JPS59212696A - 熱交換管の防食方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱交換管の防食方法に係り、特に内面防食塗
装した長尺細管の管端部分の防食方法に関するものであ
る。

従来より、火力発電所や化学工場、或いは船舶等の復水
器やその他の各種熱交換器には、伝熱管として、黄銅に
、アルミニウム、砒素２その他珪素等を添加した、所謂
特殊黄銅管や、銅、ニッケル、鉄よりなるキュプロニッ
ケル管の如き銅合金管が、広く使用されているが、それ
ら熱交換器においては、冷却水として海水或いは河海水
を使用する関係上、それら伝熱管の内面には種々の腐食
が発生する。そして、このような腐食が生しると、伝熱
管内面には腐食生成物を含むイ」着物が着き、；：Ｘ５
交換器の熱貫流率を低下させるのである。

ところで、このような伝熱管としての熱交換管の内面を
防食するために、特開昭５０−４２４５３　、ｑ公報等
においては、冷却水中に鉄イオンを存在・Ｕしめて、か
かる熱交換管の内面に天然の防食皮膜を形成せしめ、そ
の天然皮膜によって熱交換管内面の保護を行なうことが
提案されている。しかしながら、そのような天然皮膜は
、管端部において冷却水中に混入する流入異物の殴打に
より剥離し易く、そしてそのような剥離が惹起された場
合に、当該剥離部に生ずる潰食、所謂インレットアク、
りが惹起されることとなる。このため、従来においＣは
、天然皮膜を形成せしめる熱交換管の刊端部を保護する
ため、がかる熱交換管の取り伺りられろ水室内に電気防
食装置を設けたり、或いは熱交換管の愼端部を保護する
だめのスリーブを該熱交換管の管端部に嵌挿せしめたり
することが検バ・１されている。しかしながら、適当な
電気防食装置を設けたところで、その防食長さは短く、
このため熱交換管の管端付近の防食効果は得られるもの
の、管端からやや中程に入ったところでは、依然としで
ある程度の腐食の発生が認められており、またスリーブ
を嵌挿せしめる手法にあっても、スリーブ末端部に生じ
る激しい乱流によって、折角生した天然皮膜が破壊され
、そこに上述した潰食が惹起される問題を内在していた
のである。

一方、かかる熱交換管の内面防食のだめの一つの有効な
手法として、本発明者らは、先に特公昭５６−４５０７
９号公報や特開昭５６−１６６２７１号公報等において
、所定の防食塗膜を所定の厚さで管内面に形成させる手
法を提案しており、この手法は、防食性や作業性等の点
において、他の手法に比べて優れているところから、今
日、既に実用化に至っている。しかしながら、このよう
な内面防食塗装した熱交換管においても、その管端部に
惹起される前述したインレットアタックの問題は十分に
解決され得す、このためそのようなインレットアタック
を防止する目的をもって、熱交換管の氷室には、電気防
食装置が取り付りられ′（いるのである。しかしながら
、電気防食のために、その使用条件や塗膜形成条件によ
っては、逆に塗膜の剥ヌ１１が加速され、その影響が管
端部がらかなり奥、例えば１〜２ｍの長さにまで及ぶこ
とが経験されている。また、このような電気防食袋′　
置の設置は、経済性において好ましいものでないことば
勿論、その使用時においては、防食電位等をヂエソクす
る必要がある等、面倒な操作も要求され、望ましいもの
ではなかったのである。

ここにおいて、本発明は、かがる事情を背景にして為さ
れたものであって、その目的とするところば熱交換器の
、特にその管端部の有効な防食方法を提供することにあ
り、また他の目的は、電気防食装置を設ける必要のない
熱交換管の防食方法を１に供するごとにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明にあっＣ
は、熱交換管に取りイづげられ、管内に冷却流体が流通
・已しめられる熱交換管において、その管内面に所定の
樹脂塗料にて防食塗装皮膜を形成−〇しめる一方、その
管端部にスリーブを嵌挿せしめて、該スリーブにて管端
から所定長さ部分の管内面を覆うようにすると共に、前
記塗装皮膜と該スリーブとが所定のラップ部分を形成す
るようにしたのである。

