溶接管として使用される。

【０００４】このため、チタン溶接管を既設銅合金管用
に設計された熱交換器の伝熱管として装着した場合、耐
振剛性、管固着部の信頼性および伝熱性の点で支障が生
じる。この問題を解消するために、銅合金製伝熱管の内
面に薄肉チタン管を内張りした二重管が提案され、優れ
た使用実績が収められている。（火力原子力発電誌、Vo
l.46(1995)、第 272〜281 頁)

【０００５】伝熱管の内面に薄肉金属管を内張りする手
法としては、伝熱管の内面に金属管を挿入し、伝熱管の
端部から突出した金属管の外周面に、外部からの液圧の
供給により金属管の外周面に密着して液圧シールを可能
する液圧シール手段を配設し、この液圧シール手段に拡
管圧力より高い圧力を供給し、金属管の外周面に対する
液圧シールを行いながら、金属管の内面側から常温ある
いは高温の圧力水を供給して、伝熱管と金属管との弾塑
性変形特性の違いを利用して、両管を液圧拡管し密着さ
せる液圧拡管方式が伝熱性確保の点から好ましい。（特
開平8-332534号公報)

【０００６】既設の熱交換器に二重管を装着する場合に
は、上記の方式により工場で製造された二重管を既設伝
熱管と差し替えることになるが、管の交換には多額の工
事用費用が必要となり、例えば原子力プラントのように
管外面側の放射能汚染の関係から管交換が制限される場
合もあるから、管交換を行うことなく、既設伝熱管の内
面に液圧拡管方式によって薄肉チタン管を張合わせ、耐
食性を確保する手法も検討されている。

【０００７】しかしながら、多管式熱交換器の管板に機
械拡管方式あるいは溶接方式により装着された既設伝熱
管の内面に液圧拡管方式によって薄肉チタン管を張合わ
せる場合、前記特開平8-332534号公報記載の方式をその
まま適用すると、管板と管板近傍に配設される液圧シー
ル手段との隙間部において、突出しているチタン管に局
所拡大変形が生じ、内張りが困難となる。液圧シール手
段を管板に密着して配設することにより、この難点は改
善されるが、伝熱管の端部は、冷却水を整流する目的
で、管内径を拡大させたベルマウス形状に加工され、さ
らに伝熱管が機械拡管方式により管板に装着される場合
は、伝熱管の端部は管板に対して拡管固定され、伝熱管
の内径が拡大されているため、この管板固定部において
は、伝熱管の内面とチタン管の外周面との間には隙間が
形成されるから、この部位のチタン管は液圧により局所
拡大変形して、十分な密着性が得られず、伝熱性能が確
保できないという問題が生じる。

【０００８】また、液圧拡管方式により、とくに銅合金
製の伝熱管の内面に薄肉チタン管を内張りする場合、チ
タン管の弾性限を伝熱管の弾性限に比較して低く調整す
れば、良好な密着性をを得ることが可能となるが、弾性
限の目安を０．２％耐力として、これを上記の関係に調
整したにもかかわらず、液圧拡管による内張り後に良好
な密着性が得られない場合が生じることがしばしば経験
された。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、多管式熱交
換器に装着された既設伝熱管に、液圧拡管方式により薄
肉チタン管等の薄肉金属管を内張りする場合における上
記従来の問題点を解消するためになされたものであり、
内張りする薄肉金属管に局所拡大変形を生ぜしめること
なく、優れた密着性をそなえ、十分な伝熱性が確保でき
る二重管の製造を可能とする多管式熱交換器の既設伝熱
管内面に液圧拡管により薄肉金属管を内張りする方法お
よび装置を提供することを第１の目的とする。

