JPH0321837B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0321837B2 JPH0321837B2 JP11565182A JP11565182A JPH0321837B2 JP H0321837 B2 JPH0321837 B2 JP H0321837B2 JP 11565182 A JP11565182 A JP 11565182A JP 11565182 A JP11565182 A JP 11565182A JP H0321837 B2 JPH0321837 B2 JP H0321837B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- heat exchange
- powder
- exchange tube
- radiation
- decrease
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
- F28F19/02—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
Description
本発明は熱交換用チユーブに係わり、更に詳わ
しくは低温域での酸腐蝕および高温域での高温腐
蝕に影響されることが無く、しかも輻射・接触伝
熱が良好な熱交換用チユーブに関するものであ
る。 現在、ボイラ、熱交換器等に使用されている熱
交換用チユーブの材質は、低温部ではSTB35、
CR1、CRIA等が、又高温部ではSTB35、
SUS401等が一般的に用いられている。 しかし、上記した鋼種の熱交換用チユーブでは
燃焼ガス中のダストや亜硫酸ガスに起因する衝撃
力や酸腐蝕でチユーブ表面がポーラス状になつた
り、又近年の運転温度の上昇、燃料としての高炉
ガスの適用、燃却物の多様化に起因する高温腐蝕
が激しくなつて、熱交換用チユーブの肉厚が小さ
くなり強度低下をひき起こし、ついには使用中に
被熱交換流体の噴出事故が発生する等、安全上好
ましくなという問題点があつた。 本発明者は、上記問題点に鑑み、熱交換用チユ
ーブについて種々実験を行なつた結果、熱交換用
チユーブの主目的である輻射・接触伝熱が良好
で、かつ酸腐蝕や高温腐蝕に侵されることのない
熱交換用チユーブが得られことを確認できた。 すなわち本発明は、少なくともsiCを40〜75wt
％、Cr2O3を２〜10wt％、TaCを２〜10wt％、
Al粉を５〜20wt％、ガラス粉を３〜15wt％、
ZrO2を３〜15wt％含有するセラミツクを鋼管表
面にコーテイングして成ることを特徴とする熱交
換用チユーブを提供せんとするものである。 上記した如くSiC、Cr2O3、TaC、Al粉、ガラ
ス粉およびZrO2を夫々限定した理由は下記の如
くである。 SiCは熱輻射材として含有するものであり、こ
れが75wt％を超えた場合には鋼管の熱膨脹に対
する追従が困難となつてコーテイングしたセラミ
ツクが剥落し、又40wt％未満では熱輻射性およ
び熱伝導性が劣化するため40〜75wt％とした。 Cr2O3、TaC、Al粉は熱輻射助材、バインダー
として含有せしめるものであり、Cr2O3、TaCが
2wt％未満、およびAl粉が5wt％未満では熱伝導
性が低下すると共に被塗装物との密着強度も低下
し、又Cr2O3、TaCが10wt％を超えた場合、およ
びAl粉が20wt％を超えた場合には熱輻射率が低
下すると共にバインダー量が多くなりすぎるため
Cr2O3およびTaCは２〜10wt％、Al粉は５〜
20wt％とした。 ガラス粉およびZrO2は鋼管との密着性、塗膜
間結合強度を増すために含有せしめるものであ
り、ガラス粉およびZrO2が15wt％を超えた場合
には気密性の高い焼成被覆層が得られず、又3wt
％未満では接着強度の高い組成物が得られないた
め、ガラス粉およびZrO2は３〜15wt％とした。 なお、上述した特性を顕著にならしめるために
は、コーテイングするセラミツクに含まれる他の
含有物、すなわちSi3N4、Al（H2PO）3、Al2O3、
MgO、Fe2O3およびSiO2を下記の如く決定すれ
ばよい。 先ず、Si3N4およびAl（H2PO）3は上記した
Cr2O3、TaCおよびAl粉と同じ目的で含有せしめ
られるものであり、その配合率としては、Si3N4
は３〜20wt％、Al（H2PO）3は５〜20wt％が好ま
しい。その理由は、Si3N4が3wt％未満ではセラ
ミツクコーテイングの気密性が低下すると共に熱
輻射特性寿命も低下する為であり、又Al
（H2PO）3が5wt％未満では鋼管への接着強度が減
退する為である。またSi3N4およびAl（H2PO）3が
夫々20wt％を超えた場合には、熱輻射率の低下
をきたすと共にバインダー量が多くなるためであ
る。 次にAl2O3、MgO、Fe2O3、およびSiO2は上記
したガラス粉およびZrO2と同じ目的で含有せし
められるものであり、その配合率としては、夫々
１〜10wt％が好ましい。その理由としては、1wt
％未満では接着強度が弱くなり、又10wt％を超
えると気密性の高い焼成被覆層が得られないため
