JPS61159233A - 伝熱管接合方法 - Google Patents
伝熱管接合方法Info
- Publication number
- JPS61159233A JPS61159233A JP19885A JP19885A JPS61159233A JP S61159233 A JPS61159233 A JP S61159233A JP 19885 A JP19885 A JP 19885A JP 19885 A JP19885 A JP 19885A JP S61159233 A JPS61159233 A JP S61159233A
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- JP
- Japan
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- tube
- hole
- caliber
- cladding material
- carbon steel
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- Pending
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Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D—WORKING OR PROCESSING OF SHEET METAL OR METAL TUBES, RODS OR PROFILES WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
- B21D39/00—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders
- B21D39/06—Application of procedures in order to connect objects or parts, e.g. coating with sheet metal otherwise than by plating; Tube expanders of tubes in openings, e.g. rolling-in
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/02—Header boxes; End plates
- F28F9/04—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates
- F28F9/16—Arrangements for sealing elements into header boxes or end plates by permanent joints, e.g. by rolling
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F9/00—Casings; Header boxes; Auxiliary supports for elements; Auxiliary members within casings
- F28F9/22—Arrangements for directing heat-exchange media into successive compartments, e.g. arrangements of guide plates
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は伝熱管の接合方法に関し、特に多管式熱交換器
におけるクラッド鋼製管板部の腐食を防止しうる伝熱管
と管板の接合方法に関する。
におけるクラッド鋼製管板部の腐食を防止しうる伝熱管
と管板の接合方法に関する。
（従来の技術）
化学プラント関連機器においては、熱の有効利用あるい
に、プロセス流体を加熱もしくは冷却するため、いわゆ
るシェル＆チューブ型の多管式熱交換器が多用されてい
る。
に、プロセス流体を加熱もしくは冷却するため、いわゆ
るシェル＆チューブ型の多管式熱交換器が多用されてい
る。
すなわち、多管式熱交換器の全体構造図は第３図に示す
とおりである。
とおりである。
なお、第３図中、１はプロセス流体（低温）、２はプロ
セス流体（高温）、３はプロセス流体入口ノズル、４に
プロセス流体出口ノズル、５゜６はチャネルカバー、７
，８ｔ′Ｘ、７ランジ締付ポル）、９，１０に管板、１
１は加熱ガス（高温）、１２は加熱ガス（低温ン、１３
に加熱カス出口ノズル、１４は加熱ガス入口ノズル、１
５ｆｌ邪摩板、１６は伝熱管、１７は胴、１８に７ラン
ジである。
セス流体（高温）、３はプロセス流体入口ノズル、４に
プロセス流体出口ノズル、５゜６はチャネルカバー、７