【００１０】本発明は、また、液圧拡管方式により、銅
合金製の伝熱管の内面に薄肉チタン管を内張りする場合
における上記従来の問題点を解消するために、液圧拡管
に伴うチタン管の変形機構について実験、検討を重ねた
結果としてなされたものであり、液圧拡管方式によって
銅合金製の伝熱管内面に対して確実に密着し、十分な伝
熱性能を確保することができる内張り用薄肉チタン管を
提供することを第２の目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明による多管式熱交換器の既設伝熱管内面に液
圧拡管により薄肉金属管を内張りする方法は、多管式熱
交換器の管板に機械拡管方式あるいは溶接方式により装
着された伝熱管内に薄肉金属管を挿入し、伝熱管の管端
より突出した金属管の外周面を、液圧の供給によって金
属管の外周面に密着して液圧シールを可能とする液圧シ
ール手段によりシールして、金属管の内側から液圧を加
えて液圧拡管することにより伝熱管内面に金属管を圧
着、内張りする方法において、拡管されて管板に固定さ
れた伝熱管の管板固定部に位置する金属管の外周面と伝
熱管の内面との隙間および／または伝熱管の管端より突
出した金属管の外周面と液圧シール手段との隙間を埋め
る金属製スリーブを配設して金属管の局所拡大変形を防
止することを特徴とする。

【００１２】本発明による多管式熱交換器の既設伝熱管
内面への薄肉金属管の内張り装置は、多管式熱交換器の
管板に機械拡管方式あるいは溶接方式により装着された
伝熱管内に薄肉金属管を挿入し、伝熱管の管端より突出
した金属管の内側から液圧を加えて液圧拡管することに
より伝熱管内面に金属管を圧着、内張りする装置におい
て、金属管の外周面を液圧の供給によって金属管の外周
面に密着して液圧シールを可能とする液圧シール手段、
拡管されて管板に固定された伝熱管の管板固定部に位置
する金属管の外周面と伝熱管の内面との隙間および／ま
たは伝熱管の管端より突出した金属管の外周面と前記液
圧シール手段との隙間を埋める金属製スリーブ、および
液圧シール手段と金属製スリーブを管板方向に押圧する
ためのブロック体を備え、該ブロック体および前記液圧
シール手段にそれぞれ液圧拡管および液圧シールのため
の液圧供給装置を配設したことを第１の特徴とし、薄肉
金属管を挿入しない複数本の伝熱管内に挿通したステイ
ボルトの両端部をブロック体の後方に配置された支持板
に固定してなり、拡管液圧の反作用の圧力により液圧シ
ール手段およびブロック体が管板から離れる方向に押圧
されるのを防止する手段を備えることを第２の特徴す
る。

【００１３】また、内張り用薄肉チタンは、銅合金から
なる伝熱管に液圧拡管により内張りされるチタン管であ
って、０．２％耐力をヤング率で除した値が伝熱管のそ
れより小さく、且つ最大結晶粒径が厚さの１／２以下で
あることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明においては、図１に示すよ
うに、多管式熱交換器１の管板３に装着された伝熱管４
の内部に薄肉金属管５を挿入し、伝熱管４の管端より突
出した金属管５の内側から液圧を加えて液圧拡管するこ
とにより伝熱管４内面に金属管５を圧着、内張りする場
合、金属製スリーブ７、金属管５の外周面を液圧の供給
によって金属管５の外周面に密着して液圧シールを可能
とする液圧シール手段６、および液圧シール手段６と金
属製スリーブ７を管板３の方向に押圧するためのブロッ
ク体８を備え、該ブロック体８および前記液圧シール手
段６にそれぞれ液圧拡管および液圧シールのための液圧
供給装置９、１０を配設して内張り装置２を構成する。

【００１５】金属製スリーブ７が配置されない場合に
は、図２に示すように、拡管されて管板３に固定された
伝熱管４の管板固定部１１に位置する金属管５の外周面
と伝熱管４の内面との間および伝熱管４のベルマウス部
１４、さらに伝熱管４の管端より突出した金属管５の外
周面と液圧シール手段６との間に隙間１２、１３が生じ
ることとなるが、金属製スリーブ７は、図３に示すよう
に、この隙間１２、１３を埋める形状を備えている。な
お、伝熱管４が機械拡管方式により管板３に装着される
場合は、隙間１２および１３が生じるが、伝熱管３が溶
接方式で管板３に装着される場合は、隙間１３のみが生
じることになるから、金属スリーブ製７の形状は、隙間
１３のみが充填できる形状のものとする。

