JP4093960B2 - 熱交換器の管の腐食及びスケール沈着の防止並びに回復方法並びに該方法を実施するための装置 - Google Patents
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Description
本発明は、管状の熱交換装置の腐食及びスケール沈着の防止に関し、特に、管状の熱交換装置の内表面を腐食及びスケール沈着物の形成から守るための方法並びに該方法を実施するための装置に関する。
従来、管の内側を腐食から守る方法として、１５０ないし２００ポアズの粘度を有する液体のワニス及び塗料材料に管を浸漬し又は前記ワニス及び塗料材料を管に注ぐ方法が知られている。この方法を実施する装置は、充填室、弾性プラグ、ロープ、受容室、ウィンチ筒及び機械駆動装置を具備する[V.N. Protasov. Polymeric coatings in the oil industry. Moscow, "Nedra", 1985, pp.156-158]。
この方法に適用される弾性コーティングプラグは、コーティングされる表面から過剰のワニス及び塗料材料を強制的に押しのけながら、一定量のワニス及び塗料材料を管の内面上を徐々に移動させることにより管の内面をコーティングすることを確保する。コーティングプラグは、管内を30〜40 m/分の速さで移動する。
コーティングされる表面から過剰のワニス及び塗料材料ポリマーを強制的に押しのけながら、一定量のワニス及び塗料材料を管の内面上を徐々に移動させることにより管の内面をコーティングし、次いでコーティング膜を硬化することにより熱交換器の管を腐食から守る方法も知られている[米国特許第3885521 A, Int. Cl. B05C7/06, 1975年5月27日発行]。
ロープと共に管内を移動することが可能な、一体化されたゴム製リングを具備する弾性コーティングピストンが、コーティングされる表面から過剰のワニス及び塗料材料を徐々に押しのけながら、一定量のワニス及び塗料材料を管の内面上を徐々に移動させることにより管の内面をコーティングする。
熱交換器の管を腐食から守るための公知の方法並びに熱交換器の管の内面を腐食から守るための公知の方法及び装置は、かなり均一な表面を処理するためには一般的に適している。しかし、それらは、腐食小穴、窪み、貫通孔のような、熱交換器の管表面の欠陥を排除することはできない。さらに、それらの方法は、管壁上にスケール沈着物が形成されることを防止することはできない。
上記課題は、0.1〜0.49 m/sの速さの並進移動及び0.4〜1.0 m/sの線速度の追加的な回転運動により管の内表面上から過剰のポリマー材料を押しのけつつ管の内表面にポリマーコーティングを塗布し、次いで該材料を硬化させる方法であって、前記材料は、静的状態における粘度が1000ポアズから12000ポアズであり、その粘度が上記押しのけ速度においてチキソトロピー的に減少するポリマー化合物である、熱交換器の管を腐食及びスケール沈着から保護し並びに熱交換器の管を回復させる方法により解決される。
上記課題はまた、前記ポリマー化合物が、エポキシ、シリコーン、フェノール−ホルムアルデヒド、フラン、ポリアミド若しくはアクリル樹脂、又はこれらの混合物を基礎とする充填されたポリマー化合物であることにより解決される。
ポリマー化合物の充填剤は、金属粉末若しくはその酸化物又は金属合金であってよい。ポリマーコーティングは、２０〜２５℃で少なくとも1.5日間、又は５０〜１００℃で１〜２時間硬化される。
この方法を実施するために、充填室と、連結ワッシャーと、ポリマー材料の並進−及び−回転押しのけを意図する手段と、互いに距離を置いて配置された少なくとも２個の堅固なワッシャーと、ロープと、機械駆動装置と、並進−及び−回転押しのけを可能にする弾性オーガー(auger)とを具備し、前記回転押しのけが0.4〜1.0 m/sの線速度で行なわれ、前記並進移動が0.1〜0.49 m/sの速度で行なわれる、熱交換器の管の腐食及びスケール沈着の防止並びに回復のための装置が用いられる。
前記オーガーは、円錐状をしており、前記連結ワッシャーの反対側から見て５〜１０°の円錐性を有する。