第１図及び第２図は、かくの如き本発明に従う防食手法
の概略を示す一つの具体例であるが、そこにおいて、２
ば熱交換管であり、その管端部を除く管中央部分側の管
内面には、所定の樹脂塗料から成る塗装皮膜４が形成・
されている。そして、このような内面塗装皮膜４を有す
る熱交換管は、その管端部が管板６に設けられた取付穴
８内に挿入された後、エキスパンダ（チューブローラ）
を用いるロール拡管等の機械的な公知の拡管手法によっ
て、所定長さが拡管されることによって、該管板６に圧
接、固定せしめられることとなるのである。そして、こ
のように管板６に取り付けられた熱交換管２の管端部に
は、所定のスリーブｌ。

が嵌挿せしめられ、適当な接着剤にて、その管αに１１
部に接着、固定せしめられることにより、管端がら所定
長さ部分の管内面が該スリーブ１ｏにて覆われろと共に
、所定のラップ長さくβ）をもって、該スリーブ１０が
塗装皮膜４上に位置せしめられるのである。

とご７）で、かかる本発明に用いられる熱交換管２の４
Ａ料としては、従来から伝熱管として用いられている管
月料がいずれも対象とされるものであるが、特に本発明
にあっては、アルミニウム黄銅管、例えばＪＴＳ−１（
−３３００Ｃ−６８７０゜ｆｉ８７１．６８７２等のア
ルミニウム黄銅材料や、ＪＩＳ−Ｉｔ−３３００Ｃ−７
０６０，７１５０等のギュプロニノケル材料から成る管
が好適に用いられるのである。そして、このような熱交
換管は、例えば内径が１０〜４．　Ｑ　＋ｏｉ程度、特
に１５〜２５訂程度、長さが４〜４０ｍ、特に５〜２５
ｍ程度のｈ＝尺尺骨管して用いられることとなるのであ
る。

また、かかる熱交換管２の管端部を除く中央部分の）′
！；内面には、所定の防食塗膜を形成し得る樹脂塗料が
均一に薄く、例えば１０〜３０μ程度の股ＩＶ、（、こ
）−３いて、スプレー塗装等の塗装手法によって塗装さ
れ、目的とする塗装皮膜４が形成されることとなるので
ある。この樹脂塗料としては、一般に常乾型（常温乾燥
型）の塗料が好適に用いられ、またそのような塗料にお
いそば、皮膜形成要素としてアルキッド樹脂、ビニール
樹脂（塩化ビニール系、酢酸ビニール系等）、ポリウレ
タン樹脂、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂（アクリル酸
エステル系等）から成る有機重合体樹脂（変成物をも含
む）の一種または二種以上が用いられ、かかる有機重合
体樹脂がそれに対する適当な溶剤（例えばアルコール系
、エステル系、エーテル系。

ケＩ〜ン系、脂肪族或いは芳香族炭化水素系等）に熔解
されて、常温乾燥型の皮膜形成性の液状組成物（塗料）
に調製されるのである。なお、かかる塗料の調製に際し
て、鉛丹、酸化鉄等の顔料や他の皮膜形成補助成分も必
要に応じて添加されることとなるが、特に酸化鉄成分の
配合は、さらに水酸化鉄皮膜−による熱交換管内面の防
食が期待され得るところから、望ましいものである。ま
た、かかる塗料は、一般に当該樹脂系の合成樹脂塗料（
またはＴノニス若しくはプライマー）として市販されて
いるものが、好適に利用されることとなる。

そして、このような内面塗装皮膜４を有する熱交換管２
は、第２図に示されるように、その管端部が前述の如く
拡管されて管板６に取り付けられることとなるが、本発
明においては、そのような管端部の少なくとも冷却流体
の流入側に位置する４〕のに９．−１シて、所定のスリ
ーブ１０が嵌挿せしめられ、かかる管端部をインシソ１
〜アタツクから保護セしめるようにされるのである。

