熱交換器のチューブ群材料の選定には、適切な試験方法が不可欠です

2020-04-12View Original

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事例：ある化学工場が、アンモニア回収用の熱交換器にアルミ製の熱交換器チューブ群を使用することを検討している。万全を期して掛け試験を行い、アルミニウム試験片を元の装置のケーシングに固定して6ヶ月間現場で掛け試験を実施したところ、腐食は全く見られなかった。しかし、アルミニウム合金製の凝縮器のチューブ群はわずか1週間で腐食により破損し、交換が必要となった。ケーシングには腐食が見られず、管には腐食による穿孔があった。解説：凝縮器の管は、腐食性の媒体に触れるだけでなく、熱を伝達する機能も担っている。掛片試験では試片をケーシングに固定するため、伝熱が材料の腐食に与える影響を反映することはできない。熱交換用チューブ内を加熱媒体（例えば蒸気）が流れると、チューブの表面温度はケーシング側の溶液の温度よりも高くなる。それだけでなく、溶液内には温度勾配も存在し、密度差が生じることで酸素が熱交換管の表面へより容易に拡散する。金属表面には気泡も形成され、不動態膜が局部的に破壊されて孔食が引き起こされる。提案：伝熱装置（熱交換器、加熱コイルなど）の材質選定にあたっては、伝熱がない状態で得られた試験データのみに頼るべきではなく、伝熱面の腐食試験も実施すべきである。この事例において、元の凝縮器に試験材料で作った管を取り付け、実際の製造条件下で耐食性試験を行えば、より信頼性の高いデータが得られる。

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