JPH07253285A - 熱交換チューブ - Google Patents

熱交換チューブ

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JPH07253285A
JPH07253285A JP6308941A JP30894194A JPH07253285A JP H07253285 A JPH07253285 A JP H07253285A JP 6308941 A JP6308941 A JP 6308941A JP 30894194 A JP30894194 A JP 30894194A JP H07253285 A JPH07253285 A JP H07253285A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ピン（表面拡大要素）とチューブ本体間の溶
接接合部等における亀裂形成のリスクを減少することが
できる熱交換チューブを提供する。 【構成】 熱交換チューブ１６は、チューブ本体１７
と、このチューブ本体１７上に設けられた表面拡大要素
であって、チューブ本体１７の外側に溶着されてチュー
ブ本体１７から外向きに延在する多数のピン１８とから
構成されている。チューブ本体１７とピン１８とは炭素
鋼から構成されるが、ピン１８とチューブ本体１７間の
溶接接合部或いはチューブ本体１７に隣接するピン１８
部分における亀裂形成のリスクを減少するために、ピン
１８は、チューブ本体１７を構成する材料よりは実質的
に低い炭素含有量を有する材料から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、チューブ本体とこのチ
ューブ本体上に装着される表面拡大要素からなり、この
表面拡大要素は、チューブ本体の外側に溶着されてチュ
ーブ本体から外向きに延在される多数のピンから構成さ
れており、そして前記チューブ本体と前記ピンとが共に
炭素鋼から構成されている形式の熱交換チューブに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】上記形式の熱交換チューブ（ピンチュー
ブとも称せられる）は、種々の形態のものがあり多数の
異なる目的に使用されている。例えば、この種の熱交換
チューブが可なりの範囲で使用されている１つの技術分
野は円筒ボイラである。この種のボイラにおいて、上記
形式の熱交換チューブは、排気ガスが排気ガスチュー
ブ、すなわち煙道すなわちボイラ炉の上方に位置して蒸
気および水スペースを形成する圧力容器を垂直方向上向
きに貫通延在しているものを通過する間に、これから熱
を回収すべく余程以前から使用されている。熱交換チュ
ーブは、排気ガスチューブ内に同心的に装着されると共
に圧力容器に接続され、これにより前記容器内の流体へ
熱を伝達するよう構成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記形式の熱交換チュ
ーブは、従来は、ピンとチューブ本体間の溶接接合部或
いはピンの隣接部分において亀裂形成の傾向を免れなか
った。この傾向は、通常、ピンがチューブ本体に溶接さ
れた後で冷間屈曲加工される場合に殊に著しい。しかし
ながら、この傾向は別のピンと関連しても発生される。
この亀裂形成の傾向は、実際問題として種々の異なる問
題を誘発する。このため、最初は極めて小さくても、こ
の小さな最初の亀裂が熱交換チューブの構成の間に次第
に大きな亀裂に成長してピンを脆弱化し、ついにはこの
ピンが、例えば熱交換チューブが装着されている排気ガ
スチューブの煤除去に際して実質的な機械荷重にさらさ
れると、チューブ本体から破断されるに至っていた。
【０００４】そこで、本発明の目的は、前記種類の亀裂
形成のリスクを全て実質的に減少することができる前記
形式の改良された熱交換チューブを提供することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、前記目
的のために、ピンが、チューブ本体を構成する材料より
は実質的に低い炭素含有量を有する材料から構成されて
いることを主要特徴とする、前記形式の熱交換チューブ
が提供される。
【０００６】本発明は、この形式の公知の熱交換チュー
ブに見られる亀裂形成の傾向は、溶接加工中に不可避的
に発生される、ピンのチューブ本体に最近接する部分の
加熱および冷却が、このピン部分に対する材料を反意図
的に硬化して脆弱性を増大していた事実に起因している
と言う知見に基づいている。本発明は、更にまた、前記
反意図的な硬化は、ピンが、従来は、チューブ本体を構
成する材料と少なくともほぼ同一の炭素含有量を有する
一般工業用ベースの炭素鋼から構成されていた事実の結
