JPS63711B2 - - Google Patents
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- JPS63711B2 JPS63711B2 JP55072759A JP7275980A JPS63711B2 JP S63711 B2 JPS63711 B2 JP S63711B2 JP 55072759 A JP55072759 A JP 55072759A JP 7275980 A JP7275980 A JP 7275980A JP S63711 B2 JPS63711 B2 JP S63711B2
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- JP
- Japan
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- stainless steel
- plate
- corrosion
- welding
- solar heat
- Prior art date
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S40/00—Safety or protection arrangements of solar heat collectors; Preventing malfunction of solar heat collectors
- F24S40/40—Preventing corrosion; Protecting against dirt or contamination
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24S—SOLAR HEAT COLLECTORS; SOLAR HEAT SYSTEMS
- F24S10/00—Solar heat collectors using working fluids
- F24S10/50—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates
- F24S10/504—Solar heat collectors using working fluids the working fluids being conveyed between plates having conduits formed by paired non-plane plates
-
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/40—Solar thermal energy, e.g. solar towers
- Y02E10/44—Heat exchange systems
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Sustainable Energy (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)
Description
本発明はステンレス鋼製の太陽熱吸収板の水路
側（溶接部近傍の隙間部）に発生する隙間腐食、
応力腐食割れ等の局部腐食を抑制する耐食性の優
れた太陽熱吸収板の製造方法に関するものであ
る。 従来ステンレス鋼を太陽熱吸収板として使用す
る場合、その構造は集熱効果をあげるため山型に
凹凸を形成したステンレス鋼板を用いて、水路と
水路のほぼ中間部を溶接により接合して製作して
いる。 一般にステンレス鋼は塩素イオン（Cl-）を含
む環境では前記の局部腐食が問題になるが、通常
の水道水でも微量の塩素イオンを含むうえ、夏季
には水温が70℃以上にも達するため、従来の太陽
熱吸収板のような構造では隙間部が存在し、その
部分での局部腐食が発生しやすく、さらに溶接熱
による変質部は隙間腐食性が高く、また溶接残留
応力により応力腐食割れも発生し易くなつてい
る。そのために現状では耐隙間腐食性の高い高級
なステンレス鋼を使用する必要がある。 本発明は太陽熱吸収板を製造するにあたり、特
にこのような問題となる水路側の局部腐食を抑制
する効果的な方法に関するものである。 すなわち、本発明は集熱面と裏面とを接合して
所望の水路を形成するステンレス鋼製の太陽熱吸
収板において、集熱面と裏面とによつて形成され
る水路と水路の間のステンレス鋼板の接合部分
に、前記のステンレス鋼よりも電気化学的に卑な
金属板を介設して３層を形成し、その後ステンレ
ス鋼板の外側から抵抗溶接によつてステンレス鋼
板を接合することを特徴とする太陽熱吸収板の製