，８ｔ′Ｘ、７ランジ締付ポル）、９，１０に管板、１
１は加熱ガス（高温）、１２は加熱ガス（低温ン、１３
に加熱カス出口ノズル、１４は加熱ガス入口ノズル、１
５ｆｌ邪摩板、１６は伝熱管、１７は胴、１８に７ラン
ジである。
従来の第３図に示すような熱交換器には以下に示すＬう
な不具合な点があった。すなわち、第３図のように塩分
を含むプロセス流体ＩＶＸ、ノズル３から流入し、伝熱
管１６を通り、ノズル４から流出するが、塩分を含むプ
ロセス流体に対する耐食性の観点から管板９，１０お工
び伝熱管１６には銅合金が使われている。特に、管板９
，１０についてはコスト面から、炭素鋼に銅合金を張り
合わせたいわゆる、クラッド鋼が使われることが多い。
な不具合な点があった。すなわち、第３図のように塩分
を含むプロセス流体ＩＶＸ、ノズル３から流入し、伝熱
管１６を通り、ノズル４から流出するが、塩分を含むプ
ロセス流体に対する耐食性の観点から管板９，１０お工
び伝熱管１６には銅合金が使われている。特に、管板９
，１０についてはコスト面から、炭素鋼に銅合金を張り
合わせたいわゆる、クラッド鋼が使われることが多い。
炭素鋼に銅合金を張り合わせたクラッド鋼の管板に、伝
熱管を接合する場合の従来方法を第４図に示す。第４図
（ａ）に接合前の状態、第４図（ｂ）は接合後の状態を
夫々示す。
熱管を接合する場合の従来方法を第４図に示す。第４図
（ａ）に接合前の状態、第４図（ｂ）は接合後の状態を
夫々示す。
ここで、伝熱管１６と、管板９を接合する場合、従来は
第４図（ａ）の如く、炭素鋼１９お工び銅合金２０を同
寸法にし友管孔の中に伝熱管１６を挿入して、しかる後
、ロール拡管法等により、伝熱管１６を炭素鋼１９お工
び銅合金２０におしつけ、第４図（ｂ）の如く組立てる
方法が一般的に採用されている。
第４図（ａ）の如く、炭素鋼１９お工び銅合金２０を同
寸法にし友管孔の中に伝熱管１６を挿入して、しかる後
、ロール拡管法等により、伝熱管１６を炭素鋼１９お工
び銅合金２０におしつけ、第４図（ｂ）の如く組立てる
方法が一般的に採用されている。
しかしながら、この方法ではクラッド鋼の炭素鋼母材と
銅合金合わせ材の板厚比（経験的には炭素調厚／銅合金
厚≦５）の関係あるいに、銅合金が炭素鋼に比較して、
耐力が低いという特性上、ロール拡管時に銅合金２０が
逃は第４図（ｂ）に模式的に示す如く、伝熱管１６と銅
合金２０の密着度が悪く、このため、塩分を含むプロセ
ス流体がこのわずかな隙間を通って、炭素鋼１９部に達
し、電食に↓つで炭素鋼が腐食するという問題があつ几
。
銅合金合わせ材の板厚比（経験的には炭素調厚／銅合金
厚≦５）の関係あるいに、銅合金が炭素鋼に比較して、
耐力が低いという特性上、ロール拡管時に銅合金２０が
逃は第４図（ｂ）に模式的に示す如く、伝熱管１６と銅
合金２０の密着度が悪く、このため、塩分を含むプロセ
ス流体がこのわずかな隙間を通って、炭素鋼１９部に達
し、電食に↓つで炭素鋼が腐食するという問題があつ几
。
もちろん、この腐食防止の観点のみからは、管板を全て
銅合金部のものにすれば解決するわけであるが、これは
コスト高となり、経済性の点から採用できる方法とは考
えられない。
銅合金部のものにすれば解決するわけであるが、これは
コスト高となり、経済性の点から採用できる方法とは考
えられない。
（先願方法）
上記問題点を解決するため、発明者に第５図に示す如く
、炭素鋼１９お工び銅合金２０から成る管板のクラッド
鋼において、その管孔径を従来採用されて＠たストレー
トタイプでなく、銅合金２０の管孔径を炭素鋼１９の管
孔径↓りや＼小さくせしめ、この中に伝熱管１６を挿入
し、その後ロール拡管により組立てること全提案した。
、炭素鋼１９お工び銅合金２０から成る管板のクラッド
鋼において、その管孔径を従来採用されて＠たストレー
トタイプでなく、銅合金２０の管孔径を炭素鋼１９の管
孔径↓りや＼小さくせしめ、この中に伝熱管１６を挿入
し、その後ロール拡管により組立てること全提案した。
（実願昭５８〜９７８５７号）しかし、この方法による
と、銅合金２０と伝熱管１６の密着不良に起因する炭素
鋼１９の腐食は防止できたが、銅合金２０の管孔径が小
さいことにより、伝熱管１６と炭素鋼１９との空隙（ク
リアランス）が太きくかつ不均一となり、そのため拡管
後の残留応力が大きくなり、そのため伝熱管の応力腐食
割れ発生の問題が生じた。
と、銅合金２０と伝熱管１６の密着不良に起因する炭素
鋼１９の腐食は防止できたが、銅合金２０の管孔径が小
さいことにより、伝熱管１６と炭素鋼１９との空隙（ク
リアランス）が太きくかつ不均一となり、そのため拡管
後の残留応力が大きくなり、そのため伝熱管の応力腐食
割れ発生の問題が生じた。
（発明が解決しようとする問題点）
本発明に上記した従来方法及び先願方法の欠点、すなわ
ち炭素鋼の腐食及び伝熱管の応力腐食割れ、を解消しつ
