熱交換器チューブとは？

熱交換器チューブは、シェルアンドチューブ熱交換器、復水器、蒸発器、ボイラー、その他の熱伝達装置などの熱交換設備で使用される特殊な鋼管です。流体輸送に使用される標準的なパイプとは異なり、熱交換器チューブは、寸法精度、表面品質、および熱伝達特性に関する厳しい要件を満たす必要があります。チューブ壁は、内部流体と外部流体の間の効率的な熱伝達を可能にするのに十分薄くなければなりませんが、チューブ側とシェル側の間の差圧に耐えるのに十分な強度も必要です。内部表面と外部表面は、ファウリングを最小限に抑え、長期間にわたって熱伝達効率を維持するために、清潔で滑らかでなければなりません。

熱交換器チューブは、石油化学精製所（プロセス熱交換器、復水器、リボイラー）、発電所（復水器チューブ、給水加熱器、ボイラーチューブ）、HVACシステム（冷凍機、冷却コイル）、食品加工（殺菌装置、滅菌器）、淡水化プラント（ブライン加熱器、復水器）など、幅広い産業で使用されています。チューブの材料、サイズ、および肉厚の選択は、特定の用途の動作温度、圧力、流体の腐食性、および熱伝達要件によって異なります。

ASTM A179 - シームレス冷間引抜熱交換器チューブ

ASTM A179は、熱交換器、復水器、および同様の熱伝達装置用のシームレス冷間引抜低炭素鋼チューブを対象としています。この規格は、最大肉厚4.2 mm（0.165インチ）および最小肉厚0.5 mm（0.020インチ）のチューブを対象としています。化学組成は、炭素0.06〜0.18％、マンガン0.27〜0.63％を含み、残留元素は低レベルに制御されています。低炭素含有量は優れた溶接性と成形性を提供し、冷間引抜プロセスは、熱交換器サービスに必要な精密な寸法公差と滑らかな表面仕上げを実現します。

冷間引抜製造プロセスは、熱交換器チューブにいくつかの利点を提供します。室温でのダイスによる引抜は、優れた寸法精度を実現します：OD公差±0.05 mmおよび肉厚公差±5％が標準です。冷間加工はまた、表面仕上げを改善し、典型的な表面粗さRa ≤ 0.8μmを実現します。冷間引抜後、チューブは内部応力を除去し、延性を回復するために焼きなましされます。チューブは直線長さ（通常6〜12メートル）またはU字管熱交換器構成用のU曲げチューブとして供給されます。A179の用途には、精製所のシェルアンドチューブ熱交換器、発電所の復水器、オイルクーラー、圧縮機システムのインタークーラーが含まれます。

ASTM A213 - 合金鋼およびステンレス鋼熱交換器チューブ

ASTM A213は、シームレスなフェライト系およびオーステナイト系合金鋼ボイラー、過熱器、および熱交換器チューブを対象としています。これは、高温熱交換器チューブのための最も包括的な規格であり、低合金T11（1.25Cr-0.5Mo）から高合金T91（9Cr-1Mo-V）、およびオーステナイト系ステンレス鋼グレードTP304、TP316、TP321、TP347までのグレードをカバーしています。グレード指定の「T」接頭辞は、チューブ形状を示します（A335の「P」がパイプを示すのとは対照的です）。オーステナイト系ステンレス鋼の場合、一般的なグレードにはTP304（一般的な耐食性）、TP304L（溶接用途向け低炭素）、TP316（モリブデンによる耐食性向上）、TP316L（低炭素バージョン）、TP321（高温サービス用チタン安定化）、TP347（ニオブ安定化）が含まれます。