造方法である。 第１図に従来法を示すように、溶接による接合
部の近傍は、集熱面側のステンレス鋼板３―１と
裏面のステンレス鋼板３―２が接して、その左右
に隙間構造を有しており、前記の局部腐食が生じ
易くなつているが、本発明では第２図に示すよう
に水路１と水路１の間に、ステンレス鋼板３―
１，３―２よりも電気化学的に卑な金属材料４を
挾持した後溶接することによつて、金属材料４の
犠牲陽極としての効果（ステンレス鋼板３―１，
３―２に対して陽極となり犠牲的に腐食）によ
り、ステンレス鋼板３―１，３―２の水路側に発
生する前記局部腐食を抑制することを特徴として
いる。 本発明者らはより一般的な汎用ステンレス鋼
（SUS304，SUS434，17Cr―Ti）をもこのような
用途に利用できるようにするため種々検討した結
果、第２図に示すようにステンレス鋼板３―１，
３―２より電気化学的に卑な金属材料であるアル
ミニウム（以下元素記号Alで示す）もしくはAl
合金またはステンレス鋼板３―１，３―２よりも
電気化学的に卑な低合金鋼（クロム量３〜13％）
あるいは低級ステンレス鋼（クロム量13〜17％）
などを、接合部の間に挿入して溶接を行なうこと
により、前記の局部腐食を有効に防止できること
を見出した。 すなわち、第２図の集熱面側のステンレス鋼板
３―１と裏面のステンレス鋼板３―２には凹部
５、凸部６が形成されており、凹部５によつて形
成される接合部分７では前記ステンレス鋼板より
電気化学的に卑な板状の金属材料を介設して３層
とする。 その後ステンレス鋼板の外側から抵抗溶接によ
つてステンレス鋼板を接合させる。 本発明で、電気化学的に卑な金属材料としてア
ルミニウムを用いた場合には、集熱面と裏面とが
接合する際にアルミニウム等が押出されて隙間部
をうずめ、構造的な隙間をなくすとともに、犠牲
陽極としての効果によつて、素材のステンレス鋼
板の局部腐食の抑制を図ることができる。 また、電気化学的に卑な金属板として、低合金
鋼あるいは低級ステンレス鋼を用いる場合には、
前述の軟質な金属材料の場合のような溶接時の押
出されることによる隙間部をうずめる効果は少な
いものの、後者の効果により耐隙間腐食性の改善
に寄与する。 Al、低合金鋼および低級ステンレス鋼の防食
効果を電気化学的に検討するために、Al板（厚
さ１mmの工業用純Al板）およびステンレス鋼
（厚さ１mmの市販板材）を対象とし、塩素イオン
を含む中性水溶液（1000ppm Cl-，30℃）での各
種ステンレス鋼とAlおよびSUS304とSUS410の
接触電位を測定した結果を第１表に示す。
側（溶接部近傍の隙間部）に発生する隙間腐食、
応力腐食割れ等の局部腐食を抑制する耐食性の優
れた太陽熱吸収板の製造方法に関するものであ
る。 従来ステンレス鋼を太陽熱吸収板として使用す
る場合、その構造は集熱効果をあげるため山型に
凹凸を形成したステンレス鋼板を用いて、水路と
水路のほぼ中間部を溶接により接合して製作して
いる。 一般にステンレス鋼は塩素イオン（Cl-）を含
む環境では前記の局部腐食が問題になるが、通常
の水道水でも微量の塩素イオンを含むうえ、夏季
には水温が70℃以上にも達するため、従来の太陽
熱吸収板のような構造では隙間部が存在し、その
部分での局部腐食が発生しやすく、さらに溶接熱
による変質部は隙間腐食性が高く、また溶接残留
応力により応力腐食割れも発生し易くなつてい
る。そのために現状では耐隙間腐食性の高い高級
なステンレス鋼を使用する必要がある。 本発明は太陽熱吸収板を製造するにあたり、特
にこのような問題となる水路側の局部腐食を抑制
する効果的な方法に関するものである。 すなわち、本発明は集熱面と裏面とを接合して
所望の水路を形成するステンレス鋼製の太陽熱吸
収板において、集熱面と裏面とによつて形成され
る水路と水路の間のステンレス鋼板の接合部分
に、前記のステンレス鋼よりも電気化学的に卑な
金属板を介設して３層を形成し、その後ステンレ
ス鋼板の外側から抵抗溶接によつてステンレス鋼
板を接合することを特徴とする太陽熱吸収板の製
造方法である。 第１図に従来法を示すように、溶接による接合
部の近傍は、集熱面側のステンレス鋼板３―１と
裏面のステンレス鋼板３―２が接して、その左右
に隙間構造を有しており、前記の局部腐食が生じ
易くなつているが、本発明では第２図に示すよう
に水路１と水路１の間に、ステンレス鋼板３―
１，３―２よりも電気化学的に卑な金属材料４を
挾持した後溶接することによつて、金属材料４の
犠牲陽極としての効果（ステンレス鋼板３―１，
３―２に対して陽極となり犠牲的に腐食）によ
り、ステンレス鋼板３―１，３―２の水路側に発
生する前記局部腐食を抑制することを特徴として
