JPH02250945A - 耐孔食性熱交換器用キュプロニッケル管の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、海水を冷却水とする熱交換器または、海水淡
水化装置等に用いられるキュプロニッケル（Ｃｕ／Ｎｉ
）合金管の製造方法に関し、特にキュプロニッケルに生
しる初期孔食を防止したキュプロニッケル管の製造方法
に関するものである。

［従来の技術］ 発電プラントの復水器や蒸留式海水淡水化プラントの熱
交換器の伝熱管には銅、黄銅、チタン、キュプロニッケ
ルなどの管が広く用いられている。伝熱管は、冷却流体
が管内を流通し、管外の高温流体と熱交換を行うため、
管内を流通する冷却水によって種々の問題が引き起こさ
れている。

海水を冷却水とする熱交換器の伝熱管には、海水中での
耐食性に優れているＣｕ−Ｎ１−Ｆ　ｅ　−Ｍ　ｎ系合
金（いわゆるキュプロニッケル）が用いられることがあ
り、特に砂を含むような場合にはサンド二ロージョンも
付加されるので、Ｎｉを３０％含有するキュプロニッケ
ルが用いられている。

これらの伝熱管の防食方法として、黄銅管の場合、使用
海水中に鉄イオンを注入し、内面に水酸化第二鉄の皮膜
を形成させる防食方法がよく知られている。また、キュ
プロニッケルの場合、本出願人は、キュプロニッケル管
の製造過程に於て、その内面に生成した高温酸化皮膜を
除去した後、鉄イオンを含む海水を流通させて皮膜を形
成する防食方法を提案した。（特開昭８２−２５０１８
８号公報） また、管製造時に形成される酸化皮膜等が耐食性に関与
しているとの考えがあり、特に、鋼管を硬水を使用する
給水配管に使用した場合、孔食を生じることが知られて
いる。この原因は、鋼管を最終焼鈍する際、その前工程
の抽伸時に使用した潤滑油が不完全燃焼するためにカー
ボン皮膜として残存し、この皮膜がその後の通水時に責
な電位を示す皮膜の成長に関与するという考えがあって
、“カーボン皮膜有害説″として知られている。しかし
、海水を冷却水とするアルミニウム黄銅管の場合、管製
造時に生じ・たカーボン皮膜や高温酸化皮膜などは、「
耐食性に彩管なし」とされており、（佐藤ら伸銅技術研
究会誌１７巻（１９７８）　、Ｐ２Ｓ５）製管時にサン
ドブラストや酸洗等の特別な処理は、一般には行われて
いないのが実状である。

［発明が解決しようとする課題］ これら伝熱管の防食方法は、製造された管または熱交換
器に組立てた状態で、鉄イオンを含む海水等を流通し、
防食皮膜を形成させようとするものである。

しかし、キュプロニッケル管の場合、管内面の高温酸化
皮膜を除去するには、サンドブラストやスポンジボール
等の物理的な処理とが、酸洗浄などの化学的な処理が必
要となり、装置に組込まれた後では煩雑となり、また著
しいコストアップを伴うという欠点があった。

従来、製造工場においては、抽伸工程で使用する潤滑油
の種類について、表面の潤滑性、価格、入手性の観点か
らのみ選ばれてきた。当該の製品（内径１０〜３（Ｌ＋
ａｍ、長さ３〜２０１ｍ、）は抽伸後還元性のＤＸガス
炉にて最終焼鈍されるものであるが、製品の寸法、潤滑
油の種類、炉内の酸素分圧等によって管の内面状態が大
幅に異なる。

カーボン皮膜の生成を抑制するには、まず潤滑油の調整
は他の油としての特性を損ねたり、またコストアップを
もたらす場合がある。

そこで本発明の目的は、キュプロニッケル管の製造条件
を調整することにより、管内面の有害な残留炭素皮膜量
を低減したキュプロニッケル管を安価に製造する方法を
提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明者らは、上記課題を解決するために、孔食の発生
原因と材料因子、例えば成分中の不純物、主要元素の偏
析、金属組織、表面状態等との関係を調査した結果、管
製造時に形成された残留炭素が関与していることを見い
だし、本発明を完成した。

本発明の要旨は、キュプロニッケルの鋳塊がら製管工程
・熱処理工程を経て熱交換器用管材を製造する方法にお
いて、残留炭素を０．００１〜０．３％含有する水溶性
潤滑油で抽伸製管した後、酸素を５０〜１５０ｐｐｆｆ
ｉ含有する還元性雰囲気で焼鈍し、管内表面に残留炭素
を低くした耐孔食性熱交換器用キュプロニッケル管の製
造方法である。

潤滑油の残留炭素量は、ＪＩＳ　　Ｋ２２７０（コンラ
ドソン法）に基づき蒸焼き状態で潤滑油を加熱分解した
後の炭化残留物量を測定し、蒸焼きする前との重量比で
示した。

また、管表面の残留炭素量の測定は、まだ確立されたも
のはないが、ここではオージェ分光分析法を用い、アル
ゴンイオンをスパッタリングした際に検出される炭素お
よび銅の時間変化を第２図のように求め、それぞれの値
が一定になるまでの時間の長短で求めることとした。

焼鈍炉中の雰囲気ガスは、プロパンを燃焼・精製したＤ
Ｘガスが適当で、ＣＯ２：１２．５％、ＣＯ７１，５％
、Ｈ２：０．８％、残部Ｎ２の組成をもつものを使用し
、酸素濃度の調整は、下記の方法でｎｊ定しながら純酸
素を補給することとした。

