鈦焊管以及鈦焊管的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠提高傳熱性以及檢測(cè)出表面缺陷的鈦焊管(1)及其制造方法。鈦焊管(1)通過(guò)將鈦板成形為管狀并將其端部對(duì)頭并焊接而形成。鈦焊管(1)的外周面和內(nèi)周面的至少其中之一形成有具有基面(3)和多個(gè)凸部(2)的凹凸結(jié)構(gòu)。凸部(2)的最大高度的平均為12μm以上且45μm以下。相對(duì)于凸部(2)的間距的平均值的最大值之比小于2，相對(duì)于間距的平均值的凸部(2)的最大尺寸的平均之比為0.90以下，相對(duì)于壁厚的最大高度的平均之比為0.11以下。
【專利說(shuō)明】
鐵焊管從及鐵焊管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種使用于換熱器的傳熱管等的鐵焊管W及鐵焊管的制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] -般來(lái)講，在海水淡化裝置或LNG(液化天然氣)氣化器中，使用包含傳熱管的換熱 器。所述傳熱管例如由在外表面或內(nèi)表面賦予突起或槽等凹凸的焊管構(gòu)成。所述焊管通過(guò) 將在表面形成有突起等凸部的金屬制的平板加工為管狀并將其端部互相焊接而獲得，容許 流體在該焊管的內(nèi)部流通，促進(jìn)該流體與該焊管的外部的物質(zhì)之間的換熱。
[0003] 另一方面，為了實(shí)現(xiàn)海水淡化裝置或LNG(液化天然氣)氣化器等的高性能化W及 小型化，要求提高搭載于運(yùn)些淡化裝置或氣化器的換熱器的傳熱性，換言之，需要提高換熱 效率。為了提高換熱效率，至今為止提出了專利文獻(xiàn)1~3所公開(kāi)的各種傳熱管。
[0004] 專利文獻(xiàn)1公開(kāi)了核沸騰型傳熱管。該傳熱管具有形成有空桐部的外表面，所述空 桐部呈在管軸方向上具有規(guī)定的間距的螺旋狀，且具有變化的截面。該空桐部具有沿其長(zhǎng) 度方向與外部連通的連續(xù)或不連續(xù)的寬度〇.13mmW下的不規(guī)則形狀的狹窄的間隙部，W連 接管軸方向上鄰接的該間隙部彼此之間的方式在管周方向上具有規(guī)定的間距。在所述空桐 部形成有沿該空桐部的長(zhǎng)度方向與外部連通的寬度〇.13mmW下的不規(guī)則形狀的狹窄的間 隙部。
[0005] 專利文獻(xiàn)2公開(kāi)了沸騰用傳熱管。該傳熱管具有:管主體;被設(shè)置在該管主體的外 周面下并沿垂直于管軸方向或傾斜于管軸方向而延伸的空桐;沿該空桐而被設(shè)置，聯(lián)絡(luò)所 述空桐的內(nèi)部空間與外部的多個(gè)開(kāi)口部；W及從所述管主體向外側(cè)突出的翅片。所述各開(kāi) 口部的開(kāi)口面積為0.15~0.25mm2，所述翅片的高度為0.30~0.50mm。
[0006] 專利文獻(xiàn)3公開(kāi)了沸騰管用傳熱管。該傳熱管具備：在內(nèi)部流動(dòng)加熱介質(zhì)的管主 體;被設(shè)置在所述管主體的外周面的多個(gè)第一翅片；W及與所述多個(gè)第一翅片隔開(kāi)規(guī)定間 隔而設(shè)置在所述管主體的外周面的多個(gè)第二翅片。該多個(gè)第二翅片通過(guò)與所述多個(gè)第一翅 片組合，形成具有制冷劑流入的流入口的空桐。在該第二翅片形成有多個(gè)排出口，通過(guò)該排 出口，流入所述空桐內(nèi)的所述制冷劑通過(guò)所述加熱介質(zhì)而沸騰時(shí)的氣泡被排出到外部。
[0007] 但是，W上說(shuō)明的W往技術(shù)存在如下的應(yīng)解決的問(wèn)題。
[000引在所述的專利文獻(xiàn)1~3公開(kāi)的傳熱管中，為了提高傳熱性而在傳熱管的外周面加 工了突起、槽等復(fù)雜的凹凸。為了使此種復(fù)雜的凹凸加工容易，構(gòu)成傳熱管的材料選定銅、 侶等滾壓加工性好的金屬材料。另一方面，在使海水等在傳熱管內(nèi)流動(dòng)的情況下，優(yōu)選耐海 水性(耐腐蝕性)優(yōu)異的鐵制的傳熱管。但是，鐵制的傳熱管是彈性強(qiáng)度大且實(shí)施滾壓加工 難的材料，因此難W實(shí)施凹凸加工。即使能夠在鐵制的傳熱管的外周面實(shí)施突起、槽等復(fù)雜 的凹凸加工，但制造該傳熱管需要厚的平板，因此，傳熱管的制造成本大幅度上升。因此，即 使利用專利文獻(xiàn)1~3公開(kāi)的技術(shù)制造鐵制的傳熱管，也難W用作最終制品。