かかるスリーブ１０としては、熱交換管２の管端部に嵌
挿されて、管端から所定長さの管内面を＋Ｎｌ　’］も
のであれば、如何なるものでも使用可能であるが、ｑｈ
に第２図に示されるように、一方の端部側（入１１側）
にフランジ部１２を設け、該フランジ部】２ｂこよって
熱交換管２の管端を覆うようにすることにより、管端部
分の防食はより一層効果的に為され得るのであり、また
スリーブ１０の他力の６ＨＨＨ部側、換言すれば熱交換
管２内に挿入せしめられる側の端部の内面には、適当な
テーパ面１４を設けることが望ましく、これによってス
リーブ１０と熱交換管２内面との間の段差が可及的に減
少せしめられること、により、スリーブ１ｏ端部付近で
惹起される冷却流体の乱流による剪断力を低下せしめ得
る利点がある他、熱交換管２内Ｇこ挿通せしめられる管
内の検査器具等の通過を容易に為し得る利点がある。尤
も、このようなテーパ面１４をスリーブ１ｏ端邪に設＆
Ｊない場合にあっても、熱交換管２の管内面に形成され
る塗装皮膜４は、下地金属への密着力が強く、それ故冷
却流体の乱流による剪断力によって剥離されるようなこ
とばないのである。

また、かかるスリーブ１ｏにょる管α１１１１部の有効
な防食を達成するには、塗装皮膜４に対してスリーブ１
０は十分なランプ長さ：βをもって嵌挿セしめられる必
要があり、一般にはそのようなラップ長さ：ｌは５龍以
上とされることとなる。そして、このようなスリーブ１
ｏの軸心方向の長さ：Ｌは、その熱交換管２に対する伝
熱性の点から最大限で約２００鰭とすることが望ましく
、他方その最小値は拡管長さから制約を受け、一般に熱
交換管２の内径以上とされることが望ましいのである。

さらに、このようなスリーブ１ｏの肉厚は、管内面の洗
浄の為にスポンジホールが通過せしめられることを考え
ると、あまりにも厚い肉厚を採用することは避けるべき
であり、一般に１．５　ｉ＋ｍ以下の値が採用されるこ
ととなる。けだし、熱交換器の運転時において、それに
挿着された熱交換管の伝熱性の回復の為に、該熱交換管
内にはスポンジボールが通過せしめられて、その内面の
洗浄が行なわれることとなるが、スリーブ１ｏの存在に
よってかかるスポンジボールの通過性が低下するように
なると、本発明の実用化に際して障害となるからであり
、それ故スリーブ１ｏの肉厚を薄くすることによって、
ボール通過性を回復するようにすることが望ましいので
ある。

そして、このようなスリーブｌｏは、管内を流通−ピし
められる冷却流体に対して面４久件のある材質であれば
、如何なる材質を用いて形成されても良いか、一般に金
属材質を選択する場合にあっては、熱交換管２の材質と
同しものを用いることが望ましい。なかでも、本発明に
あっては、かかるスリーブ１０の材質としては、成形性
２強度、可撓性、耐熱性等の点から合成樹脂を材質とす
ることが推奨され、より具体的には塩化ビニール樹脂。

ポリスチレン樹脂、エポキシ樹脂、ポリプロピレン樹脂
等が好適に用いられることとなる。

なお、スリーブ１０は、熱交換管２に対して固定せしめ
られることが望ましく、そのために適当な接着剤を用い
て、該スリーブ１０が熱交換管２の管内面に対して接着
、固定されることとなる。

この接着剤としては、合成ゴム系、エポキシ樹脂系、ア
クリル樹脂系、シリコーン樹脂系等の接着剤がスリーブ
材質との組合せの下で使用可能であり、一般に接着力が
５０ｋｇ以上となる接着剤か好適に用いられるものであ
る。

そして、このようにスリーブ１０が、第２図に示される
如く、内面に所定の塗装皮膜４を有する熱交換管２に対
して装着せしめられ、該スリーブ１０にてその管端から
所定の長さ部分の管内面が覆われることにより、従来が
ら認められている塗膜のか１離やインレノドアタンク等
の問題を効果的に防１１することが出来ることとなり、
以−（メ“ハ交換テ；の’ｊ７ｊＩ：ｌｉ“１１部分の
防食が効果的に達成され得たのである。しかも、かかる
本発明に従えは、単にスリーブを管端部に嵌挿するだけ
で良いため、経済的に不利な電気防食装置を設置する必
要がなく、また熱交換器の操業」二においても有利とな
し得たのである。

次に、本発明をさらに具体的に明らがにするために実施
例を示すが、本発明が、かがる実施例の記載によって何
等の制約をも受けるものでないことは、１１うまでもな
いところである。