A213 T11、T22、およびT91は、発電所の過熱器、再熱器、および給水加熱器などの高温熱交換器用途で使用されるフェライト系合金鋼チューブです。これらのグレードは、クロム-モリブデン合金含有量により高温での強度を維持します。T91は最高強度のオプションであり、600°CでT22の約3倍のクリープ破断強度を提供し、より薄いチューブ壁と改善された熱伝達を可能にします。最大使用温度は、593°C（T11、T22）から649°C（T91、TP304、TP316）の範囲です。合金鋼の特性の詳細な比較については、合金鋼パイプガイドを参照してください。

ASTM A249 - 溶接ステンレス鋼熱交換器チューブ

ASTM A249は、熱交換器、復水器、およびボイラー用の溶接オーステナイト系ステンレス鋼チューブを対象としています。チューブは、平らに圧延されたステンレス鋼ストリップまたはプレートから製造され、チューブ形状に形成され、自動溶接プロセス（通常はフィラーメタル添加によるTIGまたはプラズマアーク溶接、または高周波誘導溶接）を使用して溶接されます。溶接後、チューブは冷間引抜または冷間加工されて、溶接部の微細構造を微細化し、寸法精度を向上させ、その後、耐食性と機械的特性を回復するために溶体化焼きなましされます。

A249溶接管は、A213シームレス管に代わる費用対効果の高い代替品を提供し、通常、同じ材料および寸法で10〜20％低コストです。溶接管は、適切な処理後、シームレス管と同等の機械的特性を持ち、溶接継手効率係数は、実行される非破壊検査に応じて通常0.85〜0.95です。この規格では、溶接シームは渦流探傷検査（ECT）または水圧試験によって100％検査されることが要求されています。A249は、A213と同じオーステナイト系グレード（TP304、TP304L、TP316、TP316L、TP321、TP347）で、同じ化学組成要件で利用可能です。

3つの規格の比較

熱交換器チューブの寸法

熱交換器チューブの標準外径範囲は6 mm（1/4インチ）〜50.8 mm（2インチ）ですが、特殊な用途にはより大きな直径も利用可能です。肉厚は通常、BWG（バーミンガム線材ゲージ）番号で指定され、BWG番号が高いほど肉厚が薄いことを示します。一般的なサイズには、10 BWG（3.40 mm）、12 BWG（2.77 mm）、14 BWG（2.11 mm）、16 BWG（1.65 mm）、18 BWG（1.24 mm）が含まれます。例えば、3/4インチOD x 16 BWGチューブは、外径19.05 mm、肉厚1.65 mmです。直管の場合、長さは通常6 mまたは12 mで、U曲げチューブは熱交換器設計に応じて特定の曲げ半径（通常、最小曲げ半径はチューブ外径の2〜3倍）を持ちます。

熱交換器チューブの検査

熱交換器チューブの検査には、寸法検証（外径、内径、肉厚、真直度、長さ）、表面および内部欠陥を検出するための渦流探傷検査（ECT）、該当する規格に準拠した水圧試験、およびフレアリング（延性を検証するためのチューブ端部の拡張）やフラットニング（溶接管の溶接部の完全性を検証するためのチューブの圧縮）を含む機械試験が含まれます。表面の清浄度は、目視検査によって検証され、重要な用途では、油およびグリースのスワブテストによって検証されます。

チューブ選択ガイド

正しい熱交換器チューブの選択には、動作温度（低温<200°Cは炭素鋼A179を使用; 中温200-500°Cは低合金A213 T11/T22を使用; 高温>500°Cはステンレス鋼またはT91を使用）、媒体の腐食性（非腐食性は炭素鋼を使用; 腐食性は304/316ステンレスを使用; 高腐食性または塩化物を含む場合は316Lまたは二相ステンレスを使用）、および熱伝達要件（より薄い壁はより良い熱伝達を提供するが、耐食性の余裕は少ない）の評価を含みます。ライフサイクルコスト分析では、初期材料コストに加えて、特定のサービス環境での予想されるメンテナンス、洗浄頻度、および交換間隔を考慮する必要があります。

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製品カテゴリ

• ステンレス鋼パイプ
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