るクラッド鋼管板と伝熱管の接合方法を提供しようとす
るものである。
ち炭素鋼の腐食及び伝熱管の応力腐食割れ、を解消しつ
るクラッド鋼管板と伝熱管の接合方法を提供しようとす
るものである。
（問題点を解決するための手段）
すなわち本発明に炭素鋼母材と銅合金等のＬうに炭素鋼
に比較して耐力の低い合わせ材とからなるクラッド鋼製
管板の合わせ材部の管孔径を、母材部の管孔径に対し小
さく形成せしめ、次いで合わせ材部の管孔径を母材部の
管孔径と同一になるまで圧縮加工を施したのち、これに
管を挿入して拡管にＬｖ組立ることを特徴とする伝熱管
接合方法である。
に比較して耐力の低い合わせ材とからなるクラッド鋼製
管板の合わせ材部の管孔径を、母材部の管孔径に対し小
さく形成せしめ、次いで合わせ材部の管孔径を母材部の
管孔径と同一になるまで圧縮加工を施したのち、これに
管を挿入して拡管にＬｖ組立ることを特徴とする伝熱管
接合方法である。
本発明の手順を第１図に従って詳述する。
先ず第１図（ａ）の模式図に示す如く、炭素鋼１９お工
び銅合金２０から成る管板のクラッド鋼において、その
管孔径を従来から採用されて＠たストレートタイプでな
く、銅合金２０の管孔径を炭素鋼１９の管孔径に対し、
や＼小さくせしめ、次いで第１図（１））の工うに銅合
金２０の管孔径を炭素鋼１９の管孔径と同一になる１で
圧縮成形を施したのち、この中に伝熱管１６を挿入し、
その後ロール拡管に工ｔ）第１図（Ｃ）の如く、組立る
ことを特徴とする。
び銅合金２０から成る管板のクラッド鋼において、その
管孔径を従来から採用されて＠たストレートタイプでな
く、銅合金２０の管孔径を炭素鋼１９の管孔径に対し、
や＼小さくせしめ、次いで第１図（１））の工うに銅合
金２０の管孔径を炭素鋼１９の管孔径と同一になる１で
圧縮成形を施したのち、この中に伝熱管１６を挿入し、
その後ロール拡管に工ｔ）第１図（Ｃ）の如く、組立る
ことを特徴とする。
本発明の効果は下記に示すとおジである。
（１）銅合金の管孔径を炭素鋼の管孔径に対し、や＼小
さくシ、ロール拡管するため、従来のストレートタイプ
に比較して管板部の銅合金がうける加工の度合が大きく
、加工硬化によって硬くなるため、その後の拡管時にお
いて逃げが無くなり、伝熱管との密着度が良くなる。
さくシ、ロール拡管するため、従来のストレートタイプ
に比較して管板部の銅合金がうける加工の度合が大きく
、加工硬化によって硬くなるため、その後の拡管時にお
いて逃げが無くなり、伝熱管との密着度が良くなる。
（２） このため、伝熱管と管板、銅合金部のすき間
がなくなジ、塩分を含むプロセス流体の侵入が防止でき
る。
がなくなジ、塩分を含むプロセス流体の侵入が防止でき
る。
（３） このことから、従来、問題となっていたプロ
セス流体侵入に起因した炭素鋼の腐食防止が達成できる
。
セス流体侵入に起因した炭素鋼の腐食防止が達成できる
。
（４） 更に、銅合金部の管孔径を圧縮形成して拡げ
ることにエリ、伝熱管と管板とのクリアランスを小さく
シ、残留応力による伝熱管の応力腐食割れを防止する。
ることにエリ、伝熱管と管板とのクリアランスを小さく
シ、残留応力による伝熱管の応力腐食割れを防止する。
以上述べたように、本発明は塩分を含むプロセス流体に
使用される銅合金クラッド製管板部の炭素鋼の腐食防止
を図る方法として有効なものであり、工業的に価値ある
ものと考える。
使用される銅合金クラッド製管板部の炭素鋼の腐食防止
を図る方法として有効なものであり、工業的に価値ある
ものと考える。
なお、本発明の主眼とする処に、管板部の管孔径を従来
のストレートタイプでなく、予め銅合金部の管孔径を炭
素鋼部の管孔径に対し、や＼小さく形成し、次いで銅合
金部の管孔径を炭素鋼部の管孔径と同一になる１で圧縮
形成を施すことにより、その後に施工する拡管によジ管
板と伝熱管との密着性を良くすることであり、その圧縮
成形方法あるいは拡管方法を規制するものではない。
のストレートタイプでなく、予め銅合金部の管孔径を炭
素鋼部の管孔径に対し、や＼小さく形成し、次いで銅合
金部の管孔径を炭素鋼部の管孔径と同一になる１で圧縮
形成を施すことにより、その後に施工する拡管によジ管
板と伝熱管との密着性を良くすることであり、その圧縮
成形方法あるいは拡管方法を規制するものではない。
なお本発明は母材が炭素鋼、合わせ材が銅合金のクラッ
ド鋼を使用する場合について記載したが、その他例えば
合わせ材がオーステナイト系ステンレス鋼等炭素鋼に比
して耐力が低い材料であれば同様の効果がある。その場
合の合わせ材と炭素鋼の管孔径の差は、それぞれの材質
の特性、管孔径の大きさによって異なる。
ド鋼を使用する場合について記載したが、その他例えば
合わせ材がオーステナイト系ステンレス鋼等炭素鋼に比
して耐力が低い材料であれば同様の効果がある。その場
合の合わせ材と炭素鋼の管孔径の差は、それぞれの材質
