JPS6154473B2 - - Google Patents

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、ニツケル、鉄よりなる、所謂キユプロニ
ツ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、かかる熱交換管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56−45079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つ
ている。 而して、このような管内面に防食塗膜を形成し
た熱交換管にあつては、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つているとこ
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つて
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つては、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、常乾（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10〜40mmφ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つ
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
ルキツド樹脂塗料、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
必要があつたのであり、またそのような特性の欠
如から塗膜の耐久性が悪い問題があり、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つたのである。 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つて、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つた耐熱性、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
にあつては、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つては、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、これによつて塗装皮膜の耐久
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つては、スプレー塗装が著
しく因難であり、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
均一となつて、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、特に本発明にあつては、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−
3300 Ｃ−7060、7150等のキユプロニツケル材料
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
〜40mmφ程度、特に15〜25mmφ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
法によつ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50μ程
度以下、一般に10〜30μ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、アルキツド樹脂、
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、鉛丹ジンククロメート、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、一液型、二液型或いは多液型とし
て適用されることとなる。更に、かかる塗料とし
ては、一般に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等の不活性雰囲気を何れをも採用
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100〜300℃、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10〜60分
の間で選択されることとなる。 かくの如き熱処理によつて、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、
これによつて、前述の如き従来の常乾型樹脂塗膜
の欠点であつた耐熱性、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
こととなつたのである。 しかも、このような本発明に従つて製造される
内面防食塗装皮膜付き熱交換管にあつては、その
熱処理（焼付け）後の塗膜の分極抵抗値Ｒが
1000000（Ωcm²）以上となる場合であつても、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、従つ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、かかる実施例の記
載によつ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25.4mm、肉厚1.25mm、長さ10000mmのアル
ミニウム黄銅材料（JIS−Ｈ−3300 Ｃ−6871；復
水器用黄銅継目無管）に対し、常乾型の市販のア
ルキツ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
たつ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)製ミリオ
ン1A］を用いて、これを膜厚が1.5μ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℃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け処理を行な
つた。なお、比較材として、このような焼付け処
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Ｃ，Ｄ
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、通水テストを行なつた。この通水テス
トでは、管端部電位が−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、
それぞれのサンプル管をその軸心方向に半割りし
て、クロスカツトテープテストにて内面塗膜の密
着性の評価を行なつた。なお、このクロスカツト
テープテストとは、前記半割りされた部分の内面
に、約10mm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、並びにその程度で評価する手法
である。 結果を下表第１表に示すが、かかる第１表より
明らかなように、本発明に従つて所定の熱処理が
加えられたサンプルＡ，Ｂにあつては、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、電気防食によつて塗膜の密
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。

【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：1500mm）を用いて、常乾型のアルキツ
ド樹脂系錆止め塗料［中国塗料(株)製LZIプライマ
ー］をその粘度がNo.4フオードカツプにて25秒
（20℃）となるように調製した後、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×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。 試験方法 (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500ppm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。 評価法 (1) 試験(a)、(b)、(c)、(d)、(e)については、クロス
カツトテープテストにより、下記の基準にて評
価した。 〇：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
記の基準に従つて評価した。 〇：剥離面積 10％以内 △： 〃 10〜30％ ×： 〃 30％以上 (3) 試験(c)については、下記の基準に従つて評価
した。 〇：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、
常乾型のアルキツド樹脂系塗料にて形成された防
食塗膜に対して、本発明に従つて熱処理を施すこ
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、200℃の熱処
理が施されたものにあつては、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℃以上の熱処理によつて効果が生
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、同種のアルキツ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。

【表】

【表】

【表】 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1A］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、アルキツ
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。

【表】

【表】 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)製エピコートン］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２の手法に従つて塗膜
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分程度であつても塗膜性能
の改善の兆しがあり、特に10分以上、60分程度ま
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、かえつて性能が低下することも
認められている。

【表】

【表】 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)製エスバー＃200］（供試材No.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No.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２の手法に従つ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
つても、アルキツド樹脂系或いはエポキシ樹脂系
塗料によつ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、焼付操作によつてそ
の効果は認められるのである。

【表】

【表】 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
No.29乃至32のものは、実施例２において得られ
た常乾型のアルキツ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。

【表】

【表】 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（CO＋H₂；
O₂＝僅少）の何れを用いた場合にあつても、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
認められなかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 前記常乾型の樹脂塗料が、常乾型のアルキツ
   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 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。