【００１６】金属管５として薄肉チタン管を使用する場
合を例として、伝熱管４内への金属管５の内張りについ
て説明すると、まず、伝熱管の内部を清浄化する。伝熱
管の内部に付着物が残存したままの状態では、伝熱性能
が低下したままとなる。清浄化は、例えば、高圧水によ
るジェット洗浄、管内に研削材の粒子を通過させて内面
研削するサンドブラスト、あるいは管内面に酸性溶液を
充填、通液する酸洗浄などが適用される。

【００１７】清浄化された伝熱管４に内部に、図１に示
すように、チタン管５を挿入する。ついで、伝熱管４か
ら突出したチタン管５の外周部を液圧シール手段６によ
りシールするが、液圧シール手段６は、前端に金属製ス
リーブ７を組込み、弾性変形特性を有する硬質ゴムなど
からなるＵ字型のシール部材１５、およびシール部材１
５の液圧室１６に圧力液体を供給し、シール部材１４を
チタン管５の外周面に対して拡管圧力より常に高い圧力
で押圧密着させるための液圧供給装置１０を備えてい
る。

【００１８】液圧シール手段６は、後端部をブロック体
８により支持されている。ブロック体８は、液圧シール
手段６を保持するためにシールホルダー１７、ブロック
体８を前後に駆動するための油圧または空圧シリンダー
１８、およびチタン管５の内部に圧力液体を供給するた
めの液圧供給装置９を備えている。

【００１９】シリンダー１８を作動させ、シールホルダ
ー１７により液圧シール手段６を押し、液圧シール手段
６に組込まれた金属製スリーブ７を伝熱管４の拡管部に
挿入する。この場合、管板３への圧力付加を最小限とす
るようシリンダー１８の駆動を調整する。位置決めを容
易とするために、ブロック体８が前後のみでなく、上
下、左右にも移動可能とするために、シリンダー１８を
保持するバックアップ装置（図示せず）にスライド機能
を付加する。

【００２０】金属製スリーブ７、液圧シール手段６、ブ
ロック体８を備えた内張り装置２は、図４に示すよう
に、多管式熱交換器１内の管板３、３に装着された伝熱
管４の両端部に、上記と同様の態様で、多管式熱交換器
１の水室１９、１９内に配置される。２０、２０は水室
１９、１９のマンホールである。

【００２１】管板３、３に接して内張り装置２を配置し
た後、液圧供給装置９よりチタン管５の内部に圧力液体
を供給すると、拡管圧力の反作用の圧力が液圧シール手
段６およびブロック体２に負荷されるが、この反作用に
打ち勝つよう、シリンダー１８の圧力を調整するととも
に、チタン管５を挿入しない他の伝熱管４内部に数本の
ステイボルト２１、２１を通し、ステイボルト２１、２
１を支持板２２、２２に固定する。

【００２２】液圧によりチタン管５は伝熱管４内に密着
し内張りされる。伝熱管４の管板固定部における伝熱管
４の内周面とチタン管５の外周面との隙間、伝熱管４の
ベルマウス部、伝熱管から突出したチタン管５の外周面
と液圧シール手段６との隙間は、金属製スリーブ７によ
り埋められているので、これらの部分における伝熱管４
の拡大変形が防止され、チタン管５には管軸方向の変形
も生じ、良好な密着性が得られ、内張り二重管の伝熱性
能が確保される。なお、液圧拡管中においては、前記の
ように、シール部材１５が常に拡管圧力より高い圧力で
チタン管５の外周面を押圧する液圧シール状態を保持し
ている。

