JPH09257392A - 熱交換器 - Google Patents
熱交換器Info
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- JPH09257392A JPH09257392A JP9366096A JP9366096A JPH09257392A JP H09257392 A JPH09257392 A JP H09257392A JP 9366096 A JP9366096 A JP 9366096A JP 9366096 A JP9366096 A JP 9366096A JP H09257392 A JPH09257392 A JP H09257392A
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- 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
- F28F19/06—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers by using coatings, e.g. vitreous or enamel coatings of metal
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
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Abstract
の熱交換器において、高温側管板とチューブとの溶接
部、特に溶接熱影響部におけるメタルダスティングのよ
うな損傷を防止するようにした熱交換器を提供する。 【解決手段】 胴16内の高温側管板(チューブ入口側
管板)10と低温側管板(チューブ出口側管板)20と
の間に複数のチューブ12を取り付けた多管式の熱交換
器において、高温側管板10及びチューブ12は炭素鋼
又は低合金鋼で形成されており、これらの母材よりも高
濃度のニッケル又は/及びクロムを含む合金を用いて、
少なくとも高温側管板10近傍のチューブ12の表面に
肉盛溶接又はクラッドを施し、高温側管板10とチュー
ブ12とをこれらの母材よりも高濃度のニッケル又は/
及びクロムを含む合金で形成された溶接棒を用いて溶接
してなる構成としている。
Description
スとの熱交換を行う多管式の熱交換器において、管板と
チューブとの溶接部における損傷を防止するようにした
熱交換器に関するものである。
モノマー製造装置における脱水素反応器へ供給される低
温ガス(100〜200℃)の加熱を行うと同時に、脱
水素反応器を出た高温ガス(500〜600℃)の冷却
を行う多管式熱交換器では、主として高温側管板とチュ
ーブとの溶接部で腐食減肉が発生するので、これを防止
するために、これまで、以下に述べるような種々の対策
が採られてきた。
及び図7に示すように、クロム−モリブデン鋼で形成さ
れた高温側管板10に、同じくクロム−モリブデン鋼で
形成されたチューブ12をノンフィラー(溶接棒なし)
でチューブ12の内面から溶接していた。また、図8に
示すように、クロム−モリブデン鋼で形成された高温側
管板10に、同じくクロム−モリブデン鋼で形成された
チューブ12を、母材よりも高濃度のニッケル又は/及
びクロムを含む合金、例えばインコネルを用いて溶接し
ていた。また、オーステナイト系ステンレス鋼で形成さ
れた高温側管板に、同じくオーステナイト系ステンレス
鋼で形成されたチューブを溶接する場合もあった。な
お、図6〜図8において、14は溶接金属部、16は
胴、18はバッフル、20は低温側管板、22はサポー
トプレート、24は供給ガス入口、26は供給ガス出
口、28は反応ガス入口、30は反応ガス出口を示して
いる。
式熱交換器の管板及びチューブがフェライト系クロム−
モリブデン鋼で形成されており、胴内におけるガスと接
触する側の管板表面上にニッケル合金のフィラー(溶接
棒)を用いた溶接を施して、チューブ先端と管板とを接
合した熱交換器が記載されている。また、上記の公報に
は、管板表面にのみニッケル合金の層を形成させること
が記載されている。なお、これまでに、熱交換器におけ
るチューブの表面に、母材よりも高濃度のニッケル又は
/及びクロムを含む合金を肉盛溶接又はクラッド等を施
したという内容を記載した文献は見当たらない。
において、図6及び図7に示すように、クロム−モリブ
デン鋼で形成された高温側管板10に、同じくクロム−
モリブデン鋼で形成されたチューブ12をノンフィラー
(溶接棒なし)でチューブ12の内面から溶接した場合
は、主として高温側管板とチューブとの溶接金属部14
において、メタルダスティング(浸炭と高温酸化によ
り、局部的に腐食減肉する現象)を生じていた。
デン鋼で形成された高温側管板10に、同じくクロム−
モリブデン鋼で形成されたチューブ12を、母材よりも
高濃度のニッケル又は/及びクロムを含む合金、例えば
インコネルを用いて溶接した場合は、溶接金属部14自
体は特に問題はないが、溶接金属部14近傍の溶接熱影
響部において、メタルダスティングのような損傷を受け
る可能性があり、この点で信頼性に問題があった。
成された高温側管板に、同じくオーステナイト系ステン
レス鋼で形成されたチューブを溶接した場合は、炭素