実施例　ｌ 外ｆ’Ｙ：　２５．４　ｍｍ、　　肉厚１．２４ｍｍ、
長さ１０００ｍｍノア／ｌ／　”、　、ニー　ウ、／Ａ
黄ｉ同管（ＪＩＳ−ＩＩ−３３００Ｃｆｉ　８７１　；
　ｆ訂水器用黄銅継目無管）に対し、その管端部３０　
ｍａ＋を残して、全長に渡っで雷乾型の株）製１ＺＩプ
ライマー］を膜厚が２０μとなるようにスプレー塗装を
して、内面防食塗装管を得た。

この得られた内面防食塗装管及び未塗装管（全長）を、
それぞれ通水試験装置の管仮に通常のロール拡管手法に
より取り付け、さらに長さ１６０鰭のナイロン語（肉厚
１＋ｕ＋）、ポリスチレン製（肉厚１．５ｍｍ）及びポ
リプロピレン製（肉厚Ｑ、　５　＋１川）の三種類のス
リーブを、第２図に示されるように、それぞれの熱交換
管に嵌挿せしめて、接着剤にて固定した。なお、各スリ
ーブ（外径）と熱交換管（内径）との差は０．２〜０．
７　＋＋ＩＮ程度であり、またそれらスリーブの取り付
けに先立って、それぞれの熱交換管の管内面に残存する
ロール拡管用油をアセトンにて洗浄し、脱脂した。

このように装着されたそれぞれの熱交換管に列して、人
工海水を流速２ｍ／秒にて１年間連続して通水すること
により、通水テスＩ〜を行なった。

また、スボンシホ゛−ル（２６＋、＋、φ）を２００（
固／回（管１本当り平均４個）、３回／週の頻度にて投
入し、それぞれ熱交換管管内を通過ゼしめた。

なお、本装置の氷室には、電気防食装置は装備されてい
なかった。

かかる通水テストの結果を下記第１表及び第２表に示ず
。ごれらの表から明らかなように、本発明に従って内面
防食塗装管に所定のスリーブを装、１ｑ−ｌシめたメ；
（シ交換管にあっては、そのセ全長に渡って健全であり
、管内面に形成した防食塗膜の劣化は認められなかった
。しかしながら、比較例として示した他の三通りの組合
せのものにあっては、いずれも腐食していることが認め
られた。また、スライム付着量についても、本発明に従
うスリーブ装着管（階６乃至８）は、未装着管と同程度
であり、スポンジボールの通過に対しても障害になって
いないことを示している。

＼ 第１表 第２表 実施例　２ 実施例１で用いたのと同様なアルミニウム黄銅管（長さ
：１０００龍）を用いて、実施例１と同様にして内面防
食塗装管を得た。この内面防食塗装管と、内面防食され
ていないアルミニウム黄銅管について、それぞれスリー
ブの有無、電気防食の有無の各場合について通水試験を
１ケ月行なった。なお、用いたスリーブは、ポリスチレ
ン製の肉厚がＱ、５ｍｍ、長さが１６０簡のものであり
、末端部が第２図に示される如くテーパ加工されている
ものであった。また、通水試験には、冷却流体として人
工海水が用いられ、それが空気混入下に４ｍ／秒の流速
で流通せしめられた。さらに、電気防食電位としては、
　　７００ｍＶ（カロメル電極基準）が採用された。

結果を下記第３表及び第４表に示す。なお、未塗装管に
ついての腐食発生状況の評価記号、並びに内面防食塗装
管についての塗膜剥離状況の評価記号は、それぞれ以下
の意味を有するものである。

米屋ｙはμζλにて辺長１ビ目だ久 ０：健全 △　：　　！ｌ　　　ｉｉ＆（０，１ｍ＋ｕ以下）×　
：　激　し　イ（ｏ、３ＩＩｌ１以上）ν麺佐食塗葱眉
メついての　　剥離１゛況○：健全 △　；　点状ふくれ、剥離 ×　：　面状剥離 ＼ 第３表 第４表 」二記第３表及び第４表から明らかなように、未塗装管
、すなわち管内面に防食塗膜を形成せず、〔１１に天熱
の防食皮膜を形成せしめた熱交換管においては、電気防
食による効果は見られるものの、その防食長さが短く、
本試験の場合にあっては管端３０ＩＩＩＮ程度であり、
６０〜１６０■の位置においては潰食を生じているので
ある。また、未塗装管にスリーブを装着せしめた管（Ｎ
ｏ、２）にあっては、スリーブ末端部で激しい潰食が生
しているのである。