[0009]其次，在表面缺陷的檢測(cè)方面存在問(wèn)題。實(shí)施如上所述的凹凸加工的傳熱管的外 表面W及內(nèi)表面殘存有制造該傳熱管時(shí)產(chǎn)生的微小的損傷。此種殘存于傳熱管的外表面W 及內(nèi)表面的微小的損傷在該傳熱管用作換熱器時(shí)，成為疲勞斷裂等傳熱管的損傷的原因。 因此，在制造傳熱管時(shí)，優(yōu)選使用無(wú)損檢查裝置來(lái)進(jìn)行殘存于該傳熱管的外表面W及內(nèi)表 面的損傷等缺陷的探傷。作為無(wú)損檢測(cè)裝置，例如可舉出滿流探傷裝置等。
[0010] 然而，如上所述，在傳熱管的外表面或內(nèi)表面加工了突起或槽，運(yùn)些突起或槽有可 能阻礙殘存于傳熱管的表面的缺陷（損傷）的檢測(cè)。例如，在使用滿流探傷裝置進(jìn)行殘存于 表面的缺陷的探傷時(shí)，形成在傳熱管的表面的深的槽結(jié)構(gòu)（凹凸）作為噪聲(noi Se)而被檢 測(cè)，殘存于管的表面的缺陷隱藏于該噪聲而有可能無(wú)法檢測(cè)出。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn) [0012]專利文獻(xiàn)
[0013] 專利文獻(xiàn)1:日本專利公告公報(bào)特公昭64-2878號(hào) [0014] 專利文獻(xiàn)2:日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)平6-323778號(hào)
[0015] 專利文獻(xiàn)3:日本專利公開(kāi)公報(bào)特開(kāi)2005-121238號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0016] 本發(fā)明的目的在于提供一種具有高傳熱性且能夠W較高的精度檢測(cè)出殘存于表 面的表面缺陷的焊管W及用于制造該鐵焊管的方法。
[0017] 所提供的鐵焊管通過(guò)將鐵制的板形成為管狀，并將該板的端部互相對(duì)頭并焊接而 形成。所述鐵焊管具有外周面W及內(nèi)周面，在該外周面和內(nèi)周面的至少其中一面形成有凹 凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu)具有基面和相對(duì)于該基面向所述鐵焊管的徑向突出的多個(gè)凸部，運(yùn)些 凸部在所述鐵焊管的軸向和周向的至少其中之一方向上互相隔開(kāi)間隔而排列。所述凸部的 最大高度的平均化被設(shè)定為12WH《化《45曲1。所述最大高度是指W所述基面中在所述凸部 的周圍處于最低位的部分為基準(zhǔn)的所述凸部的突出方向的最大尺寸。
[0018] 在所述鐵焊管中，所述軸向和所述周向中所述多個(gè)凸部W相對(duì)小的間距排列的方 向亦即特定排列方向上，相對(duì)于該凸部的間距的平均值化的該凸部的間距的最大值Pmax之 比被設(shè)定為Pmax/化<2。所述多個(gè)凸部?jī)H在所述軸向和所述周向的其中之一方向上互相隔 開(kāi)間隔排列的情況下，該方向?yàn)樗鎏囟ㄅ帕蟹较颉?br>[0019] 而且，相對(duì)于所述凸部的間距的平均值化的所述特定排列方向的所述各凸部的尺 寸的平均值da之比被設(shè)定為da/Pa《0.90,在所述基面所存在的區(qū)域中該基面位于最低的 部位，相對(duì)于所述鐵焊管的壁厚t的所述凸部的最大高度的平均化之比被設(shè)定為化/t《 0.11。
[0020] 所提供的方法是制造所述的鐵焊管的方法，包括如下步驟:凹凸結(jié)構(gòu)形成步驟，在 具有長(zhǎng)度方向W及垂直于該長(zhǎng)度方向的寬度方向的鐵板的表面和背面的至少其中一面，W 所述多個(gè)凸部在所述長(zhǎng)度方向和所述寬度方向的至少其中之一方向上隔開(kāi)間隔排列的方 式形成所述凹凸結(jié)構(gòu)；成形步驟，對(duì)于形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的所述鐵板施加所述寬度方向 的彎曲，并使該寬度方向的兩端對(duì)頭，從而將該鐵板成形為管狀；W及焊接步驟，將互相對(duì) 頭的所述鐵板的寬度方向的兩端焊接而接合。
【附圖說(shuō)明】
[0021] 圖1是示意性地表示本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)及的鐵焊管的圖。
[0022] 圖2是放大圖1的II部的圖。
[0023] 圖3是對(duì)形成為鐵焊管的鐵板的表面實(shí)施的凹凸結(jié)構(gòu)的放大剖視圖（放大圖1的II 部的剖面的圖）。
[0024] 圖4是表示成為滿流探傷試驗(yàn)的對(duì)象的鐵焊管的圖。
[0025] 圖5是表示對(duì)實(shí)施例所設(shè)及的鐵焊管進(jìn)行所述滿流探傷試驗(yàn)而獲得的檢查數(shù)據(jù)的 圖。