鋼、低合金鋼とオーステナイト系ステンレス鋼との熱膨
張率の差があるので、胴(シェル)等の材質もオーステ
ナイト系ステンレス鋼にする必要があり、コストアップ
につながっていた。
で、本発明の目的は、低温ガスと高温ガスとの熱交換を
行う多管式の熱交換器において、高温側管板とチューブ
との溶接部、特に溶接熱影響部におけるメタルダスティ
ングのような損傷を防止するようにした熱交換器を提供
することにある。
めに、本発明の熱交換器は、胴内の高温側管板(チュー
ブ入口側管板)と低温側管板(チューブ出口側管板)と
の間に複数のチューブを取り付けた多管式の熱交換器に
おいて、高温側管板及びチューブは炭素鋼又は低合金鋼
で形成されており、これらの母材よりも高濃度のニッケ
ル又は/及びクロムを含む合金を用いて、少なくとも高
温側管板近傍のチューブの表面に肉盛溶接又はクラッド
を施し、高温側管板とチューブとをこれらの母材よりも
高濃度のニッケル又は/及びクロムを含む合金で形成さ
れた溶接棒を用いて溶接してなることを特徴としてい
る。
濃度のニッケル又は/及びクロムを含む合金を用いて、
胴側流体通過側の高温側管板に肉盛溶接又はクラッドを
施すことが望ましい。これらの熱交換器において、母材
よりも高濃度のニッケル又は/及びクロムを含む合金と
して、インコネルを用いることが望ましい。また、これ
らの熱交換器において、高温側管板及びチューブの材質
として、クロム−モリブデン鋼を用いることが望まし
い。さらに、これらの本発明の熱交換器を、胴側に原料
であるエチルベンゼンガスが流れ、チューブ側に製造さ
れたスチレンモノマーガスが流れるスチレンモノマー製
造用の熱交換器に適用することが望ましい。
を示している。図1において、10は、胴16内のチュ
ーブ入口側に設けられた高温側管板であり、チューブ出
口側には低温側管板20が設けられている。そして、高
温側管板10と低温側管板20との間には、複数のチュ
ーブ12が取り付けられている。なお、図1の断面図で
は、1本のチューブ12のみを表している。そして、高
温側管板10とチューブ12とは溶接金属部14を介し
て接合されている。図1に示すようなガス−ガス熱交換
器、例えば、スチレンモノマー製造装置における熱交換
器では、原料のエチルベンゼンガスが、100〜200
℃の温度で供給ガス入口24から供給され、胴16内で
加熱されて供給ガス出口26を出た後、脱水素反応器
(図示せず)へ供給される。一方、脱水素反応器からは
スチレンモノマーガスが、500〜600℃の温度で反
応ガス入口28から供給され、チューブ12内で冷却さ
れて反応ガス出口30から製造ガス(製品ガス)として
取り出される。18はバッフル、22はサポートプレー
トである。
管板とチューブとの溶接金属部及びその近傍(図1にお
いて鎖線で囲まれた部分)の一例を示しており、チュー
ブの表面にインコネル系の肉盛溶接を施してなる熱交換
器の例である。図2において、高温側管板10及びチュ
ーブ12は、クロム−モリブデン鋼で形成され、インコ
ネルを用いて、高温側管板10近傍のチューブ12の表
面に肉盛溶接が施されて肉盛溶接部13が形成され、高
温側管板10とチューブ12とは、インコネル系の溶接
棒を用いて溶接されている。なお、図2では、中央の一
点鎖線より上に溶接前の状態を示し、一点鎖線より下に
溶接後の状態を示している。このように、高温側管板1
0とチューブ12とを溶接することにより、溶接金属部
14だけでなく、溶接金属部14近傍の溶接熱影響部も
胴16内のガスに接触する側においてインコネルに覆わ
れる。この場合、肉盛溶接が施されるチューブ12の範
囲は、溶接熱影響部も考慮して、高温側管板10側の端
面より数十mm以上とする。本例では、高温側管板10及
びチューブ12の母材よりも高濃度のニッケル又は/及
びクロムを含む合金として、インコネルを使用している
が、その他のNi又は/及びCrを含む合金を使用する
ことも勿論可能である。また、高温側管板10及びチュ
ーブ12の材質においても、クロム−モリブデン鋼に限
らず、他の炭素鋼又は低合金鋼を使用することも勿論可
能である。
管板とチューブとの溶接金属部及びその近傍の他の例を
示しており、チューブの表面にインコネル系のクラッド
を施してなる熱交換器の例である。図3において、高温
側管板10及びチューブ12は、クロム−モリブデン鋼
で形成され、インコネルを用いて、高温側管板10近傍
のチューブ12の表面に圧延クラッドが施されてクラッ
ド部15が形成され、高温側管板10とチューブ12と
は、インコネル系の溶接棒を用いて溶接されている。な
お、本例では、圧延クラッドで被覆されたチューブを用
いる場合を示しているが、その他のクラッドを施したチ
ューブを用いることも勿論可能である。また、圧延クラ
ッド等で被覆されたチューブ12を用いる範囲は、溶接
熱影響部も考慮して、高温側管板10側の端面より数十
mm以上とする。その他の構成及び作用は、図2の場合と
同様である。
管板とチューブとの溶接金属部及びその近傍のさらに他
の例を示しており、チューブの表面にインコネル系の肉
盛溶接を施すとともに、高温側管板にインコネル系の肉
盛溶接又はクラッドを施してなる熱交換器の例である。
図4において、高温側管板10及びチューブ12は、ク
ロム−モリブデン鋼で形成され、インコネルを用いて、
高温側管板10近傍のチューブ12の表面に肉盛溶接が