である。 また鋼管にコーテイングするセラミツク被覆層
の厚さとしては、0.3〜0.4mmが好ましい。その理
由は0.4mmを超えても熱輻射率は向上せず、コス
ト高になるだけであるからであり、又0.3mm未満
では熱輻射率が低下し、かつ施工が困難なためで
ある。 以上述べた如く配合されたセラミツクは、先ず
高温域においては、1350℃以上で窒素とコーテイ
ング材中のSiCとが反応し、Si3N4やSi2C2N等を
生成するがこれらは熱輻射寿命を延長させるため
問題はない。また1450〜1500℃から炭酸ガスと
SiCとが反応してSiO2を生成するが、これも何等
基材への影響はない。更に熱料中のVaとは反応
しない。 次に低温域においては、亜硫酸ガスとは反応せ
ず、更に酸類に侵されることはない。 よつて上記したセラミツクを鋼管の表面にコー
テイングして成る本発明に係る熱交換用チユーブ
は、高温域での高温腐蝕や低温域での酸腐蝕に影
響されることがなく、よつて使用中に熱交換用チ
ユーブの肉厚が小さくなり強度低下をひき起こす
ことがない。 次に本発明の実施例について説明する。下記表
１に示す配合割合のセラミツクを、外径25.4mm肉
厚2.0mmのSTB−35製の鋼管表面に、４Kg／cm2の
圧力で0.4mmの厚さに噴付け被覆し、第１図に示
す昇温割合でコーテイングした。
しくは低温域での酸腐蝕および高温域での高温腐
蝕に影響されることが無く、しかも輻射・接触伝
熱が良好な熱交換用チユーブに関するものであ
る。 現在、ボイラ、熱交換器等に使用されている熱
交換用チユーブの材質は、低温部ではSTB35、
CR1、CRIA等が、又高温部ではSTB35、
SUS401等が一般的に用いられている。 しかし、上記した鋼種の熱交換用チユーブでは
燃焼ガス中のダストや亜硫酸ガスに起因する衝撃
力や酸腐蝕でチユーブ表面がポーラス状になつた
り、又近年の運転温度の上昇、燃料としての高炉
ガスの適用、燃却物の多様化に起因する高温腐蝕
が激しくなつて、熱交換用チユーブの肉厚が小さ
くなり強度低下をひき起こし、ついには使用中に
被熱交換流体の噴出事故が発生する等、安全上好
ましくなという問題点があつた。 本発明者は、上記問題点に鑑み、熱交換用チユ
ーブについて種々実験を行なつた結果、熱交換用
チユーブの主目的である輻射・接触伝熱が良好
で、かつ酸腐蝕や高温腐蝕に侵されることのない
熱交換用チユーブが得られことを確認できた。 すなわち本発明は、少なくともsiCを40〜75wt
％、Cr2O3を２〜10wt％、TaCを２〜10wt％、
Al粉を５〜20wt％、ガラス粉を３〜15wt％、
ZrO2を３〜15wt％含有するセラミツクを鋼管表
面にコーテイングして成ることを特徴とする熱交
換用チユーブを提供せんとするものである。 上記した如くSiC、Cr2O3、TaC、Al粉、ガラ
ス粉およびZrO2を夫々限定した理由は下記の如
くである。 SiCは熱輻射材として含有するものであり、こ
れが75wt％を超えた場合には鋼管の熱膨脹に対
する追従が困難となつてコーテイングしたセラミ
ツクが剥落し、又40wt％未満では熱輻射性およ
び熱伝導性が劣化するため40〜75wt％とした。 Cr2O3、TaC、Al粉は熱輻射助材、バインダー
として含有せしめるものであり、Cr2O3、TaCが
2wt％未満、およびAl粉が5wt％未満では熱伝導
性が低下すると共に被塗装物との密着強度も低下
し、又Cr2O3、TaCが10wt％を超えた場合、およ
びAl粉が20wt％を超えた場合には熱輻射率が低
下すると共にバインダー量が多くなりすぎるため
Cr2O3およびTaCは２〜10wt％、Al粉は５〜
20wt％とした。 ガラス粉およびZrO2は鋼管との密着性、塗膜
間結合強度を増すために含有せしめるものであ
り、ガラス粉およびZrO2が15wt％を超えた場合
には気密性の高い焼成被覆層が得られず、又3wt
％未満では接着強度の高い組成物が得られないた
め、ガラス粉およびZrO2は３〜15wt％とした。 なお、上述した特性を顕著にならしめるために
は、コーテイングするセラミツクに含まれる他の
含有物、すなわちSi3N4、Al（H2PO）3、Al2O3、
MgO、Fe2O3およびSiO2を下記の如く決定すれ
ばよい。 先ず、Si3N4およびAl（H2PO）3は上記した
Cr2O3、TaCおよびAl粉と同じ目的で含有せしめ
られるものであり、その配合率としては、Si3N4
は３〜20wt％、Al（H2PO）3は５〜20wt％が好ま
しい。その理由は、Si3N4が3wt％未満ではセラ
ミツクコーテイングの気密性が低下すると共に熱
輻射特性寿命も低下する為であり、又Al
（H2PO）3が5wt％未満では鋼管への接着強度が減
退する為である。またSi3N4およびAl（H2PO）3が
夫々20wt％を超えた場合には、熱輻射率の低下
をきたすと共にバインダー量が多くなるためであ
る。 次にAl2O3、MgO、Fe2O3、およびSiO2は上記
したガラス粉およびZrO2と同じ目的で含有せし
められるものであり、その配合率としては、夫々
１〜10wt％が好ましい。その理由としては、1wt
％未満では接着強度が弱くなり、又10wt％を超
えると気密性の高い焼成被覆層が得られないため