いる。 本発明者らはより一般的な汎用ステンレス鋼
（SUS304，SUS434，17Cr―Ti）をもこのような
用途に利用できるようにするため種々検討した結
果、第２図に示すようにステンレス鋼板３―１，
３―２より電気化学的に卑な金属材料であるアル
ミニウム（以下元素記号Alで示す）もしくはAl
合金またはステンレス鋼板３―１，３―２よりも
電気化学的に卑な低合金鋼（クロム量３〜13％）
あるいは低級ステンレス鋼（クロム量13〜17％）
などを、接合部の間に挿入して溶接を行なうこと
により、前記の局部腐食を有効に防止できること
を見出した。 すなわち、第２図の集熱面側のステンレス鋼板
３―１と裏面のステンレス鋼板３―２には凹部
５、凸部６が形成されており、凹部５によつて形
成される接合部分７では前記ステンレス鋼板より
電気化学的に卑な板状の金属材料を介設して３層
とする。 その後ステンレス鋼板の外側から抵抗溶接によ
つてステンレス鋼板を接合させる。 本発明で、電気化学的に卑な金属材料としてア
ルミニウムを用いた場合には、集熱面と裏面とが
接合する際にアルミニウム等が押出されて隙間部
をうずめ、構造的な隙間をなくすとともに、犠牲
陽極としての効果によつて、素材のステンレス鋼
板の局部腐食の抑制を図ることができる。 また、電気化学的に卑な金属板として、低合金
鋼あるいは低級ステンレス鋼を用いる場合には、
前述の軟質な金属材料の場合のような溶接時の押
出されることによる隙間部をうずめる効果は少な
いものの、後者の効果により耐隙間腐食性の改善
に寄与する。 Al、低合金鋼および低級ステンレス鋼の防食
効果を電気化学的に検討するために、Al板（厚
さ１mmの工業用純Al板）およびステンレス鋼
（厚さ１mmの市販板材）を対象とし、塩素イオン
を含む中性水溶液（1000ppm Cl-，30℃）での各
種ステンレス鋼とAlおよびSUS304とSUS410の
接触電位を測定した結果を第１表に示す。
【表】
一般にステンレス鋼（SUS304）の中性水溶液
中での隙間腐食および応力腐食割れの成長限界電
位（どんなに長時間かけても隙間腐食および応力
腐食割れが発生するに十分な液性変化がおこらな
い最高の電位）は、−0.3〜−0.4V（vs.SCE）であ
るとされている。 第１表に示したように、各種ステンレス鋼と
AlおよびSUS304とSUS410の接触電位は、これ
ら局部腐食の成長限界電位より、十分卑な電位と
なつており、局部腐食の発生および成長を十分に
抑制できることが判る。 本発明の太陽熱吸収板を製造する場合、スポツ
ト溶接あるいはシーム溶接により接合することに
よつて目的を達することができる。 なおスポツト溶接は抵抗発熱を利用して、比較
的薄い金属の板の接合を行なう抵抗溶接法の一種
で、シーム溶接は円板電極を使用し、スポツト溶
接を継続的に重ねてゆく方法である。 以下実施例にもとづいて本発明を説明する。 実施例 １ Alおよび低級ステンレス鋼の防食効果を確認
するために、前記Al板および各種ステンレス鋼
を対象に、第３図の隙間付試験片（試験片Ａと試
験片ＢとをテフロンボルトＣで締め付けたもの）
を作成し、塩化ナトリウムおよび過酸化水素を用
いて、表示の濃度、温度の各水溶液について単純
浸漬による隙間腐食試験を実施した結果を第２
表、第３表及び第４表に示す。
中での隙間腐食および応力腐食割れの成長限界電
位（どんなに長時間かけても隙間腐食および応力
腐食割れが発生するに十分な液性変化がおこらな
い最高の電位）は、−0.3〜−0.4V（vs.SCE）であ
るとされている。 第１表に示したように、各種ステンレス鋼と
AlおよびSUS304とSUS410の接触電位は、これ
ら局部腐食の成長限界電位より、十分卑な電位と
なつており、局部腐食の発生および成長を十分に
抑制できることが判る。 本発明の太陽熱吸収板を製造する場合、スポツ
ト溶接あるいはシーム溶接により接合することに
よつて目的を達することができる。 なおスポツト溶接は抵抗発熱を利用して、比較
的薄い金属の板の接合を行なう抵抗溶接法の一種
で、シーム溶接は円板電極を使用し、スポツト溶
接を継続的に重ねてゆく方法である。 以下実施例にもとづいて本発明を説明する。 実施例 １ Alおよび低級ステンレス鋼の防食効果を確認
するために、前記Al板および各種ステンレス鋼
を対象に、第３図の隙間付試験片（試験片Ａと試
験片ＢとをテフロンボルトＣで締め付けたもの）
を作成し、塩化ナトリウムおよび過酸化水素を用
いて、表示の濃度、温度の各水溶液について単純
浸漬による隙間腐食試験を実施した結果を第２
表、第３表及び第４表に示す。
【表】
【表】
【表】
第２表〜第４表に示すごとくステンレス鋼
