JPS59228979A - 内面防食塗装皮膜付き熱交換管の製造法 - 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、内面防食塗装皮膜付き熱交換管の製造法に係
り、特に熱交換器の管板に装着される、内面に防食塗装
皮膜を設けた長尺、小径の熱交換管において、その耐熱
性、耐電気防食性、耐摩耗性等を改善した製造手法に関
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、熱交換管（伝熱管）
として、黄銅にアルミニウム、砒素、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
、所謂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、それら熱交換管
の内面には、種々の腐食が発生する。そして、このよう
な腐食が生じると、熱交換管内面には腐食生成物を含む
付着物が付き、熱交換器の熱貫流率を低下させるのであ
る。

このため、かかる熱交換会の内面防食の為の一つの有効
な手法として、本発明者らは、先に特公昭５６−４５０
７９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
日すでに実用化に至っている。

而して、このような管内面に防食塗膜を形成した熱交換
管にあっては、かかる熱交換管内を冷却水等の冷却流体
が流通せしめられる一方、該熱交換管の外部には水蒸気
等の冷却されるべき高温流体が流されて、該熱交換管の
管壁を介して、それらの間に熱交換が為されるようにな
っているところから、前記防食塗膜には耐熱性が要求さ
れ、また冷却流体として海水が用いられる場合にあって
は、かかる海水中には漂砂が存在するところから、かか
る漂砂による摩耗も防止する必要がある。加えて、かか
る熱交換管にあっては、その管端部における防食のため
に、電気防食装置が取り付けられることとなるが、その
ような電気防食環境下においても、塗膜が剥離しないよ
うにする必要がある。

ところで、現在、かかる内面防食塗装皮膜付き熱交換管
を製造するに際して、該熱交換管の内面塗装用に使用さ
れる塗料としては、當乾（常温乾燥）型の樹脂塗料が選
定されている。これは、かかる熱交換管が１０〜４０＊
＊φ程度の小径で、長さが約１０ｍ程度から約４０ｍに
も達する長尺細管であって、そのような長尺細管の内面
の塗装が対象になるところから、伝熱性において良好で
あると共に、スプレー塗装性、速乾性に富む塗料を選定
する必要があるからである。そして、そのような塗料と
しては、一般に常乾型の樹脂塗料、例えばアルキッド樹
脂塗料、エポキシ樹脂塗料等が使用されているのである
。

しかしながら、このような常乾型の樹脂塗料にて防食塗
装皮膜を形成せしめた熱交換管においては、一般に前述
した如き耐熱性、耐電気防食性、耐摩耗性に劣り、この
ため管端部に対して、その耐電気防食性を改善するため
の特別の配慮をする゛　必要があったのであり、またそ
のような特性の欠如から塗膜の耐久性が悪い間順があり
、このため熱交換器に装着した後において、熱交換管の
内面を度々塗り換える必要があったのである。

ここにおいて、本発明は、かか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は、内面防食
塗装皮膜付き熱交換管の改善された製造法を提供するこ
とにあり、特に従来の常乾型の樹脂塗膜の欠点であった
耐熱性、耐電気防食性、耐摩耗性を改善せしめた熱交換
管の有効な製造手法を提供することにある。

そして、かかる目的を達成するために、本発明にあって
は、熱交換器に装着されるべき長尺の細管内面を常乾型
の樹脂塗料にて均一に塗装し、常温下に乾燥せしめた後
、かかる内面塗装細管を熱処理して、該細管の内面塗膜
を焼き付けるようにしたのである。

このように、本発明に従う内面防食塗装皮膜付き熱交換
管の製造手法にあっては、従来の如く、熱交換管の内面
に均一な厚さで常乾型の樹脂塗膜が形成された後、これ
が熱処理されることにより、かかる樹脂塗膜が管内面に
焼き付けられた状態となるのであり、これによって塗装
皮膜の耐久性の著しい向上が見られ、また特に耐熱性及
び耐電気防食性の向上が図られ得て、従来の常乾型の樹
脂塗膜の欠点をカバーし得る事実が見い出されたのであ
る。

また、かかる本発明に従えば、熱交換管の内面に対して
スプレー塗装性、速乾性に優れた常乾型の樹脂塗料にて
所定の防食塗膜を均一な厚さで効果的に形成し得、塗膜
の不均一による伝熱性や耐蝕性への悪影響の問題を生ず
ることは全くない。

なお、樹脂塗料として、常乾型ではない焼付型のものを
用いた場合にあっては、スプレー塗装が著しく困難であ
り、仮に塗装され得たとしても乾燥に時間がかかり、ま
た形成される塗膜の膜厚が不均一となって、伝熱性や耐
蝕性の点において少なからぬ問題を生ずることとなるの
である。