[0026] 圖6是表示對(duì)比較例所設(shè)及的鐵焊管進(jìn)行所述滿流探傷試驗(yàn)而獲得的檢查數(shù)據(jù)的 圖。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 下面，基于附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式所設(shè)及的鐵焊管W及鐵焊管的制造方 法。
[0028] 另外，W下說(shuō)明的實(shí)施方式是將本發(fā)明具體化的一例，本發(fā)明的構(gòu)成并不限定于 其具體例。因此，本發(fā)明的技術(shù)范圍并不只限定于本實(shí)施方式公開(kāi)的內(nèi)容。
[0029] 圖1是示意性地表示所述實(shí)施方式所設(shè)及的鐵焊管1的圖。圖2是放大所述鐵焊管1 的外周面上形成的凹凸結(jié)構(gòu)的圖，是放大圖1的II部的圖。圖3是放大表示對(duì)所述鐵焊管1的 表面實(shí)施的凹凸結(jié)構(gòu)的剖視圖，即圖2所示的部分的剖視圖。
[0030] 所述凹凸結(jié)構(gòu)具有多個(gè)凸部2和位于運(yùn)些凸部2間的基面3。所述多個(gè)凸部2在所述 鐵焊管1的軸向和周向的至少其中之一方向上互相隔開(kāi)間隔而排列。各凸部2相對(duì)于所述基 面3向所述鐵焊管1的徑向突出。所述鐵焊管1可使用具有長(zhǎng)度方向W及垂直于該長(zhǎng)度方向 的寬度方向的鐵制的平板、即所述凹凸結(jié)構(gòu)形成在表面W及背面中的該表面的鐵板來(lái)制 造。具體而言，對(duì)該鐵板施加沿所述寬度方向的彎曲而將該鐵板成形為管狀，W使該寬度方 向兩端互相對(duì)頭，并沿焊管的軸向焊接該對(duì)頭的寬度方向的兩端而接合，由此形成所述鐵 焊管1。
[0031] 所述凹凸結(jié)構(gòu)可形成于所述鐵焊管1的內(nèi)周面，也可W形成于外周面W及內(nèi)周面 雙方。形成有此種凹凸結(jié)構(gòu)的鐵焊管1例如可用作海水淡化裝置或LNG(液化天然氣)氣化器 的換熱器的傳熱管。
[0032] 在所述鐵焊管1被用作氣化器的換熱器的情況下，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)(例如日本工 業(yè)規(guī)格JIS 00583:2012)檢查該鐵焊管1作為面向換熱器的最終制品是否滿足基準(zhǔn)(有無(wú)表 面缺陷）。
[0033] 所述鐵板是如上所述地具有長(zhǎng)度方向W及垂直于該長(zhǎng)度方向的寬度方向的鐵制 的長(zhǎng)的平板、即帶板，在其表面和背面的至少其中之一面上形成所述凹凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu) 被形成為在所述長(zhǎng)度方向和寬度方向的至少其中之一方向上所述多個(gè)凸部2隔開(kāi)間隔而排 列。
[0034] 圖2是放大表示從垂直于鐵板的表面的方向觀察該表面時(shí)的所述凹凸結(jié)構(gòu)的圖， 是圖1的II部的放大圖。在圖2中，各凸部2呈圓形，且有規(guī)則地排列。即，各凸部2呈圓柱形 狀。
[0035] 所述各凸部2的形狀并不特別限定。所述各凸部2的頂面優(yōu)選平坦或大致平坦，但 也可為隨著朝向其中央而高度增大的朝上凸的曲面狀、即山狀?；?優(yōu)選具有恒定或大致 恒定的直徑，但也可w局部地呈谷狀凹陷。
[0036] 如上所述，所述凹凸結(jié)構(gòu)的形狀并不特別限定。在圖1所示的凹凸結(jié)構(gòu)中，多個(gè)凸 部2被排列成在軸向W及周向的兩個(gè)方向上互相隔開(kāi)間隔排列，但本發(fā)明所設(shè)及的凹凸結(jié) 構(gòu)包含多個(gè)凸部只在周向上排列的結(jié)構(gòu)、即各凸部在整個(gè)軸向上延伸的突條的結(jié)構(gòu)，或者 多個(gè)凸部只在軸向排列的結(jié)構(gòu)、即各凸部在整個(gè)圓周上延伸的突條的結(jié)構(gòu)。多個(gè)凸部在軸 向W及周向的兩個(gè)方向排列的情況下，各凸部的優(yōu)選的形狀可例示圓柱、楠圓柱、立方體、 長(zhǎng)方體等。
[0037] 在圖2所示的例子中，所述多個(gè)凸部2呈銀齒狀排列。圓柱狀的各凸部2具有300WH W上的直徑d。
[0038] 在此，銀齒狀的配置是指，在所述軸向W及周向上，互相相鄰的凸部2的中屯、不僅 在該軸向上不排列在一條直線上，而且在該周向上也不排列在一條直線上。具體而言，在圖 1至圖3所示的例子中，所述多個(gè)凸部被配置成:在所述周向（圖2的上下方向）上互相鄰接的 凸部2在垂直于該周向的軸向（圖2的左右方向）上偏離大致半個(gè)間距，連接在所述軸向（圖2 的左右方向）上鄰接的凸部2的中屯、之間的直線化和連接在所述周向（圖2的上下方向）上鄰 接的凸部2的中屯、之間的直線Lc的角度0為60°。所述角度0并不限定于60°。所述角度0也可 W被設(shè)定為能獲得提高傳熱性的效果的范圍內(nèi)的任意的角度。