（SUS304，SUS434，SUS430）同志の組合せの
ものは鋼種間で差はみられるが、いずれもかなり
激しい隙間腐食を受けているのに対し、上記のス
テンレス鋼にAlを挿入したものおよびSUS304ま
たはSUS434にSUS410を挿入したものは、いず
れも隙間腐食を全く受けておらず、中間挿入材で
あるAlおよび低級ステンレス鋼（SUS410）によ
る隙間腐食防止効果が明らかに認められる。 実施例 ２ 実際の溶接試験片でのAlおよび低級ステンレ
ス鋼による局部腐食の防止の効果を確認するため
に、抵抗溶接によつて以下の試験片を準備し腐食
試験を行なつた。 SUS304同志を溶接したものと、SUS304の間
に前記のAl板およびSUS410を挿入して溶接した
ものについて、塩素イオンを含む中性水溶液
（600ppmCl-、80℃，14日間）中での腐食試験結
果を第５表に示す。 尚、試験片の大きさは、SUS304，SUS410 0.3
mm×30mm×50mm，Al板0.5mm×30mm×50mmで、
SUS304同士とSUS304の間にAl板およびSUS410
を挿入して、中央部で長手方向に少し間隔をおい
て２点スポツト溶接を行ない試験片とした。
（SUS304，SUS434，SUS430）同志の組合せの
ものは鋼種間で差はみられるが、いずれもかなり
激しい隙間腐食を受けているのに対し、上記のス
テンレス鋼にAlを挿入したものおよびSUS304ま
たはSUS434にSUS410を挿入したものは、いず
れも隙間腐食を全く受けておらず、中間挿入材で
あるAlおよび低級ステンレス鋼（SUS410）によ
る隙間腐食防止効果が明らかに認められる。 実施例 ２ 実際の溶接試験片でのAlおよび低級ステンレ
ス鋼による局部腐食の防止の効果を確認するため
に、抵抗溶接によつて以下の試験片を準備し腐食
試験を行なつた。 SUS304同志を溶接したものと、SUS304の間
に前記のAl板およびSUS410を挿入して溶接した
ものについて、塩素イオンを含む中性水溶液
（600ppmCl-、80℃，14日間）中での腐食試験結
果を第５表に示す。 尚、試験片の大きさは、SUS304，SUS410 0.3
mm×30mm×50mm，Al板0.5mm×30mm×50mmで、
SUS304同士とSUS304の間にAl板およびSUS410
を挿入して、中央部で長手方向に少し間隔をおい
て２点スポツト溶接を行ない試験片とした。
【表】
る判定である。
AlおよびSUS410を中間挿入材として溶接した
ものは、試験片２箇共前記局部腐食が全く発生し
ていないのに対し、中間挿入材なしのSUS304同
志の溶接試験片は、２箇共隙間腐食が発生してお
り、また試験片１箇の溶接部近傍には応力腐食割
れがみられ、実際の溶接試験片においてもAlお
よび低級ステンレス鋼を中間に挿入することによ
り、前記局部腐食を抑制することができることを
確認した。 またステンレス鋼板３―１，３―２の間にAl
を中間挿入材として溶接した場合の断面は、第４
図（×20）に示すように、ステンレス鋼板同志が
接合され、その周囲にAlが加熱溶融し、押し出
されたことにより溶接部直近の前記の最も局部腐
食が発生し易い隙間部にはAlが存在し、隙間構
造を有しておらず、太陽熱吸収板の強度および防
食という点で効果的に接合されていると言える。 以上述べたごとく本発明の太陽熱吸収板の製造
方法によれば、犠牲陽極材としてのAlもしくは
Al合金、低合金鋼あるいは低級ステンレス鋼を
中間挿入材として溶接することにより、水路側の
溶接近傍に発生する局部腐食を抑制できることが
明らかである。 なお本発明のステンレス鋼よりも電気化学的に
卑な金属材料を中間挿入材として溶接する方法
は、TIGおよびMIG溶接等による重ね縁溶接部
にも応用することも可能である。
AlおよびSUS410を中間挿入材として溶接した
ものは、試験片２箇共前記局部腐食が全く発生し
ていないのに対し、中間挿入材なしのSUS304同
志の溶接試験片は、２箇共隙間腐食が発生してお
り、また試験片１箇の溶接部近傍には応力腐食割
れがみられ、実際の溶接試験片においてもAlお
よび低級ステンレス鋼を中間に挿入することによ
り、前記局部腐食を抑制することができることを
確認した。 またステンレス鋼板３―１，３―２の間にAl
を中間挿入材として溶接した場合の断面は、第４
図（×20）に示すように、ステンレス鋼板同志が
接合され、その周囲にAlが加熱溶融し、押し出
されたことにより溶接部直近の前記の最も局部腐
食が発生し易い隙間部にはAlが存在し、隙間構
造を有しておらず、太陽熱吸収板の強度および防
食という点で効果的に接合されていると言える。 以上述べたごとく本発明の太陽熱吸収板の製造