【００２３】チタン管５の内張りが完了したら、シリン
ダー１８を駆動してブロック体２を後退させ、液圧シー
ル手段２に組込まれた金属製スリーブ７を伝熱管４から
引抜き、チタン管５の突出余長を切断した後、金属製ス
リーブ７が挿入された管板固定部のチタン管を、機械拡
管方式により拡管し、伝熱管４および管板３に固着させ
る。以上、薄肉チタン管を例として、既設伝熱管の内面
に薄肉金属管を内張りする方式について説明したが、薄
肉金属管はチタン管に限定されることなく、他の金属管
でも同様の効果を達成することが可能である。

【００２４】液圧拡管方式による内張り二重管の製造
は、外管となる伝熱管と内管となる薄肉金属管の弾塑性
変形の特性の違いを利用して両管を圧着させるものであ
り、金属管の弾性限（耐力／ヤング率）を伝熱管の弾性
限より低くすることが必要である。図５は、外管として
アルミニウム黄銅管などの銅合金管、内管としてチタン
管を選択した場合の二重管の製造における管径と液圧の
関係を示したものであり、チタン管（外径Ｄ₀) に管内
面から液圧を加え、これを除去したときの外径の変化を
破線で表示し、銅合金管( 内径Ｄ₁)に管内面から液圧を
加え、これを除去したときの内径の変化を一点鎖線で表
示する。

【００２５】実線は、銅合金管内にチタン管を挿入し
て、チタン管内面から液圧を加え、この液圧を除去した
ときの銅合金管の内径およびチタン管の外径の変化を表
示するものである。本来、銅合金管( 内径Ｄ₁)に管内面
から液圧を加え、これを除去したときの内径はＤ₁´で
あり、また、チタン管（外径Ｄ₀) に管内面から液圧を
加え、これを除去したときの外径はＤ₀´であるが、二
重管を液圧拡管した場合、これらの内径Ｄ₁´およびＤ
₀´はいずれも、拡管後Ｄ（銅合金管の内径（＝チタン
管の外径））となるから、銅合金管内面に対してチタン
管外面が圧着状態となり、良好な密着性を備えた二重管
が得られることとなるが、銅合金管にチタン管を内張り
する場合、０．２％耐力の値をヤング率で除した値が銅
合金管のそれより小さいチタン管を使用したときでも、
十分な密着性が実現できない場合があることが数多く経
験された。

【００２６】発明者らは、この原因を究明するために、
チタン管の変形特性と内部組織との関係について実験、
検討を加えた結果、チタン管を構成する工業用純チタン
の結晶構造は最密六方晶であることから、チタン多結晶
体の変形では、導入された結晶粒の歪が、特定の優先す
べり面、優先すべり方向に沿ったすべり転位の作用によ
る、いわゆるすべり変形によって結晶粒界で緩和され、
十分な伸びが得られ、過大な加工硬化を生じることもな
い。しかし、結晶粒が粗大な場合には、上記のすべり変
形のみでは歪を十分に緩和することができないため、特
定結晶面を優先面とする双晶変形が生じて加工硬化し、
図６に示すように、Ｄに対して、Ｄ₁´とＤ₀´の差が
十分でなく、良好な密着状態が得られないことを見出し
た。

【００２７】発明者らは、チタン管の双晶変形を防止し
て優れた密着性を備えた二重管を得るために、さらに検
討を行った結果、チタン管の肉厚方向に少なくとも３個
の結晶粒が存在すれば双晶変形が防止できることを見出
し、最大結晶粒径をチタン管の肉厚の１／２未満にすれ
ば、銅合金管の内面にチタン管を内張りした密着性に優
れた二重管が製造できることを究明した。