施されて肉盛溶接部13が形成されるとともに、胴16
側のガスが通過する側の高温側管板10にインコネル系
の肉盛溶接又はクラッドが施され、高温側管板10とチ
ューブ12とは、インコネル系の溶接棒を用いて溶接さ
れている。その他の構成及び作用は、図2の場合と同様
である。
管板とチューブとの溶接金属部及びその近傍のさらに他
の例を示しており、チューブの表面にインコネル系のク
ラッドを施すとともに、高温側管板にインコネル系の肉
盛溶接又はクラッドを施してなる熱交換器の例である。
図5において、高温側管板10及びチューブ12は、ク
ロム−モリブデン鋼で形成され、インコネルを用いて、
高温側管板10近傍のチューブ12の表面に圧延クラッ
ドが施されてクラッド部15が形成されるとともに、胴
16側のガスが通過する側の高温側管板10にインコネ
ル系の肉盛溶接又はクラッドが施され、高温側管板10
とチューブ12とは、インコネル系の溶接棒を用いて溶
接されている。その他の構成及び作用は、図2及び図3
の場合と同様である。
で、つぎのような効果を奏する。 (1) 高温側管板とチューブとの溶接部、特に溶接熱
影響部におけるメタルダスティングのような損傷を有効
に防止することができる。 (2) 損傷の起こり易い溶接熱影響部を考慮してイン
コネル系の肉盛溶接又はインコネル系のクラッドを施せ
ばよいので、特にスチレンモノマープラントの長寿命化
を低コストで達成することができる。 (3) オーステナイト系ステンレス鋼を用いる場合に
比べて、コストがかからない。
る。
ブとの溶接金属部及びその近傍(図1において鎖線円で
囲まれた部分)の一例を示す拡大断面図である。
ブとの溶接金属部及びその近傍の他の例を示す拡大断面
図である。
ブとの溶接金属部及びその近傍の他の例を示す拡大断面
図である。
ブとの溶接金属部及びその近傍のさらに他の例を示す拡
大断面図である。
との溶接金属部及びその近傍の一例を示す拡大断面図で
ある。
との溶接金属部及びその近傍の他の例を示す拡大断面図
である。
Claims (5)
- 【請求項1】 胴内の高温側管板と低温側管板との間に
複数のチューブを取り付けた多管式の熱交換器におい
て、 高温側管板及びチューブは炭素鋼又は低合金鋼で形成さ
れており、これらの母材よりも高濃度のニッケル又は/
及びクロムを含む合金を用いて、少なくとも高温側管板
近傍のチューブの表面に肉盛溶接又はクラッドを施し、
高温側管板とチューブとをこれらの母材よりも高濃度の
ニッケル又は/及びクロムを含む合金で形成された溶接
棒を用いて溶接してなることを特徴とする熱交換器。 - 【請求項2】 母材よりも高濃度のニッケル又は/及び
クロムを含む合金を用いて、胴側流体通過側の高温側管
板に肉盛溶接又はクラッドを施した請求項1記載の熱交
換器。 - 【請求項3】 母材よりも高濃度のニッケル又は/及び
クロムを含む合金がインコネルである請求項1又は2記
載の熱交換器。 - 【請求項4】 高温側管板及びチューブの材質がクロム
−モリブデン鋼である請求項1〜3のいずれかに記載の
熱交換器。 - 【請求項5】 熱交換器が、胴側に原料であるエチルベ
ンゼンガスが流れ、チューブ側に製造されたスチレンモ
ノマーガスが流れるスチレンモノマー製造用の熱交換器
である請求項1〜4のいずれかに記載の熱交換器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8093660A JP2918099B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | スチレンモノマー製造用の熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8093660A JP2918099B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | スチレンモノマー製造用の熱交換器 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09257392A true JPH09257392A (ja) | 1997-10-03 |
JP2918099B2 JP2918099B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
ID=14088556
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP8093660A Expired - Fee Related JP2918099B2 (ja) | 1996-03-22 | 1996-03-22 | スチレンモノマー製造用の熱交換器 |
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---|---|
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1996
- 1996-03-22 JP JP8093660A patent/JP2918099B2/ja not_active Expired - Fee Related
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