[0039] 在所述鐵焊管1被使用于換熱器內(nèi)的傳熱管的情況下，所述多個(gè)凸部2的銀齒狀的 排列在換熱器內(nèi)的工作流體的流動(dòng)不均勻時(shí)，可使所述各凸部2相對(duì)于來(lái)自任意方向的流 動(dòng)均能成為垂直于工作流體的流動(dòng)方向的壁，據(jù)此，有助于利用素流來(lái)提高傳熱性。
[0040] 而且，本發(fā)明人為了提高鐵焊管1的傳熱性能（換熱效率)而著眼于所述凹凸結(jié)構(gòu) 的具體的形狀，尤其著眼于各凸部2的尺寸和凸部2之間的間隔即間距而進(jìn)行了專屯、研究。 其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過(guò)將凹凸結(jié)構(gòu)的特定的參數(shù)如下地規(guī)定，能夠提高鐵焊管1的傳熱性能。
[0041] 1.關(guān)于凸部2的最大高度H
[0042] 凸部2的最大高度H的平均化被設(shè)定為12WI1《化《45WI1。凸部2的最大高度H是指， W所述基面3中在所述凸部2的周圍處于最低位的部分為基準(zhǔn)的所述凸部2的突出方向的最 大尺寸。
[0043] 其理由如下。在所述最大高度的平均化小于12WI1的情況下不能獲得高的傳熱性 能。反之，如果所述最大高度的平均化超過(guò)45皿，在用于檢測(cè)表面缺陷的滿流探傷試驗(yàn)中凸 部2作為噪聲而被檢測(cè)，存在殘存于表面的缺陷隱藏于該噪聲中而無(wú)法檢測(cè)出的可能性。
[0044] 2.關(guān)于凸部2的間距P
[0045] 在特定排列方向上互相相鄰的凸部2之間的間距P被設(shè)定為：相對(duì)于該間距P的平 均值化的該間距P的最大值Pmax之比Pmax/化< 2。所述特定排列方向是指所述鐵焊管1的軸 向和周向中所述多個(gè)凸部2W相對(duì)小的間距排列的方向。在圖2所示的例子中，凸部2的軸向 的間距Pb小于周向的間距化，因此，該軸向?yàn)樘囟ㄅ帕蟹较?。如果多個(gè)凸部只在軸向和周向 的其中之一方向上隔開(kāi)間隔排列，則該其中之一方向?yàn)樗鎏囟ㄅ帕蟹较颉?br>[0046] 所述間距P的設(shè)定理由如下。在化ax/Pa為2W上的情況下，與Pmax/化接近1的情 況、即所述間距P的均等性高的情況相比，在所述特定排列方向上的所述凸部2的排列的無(wú) 規(guī)則性高，相應(yīng)地，進(jìn)行滿流探傷試驗(yàn)時(shí)凸部2作為噪聲檢測(cè)出的可能性高，殘存于表面的 缺陷隱藏于該噪聲中而無(wú)法檢測(cè)出的可能性高。
[0047] 3.關(guān)于其它的參數(shù)
[0048] 相對(duì)于所述間距的平均值化的、所述特定排列方向上的所述凸部2的最大尺寸d的 平均值da之比被設(shè)定為d/化《0.90。此外，所述凸部2的最大高度H的平均化與所述基面3所 存在的區(qū)域中該基面3最低的部位的鐵焊管1的壁厚t之比被設(shè)定為化/t《0.11。
[0049] 其理由如下。所述比da/化大于0.90的情況或所述比化/t大于0.11的情況下，基于 所述凹凸結(jié)構(gòu)的鐵焊管1的表面的體積變化變大，在進(jìn)行滿流探傷試驗(yàn)時(shí)凸部2作為噪聲而 被檢測(cè)出，從而殘存于表面的缺陷隱藏于該噪聲中而無(wú)法被檢測(cè)出的可能性高。
[0050] 包含W上所示的凸部最大高度的平均化W及凸部2的間距P的所述凹凸結(jié)構(gòu)的各 尺寸的規(guī)定，能夠使鐵焊管1的傳熱性提高，且能夠W較高的精度檢測(cè)出殘存于表面的表面 缺陷。換言之，該規(guī)定有效地抑制所述凸部2在滿流探傷試驗(yàn)中作為噪聲而被檢測(cè)出。
[0051] [實(shí)驗(yàn)例]
[0052] 下面，關(guān)于W上所述的鐵焊管1的凸部2及包含該凸部2的凹凸結(jié)構(gòu)的尺寸的優(yōu)勢(shì)， 基于對(duì)其進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)W及結(jié)果進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0053] 對(duì)于如圖4所示的具有存在表面缺陷（損傷)4的表面的鐵焊管1，進(jìn)行了用于檢測(cè) 其缺陷4的滿流探傷試驗(yàn)。將其結(jié)果示于表1。表1表示實(shí)施例1至實(shí)施例4W及比較例1至比 較例5的凸部最大高度平均化及比化ax/化和通過(guò)所述滿流探傷試驗(yàn)?zāi)芊駲z測(cè)出損傷的結(jié) 果。此外，表2表示對(duì)實(shí)施例1至實(shí)施例4W及比較例4的鐵焊管1進(jìn)行的蒸發(fā)傳熱性能的實(shí)驗(yàn) 的結(jié)果。而且，圖5表示通過(guò)對(duì)實(shí)施例1至實(shí)施例4所設(shè)及的鐵焊管1進(jìn)行滿流探傷試驗(yàn)而獲 得的檢查數(shù)據(jù)，圖6表示通過(guò)對(duì)比較例2至比較例5所設(shè)及的鐵焊管進(jìn)行滿流探傷試驗(yàn)而獲 得的檢查數(shù)據(jù)。