本発明の装置は、堅固なワッシャーと、前記連結ワッシャーの反対側から見て５〜１０°の円錐性を有する弾性円錐状オーガーを具備する並進移動手段を備えているため、小穴及び貫通孔の多経路充填を行うことができ、管の内表面にポリマー材料の薄い均一な層を塗布することができる。前記オーガーの、その中央部を起点として５〜１０°の円錐性は、オーガーが円筒状である場合に起こり得る、螺旋状の跡が残ることを避け、塗布されたコーティングの表面を平滑化するために必要である。
前記堅固なワッシャーは、金属又はフッ素樹脂のようなポリマー材料で形成することができる。これは、ワッシャーが、熱交換管の内表面に対して小さな摩擦力を有する材料から形成されなければならないという事実により説明される。
以下の明細書の記述は、管の内表面にコーティングを施すことによる、熱交換器の管の腐食及びスケール沈着物形成の防止並びに回復方法並びにそのための装置を図面を参照して記述する。図１は、熱交換器の管の内表面にポリマーコーティングを塗布するための装置の模式図である。
提案される方法は、次のようにして実施される。筒１０に連結されたロープ９が、熱交換管１３（図１）を貫通してその端部に至る。ポリマーコーティングを塗布するための装置１は、ロープ９の反対側に固定される。該装置は、充填室２を具備し、該充填室は、連結ワッシャー１２を介して熱交換管１３に連結される。
充填室２には、ロート３を介して、予測される量の３０％過剰以上の量のポリマー化合物が充填される。ポリマー材料の使用量は、処理する管の内表面積、その穴の程度及び必要なコーティング厚さにより決定される。次に、筒１０上に設置された駆動装置１１のスイッチを入れ、それによって、熱交換管に沿って化合物を塗布する、装置の移動が確保される。堅固なワッシャー４、５及び６は、並進−及び−回転運動を行なうことによってポリマー化合物を押しのけ、及び管の内表面に沿って化合物を予備的に分配する。この際、化合物の一部は、管の内径とワッシャーの外径との差により形成された、熱交換管１３とワッシャー４との間のスロットを通ってオーガー８に至る。
オーガー８は、並進−及び−回転運動を行なうことにより、その弾性及び形状により小穴及び貫通孔の多経路充填を行い、管の内表面に塗布されるポリマー材料の薄膜の均一さが確保される。堅固なワッシャーは、弾性オーガーの共軸性を確保する。堅固なワッシャーは、それらの間のスペース中にポリマー材料を固定し、熱交換管の全長に沿って材料を並進移動させ、管の壁の表面処理に必要な量のポリマー材料を、１つのワッシャーを介して分配することを意図している。
微視的な表面欠陥を包含する、小穴、窪み、スロット及び開口（壁の貫通孔）へのポリマー材料の質的充填は、管の内表面に沿った、材料の並進−及び−回転押しのけの速度においてポリマー材料の粘度がチキソトロピー的に２〜２０分の１に減少することにより確保される。オーガーが管を通過すると、ポリマー材料の粘度が最初の（最大の）値に戻り、ポリマー材料が小穴、窪み、スロット及び開口から流れ出ず、それらの中で重合し、壁を整備して使用可能な状態に戻す。
このように、本発明の方法及び装置の利点は、滑らかな内表面で熱交換器の管を腐食から守ることができるだけではなく、管壁中の貫通孔の充填を包含する、既に腐食した表面を回復させることができることにある。
さらに、提案される装置を用いた本発明の方法によるコーティングは、滑らかなコーティングを形成し、管の修理された表面上のみならず、熱交換管の壁中の深い腐食小穴や貫通孔がある領域においても、表面の凹凸が存在しないことを確保する。
その結果、ポリマー化合物により保護された熱交換管の内表面上に、スケール沈着の起源の中心になる滞留領域の形成が阻害され、管の被覆された表面から汚染物質が連れ去られ、それによって冷却水が典型的な流速（1 m/sを超える）で流れることが容易になる。
管の内表面にコーティングを施すことによる、提案される、熱交換器の管の腐食及びスケール沈着物形成の防止並びに回復方法を実施するための装置は、熱交換管に沿ってポリマーコーティングを塗布するための装置１を含む。該装置１は、ロート３を有する充填室２と、金属棒７上に固定された堅固なワッシャー４、５、６と、弾性オーガー８と、可撓性のロープ９と、筒１０と駆動装置１１とを具備する。連結ワッシャー１２は、ポリマーコーティングを塗布するための装置１を熱交換管１３に連結するために用いられる。
本発明の装置は、次のように動作する。
可撓性ロープ９は、熱交換管１３内を、該管の端部まで引っ張られ、可撓性ロープ９の末端は、充填室２を具備し、保護される熱交換管１３に連結ワッシャー１２により連結される装置１に固定される。充填室２にポリマー化合物を充填した後、筒１０上の駆動装置１１を起動し、熱交換管の内表面に沿って化合物を塗布するための並進−及び−回転運動を確保する。