【００２８】薄肉チタン管を銅合金管の内面に内張りす
る場合、良好な密着性を備え、優れた伝熱特性を確保で
きる二重管を得るための条件としては、まず、チタン管
の円周方向の弾性限を銅合金管の円周方向の弾性限より
低くすることが必要である。円周方向の弾性限の指標と
して、本発明では０．２％耐力（σ_0. ₂)をヤング率で除
した値とした。

【００２９】つぎに、変形により導入された結晶粒の歪
を結晶粒界で緩和するために、チタン管の肉厚方向に結
晶粒界を多く存在させることが必要である。好ましく
は、管の肉厚方向に３個以上の結晶粒を存在させる。従
って、最大結晶粒径を管肉厚の１／２未満とするのが好
ましい。なお、この条件を満たすチタン管は、前記の多
化式熱交換器の既設伝熱管の内面に内張りする場合の薄
肉金属管として適しているのみでなく、前記特開平8-33
2534号公報に記載されるような液圧拡管方式により、二
重管を製造する場合の内管としても好適に使用できる。

【００３０】

【実施例】以下、本発明の実施例を比較例と対比して説
明する。実施例１図１に示す多管式熱交換器を模擬した試験装置を作製
し、模擬既設伝熱管として、アルミニウム黄銅管（JIS
H 3300 C6871、応力除去材、外径:25.4mm 、肉厚:1.245
mm、長さ:3000mm)をネーバル黄銅製管板に拡管装着し
た。内張り金属管として薄肉チタン溶接管(JIS H 4631
TTH28W、外径:22.0mm 、肉厚:0.3mm、長さ:3400mm)を造
管後、500 〜700 ℃の温度で熱処理したものを使用し
た。アルミニウム黄銅管およびチタン管のヤング率 Eは
それぞれ108,000N/mm²および106,000N/mm²、アルミニウ
ム黄銅管の耐力( σ_0. ₂)は330N/mm²、耐力をヤング率で
除した値E _r( σ_0. ₂/E)は0.031 である。

【００３１】図１に示すように、Ｕ字型の硬質ゴム製シ
ール部材を有する液圧シール手段、油圧シリンダーを備
えた液圧シール手段を保持する鋼製ブロック体からなる
内張り装置を用い、油圧シリンダーを作動して液圧シー
ル手段を前駆動し、鋼製ブロック体に組込まれた鋼製ス
リーブを既設伝熱管の拡管された管板固定部に挿入し
た。さらに伝熱管の両側に配置した支持板同士を４本の
ステイボルトにより固定した。

【００３２】既設伝熱管を構成するアルミニウム黄銅管
の内部に挿入されたチタン溶接管を、最大拡管圧力44MP
a 、拡管量がアルミニウム黄銅管の外径変化量0.15mmの
条件で液圧拡管により内張りした。内張り時の液圧シー
ル圧力は、拡管圧力に対して常に0.7 〜1.0MPaの範囲で
高くなるよう自動調節された。内張りされるチタン管の
機械的性質、最大結晶粒径を表１に示す。

【００３３】内張り完了後、アルミニウム黄銅管を試験
装置から取り外し、アルミニウム黄銅管とチタン管との
界面密着性を両管の管軸方向引張りにおいて測定される
圧着面での緊縛力により評価し、伝熱性能を、実熱交換
器を模擬した蒸気負荷伝熱測定装置により測定し、同一
寸法のアルミニウム黄銅単管に対する熱通過率比を求め
ることにより評価した。評価結果を表１に示す。表１に
示すように、本発明に従って作製されたチタン管が内張
りされたアルミニウム黄銅管は、いずれも十分な界面密
着性を備え、高い伝熱性能を維持した。

【００３４】

【表１】

【００３５】比較例１実施例１と同一のアルミニウム黄銅管およびチタン溶接
管を使用し、実施例１と同じ試験装置を用い、実施例１
と同一条件で、既設伝熱管の内面にチタン管を内張りし
た。内張りチタン管の機械的性質、最大結晶粒径を表２
に示す。得られた二重管について、実施例１と同様に、
界面緊縛力、熱通過率比を評価した。その結果を表２に
示す。表２に示すように、内張りチタン管の最大結晶粒
径d がチタン管肉厚(0.3mm) の１／２(150μm)以上の場
合は、十分な界面密着力が得られず、伝熱性能も劣って
いる。