[0化4] 表1
[0化5]
[0化6] 表2 rms7i

'[0058]~詳細(xì)而言，本發(fā)明人為了優(yōu)化所的凸部2的最大高度平均化w及凸部2的間距pi 等的尺寸，制作了凸部2的尺寸不同的多種鐵焊管1來(lái)作為實(shí)施例1至實(shí)施例4W及比較例1 至比較例5,檢查了通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)?zāi)芊駲z測(cè)出各鐵焊管1的表面發(fā)生的缺陷。更具體而 言，制作了能夠使用于換熱器的傳熱管等的多種鐵焊管，即如表1所示，制作了所述凸部最 大高度平均化、所述特定排列方向的所述凸部2的間距的最大值Pmax與所述特定排列方向 的凸部2的間距P的平均值化之比不同的9種鐵焊管1。并且，對(duì)于運(yùn)些鐵焊管1進(jìn)行了各試驗(yàn) W及測(cè)量。其具體的步驟如下。
[0059] 1.鐵帶板的制作
[0060] 在具有0.6mm壁厚W及59.3mm寬度W的9個(gè)鐵板（日本工業(yè)規(guī)格JIS第二種）的單側(cè) 的面分別形成凹凸結(jié)構(gòu)，由此制作了9種鐵帶板。在各鐵帶板上的直徑d)為400皿而相同，但 是所述凹凸結(jié)構(gòu)的凸部2的最大高度平均化W及間距P互不相同。在各鐵帶板中，所述多個(gè) 凸部2俯視時(shí)排列成如水珠花樣。
[0061] 2.鐵焊管1的制作
[0062] 下面，使用制管漉W使形成有包含所述凸部2的凹凸結(jié)構(gòu)的面成為外周面的方式 將所述各鐵帶板成形為管狀，在使其寬度方向的兩端互相對(duì)頭的狀態(tài)下通過(guò)焊接將其接 合。據(jù)此，制作具有19mm的直徑D、0.6mm的壁厚tW及10000mm的全長(zhǎng)Lo的鐵焊管1。
[0063] 3.各參數(shù)的測(cè)量W及滿流探傷試驗(yàn)
[0064] 使用激光顯微鏡分別測(cè)量了如上所述地制作的所述9個(gè)鐵焊管1、即實(shí)施例1至實(shí) 施例4W及比較例1至比較例5所設(shè)及的鐵焊管1的凸部最大高度的平均化。此外，基于通過(guò) 激光顯微鏡確定的輪廓，測(cè)量相對(duì)于在鐵焊管1的特定排列方向巧由向或周向）上相鄰的凸 部2的間距（間隔)P的平均值化的該間距P的最大值Pmax之比（=Pmax/化）。
[0065] 此外，通過(guò)利用放電加工在所述各鐵焊管1開(kāi)出(60.8mm的貫穿孔，向該鐵焊管1賦 予人工損傷(缺陷）。之后，對(duì)表面賦予了該人工損傷的鐵焊管1進(jìn)行滿流探傷試驗(yàn)，確認(rèn)檢 測(cè)出該表面的損傷的可能性。所述表1示出該結(jié)果。
[0066] 根據(jù)表1，實(shí)施例1的鐵焊管1中，凸部最大高度平均化為12.祉m、Pmax/化為1.22， 對(duì)于該實(shí)施例1的鐵焊管1，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出賦予表面的損傷。也就是說(shuō)，實(shí)施 例1的鐵焊管1的凸部2在滿流探傷試驗(yàn)中沒(méi)有作為噪聲而檢測(cè)出。
[0067] 實(shí)施例2的鐵焊管1中，凸部最大高度平均化為16. IwnJmax/化為1.17,對(duì)于該實(shí) 施例2的鐵焊管1，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出賦予表面的損傷。也就是說(shuō)，實(shí)施例2的鐵 焊管1的凸部2在滿流探傷試驗(yàn)中也沒(méi)有作為噪聲而檢測(cè)出。
[006引實(shí)施例3的鐵焊管1中，凸部最大高度平均化為18.0皿Jmax/化為1.24，對(duì)于該實(shí) 施例3的鐵焊管1，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出賦予表面的損傷。也就是說(shuō)，實(shí)施例3的鐵 焊管1的凸部2在滿流探傷試驗(yàn)中也沒(méi)有作為噪聲而檢測(cè)出。
[0069] 實(shí)施例4的鐵焊管1中，凸部最大高度平均化為23.4皿Jmax/化為1.52，對(duì)于該實(shí) 施例4的鐵焊管1，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)?zāi)軌驒z測(cè)出賦予表面的損傷。也就是說(shuō)，實(shí)施例4的鐵 焊管1的凸部2在滿流探傷試驗(yàn)中也沒(méi)有作為噪聲而檢測(cè)出。