過剰量の材料は、並進運動中にワッシャー４を通って弾性オーガー８に至る。オーガーは、管１３の内表面に沿ってポリマー材料を均一に分配し、それによって腐食小穴及び壁の貫通孔の多経路充填が確保される。
以下に本発明の方法を用いる特定の実施例を記載する。
長さ7m、外径23mm、内径21.5mmであり、直径5〜6mmで深さが0.5mmの腐食小穴及び直径1.5mm以下の貫通孔の形態にある腐食損傷を有する凝縮装置の熱交換管にポリマーコーティングを施した。ポリマーコーティングを塗布するために、筒に連結されたロープを管に通し、管の端まで到達させた。充填室２を具備する、ポリマーコーティングを塗布するために用いる装置１を、ロープ９の反対側に連結した。前記室は、連結ワッシャー１２を用いて熱交換管１３に連結した。初期の材料粘度が9000ポアズである、二酸化チタンTiO2を充填した100gのエポキシ化合物を、ロート３を介して充填室２に充填した。次に、筒１０上の駆動装置１１のスイッチを入れ、それによって熱交換管１３に沿った化合物の塗布のための装置の動作を確保する。ワッシャー４、５及び６は、0.15m/sの速度で並進移動することにより、ポリマー化合物を弾性オーガーに供給することを確保し、また、その回転により、0.8m/sの線速度で管の内表面上にわたって化合物を押しのける。化合物の粘度を500〜600ポアズに下げることにより、全ての腐食小穴及び貫通孔欠陥への完全な充填を確保し、熱交換管の表面に均一な５０μｍの厚さのポリマー層を塗布することが可能である。管表面にポリマー化合物を塗布した後、その粘度は９０００ポアズまで戻る。ポリマーコーティングの効果時間は、２０℃において３６時間である。６ヵ月後、コーティングした熱交換管が、適正にコーティングされているかチェックした。検査の結果、管の全長にわたってポリマーコーティングは無傷のまま残っており、欠陥は見つからず、コーティングは、初期の色、平滑性及び光沢を維持していた。スケールの沈着は検出されなかった。熱物理的パラメーターは、基準に合致していた。
提案される、熱交換器の管の腐食及びスケール沈着の防止並びに回復方法並びに該方法を実施するための装置は、化学工業及び石油化学工業において用いられる熱交換器の管の内表面を腐食及びスケール沈着物の形成から保護し、既に腐食している管を整備するために用いることができる。
Claims (8)
- 0.1〜0.49 m/sの速さの並進移動及び0.4〜1.0 m/sの線速度の追加的な回転運動により管の内表面上から過剰のポリマー材料を押しのけつつ管の内表面にポリマーコーティングを塗布し、次いで該材料を硬化させる方法であって、前記材料は、静的状態における粘度が1000ポアズから12000ポアズであり、その粘度が上記押しのけ速度においてチキソトロピー的に減少するポリマー化合物である、熱交換器の管を腐食及びスケール沈着から保護し並びに熱交換器の管を回復させる方法。
- 前記ポリマー化合物は、エポキシ、シリコーン、フェノール−ホルムアルデヒド、フラン、ポリアミド若しくはアクリル樹脂、又はこれらの混合物を基礎とする充填されたポリマー化合物である請求項１記載の方法。
- 前記ポリマー化合物の充填剤は、金属粉末又はその酸化物である請求項２記載の方法。
- 前記ポリマー化合物の充填剤は、合金である請求項２記載の方法。
- 前記ポリマーコーティングは、２０〜２５℃で少なくとも1.5日間硬化される請求項３又は４記載の方法。
- 前記ポリマーコーティングは、５０〜１００℃で１〜２時間硬化される請求項３又は４記載の方法。
- 充填室と、連結ワッシャーと、ポリマー材料の並進−及び−回転押しのけのための、互いに距離を置いて配置された少なくとも２個の堅固なワッシャーと、ロープと、機械駆動装置と、並進−及び−回転押しのけを可能にする弾性オーガーとを具備し、前記回転押しのけが0.4〜1.0 m/sの線速度で行なわれ、前記並進移動が0.1〜0.49 m/sの速度で行なわれる、熱交換器の管の腐食及びスケール沈着の防止並びに回復のための装置。
- 前記オーガーは、円錐状をしており、前記連結ワッシャーの反対側から見て５〜１０°の円錐性を有する請求項７記載の装置。
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