ところで、かかる本発明に用いられる熱交換管の材料と
しては、従来から伝熱管として用いられている管材料が
何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ＪＩＳ−Ｈ−３３００
Ｃ−６８７０，６８７１．６８７２等のアルミニウム黄
銅材料や、ＪＩｓ−Ｈ−３３００ｃ−７ｏ６ｏ、７ｘｓ
ｏ等のキュプロニッケル材料から成る管が好適に用いら
れるのである。

また、このような熱交換管は、例えば内径が１０〜４０
鶴φ程度、特に１５〜２５鶴φ程度、長さが４〜４０ｍ
、特に５〜２５ｍ程度の長尺細管として用いられること
となるのである。

そして、このような小口径、長尺の熱交換管には、その
管内面に対してスプレー塗装等の塗装手法によって所定
の常乾型の樹脂塗料が均一に薄く塗装せしめられ、そこ
に所定厚さ、例えば５０メ！程度以下、一般に１０〜３
０μ程度の膜厚の防食塗膜が形成されるのである。この
常乾型の樹脂塗料においては、皮膜形成要素として、ア
ルキッド樹脂、ビニル樹脂（塩化ビニル系、酢酸ビニル
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
、そして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、
ケトン系、脂肪族或いは芳香族炭化水素系等のものに溶
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、鉛丹ジン７クロメート、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。

また、このような塗料は、良く知られているように、−
波型、二液型或いは多液型として通用されることとなる
。更に、かかる塗料としては、一般Ｇト当該樹脂系の合
成樹脂塗料（またはワ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ものである。

また、このように所定の常乾型の樹脂塗料が内面に塗装
された熱交換管は、通常の如く常温乾燥、例えば自然乾
燥せしめられて、所定の膜厚を有する防食塗装皮膜が形
成せしめられ、次いでかかる熱交換管には、本発明に従
う熱処理が加えられることとなるのである。この熱処理
は、一般に所定温度に保持された加熱炉内に、前記内面
塗装された熱交換管を装入して、所定時間保持すること
により実施され、かかる加熱炉内の雰囲気としては、空
気等の酸化性雰囲気の他、還元性の雰囲気、更にはＮ２
等の不活性雰囲気の何れをも採用可能である。また、熱
処理温度としては、使用した常乾型の樹脂塗料の種類に
応じて、それぞれ望ましい温度範囲があり、一義的に限
定することは困難であるが、一般にその上限を３３０℃
、下限を６０℃とすることが好ましく、特に１００〜３
００℃、なかでも１５０〜２５０℃の温度において内面
防食塗装管を熱処理することが望ましく、そしてその熱
処理時間としては９０分程度まで、好ましくは１０〜６
０分の間で選択されることとなる。

かくの如き熱処理によって、熱交換管の内面に形成され
ている常乾型の樹脂塗料から成る塗膜は、管内面に対し
て焼き付けられた状態となり、これによって、前述の如
き従来の常乾型樹脂塗膜の欠点であった耐熱性、耐電気
防食性、更には耐摩耗性が改善され、またその耐久性が
著しく向上せしめられ得たのであり、以て工業的に有用
な内面防食塗装皮膜付き熱交換管を有利に製造し得るこ
ととなったのである。

しかも、このような本発明に従って製造される内面防食
塗装皮膜付き熱交換管にあっては、その熱処理（焼付け
）後の塗膜の分極抵抗値Ｒが１００００００　（Ωｄ）
以上となる場合であっても、従来から指摘されている如
き伝熱性能の低下を招く等の問題も殆どなく、従って熱
交換管として十分に利用され得ることが認められている
。

次に、本発明を更に具体的に明らかにするために実施例
を示すが、本発明が、がが、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、言うまでもない
ところである。

実施例　１ 外径２５．４ｍ、肉厚１．２５ｍ、長さ１００００龍の
アルミニウム黄銅材料（ＪＩＳ−Ｈ−３３００Ｃ−６８
７１ｉ復水器用黄銅継目無管）に対し、常乾型の市販の
アルキッド樹脂系錆止め塗料［中国塗料（株）製ＬＺＩ
プライマー］を、膜厚が２０μとなるように全長にわた
ってスプレー塗装して、内面防食塗装管（サンプルＡ）
を得た。

また同様にして、常乾型の市販のエポキシ樹脂系塗料［
関西ペイント（株）！！ミリオンＩＡＩを用いて、これ
を膜厚が１５μとなるようにスプレー塗装手法にて塗装
を行ない、他の一つの内面防食塗装管（サンプルＢ）を
得た。

次いで、かかる二種のサンプルＡ、Ｂにおける塗膜が十
分乾燥した後、それらサンプルをケロシン燃焼型還元性
ガス炉（ローラハース型）に装入して、２００’Ｃ’の
温度で３０分間の熱処理を施し、それぞれのサンプルの
内面塗膜の焼付は処理を行なった。なお、比較材として
、このような焼付は処理をしない状態で、それぞれの塗
装管（サンプルＡ、Ｂ）からサンプリングして、サンプ
ルＣ９Ｄを得た。