酸素濃度の測定は、ガルバニック電池式酸素分析計にて
行った。

［作　用］ 水溶性抽伸油に含まれる残留炭素量について：水溶性抽
伸油に含まれる残留炭素量は、抽伸後の焼鈍工程で燃焼
した残留炭素皮膜となり孔食の発生を促進するので、少
ない方が好ましい。しかし、０゜００１％以下では、製
管時管内表面と工具（プラグ）との摩擦抵抗が大きくな
り、潤滑効果が薄れる。また、０，３％以上では、管の
最終焼鈍時に炉中の酸素濃度を調整しても、管内表面に
残留する炭素皮膜が低減されず、孔食を誘発する。

焼鈍時の炉中酸素量について； 焼鈍時の炉中酸素量は、潤滑油中の残留炭素分を燃焼さ
せる為に必要であるが、５０ｐｐｍ以下では、水溶性抽
伸油に含まれる残留炭素量を少な（したとしても、焼鈍
後に表面に残存し、皮膜を形成し、１５０ｐｐｍ以上で
は、最終焼鈍時に管の表面が褐色に酸化変色し、商品価
値が失われる。

管内面に残留する炭素について； 管内面に残留する炭素は、初期孔食の発生の原因となる
ので少ない方が好ましい。しかし、皆無とすることはで
きないが、実用上オージェの立ち上がりで５０程度であ
れば、初期孔食に影響しないことがわかった。

［実施例］ 実施例Ｉ Ｃｕ　−２９，８％Ｎ　ｉ　−１，９％Ｆ　ｅ　−１，
８％Ｍｎ合金を溶解し、直径１０インチ、長さ４３５ミ
リの鋳塊に鋳造し、表面を切削後押出および抽伸により
外径１９．０５ｎ＋ｍ　、肉厚１．２１９ａｕａの継目
無管とした。抽伸時に使用した潤滑油は、前記ＪＩＳＫ
２２７０（コンラドソン法）により測定し、その中から
第１表に示すものを使用した。また、焼鈍時のＤＸガス
は、ＣＯ２：１２．５％、ＣＯ：１．５％、Ｈ２：０．
８％、残部Ｎ２の組成をもつものを使用し、炉中の酸素
含有量を第１表に示すように変えた。得られた試験材を
塩素減菌処理した（滴下して塩素を１ｐＩ）＋１１１こ
調整）天然海水を通水し、孔食の発生状況を調べ、その
結果を第１表に示した。

本発明例のＮｏ、１〜３は、いずれも管表面の炭素の検
出量が少なく、孔食の発生が見られなかった。

しかし、Ｎ０１４は潤滑油の残留炭素量は０，２１％で
あったが、焼鈍時の酸素濃度が５０ｐｐｍと低く、孔食
の発生が見られ、Ｎ００５〜７は、いずれも潤滑油の残
留炭素量が０．４０および０．６０％と高く、焼鈍時に
酸素濃度を調整したとしても孔食の発生が見られた。

第１表 本発明例のＮｏ、１〜４はいずれも潤滑油の残留炭素量
を０．２１％以下に調整し、焼鈍時の酸素濃度を１５０
ｐｐｍ以下に調整したものであり、孔食の発生は見られ
なかった。しかし、Ｎｏ、５および６は、潤滑油の残留
炭素量を０．４０．０．６８としたものであり、いずれ
も孔食の発生がみられた。

第２表 実施例２ Ｃｕ　−１０，１％Ｎ　ｉ　−１，４０％Ｆ　ｅ　−０
，８７％Ｍｎ合金を、実施例１と同様な方法で製管し、
同様な試験を行った。その結果をｍ２表に示した。

実施例３ （、ｕ　−３０，９％Ｎ　ｉ　−０，８０％Ｆ　ｅ　−
０，８０％Ｍｎ合金を、実施例１と同様な方法で製管し
、同様な試験を行った。その結果を第３表に示した。

本材料も潤滑油の残留炭素ｍを［１，２１％としたもの
は、孔食の発生がみられなかったが、０．４０％となる
と孔食の発生が見られた。

第３表 以上の実施例１〜３から孔食の発生状況と潤滑油の残留
炭素量および焼鈍時の酸素濃度との関係を示すと第１図
のようになり、残留炭素量０．３％以下および酸素濃度
５０〜１５０ｐｐｍの範囲で孔食の発生は見られなかっ
た。

［発明の効果］ 本発明によれば、管内面の有害な残留炭素皮膜量を低減
したキュプロニッケル管を安価に製造することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は孔食の発生状況と潤滑油の残留炭素量および焼
鈍時の酸素濃度との関係を示すグラフ、第２図は炭素お
よび銅の残留量と時間との関係を示すグラフである。 抽伸う山中デ入留炭午ｔ（怪）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　キュプロニッケルの鋳塊から製管工程・熱処理工程を
   経て熱交換器用管材を製造する方法において、残留炭素
   を０．００１〜０．３％含有する潤滑油で抽伸製管した
   後、酸素を５０〜１５０ｐｐｍ含有する還元性雰囲気で
   焼鈍し、管表面の残留炭素を低くすることを特徴とする
   耐孔食性熱交換器用キュプロニッケル管の製造方法。