[0070] 比較例1的鐵焊管中，凸部最大高度平均化為11.0曲i、Pmax/化為1.20,對(duì)于該比較 例1的鐵焊管，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)也能夠檢測(cè)出賦予表面的損傷。
[0071] 比較例2的鐵焊管中，凸部最大高度平均化為12.2曲i、Pmax/化為2.02,對(duì)于該比較 例2的鐵焊管，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)沒(méi)能檢測(cè)出賦予表面的損傷。對(duì)于比較例3至比較例5的鐵 焊管，與比較例2的鐵焊管同樣，通過(guò)滿流探傷試驗(yàn)也沒(méi)能檢測(cè)出賦予表面的損傷。
[0072] 如圖5所示，在實(shí)施例1至實(shí)施例4的鐵焊管及比較例1的鐵焊管的凹凸結(jié)構(gòu)中， 形成于鐵管的表面的凹部3W及凸部2在滿流探傷試驗(yàn)中雖然示出一些峰值，但是為賦予表 面的人工損傷導(dǎo)致的峰值5的一半W下，因此沒(méi)有作為噪聲而檢測(cè)出。
[0073] 但是，如圖6所示，在比較例2至比較例5的鐵焊管的凹凸結(jié)構(gòu)中，形成于鐵焊管的 表面的凹部W及凸部在滿流探傷試驗(yàn)中，示出與賦予表面的人工損傷導(dǎo)致的峰值5同樣高 的峰值。因此，比較例2至比較例5所設(shè)及的凹凸結(jié)構(gòu)在滿流探傷試驗(yàn)中作為噪聲而檢測(cè)出， 從而掩蓋了表面的人工損傷的峰值，在滿流探傷試驗(yàn)中妨礙該人工損傷被檢測(cè)出。
[0074] 而且，對(duì)于能夠檢測(cè)出人工損傷的實(shí)施例1至實(shí)施例4的鐵焊管及比較例1的鐵 焊管進(jìn)行蒸發(fā)傳熱性試驗(yàn)，據(jù)此，求出相對(duì)于具有平滑的表面的鐵焊管后稱為平滑管） 的傳熱性的提高率。具體而言，在介質(zhì)(氣里昂R134a)中分別設(shè)置作為試料的實(shí)施例1至實(shí) 施例4的鐵焊管及比較例1的鐵焊管，向運(yùn)些鐵焊管內(nèi)W恒定的流量(例如25L/分鐘)分 別供給了約35°C的溫水。并且，進(jìn)行了此時(shí)的介質(zhì)(氣里昂R134a)的溫度變化、實(shí)施例1至實(shí) 施例4的鐵焊管1內(nèi)的溫度變化、被供給至比較例1所設(shè)及的鐵焊管內(nèi)的溫水的溫度變化、溫 水的壓力W及溫水的流量的測(cè)量。
[0075] 基于所述測(cè)量的結(jié)果，算出了各鐵焊管的蒸發(fā)傳熱性能。具體而言，進(jìn)行了基于實(shí) 施例1至實(shí)施例4的鐵焊管及比較例1的鐵焊管的溫度及流量的溫水(約35°C)與介質(zhì)(氣 里昂R134a)之間的換熱量的計(jì)算、基于該換熱量的熱傳遞系數(shù)al的計(jì)算、W及用于比較的 平滑管的熱傳遞系數(shù)02的計(jì)算。并且，求出相對(duì)于平滑管的熱傳遞系數(shù)a2的實(shí)施例1至實(shí)施 例4的鐵焊管及比較例1的鐵焊管的熱傳遞系數(shù)al之比來(lái)作為對(duì)平滑管傳熱性提高率。 良P，對(duì)平滑管傳熱性提高率是設(shè)平滑管的熱傳遞系數(shù)a2為1.00時(shí)的實(shí)施例1至實(shí)施例4的鐵 焊管及比較例1的鐵焊管的熱傳遞系數(shù)的相對(duì)值。
[0076] 在此，考慮與平滑管進(jìn)行比較時(shí)的具有凹凸面的鐵焊管1的傳熱性能，則用于換熱 器用板的鐵焊管1的對(duì)平滑管傳熱性提高率需要大于平滑管的熱傳遞系數(shù)02的1.00,而且， 本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)想要在換熱器中獲得顯著改善的換熱效率，則優(yōu)選對(duì)平滑管傳熱性提高率為 1.05W 上。
[0077] 根據(jù)表2可知，實(shí)施例1至實(shí)施例4所設(shè)及的鐵焊管1的對(duì)平滑管傳熱性提高率均為 1.07W上，具有充分的傳熱性能(換熱效率）。
[0078] 下面，參考下述表3說(shuō)明關(guān)于所述的蒸發(fā)傳遞性能的實(shí)驗(yàn)中使用的各鐵焊管上形 成的凸部的間距W及高度的參數(shù)。
[0079] 表 3
[Qn?n1
[0081] 如表3所示，實(shí)施例1的鐵焊管1中相對(duì)于凸部2的間距的平均值化的凸部2的間距 的最大值Pmax之比Pmax/化為1.22,相對(duì)于凸部2的間距P的平均值化的該凸部2的特定排列 方向的尺寸d的平均值da之比da/化為0.5，凸部2的最大高度H的平均值化與壁厚t之比化/t 為0.0213。