かくして得られた四種のサンプルを約１５００ｍｍの長
さに切断し、それらを人工海水通水試験装置に装着して
、通水テストを行なった。この通水テストでは、管端部
電位が一６５０ｍＶ（カロメル電極基準）となるような
電気防食条件下において、所定の人工海水が流速２ｍ／
秒にて６ケ月間連続して通水せしめられた。そして、こ
の通水試験後、それぞれの号ンブル管をその軸心方向に
半割りして、クロスカットテープテストにて内面塗膜の
密着性の評価を行なった。なお、このクロスカットテー
プテストとは、前記半割りされた部分の内面に、約１０
＋ｕの長さでＸ字をナイフにて刻み、そしてその上に粘
着テープを張り付けた後、これを勢いよく剥がすことに
より、該粘着テープによる塗膜の剥離の部分、並びにそ
の不歯度で評価する手法である。

結果を下記第１表に示すが、かかる第１表より明らかな
ように、本発明に従って所定の熱処理が加えられたサン
プルＡ、Ｂにあっては、電気防食下においても塗膜の密
着性が損なわれることはなく、以て優れた耐電気防食性
の塗膜性能を有しているのに対して、熱処理の施されて
いないサンプルＣ，Ｄについては、電気防食によって塗
膜の密着性が著しく損なわれていることが認められるの
である。

第　　１　　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
：１５００ｍ）を用いて、常乾型のアルキッド樹脂系錆
止め塗料［中国塗料（株）製ＬＺＩプライマーコをその
粘度が階４フォードカップにて２５秒（２０℃）となる
ようにδ因襲した（麦、エアスプレー塗装にて乾燥後の
塗膜厚みが２０μとなるようにスプレー塗装を行ない、
続いて一昼夜自然乾燥せしめた後、第２図に示される温
度Ｘ時間の条件下に空気雰囲気炉内において熱処理を施
した。

かくして得られた各種の供試材について、それぞれ下記
の如き塗膜密着性能の評価試験を行ない、その結果を第
２表及び第３表に示した。

拭−験一方一扶 ａ）　原状：塗膜形成されたままの状態での評価。

ｂ）　耐熱性：所定温度の空気炉またはオートクレーブ
（熱水）中に１週間放置した後の評価。

Ｃ）　曲げ加工性：供試管を半割りし、９０度まで曲げ
加工して、エツジ部分の塗膜状況を目視観察する。

ｄ）　耐水性：３％食塩水の８０℃のものの中に１日間
浸漬した後、或いは常温の人工海水を管内流速２ｍ／秒
で１ケ月間通水した後の評価。

ｅ）　耐電気防食性：供試管を陰極とし、防食電位、−
５５０〜−７５０ｍＶ（カロメル電極基準）にて外部電
源方式で電気防食しつつ、３％食塩水を管内流速２ｍ／
秒で１週間通水した後の評価。

ｆ）　耐潰食性＝５００μの粒径の漂砂を５（１０ｐｐ
ｍ含有する人工海水を管内流速２ｍ／秒にて６ケ月間通
水した後の評価。

註−匝一抜 （１）試験ａ）、ｂ）、ｄ）、ｅ）については、クロス
カットテープテストにより、下記の基準にて評価した。

○：剥離、膨れ無し △：点状剥離有り ×：面状剥離有り （２）試験ｆ）については、外観目視検査により、下記
の基準に従って評価した。

○：剥離面積　１０％以内 △：　〃　　　１０〜３０％ Ｘ’：　　／／　　　　３０％以上 （３）試験Ｃ）については、下記の基準に従って評価し
た。

○：健　全 △：ひび割れ ×：面状剥離 第２表及び第３表の結果から明らかなように、常乾型の
アルキッド樹脂系塗料にて形成された防食塗膜に対して
、本発明に従って熱処理を施すことにより、耐熱性、耐
電気防食性が改善され、更には耐潰食性も改善されるこ
とが認められるのである。特に、高温水中での塗膜の密
着性は７５℃以上の熱処理供試材において向上し、２０
０℃の熱処理が施されたものにあっては、その効果が顕
著である。また、耐電気防食性に関しても略同様の傾向
があり、１５０℃以上の熱処理によって効果が生じてい
るのである。

