JPH02190458A - Ｔｉ製伝熱管の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＬＮＧ蒸発器用伝熱管などとして利用されるＴ
ｉ製伝熱管の製造方法に間し、詳細には管内を流れる熱
媒体が凍結する様なことがあっても破裂することのない
Ｔｉ製伝熱管を経済的に製造する方法に関するものであ
る。

［従来の技術］ 熱交換器の中には、例えばシェル・アンド・チューブ型
熱交換器の様に管内に海水あるいは浄水等の熱媒体を流
し、管外に０℃より低い温度の流体（例えばＬＮＧ等）
を接触させ、海水等の保有熱によって低温流体を蒸発さ
せるものがある。

この様な熱交換器における伝熱管用材料としては、耐食
性（耐海水性等）が優れているという理由からＴｉ材料
を適用することが多く、殊に帯状Ｔｉを幅方向に湾曲さ
せ、突ぎ合わせ端部をシーム溶接して製造されるＴｉｅ
溶接管が汎用されている。

しかるに上記Ｔｉ製シーム溶接管は溶接部の延性等が悪
く、その為に管内を流れる海水等が凍結したときには管
体に亀裂を発生し易く、著しい場合には破裂するという
欠点がある。即ちＴｉ製シーム溶接管内には、後述する
原因によって異物等が付着することがあり、付着物の存
在によって海水等の流通が悪くなると流通悪化部分の海
水等が低温媒体によって過度に冷却され、その凍結によ
って海水等の流通が更に悪化して凍結量が増大し遂には
閉塞してしまうことがある。この結果Ｔｉ製シーム溶接
管は海水等の凍結による管内体積の膨張に伴ない大きな
内圧を受け、延性の低い溶接部及びその近傍に亀裂が発
生し破損に至ることがある。

［発明が解決しようとする課題］ そこで本発明者等は、上記亀裂等の発生原因を明らかに
すべくＴｉ製伝熱管のシーム溶接部分の金属組織を調べ
た。それによれば溶接部及びその近傍の金属組織が延性
の低い針状組織を呈しており、亀裂等の発生し易い原因
が溶接部近傍の金属組織に由来することを知った。従っ
て延性向上の為には溶接部金属組織の改良が必要である
との認識を得た。

上記知見を基に本発明者等は、その解決手段について種
々検討を重ねた結果、予め外径並びに肉厚の大きな溶接
管を製作し、これに３０％以上の冷間引抜加工を施した
後、適正な条件で熱処理するという方法に想到し、先に
特許出願した（特開昭６１−１８６４６１号）、即ちこ
の方法によれば、引抜加工によってＴｉ管内に存在する
転移。

点欠陥等の格子欠陥の数が増大して再結晶が起こり易く
なり、熱処理を行なうことによって溶接部及びその近傍
を含む全ての金属組織を延性の優れた粒径の大きい等軸
晶組織に改善することができる。

しかるに上記先願方法では、シーム溶接後に引抜加工を
実施するので、製造工程は、シーム溶接工程、引抜加工
工程、熱ＩＡ理理工環に分かれ、工程的に複雑化せざる
を得ない。その結果、生産性が低下し、製造コストが高
騰するという問題が発生している。

本発明はこうした事情に着目してなされたものであって
、管内で海水等が凍結することがあっても亀裂や破損を
起こすことがないＴｉ製伝熱管を経済的に製造すること
を目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ しかして上記目的を達成した本発明方法は、帯状Ｔｉを
幅方向に湾曲させつつ突合せ部をシーム溶接してＴｉ製
伝熱管を製造するに当たり、製品管外径より大径の管体
となる様にシーム溶接を行ない、次いでオンラインで２
〜５．５％の絞り加工を加えた後、６５０〜８００℃の
温度範囲で３０分以上熱処理する点に要旨を有するもの
である。

［作用コ 本発明方法においては、先願方法におけるような引抜加
工工程を省略し、シーム溶接工程の中でシーム溶接後に
オンラインで２〜５．５％の絞り加工を施す０次いで６
５０〜８００℃の温度範囲で３０分以上熱処理すること
により溶接部及び熱影響部の組織を針状組織から等軸晶
組織に再結晶させる。この組織改善によって溶接部及び
熱影響部の機械的特性殊に延性を向上させることができ
、特に管周方向の延性を大きくすることができる。

本発明における絞り加工は、シーム溶接段階で管径が製
品管外径よりやや大径となる様に帯状Ｔｉの幅を設定し
た後、帯状ＴＬを幅方向に湾曲させつつ突合せ部をシー
ム溶接してＴｉ製シーム溶接管を製造し、これを例えば
サイジングロールを用いて管外径を絞ることによって行
なうことができる。このときＴｉ製シーム溶接管は外径
のみ減少し、内径は絞り加工前とほぼ同一径に維持され
る程度とするのが好ましい。