である。 また鋼管にコーテイングするセラミツク被覆層
の厚さとしては、0.3〜0.4mmが好ましい。その理
由は0.4mmを超えても熱輻射率は向上せず、コス
ト高になるだけであるからであり、又0.3mm未満
では熱輻射率が低下し、かつ施工が困難なためで
ある。 以上述べた如く配合されたセラミツクは、先ず
高温域においては、1350℃以上で窒素とコーテイ
ング材中のSiCとが反応し、Si3N4やSi2C2N等を
生成するがこれらは熱輻射寿命を延長させるため
問題はない。また1450〜1500℃から炭酸ガスと
SiCとが反応してSiO2を生成するが、これも何等
基材への影響はない。更に熱料中のVaとは反応
しない。 次に低温域においては、亜硫酸ガスとは反応せ
ず、更に酸類に侵されることはない。 よつて上記したセラミツクを鋼管の表面にコー
テイングして成る本発明に係る熱交換用チユーブ
は、高温域での高温腐蝕や低温域での酸腐蝕に影
響されることがなく、よつて使用中に熱交換用チ
ユーブの肉厚が小さくなり強度低下をひき起こす
ことがない。 次に本発明の実施例について説明する。下記表
１に示す配合割合のセラミツクを、外径25.4mm肉
厚2.0mmのSTB−35製の鋼管表面に、４Kg／cm2の
圧力で0.4mmの厚さに噴付け被覆し、第１図に示
す昇温割合でコーテイングした。
【表】
上記した本発明に係る熱交換用チユーブと従来
の熱交換用チユーブ（STB−35製）との輻射能
の比較を表２に、又800〜1200℃で連続した場合
における輻射能の比較を第２図に、更に表３に示
す燃焼ガスを用いて850℃で連続使用した場合の
チユーブ肉厚の変化の比較を第３図に示す。なお
第４図は本発明に係る熱交換用チユーブの輻射能
と使用温度との関係図である。
の熱交換用チユーブ（STB−35製）との輻射能
の比較を表２に、又800〜1200℃で連続した場合
における輻射能の比較を第２図に、更に表３に示
す燃焼ガスを用いて850℃で連続使用した場合の
チユーブ肉厚の変化の比較を第３図に示す。なお
第４図は本発明に係る熱交換用チユーブの輻射能
と使用温度との関係図である。
【表】
ε２〓チユーブ表面の放射率
〓 １ 〓
ε 〓輻射能
〓 １ 〓
ε 〓輻射能
Claims (1)
- １ 少なくともSiCを40〜75wt％、Cr2O3を２〜
10wt％、TaCを２〜10wt％、Al粉を５〜20wt
％、ガラス粉を３〜15wt％、およびZrO2を３〜
15wt％含有するセラミツクを鋼管表面にコーテ
イングして成ることを特徴とする熱交換用チユー
ブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11565182A JPS597898A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 熱交換用チユ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11565182A JPS597898A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 熱交換用チユ−ブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS597898A JPS597898A (ja) | 1984-01-17 |
| JPH0321837B2 true JPH0321837B2 (ja) | 1991-03-25 |
Family
ID=14667911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11565182A Granted JPS597898A (ja) | 1982-07-02 | 1982-07-02 | 熱交換用チユ−ブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS597898A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01147296A (ja) * | 1987-12-04 | 1989-06-08 | Nippon Chem Plant Consultant:Kk | 熱交換器 |
| JPH02227246A (ja) * | 1989-02-28 | 1990-09-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 熱交換器 |
| KR100877574B1 (ko) * | 2006-12-08 | 2009-01-08 | 한국원자력연구원 | 원자력 수소생산용 고온, 고압 및 내식성 공정 열교환기 |
-
1982
- 1982-07-02 JP JP11565182A patent/JPS597898A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS597898A (ja) | 1984-01-17 |
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