【００３６】

【表２】

【００３７】比較例２実施例１と同一のアルミニウム黄銅管およびチタン溶接
管を使用し、鋼製スリーブを使用しない以外は実施例１
と同じ構成の試験装置（図１参照）を用い、実施例１と
同一条件で、既設伝熱管の内面にチタン管を内張りし
た。

【００３８】その結果、液圧拡管途中において、伝熱管
内部に挿入したチタン管が、伝熱管が拡管されている伝
熱管の管板固定部、伝熱管のベルマウス部および液圧シ
ール手段とチタン管外周面との間隙部において局部的に
拡大変形して、アルミニウム黄銅管にも大きな曲がり変
形が生じ、内張りが不可能となった。さらに、液圧シー
ル手段を管板と密着させるために、油圧シリンダーで50
MPa の圧力をネーバル黄銅管板に付加したため、管板に
は、伝熱管の管軸方向に最大1mm の変形が生じた。

【００３９】実施例２、比較例３アルミニウム黄銅（JIS H 3300 C6871、応力除去焼鈍
材) からなる伝熱管( 外径:25.2mm 、肉厚:0.95mm 、長
さ:4400mm)に、薄肉チタン溶接管(JIS H 4631 TTH28W、
外径:22.0mm 、肉厚:0.3mm、長さ:4800mm)を、特開平8-
332534号公報に記載された方式によって内張りし、外
径:25.4mm 、肉厚:1.25mm 、長さ:4000mm の二重管を作
製した。

【００４０】アルミニウム黄銅管およびチタン管のヤン
グ率 Eはそれぞれ108,000N/mm²および106,000N/mm²、ア
ルミニウム黄銅管の耐力( σ_0. ₂)は240N/mm²、耐力をヤ
ング率で除した値E _r( σ_0. ₂/E)は0.022 である。内張
り条件は、液圧拡管量をアルミニウム黄銅管の外径変化
量にして0.3mm 、拡管圧力を最大35MPa 、管端シール圧
力を( 拡管圧力+0.7MPa)に設定した。チタン管は、溶接
造管のままのもの、または溶接造管後500 〜700 ℃の温
度で熱処理したものを使用した。チタン管の機械的特性
および結晶粒径を表３に示す。

【００４１】内張り完了後、得られた二重管のアルミニ
ウム黄銅管とチタン管との界面密着性を、両管の管軸方
向引張りにおいて測定される圧着面での緊縛力で評価
し、また二重管の伝熱性能は、実熱交換器を模擬した蒸
気負荷伝熱測定装置により測定し、同一寸法のアルミニ
ウム黄銅単管に対する熱通過率比を求めて評価した。評
価結果を表３に示す。表３にみられるように、本発明に
従って作製された二重管は、いずれも界面密着性に優
れ、伝熱性能も高い値に維持された。

【００４２】これの対して、内張りされるチタン管のE
_rの値がアルミニウム黄銅管のE _rの値より大きい場合
( 試験材No.4) 、チタン管の最大結晶粒径が管肉厚(0.3
mm)の１／２以上の場合（試験材No.5) は界面緊縛力が
十分でなく、伝熱性能も劣っている。

【００４３】

【表３】

【００４４】

【発明の効果】本発明によれば、多管式熱交換器の既設
伝熱管内面に薄肉チタン管などの薄肉金属管を内張りす
ることができる。管交換が不要となるから多額の工事費
用が削減でき、原子力プラントのように管外面側の放射
能汚染の関係から管交換が制限される場合にも有効であ
る。また、密着性に優れ高伝熱性能を確保できる内張り
用薄肉チタン管が提供され、高性能を有する二重管の安
定製造が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による既設伝熱管内部への薄肉管の内張
り装置の要部を示す一部断面図である。