方法によれば、犠牲陽極材としてのAlもしくは
Al合金、低合金鋼あるいは低級ステンレス鋼を
中間挿入材として溶接することにより、水路側の
溶接近傍に発生する局部腐食を抑制できることが
明らかである。 なお本発明のステンレス鋼よりも電気化学的に
卑な金属材料を中間挿入材として溶接する方法
は、TIGおよびMIG溶接等による重ね縁溶接部
にも応用することも可能である。
第１図は太陽熱吸収板の従来法の説明図、第２
図は本発明の太陽熱吸収板の製造方法の説明図、
第３図は隙間付腐食試験片の説明図、第４図は
Alを中間挿入材とした場合のステンレス鋼板の
溶接部の断面の顕微鏡写真（×20）である。 １…水路、２…溶接部、３―１，３―２…ステ
ンレス鋼板、４…犠牲陽極板、５…凹部、６…凸
部、７…接合部分、Ａ，Ｂ…腐食試験片、Ｃ…テ
フロンボルト。
図は本発明の太陽熱吸収板の製造方法の説明図、
第３図は隙間付腐食試験片の説明図、第４図は
Alを中間挿入材とした場合のステンレス鋼板の
溶接部の断面の顕微鏡写真（×20）である。 １…水路、２…溶接部、３―１，３―２…ステ
ンレス鋼板、４…犠牲陽極板、５…凹部、６…凸
部、７…接合部分、Ａ，Ｂ…腐食試験片、Ｃ…テ
フロンボルト。
Claims (1)
- １ 集熱面と裏面とを接合して所望の水路を形成
するステンレス鋼製の太陽熱吸収板において、集
熱面と裏面とによつて形成される水路と水路との
間のステンレス鋼板の接合部分に、前記のステン
レス鋼よりも電気化学的に卑な金属板を介設して
３層を形成し、その後ステンレス鋼板の外側から
抵抗溶接によつてステンレス鋼板を接合すること
を特徴とする太陽熱吸収板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7275980A JPS57451A (en) | 1980-06-02 | 1980-06-02 | Manufacture of solar heat adsorbing plates |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7275980A JPS57451A (en) | 1980-06-02 | 1980-06-02 | Manufacture of solar heat adsorbing plates |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57451A JPS57451A (en) | 1982-01-05 |
| JPS63711B2 true JPS63711B2 (ja) | 1988-01-08 |
Family
ID=13498602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7275980A Granted JPS57451A (en) | 1980-06-02 | 1980-06-02 | Manufacture of solar heat adsorbing plates |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57451A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58210431A (ja) * | 1982-05-31 | 1983-12-07 | Nisshin Steel Co Ltd | 太陽熱温水器のコレクタ− |
| JPS58186359U (ja) * | 1982-06-05 | 1983-12-10 | 日新製鋼株式会社 | 太陽熱温水器のコレクタ− |
| US4628252A (en) * | 1983-12-12 | 1986-12-09 | General Electric Company | Corrosive impurity sensor |
| US9397240B2 (en) * | 2010-12-09 | 2016-07-19 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Corrosion resistant solar mirror |
-
1980
- 1980-06-02 JP JP7275980A patent/JPS57451A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57451A (en) | 1982-01-05 |
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