[0082] 同樣，實(shí)施例2的鐵焊管1中，Pmax/化=1.17、da/化=0.67、化A = 0.0268，實(shí)施例 3的鐵焊管1中，Pmax/化=1.24、da/化=0.67、化A = 0.03，實(shí)施例4的鐵焊管1中，Pmax/化 =1.52、da/F*a = 0.83、Ha/t = 0.039。
[0083] W上的測(cè)量結(jié)果表示:相對(duì)于鐵焊管1的特定排列方向上互相相鄰的凸部2的間距 P的平均值化的該特定方向上的凸部2的尺寸d的平均值da之比為0.90 W下、相對(duì)于鐵焊管1 的壁厚t的凸部2的最大高度H的平均化之比為0.11 W下、W及相對(duì)于所述間距P的平均值化 的該間距P的最大值Pmax之比小于2重要。
[0084] 另外，比較例1的鐵焊管滿足所述各比的條件，但是凸部最大高度H的平均值化為 11.0皿即小于12.0皿，因此，傳熱性能低，從而不能使用于換熱用的配管。
[0085] 因此，根據(jù)所述各實(shí)施例1至實(shí)施例4所設(shè)及的鐵焊管1，通過(guò)有效地?cái)U(kuò)大其表面積 來(lái)提高換熱效率，而且，由于微細(xì)的凹凸結(jié)構(gòu)成為沸騰核而蒸發(fā)傳熱效率提高，另一方面， 防止所形成的凹凸結(jié)構(gòu)在滿流探傷試驗(yàn)中作為噪聲而被檢測(cè)，據(jù)此，能夠W高精度檢測(cè)出 成為疲勞斷裂等原因的管表面的微小的損傷等缺陷。
[0086] 所述的鐵焊管1可通過(guò)包含W下步驟的制造方法來(lái)制造。也就是說(shuō)，該制造方法包 含如下步驟:凹凸結(jié)構(gòu)形成步驟，在鐵板的表面和背面的其中之一形成所述凹凸結(jié)構(gòu);成形 步驟，例如使用制管漉將形成有該凹凸結(jié)構(gòu)的鐵板成形為管狀；W及焊接步驟，將通過(guò)該成 形互相對(duì)頭的所述鐵板的寬度方向兩端通過(guò)焊接互相焊接。
[0087] 在所述凹凸形成步驟，所述鐵板的其中一面上形成所述凹凸結(jié)構(gòu)，該凹凸結(jié)構(gòu)包 含基面3W及相對(duì)于該基面3向徑向突出的多個(gè)凸部2。在此，所述多個(gè)凸部2的凸部最大高 度H的平均化被設(shè)定為12WI1《化《45WH，在特定排列方向上的凸部2的間距P被設(shè)定為相對(duì) 于其平均值化的最大值Pmax之比小于2^max/化<2)。而且，相對(duì)于所述間距P的平均值化 的該凸部2的特定排列方向的尺寸d的平均值da之比被設(shè)定為d/化《0.90，相對(duì)于凸部2的 最大高度H的平均化的鐵管的壁厚t之比被設(shè)定為化/t《0.11。
[0088] 形成有此種凹凸結(jié)構(gòu)的鐵板在所述成形步驟W形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的面分別朝 向一對(duì)制管漉的姿勢(shì)通過(guò)該制管漉之間而成形為管狀。此時(shí)，w不讓形成于該鐵板的表面 的凹凸結(jié)構(gòu)因與所述制管漉的摩擦而被壓扁、即不讓摩滅的方式設(shè)定該凹凸結(jié)構(gòu)的尺寸。 由此，該凹凸結(jié)構(gòu)在鐵板成形為鐵焊管1時(shí)，使該鐵焊管1的外周面具有充分的表面積，可使 該鐵焊管1具有高換熱效率。
[0089] 如上所述地成形為管狀的鐵板的寬度方向的兩端在所述焊接步驟通過(guò)TIG (Tungsten Inert GAS)焊接法等的縫焊而被接合。據(jù)此，完成鐵焊管1。
[0090] 如上所述，能夠提供具有高傳熱性且能夠W較高的精度檢測(cè)出表面缺陷的鐵焊管 W及制造該鐵焊管的方法。
[0091] 所提供的鐵焊管通過(guò)將鐵制的板形成為管狀，并將該板的端部互相對(duì)頭并焊接而 形成。所述鐵焊管具有外周面W及內(nèi)周面，在該外周面和內(nèi)周面的至少其中一面形成有凹 凸結(jié)構(gòu)。該凹凸結(jié)構(gòu)具有基面和相對(duì)于該基面向所述鐵焊管的徑向突出的多個(gè)凸部，運(yùn)些 凸部在所述鐵焊管的軸向和周向的至少其中之一方向上互相隔開(kāi)間隔而排列。所述凸部的 最大高度的平均化被設(shè)定為12WH《化《45曲1。所述最大高度是指W所述基面中在所述凸部 的周圍處于最低位的部分為基準(zhǔn)的所述凸部的突出方向的最大尺寸。