の特性、管孔径の大きさによって異なる。
〈実施例１〉
本発明の有効性を調べるために実験を行った。
板厚６５椙の炭素鋼板Ｋ ４ ｃｍ厚さの銅合金（９０
％Ｏｕ、 ｉ ｏ％Ｎ１ いわゆるキュプロニッケ
ル）をクラッドしたクラッド鋼を準備し、そのクラッド
鋼に管孔加工を施した。管孔加工は従来のストレート加
工のもの（管孔径２５．６ ｔａｎ ）と銅合金の管孔
径を炭素鋼、ｃ！ｌｌも０．５〜５％小さくしたものな
どの１２種類とした。次いで従来のストレート管孔加工
のものを除いてロール拡管機を使用し、管孔の銅合金部
を炭素鋼部と同一となるまで圧縮成形を行った。
％Ｏｕ、 ｉ ｏ％Ｎ１ いわゆるキュプロニッケ
ル）をクラッドしたクラッド鋼を準備し、そのクラッド
鋼に管孔加工を施した。管孔加工は従来のストレート加
工のもの（管孔径２５．６ ｔａｎ ）と銅合金の管孔
径を炭素鋼、ｃ！ｌｌも０．５〜５％小さくしたものな
どの１２種類とした。次いで従来のストレート管孔加工
のものを除いてロール拡管機を使用し、管孔の銅合金部
を炭素鋼部と同一となるまで圧縮成形を行った。
これにそれぞれ外径２５．４ ａｍ、肉厚２．６調の銅
合金板（キュプロニッケル］チューブを挿入し、ロール
拡管法に、ｃ９、該チューブをクラッド鋼に接合して試
験用材料を製作した。なお、このときのロール拡管率、
すなわち肉厚減少率（経験的には３〜１２％が最も多い
）は８％とした。
合金板（キュプロニッケル］チューブを挿入し、ロール
拡管法に、ｃ９、該チューブをクラッド鋼に接合して試
験用材料を製作した。なお、このときのロール拡管率、
すなわち肉厚減少率（経験的には３〜１２％が最も多い
）は８％とした。
次に、この試験材を常温海水中に約半年間浸漬し、炭素
鋼部の腐食状況の断面調査を実施した。
鋼部の腐食状況の断面調査を実施した。
この結果を１１ｆｆに示すが、従来法のストレート管孔
加工お工び銅合金部の管孔減少率が１チを下回るもの、
おＬび４％を越えるものでは、海水がチューブと管板の
銅合金の間に発生した小さな隙間から炭素鋼部に達し、
電食が発生していたが、本発明の方法（銅合金部の管孔
減少率１〜４％）によるものは電食の発生は全く認めら
れず、その有効性が確認された。
加工お工び銅合金部の管孔減少率が１チを下回るもの、
おＬび４％を越えるものでは、海水がチューブと管板の
銅合金の間に発生した小さな隙間から炭素鋼部に達し、
電食が発生していたが、本発明の方法（銅合金部の管孔
減少率１〜４％）によるものは電食の発生は全く認めら
れず、その有効性が確認された。
第１弄 実験材の常温海水浸漬腐食試験結果実施例２
一般的に拡管施工においては管孔と管のクリアランスに
管の残留応力と密接η関係があり、クリアランスが過大
な場合、その後の使用時に管に応力腐食割れを発生する
と言われている。
管の残留応力と密接η関係があり、クリアランスが過大
な場合、その後の使用時に管に応力腐食割れを発生する
と言われている。
第２表は考案者が応力腐食割れの発生に及ぼ＾ｉ
す管孔と管のクリアランスの関係について実験を行った
結果である。この実験結果から応力腐食割れを防止する
ためには、管孔と管のクリアランスを０．４ｆｉ以下と
する必要があることが判るが、本考案は先に出願した実
願昭５８〜９７８５７号の考案の方法に較べて、管孔と
管のクリアランスを適度にすることができるため、管の
応力腐食割れ防止が可能である。
結果である。この実験結果から応力腐食割れを防止する
ためには、管孔と管のクリアランスを０．４ｆｉ以下と
する必要があることが判るが、本考案は先に出願した実
願昭５８〜９７８５７号の考案の方法に較べて、管孔と
管のクリアランスを適度にすることができるため、管の
応力腐食割れ防止が可能である。
弄２の試験方法は下記の通りである。
管孔径の異なる１３種類の管板を用意し、ロール拡管法
により供試管を拡管率１０％で容管板に拡管接合した。
により供試管を拡管率１０％で容管板に拡管接合した。
しかる後、管を管板に接合しｆｃ、ま１管内に第１硝酸
水銀溶液を充填し、３０分間保持した後、液を取り出し
割れ発生の有無を調査した。
水銀溶液を充填し、３０分間保持した後、液を取り出し
割れ発生の有無を調査した。
又、表２中、本発明の方法のうちの（１１＃ ｄ２ ｅ
ｄ３ は第２図（ａ）の通りであり、実願昭５８〜９
７８５７号の方法のうちのａｌ、ａｌ、ａ３に第２図（
ｔｌ）の通りである。
ｄ３ は第２図（ａ）の通りであり、実願昭５８〜９
７８５７号の方法のうちのａｌ、ａｌ、ａ３に第２図（
ｔｌ）の通りである。
第１図は本発明の詳細な説明する模式図、第２図は本発
明の一実施例と実願昭５８〜９７８５７号の例の実験例
を示す時に使用した試験片の寸法関係を示す図、第６図
は一般の多管式熱交換器の構造例を示す図、第４図は従
来のクラッド鋼管板と伝熱管の接合手段を示す模式図、