果であると言う知見にも基づいている。
【０００７】チューブ本体は、通常は少なくとも約０．
１％の炭素含有量を有する炭素鋼から構成されるが、本
発明においては、ピンは、好適には約０．０５％未満の
炭素含有量を有する材料から構成される。
【０００８】殊に、ピンがチューブ本体に対する溶接工
程の後で冷間屈曲加工される場合の熱交換チューブにお
いては、ピンは、好適には僅かに約０．０３％だけの炭
素含有量を有する材料から構成される。
【０００９】
【作用】このように、極めて低い炭素含有量を有する鋼
材をピンに使用することは、亀裂形成の前記リスクを減
少するばかりでなく、更に別の好結果をももたらすこと
が判明した。すなわち、更に詳細には、低減された炭素
含有量はピンの熱電導率を増大し、これによりピンの熱
効率が改善され、ひいては熱交換チューブの全体的熱伝
達効率が全般的に増大される。円筒ボイラに実際に適用
した実施例に係わる熱交換チューブの熱伝達計数の計算
によれば、０．１１％の炭素含有量を有する一般工業用
ベースの炭素鋼からなるピンに代えて、僅かに約０．０
３％だけの炭素含有量を有する特種鋼材からなるピンを
使用することにより、前記係数を約４％増大できること
が判明した。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を添付図面を参照しながら詳細
に説明する。
【００１１】図１に全体的参照符号１０で部分的にのみ
示されている円筒ポイラは、炉１１と、この炉の上部に
位置してボイラの蒸気および水スペースを形成する圧力
容器１２とを有する。複数の垂直排気ガスチューブ、す
なわち煙道１３が、排気ガスを炉１１から圧力容器１２
の頂部に位置する排気ガス溜り１４へ導出すべく圧力容
器１２内を貫通延在し、そしてこの排気ガスは前記排気
ガス溜りから排気ガス排出口１５を経て排出されてい
る。
【００１２】各排気ガスチューブ１３内には、全体的に
参照符号１６で示されているように、チューブ本体１７
とこのチューブ本体上に装着される表面拡大要素とから
なる熱交換チューブが設けられている。図２乃至４に最
も良く示されているように、前記表面拡大要素は多数の
ピン１８からなり、そしてこのピンは、チューブ本体１
７の外側に溶着されそしてチューブ本体から外向きに延
在されている。各熱交換チューブ１７は、その下端部に
入口導管１９を有し、そして囲繞する排気ガスチューブ
１３の壁部内開口部２０を介して、圧力容器１２で形成
される蒸気および水スペースに連通されると共に、その
下端部には出口導管２１を有し、排気ガスチューブ１３
の壁部内開口部２２を介して圧力容器１２に連通されて
いる。
【００１３】以上簡単に説明したボイラのより詳細な構
造および機能は、それ自体は公知であるので、ここでは
これ以上は説明されない。従って、適宜な装置（図示せ
ず）を設けて炉１１周りのダクト２３内に水を連続して
循環させることにより、熱が炉から、この炉の壁部を通
して圧力容器１２内の水へ伝達される、と説明すれば充
分であろう。付加的な熱が、排気ガスチューブ１３内を
流れる排気ガスから前記水に対して、排気ガスチューブ
の壁部を通る熱伝導および熱交換チューブ１６装置（こ
れには、水が絶えず循環されている）の双方を介して伝
達される。圧力容器１２内では上記熱伝達により蒸気が
発生され、そしてこの蒸気は、適宜の装置（図示せず）
を介して圧力容器から導出される。
【００１４】熱交換チューブ１６には、図２、図３およ
び図４に示すように、チューブ本体１７から正確に半径
方向へ延在すると共に少なくともチューブ本体の大部分
に亘って互いに同じ長さを有するピン１８を設けること
ができる。しかしながら、このピン１８の長さは、チュ
ーブ本体１７の下部部分では、図３に示すようにむしろ
チューブ本体の下端部へ向けて減少し、これにより、ピ
ンが許容不能な高温度まで加熱されないようにすること
ができる。また所望によっては、チューブ本体１７の上
部部分には増大した長さのピンを設けることができる
が、この場合には、前記ピンはチューブ本体に溶接され
た後で屈曲される。このような増大された長さのピン１
８′の１つが、図２に点線で示されている。
【００１５】チューブ本体１７は、ピン１８と同様に炭
素鋼から構成される。公知の方法では、チューブ本体１
７は、このチューブ本体を所望の強度に設定するのに適
し且つ好適には少なくとも約０．１％の炭素含有量を有
する材料から構成されている。従来技術においては、ピ
ン１８もまた、少なくとも約０．１％の炭素含有量を有
する一般工業品質の炭素鋼、すなわち、チューブ本体を
構成する材料とほぼ同じ炭素含有量を有する材料から構
成されていた。しかるに、本発明においては、ピン１８
は、チューブ本体１７を構成する材料より実質的に低い