ちなみに先願方法における引抜加工では、引抜加工とい
う加工形態が外径と共に肉厚を減少させるものであるか
ら断面減少率が絞り加工に比べると一般的に大きく、そ
の割には変形が管の長手方向へも逃げるように及ぶので
溶接ビード部自体に加わる変形量が小さい、その結果、
先願方法における引抜加工では３０％以上の断面減少率
を必要とした。これに対し本願発明における絞り加工で
は管外面側のみに集中的に変形が及ぶものであるからや
や突出傾向にある溶接ビードの肉厚方向への変形量は大
きくなり、小さな絞り率でも十分に且つ集中的に溶接部
に格子欠陥を生成させることができ、熱処理によって溶
接部の組織改善をはかることができる。

上記作用効果を得る為には、絞り加工率を２％以上とす
る必要があるが、絞り加工率が過大になると溶接ビード
部に比べて硬度の低いビード部近ある。尚サイジングロ
ールによる外径調整については従来から実施されている
が、従来の絞り率は２％以下であり、これをそのまま熱
ＩＡ理理工上付しても溶接ビード部の加工度が不足して
満足し得る組織改善効率を得ることはできない。

又熱処理条件については前記した条件を採用する必要が
あり、熱処理温度が６５０℃未満では十分に再結晶させ
ることができず、一方熱処理温度が８００℃を超えると
結晶粒度が大きくなりすぎて管強度が低下し、管内凍結
時の亀裂や破損はかえって起こり易くなる。

さらに本発明においてはＴｉ管の材質を特に制限するも
のではないが、不純物元素であるＦｅ及びＯについては
その含有量をいずれも０．１重量％以下に制限すること
が望ましい。これら不純物元素の増加はＴｉ材の延性を
低下させるという弊害をもたらし、本願発明の目的を達
成する上で悪影響を及ぼすからである。但しＯについて
は熱処理後の材料強度（伝熱管としての必要強度）を確
保する上で０．０５ｆｔ量％以上添加することが望まれ
る。

［実施例］ 実験１ 帯状Ｔｉを幅方向に湾曲させつつ突合せ部をＴＩＧシー
ム溶接して製品寸法より大きなＴｉ管を製作すると共に
、溶接に続いてオンラインでサイジングロールによる絞
り加工を施して、外径１９．０５ｍａ＋　Ｘ肉厚１．２
ｍｍのＴｉ管及び外径１９．０５ｍｍ×肉厚１．７６ａ
＋ｍのＴｉ管を夫々製作した。このときの絞り加工率は
いずれも２．９％であった。　得られたＴｉ管を７００
℃、７５０℃の２種類の温度で夫々３０分間熱処理した
後、氷結繰り返し試験に付したところ第２表に示す結果
が得られた。また各Ｔｉ管の熱処理後のミクロ組織は第
１図に示す通りであった。他方比較例として、絞り加工
を施すことなしに上記寸法のＴｉ管を夫々製作し、同様
に熱処理及び氷結繰返し試験を行ない、その結果を第２
表に、又熱処理後のミクロ組織を第１図に示した。尚本
実験に使用したＴｉ材料の成分組成は第１表に示す通り
であった。

第　　１ 表 Ｔ：鋳塊の上部 Ｂ：鋳塊の下部 第 表 第１図から、肉厚１．２ｍｍ　、　１．７８ｍｍのいず
れのＴｉ管においても熱処理温度が同じであればサイジ
ングの絞り加工率を２．９％にとった方が再結晶し易い
ことが分かる。又絞り加工率２．９％、熱処理温度７５
０℃とした場合、溶接部及び熱影響部は完全に再結晶し
ており、同−絞り率であれば熱処理温度の高い方が再結
晶し易いことも明らかである。

又第２表の氷結試験結果から２．９％の絞り加工を施し
たものの方が、また焼鈍温度の高い方が氷結特性即ち耐
破損性に優れていることは明らかである。

実験２ 実験１で使用した外径１９．０５ｍｍ　Ｘ肉厚１．２ｍ
ｍＴｉ管を使用して、６７５℃、７００℃、７２５’ｅ
、７５０℃と熱処理温度を種々変化させたときの氷結特
性の違いを調査したところ第３表に示す結果が得られた
。

第 表 水等が氷結することがあっても破損することのないＴｉ
製伝熱管を得ることができる。又先願方法と比べると引
抜加工工程を省略することができるので工程が簡素化さ
れて上記Ｔｉ製伝熱管を経済的に得ることができる。

与える影響を示す為の溶接部金属組織を示す図面代用写
真である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 帯状Ｔｉを幅方向に湾曲させつつ突合せ部をシーム溶接
   してＴｉ製伝熱管を製造するに当たり、製品管外径より
   やや大径の管体となる様にシーム溶接し、次いでオンラ
   インで２〜５．５％の絞り加工を加えた後、６５０〜８
   ００℃の温度範囲で３０分以上熱処理することを特徴と
   するＴｉ製伝熱管の製造方法。