第５図に実願昭５８〜９７８５７号に説明したクラッド
鋼管板と伝熱管の接合手段を示す模式図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 第１図 （ｂ） 第２図 先胡 乙ｂ）−、、。、７ 第４図 ＜ａ＞ 第５図 （ｂ） Ｃ（１） （ｂ）
明の一実施例と実願昭５８〜９７８５７号の例の実験例
を示す時に使用した試験片の寸法関係を示す図、第６図
は一般の多管式熱交換器の構造例を示す図、第４図は従
来のクラッド鋼管板と伝熱管の接合手段を示す模式図、
第５図に実願昭５８〜９７８５７号に説明したクラッド
鋼管板と伝熱管の接合手段を示す模式図である。 復代理人 内 １） 明 復代理人 萩 原 亮 − 第１図 （ｂ） 第２図 先胡 乙ｂ）−、、。、７ 第４図 ＜ａ＞ 第５図 （ｂ） Ｃ（１） （ｂ）
Claims (1)
- 炭素鋼母材と銅合金等のように炭素鋼に比較して耐力の
低い合わせ材とからなるクラッド鋼製管板の合わせ材部
の管孔径を、母材部の管孔径に対し小さく形成せしめ、
次いで合わせ材部の管孔径を母材部の管孔径と同一にな
るまで圧縮加工を施したのち、これに管を挿入して拡管
により組立ることを特徴とする伝熱管接合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19885A JPS61159233A (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 伝熱管接合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19885A JPS61159233A (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 伝熱管接合方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61159233A true JPS61159233A (ja) | 1986-07-18 |
Family
ID=11467285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19885A Pending JPS61159233A (ja) | 1985-01-07 | 1985-01-07 | 伝熱管接合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61159233A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010104A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 熱交換器の製造方法 |
| EP1624273A3 (en) * | 2004-08-02 | 2006-04-26 | Rohm And Haas Company | Method of repairing a tube using a flow through tube plug, methods of repairing and forming a laminated tubesheet, and heat exchanger |
| JP2012228942A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Bridgestone Corp | ゴムクローラの製造方法およびゴムクローラ |
-
1985
- 1985-01-07 JP JP19885A patent/JPS61159233A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006010104A (ja) * | 2004-06-22 | 2006-01-12 | Toshiba Mitsubishi-Electric Industrial System Corp | 熱交換器の製造方法 |
| EP1624273A3 (en) * | 2004-08-02 | 2006-04-26 | Rohm And Haas Company | Method of repairing a tube using a flow through tube plug, methods of repairing and forming a laminated tubesheet, and heat exchanger |
| JP2012228942A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Bridgestone Corp | ゴムクローラの製造方法およびゴムクローラ |
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