なお、上記で使用した市販の樹脂塗料に代えて、同種の
アルキッド樹脂系塗料である神東塗料（株）製クロムコ
ートＲを用いた場合においても、同様な傾向が認められ
た。

また、熱処理温度が余りにも高くなり過ぎると、塗膜の
粉末化が生じることが認められた。

実施例　３ 常乾型の樹脂塗料としてエポキシ樹脂塗料［関西ペイン
ト（株）製ミリオンＩＡ］を用い、塗膜の厚みを１５μ
とすること以外は、実施例２と同様にして内面防食塗装
管を得た。次いで、この塗装管について、第４図に示さ
れる如き各種の熱処理条件下でそれぞれ熱処理を施した
ものに対して、実施例２と同様な試験を施して塗膜の密
着性をそれぞれ評価し、その結果を第４表及び第５表に
示した。

第４表及び第５表から明らかなように、エポキシ樹脂系
塗料を用いた場合においても、アルキ・ノド樹脂系塗料
の場合と同様の耐高温水性、耐電気防食性が認められ、
特に前者は１５０℃以上、後者は１００℃以上の熱処理
が施されたものにおいて顕著な結果が得られた。

実施例　４ 常乾型の樹脂塗料として市販のエポキシ樹脂系塗料［田
辺化学工業（株）製エピコードン］を用い、塗膜の厚さ
を１５μとすること以外は、実施例２と同様にして内面
防食塗装管を得た。

次いで、この内面防食塗装管を、第６表に示される如き
各種の熱処理条件下においてそれぞれ熱処理を施し、そ
してそのように処理された内面防食塗装管について、実
施例２０手法に従って塗膜の密着性を評価し、その結果
を第６表及び第７表に示した。

第６表及び第７表から明らかなように、本実施例におい
ては、熱処理温度を１５０℃とする一方、処理時間を種
々変えて熱処理が行なわれているが、その処理時間が５
分程度であっても塗膜性能の改善の兆しがあり、特に１
０分以上、６００分程までの処理時間の採用により、顕
著な効果をもたらしているのである。なお、処理時間が
１２０分と長くなり過ぎると、かえって性能が低下する
ことも認められている。

実施例　５ 常乾型の樹脂塗料として、アクリル樹脂塗料［神東塗料
（株）裂エスパー＃２００］　　（供試材隘２２〜２４
）及びポリウレタン樹脂塗料［大日本塗料（株）製ポリ
タン＃１０００］　　（供試材阻２５〜２８）を用いて
、実施例２と同様にして内面防食塗装管をそれぞれ形成
せしめた後、第８表に示される各種の熱処理条件下にお
いて熱処理を施し、その後、実施例２０手法に従って塗
膜性能の評価を行ない、その結果を第８表及び第９表に
示した。

第８表及び第９表の結果から明らかなように、常乾型の
アクリル樹脂系塗料、或いはポリウレタン樹脂系塗料を
用いて形成された塗膜の場合にあっても、アルキッド樹
脂系或いはエポキシ樹脂系塗料によって形成される塗膜
に比べ、熱処理による性能向上効果はそれほど顕著では
ないが、１５０〜２００℃の温度での熱処理、焼付操作
によってその効果は認められるのである。

胴 派 実施例　６ 実施例２及び３で得られた内面塗装管について、第１０
表に示される各種の炉内雰囲気の下で、それぞれ所定の
熱処理を施した。なお、供試材１１１ｏ、　２９乃至３
２のものは、実施例２において得られた常乾型のアルキ
ッド樹脂系塗料にて形成された塗膜を有するものであり
、供試材Ｎｏ、３３乃至３６のものは、実施例３におい
て得られた常乾型のエポキシ樹脂系塗料にて形成された
塗膜を有する内面塗装管である。

かくして得られた熱処理雰囲気の異なる各種の内面塗装
管について、実施例２と同様な手法にて塗膜の性能を評
価し、その結果を第１０表及び第１１表に示した。

第１０表及び第１１表から明らかなように、熱処理雰囲
気として、空気、Ｎ２．還元ガス（Ｃ０＋Ｈ２；　０２
−僅少）の何れを用いた場合にあっても、その熱処理効
果に対する炉内雰囲気の影響は見られず、何れも耐熱性
、耐電気防食性、更には耐潰食性において、その性能が
高められた結果を示し、また他の性能、例えば加工性、
耐水性等の劣化も認められなかった。

出願人　住友軽金属工業株式会社

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱交換器に装着されるべき長尺の細管内面を常乾
   型の樹脂塗料にて均一に塗装し、常温下に乾燥せしめた
   後、かかる内面塗装細管を熱処理して、該細管の内面塗
   膜を焼き付けることを特徴とする内面防食塗装皮膜付き
   熱交換管の製造法。
2. （２）前記常乾型の樹脂塗料が、常乾型のアルキッド樹
   脂塗料、エポキシ樹脂塗料、ビニル樹脂塗料、ポリウレ
   タン樹脂塗料若しくはアクリル樹脂塗料である特許請求
   の範囲第１項記載の製造法。
3. （３）前記熱処理が、６０〜３３０℃の温度で５〜６０
   分間行なわれる特許請求の範囲第１項または第２項記載
   の製造法。