【図２】金属製スリーブを使用しない場合の管板部およ
び内張り装置内における伝熱管と内張り金属管との位置
関係を示す一部断面図である。

【図３】金属製スリーブの実施例を示す断面図である。

【図４】多管式熱交換器内での既設伝熱管への薄肉金属
管の内張り装置の全体構成を示す部分断面斜視図であ
る。

【図５】液圧拡管方式による銅合金管と内張りチタン管
との二重管製造において、十分な密着性が得られる場合
の液圧と管径との関係を示す図である。

【図６】液圧拡管方式による銅合金管と内張りチタン管
との二重管製造において、十分な密着性が得られない場
合の液圧と管径との関係を示す図である。

【符号の説明】

１多管式熱交換器２内張り装置３管板４伝熱管５金属管６液圧シール手段７金属製スリーブ８ブロック体９液圧供給装置 10 液圧供給装置 11 管板固定部 12 隙間 13 隙間 14 ベルマウス部 15 シール部材 16 液圧室 17 シールホルダー 18 シリンダー 19 水室 20 マンホール 21 ステイボルト

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＦ２８Ｆ 1/00 Ｆ２８Ｆ 1/00 Ｃ 9/18 9/18

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】多管式熱交換器の管板に機械拡管方式あ
るいは溶接方式により装着された伝熱管内に薄肉金属管
を挿入し、伝熱管の管端より突出した金属管の外周面
を、液圧の供給によって金属管の外周面に密着して液圧
シールを可能とする液圧シール手段によりシールして、
金属管の内側から液圧を加えて液圧拡管することにより
伝熱管内面に金属管を圧着、内張りする方法において、
拡管されて管板に固定された伝熱管の管板固定部に位置
する金属管の外周面と伝熱管の内面との隙間および／ま
たは伝熱管の管端より突出した金属管の外周面と液圧シ
ール手段との隙間を埋める金属製スリーブを配設して金
属管の局所拡大変形を防止することを特徴とする多管式
熱交換器の既設伝熱管内面への液圧拡管による薄肉金属
管の内張り方法。
【請求項２】多管式熱交換器の管板に機械拡管方式あ
るいは溶接方式により装着された伝熱管内に薄肉金属管
を挿入し、伝熱管の管端より突出した金属管の内側から
液圧を加えて液圧拡管することにより伝熱管内面に金属
管を圧着、内張りする装置において、液圧の供給によっ
て金属管の外周面に密着して液圧シールを可能とする液
圧シール手段、拡管されて管板に固定された伝熱管の管
板固定部に位置する金属管の外周面と伝熱管の内面との
隙間および／または伝熱管の管端より突出した金属管の
外周面と前記液圧シール手段との隙間を埋める金属製ス
リーブ、および液圧シール手段と金属製スリーブを管板
方向に押圧するためのブロック体を備え、該ブロック体
および前記液圧シール手段にそれぞれ液圧拡管および液
圧シールのための液圧供給装置を配設したことを特徴と
する多管式熱交換器の既設伝熱管内面への薄肉金属管の
内張り装置。
【請求項３】薄肉金属管を挿入しない複数本の伝熱管
内に挿通したステイボルトの両端部をブロック体の後方
に配置された支持板に固定してなり、拡管液圧の反作用
の圧力により液圧シール手段およびブロック体が管板か
ら離れる方向に押圧されるのを防止する手段を備えるこ
とを特徴とする請求項２記載の多管式熱交換器の既設伝
熱管内面への薄肉金属管の内張り装置。
【請求項４】銅合金からなる伝熱管に液圧拡管方式に
より内張りされるチタン管であって、０．２％耐力をヤ
ング率で除した値が伝熱管のそれより小さく、且つ最大
結晶粒径が厚さの１／２未満であることを特徴とする内
張り用薄肉チタン管。