炭素含有量を有する材料から構成されなければならな
い。この結果、ピン１８とチューブ本体１７間の溶接接
合部或いは前記ピンの隣接部分における、従来からの亀
裂形成のリスクが可なり減少されることができる。また
更に、ピン１８の熱効率が改善されることにより、各熱
交換チューブ１６の全体的熱伝達効率が全般的に増大さ
れる。
【００１６】ピン１８を構成する材料は、好適には約
０．０５％未満の炭素含有量を有しなければならない。
しかしながら、若しピンが、図２におけるピン１８′に
関して説明したようにチューブ本体に溶接された後で冷
間屈曲される場合には、これらのピンは、好適には僅か
に約０．０３％だけの炭素含有量を有する材料から構成
されなければならない。
【００１７】本発明は、上述し且つ図１乃至図４に示す
態様の熱交換チューブに限定されるものではなく、その
他多くの態様の熱交換チューブに同様に適用されること
ができる。例えば、図５、図６および図７には、その他
の用途に意図され且つ本発明が適用される熱交換チュー
ブ１６′、１６″および１６″′がそれぞれ図示されて
いる。
【００１８】
【発明の効果】本発明に係る熱交換チューブは、極めて
低い炭素含有量を有する鋼材をピンすなわち表面拡大要
素に使用することにより、亀裂形成のリスクを減少する
ばかりでなく、低減された炭素含有量がピンの熱電導率
を増大し、これによりピンの熱効率が改善され、ひいて
は熱交換チューブの全体的熱伝達効率を全般的に増大す
ることができる。従って、円筒ボイラに実際に適用した
実施例での熱交換チューブの熱伝達計数の計算によれ
ば、０．１１％の炭素含有量を有する一般工業用ベース
の炭素鋼からなるピンに代えて、僅かに約０．０３％だ
けの炭素含有量を有する特種鋼材からなるピンを使用す
ることにより、前記係数を約４％増大することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る形式の複数の熱交換チューブを備
えた円筒ボイラを示す部分断面図である。
【図２】前記１つの熱交換チューブの上部部分を示す拡
大長手方向部分断面図である。
【図３】前記１つの熱交換チューブの下部部分を示す長
手方向部分断面図である。
【図４】前記１つの熱交換チューブを示す横断面図であ
る。
【図５】特種な用途のための変形態様に係る熱交換チュ
ーブを示す横断面図である。
【図６】特種な用途のための変形態様に係る熱交換チュ
ーブを示す横断面図である。
【図７】特種な用途のための変形態様に係る熱交換チュ
ーブを示す横断面図である。
【符号の説明】
１０ 円筒ボイラ １１ 炉 １２ 圧力容器 １３ 排気ガスチューブ（煙道） １４ 排気ガス溜り １５ 排気ガス排出口 １６、１６′、１６″、１６″′ 熱交換チューブ １７ チューブ本体 １８、１８′ ピン １９ 入口導管 ２０ 開口部 ２１ 出口導管 ２２ 開口部 ２３ ダクト

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 チューブ本体（１７）とこのチューブ本
    体上に設けられた表面拡大要素からなる熱交換チューブ
    （１６）であって、この表面拡大要素は、チューブ本体
    の外側に溶着されてチューブ本体から外向きに延在する
    多数のピン（１８）から構成されており、前記チューブ
    本体と前記ピンとが共に炭素鋼から構成されている熱交
    換チューブ（１６）において、 ピン（１８）が、チューブ本体（１７）を構成する材料
    よりは実質的に低い炭素含有量を有する材料から構成さ
    れていることを特徴とする熱交換チューブ。
  2. 【請求項２】 ピン（１８）は、約０．０５％以下の炭
    素含有量を有する材料から構成されていることを特徴と
    する請求項１記載の熱交換チューブ。
  3. 【請求項３】 ピン（１８）は、約０．０３％の炭素含
    有量を有する材料から構成されていることを特徴とする
    請求項２記載の熱交換チューブ。
JP30894194A 1993-12-14 1994-12-13 熱交換チューブ Expired - Lifetime JP3567000B2 (ja)

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EP93850231A EP0658736B1 (de) 1993-12-14 1993-12-14 Rippenrohrwärmeaustauscher
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FI (1) FI945801L (ja)
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