[0092] 在所述鐵焊管中，所述軸向和所述周向中所述多個(gè)凸部W相對(duì)小的間距排列的方 向亦即特定排列方向上，相對(duì)于該凸部的間距的平均值化的該凸部的間距的最大值Pmax之 比被設(shè)定為Pmax/化<2。所述多個(gè)凸部?jī)H在所述軸向和所述周向的其中之一方向上互相隔 開(kāi)間隔排列的情況下，該方向?yàn)樗鎏囟ㄅ帕蟹较颉?br>[0093] 而且，相對(duì)于所述凸部的間距的平均值化的所述特定排列方向的所述各凸部的尺 寸的平均值da之比被設(shè)定為da/Pa《0.90,在所述基面所存在的區(qū)域中該基面位于最低的 部位，相對(duì)于所述鐵焊管的壁厚t的所述凸部的最大高度的平均化之比被設(shè)定為化/t《 0.11。
[0094] 所述凸部最大高度的平均化為12wiiW上可使傳熱性能充分提高。另一方面，該平 均Ha為45wiiW下W及所述各比分別處于所述的范圍內(nèi)，能夠防止在滿流探傷試驗(yàn)中所述凹 凸結(jié)構(gòu)作為噪聲被檢測(cè)出從而妨礙所述鐵焊管的表面缺陷的檢測(cè)，據(jù)此，能夠W較高的精 度進(jìn)行該檢測(cè)。
[0095] 所提供的方法是制造所述的鐵焊管的方法，包括如下步驟:凹凸結(jié)構(gòu)形成步驟，在 具有長(zhǎng)度方向W及垂直于該長(zhǎng)度方向的寬度方向的鐵板的表面和背面的至少其中一面，W 所述多個(gè)凸部在所述長(zhǎng)度方向和所述寬度方向的至少其中之一方向上隔開(kāi)間隔排列的方 式形成所述凹凸結(jié)構(gòu)；成形步驟，對(duì)于形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的所述鐵板施加所述寬度方向 的彎曲，并使該寬度方向的兩端對(duì)頭，從而將該鐵板成形為管狀；W及焊接步驟，將互相對(duì) 頭的所述鐵板的寬度方向的兩端焊接而接合。
[0096] 該制造方法能夠制造出可提高換熱效率W及蒸發(fā)傳熱效率、且所形成的凹凸結(jié)構(gòu) 在滿流探傷試驗(yàn)中不會(huì)作為噪聲而被檢測(cè)、即能夠檢測(cè)出管表面的微小的損傷等缺陷的鐵 焊管。
[0097] 另外，本次公開(kāi)的實(shí)施方式在所有的點(diǎn)上為例示，不應(yīng)認(rèn)為用來(lái)限制。尤其在本次 公開(kāi)的實(shí)施方式中，未明確公開(kāi)的事項(xiàng)，例如運(yùn)轉(zhuǎn)條件和作業(yè)條件、各種參數(shù)、結(jié)構(gòu)物的尺 寸、重量、體積等并不脫離本領(lǐng)域技術(shù)人員通常實(shí)施的范圍，采用了只要是本領(lǐng)域技術(shù)人員 就能容易想到的值。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種鈦焊管，其特征在于:通過(guò)將鈦制的板形成為管狀，并將該板的端部互相對(duì)頭并 焊接而形成， 所述鈦焊管具有外周面以及內(nèi)周面，在該外周面和內(nèi)周面的至少其中一面形成有凹凸 結(jié)構(gòu)，該凹凸結(jié)構(gòu)具有基面和相對(duì)于該基面向所述鈦焊管的徑向突出的多個(gè)凸部，這些凸 部在所述鈦焊管的軸向和周向的至少其中之一方向上互相隔開(kāi)間隔而排列， 所述凸部的最大高度的平均Ha被設(shè)定為12ym<Ha<45ym， 所述鈦焊管的軸向和周向中所述多個(gè)凸部以相對(duì)小的間距排列的方向亦即特定排列 方向上，相對(duì)于該凸部的間距的平均值Pa的該凸部的間距的最大值Pmax之比被設(shè)定為 Pmax/Pa<2， 相對(duì)于所述間距的平均值Pa的所述特定排列方向的所述凸部的最大尺寸的平均值da 之比被設(shè)定為da/Pa<0.90， 在所述基面所存在的區(qū)域中該基面位于最低的部位，相對(duì)于所述鈦焊管的壁厚t的所 述凸部的最大高度的平均Ha之比被設(shè)定為Ha/t彡0.11。2. -種鈦焊管的制造方法，其特征是制造權(quán)利要求1所述的鈦焊管的方法，所述鈦焊管 的制造方法包括如下步驟： 凹凸結(jié)構(gòu)形成步驟，在具有長(zhǎng)度方向以及垂直于該長(zhǎng)度方向的寬度方向的鈦制的板亦 即鈦板的表面和背面的至少其中一面，以所述多個(gè)凸部在所述長(zhǎng)度方向和所述寬度方向的 至少其中之一方向上隔開(kāi)間隔排列的方式形成所述凹凸結(jié)構(gòu)； 成形步驟，對(duì)于形成有所述凹凸結(jié)構(gòu)的所述鈦制的板施加所述寬度方向的彎曲，并使 該寬度方向的兩端對(duì)頭，從而將該鈦板成形為管狀;以及 焊接步驟，將互相對(duì)頭的所述鈦板的寬度方向的兩端焊接而接合。
【文檔編號(hào)】F28F1/12GK106062454SQ201580009041
【公開(kāi)日】2016年10月26日
【申請(qǐng)日】2015年3月11日
【發(fā)明人】田村圭太郎, 藤井康之, 逸見(jiàn)義男, 大山英人
【申請(qǐng)人】株式會(huì)社神戶制鋼所