一方、内面防食塗装管においては、スリーブ装着管（Ｎ
ｏ、５）が最良の結果を示し、スリーブ末端部周辺にＪ
・几）でも塗膜の剥離は認められないのである。また、
未塗装管では、比較的良好な結果を示した電気防食手法
においても、そのような電気防食を内面防食塗装管に適
用した場合（Ｎｏ、６．Ｎ。

７）には、管端から５００＋ＩＩａまでの範囲において
剥離が牛しており、特に電気防食とスリーブを併用した
場合（ＮＯ，７）、剥離の程度が最も著しくなることが
観察された。

実施例　３ 実施例１において得られた内面防食塗装管に対して各種
の肉厚のポリスチレン製スリーブ（長さ：１６０ｍｍ）
を装着せしめ、接着剤［セメダイン（株）製アクリル樹
脂系５ＧＡＩ　ｔこて固定せしめた。

通水テストは、管端５Ｑｍｕ未塗装の内面防食塗装管を
５０本、通水試験装置の管板ヘロール拡管手法にて取り
付け、その後上記各種のスリーブを７個づつ嵌挿せしめ
、合計４２本の内面防食塗装管の管端部を各種のスリー
ブにて保護せしめて、行なわれた。なお、残り８本の内
面防食塗装管については、スリーブは取り付けられてい
ない。また、それらサンプル管の管束に対する位置はラ
ンダムとした。そして、６管の出口側の管端部にナイロ
ン網を取り付け、管内を通過したスポンジボールが捕集
され得るようにした。そして、水圧０、３　ｋｇ　／　
ｃａにて試験海水を通し、同時にスポンジボール（タブ
ロゲ社製中硬質のスポンジホール。

外径２６龍）を投入し、それぞれの管の平均ホ−ル通過
数（管１本当り）を求めた。なお、ボール総投入数は１
０００個であった。

結果を下記第５表に示す。かかる第５表の結果から明ら
かなように、スリーブの肉厚が薄ければ薄い稈、スポン
ジボールの平均通過数が高くなるのであり、この結果か
ら考えると、スリーブの肉厚としては一般に１．５龍以
下とするのが望ましいのである。

第５表

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明を説明するための図であって
、第１図は熱交換管が熱交換器の管仮に取り付けられた
状態の一例を示す斜視図（一部切欠）であり、また第２
図はかかる熱交換管の取り付は状態を示す拡大断面図で
ある。 ２：熱交換管　　　　４：塗装皮膜 ６：管板　　　　　　８：取付穴 １０ニスリーブ　　　１２：フランジ部１４：テーパ面 出願人　住友軽金属工業株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）熱交換器乙こ取り付けられ、管内に冷却流体が流
   通せしめられる熱交換管において、その管内面に所定の
   樹脂塗料にて防食塗装皮膜を形成せしめる一方、その管
   端部にスリーブを嵌挿せしめて、該スリーブにて管端か
   ら所定長さ部分の機内面を覆うようにすると共に、前記
   塗装皮膜と該スリーブとが所定のラップ部分を形成する
   ようにしたことを特徴とする熱交換管の防食方法。 ＋２１　１ｉｉｉ記スリーブか、一方の端部側にフラン
   ジ部をイｊし、該フランジｇｌ＋にて熱交換管の管端が
   覆われるようにされる一方、他方の端Ｂ１；側にテーパ
   部をイＩＬ７、該スリーブと熱交換管内面との間の段差
   か減少ゼしめられるようにされた特許請求の範囲第１項
   記載の方法。 （３）　前記スリーブが、１，５市以下の肉厚を有する
   と共に、熱交換管の内径以上、２００關以下の長さを有
   する特許請求の範囲第１項記載の方法。 （４）前記スリーブが、熱交換管の少なくとも前記冷却
   流体流入側に設げられている特許請求の範囲第１項記載
   の方法。 （５）前記スリーブが、合成樹脂製である特許請求の範
   囲第１項乃至第４項の何れかに記載の方法。