(57)【要約】【課題】表面に耐久性に優れた犠牲陽極層を有するオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管並びにオープンラック式気化器を提供すること。【解決手段】アルミニウム合金からなり、外周面の長手方向に平行な複数のフィンを有する伝熱管母材と、伝熱管母材の外表面に形成された犠牲陽極層とを有する。犠牲陽極層は、Ｚｎ：０．５〜２．０％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ：０．２〜０．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる。伝熱管母材と犠牲陽極層との界面における元素拡散層の厚さが２μｍ以上である。犠牲陽極層の厚さが、０．００５ｍｍ以上であることが好ましく、さらに犠牲陽極層の最大厚さをＴｍａｘ、最小厚さをＴｍｉｎとしたときに、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎが４以上であることが好ましい。【選択図】図１
2018071945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金からなり、外周面の長手方向に平行な複数のフィンを有する伝熱管母材と、
前記伝熱管母材の外表面に形成された犠牲陽極層とを有し、
前記犠牲陽極層は、Ｚｎ：０．５〜２．０％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ：０．２〜０．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、
前記犠牲陽極層の厚さが０．００５ｍｍ以上であり、
前記犠牲陽極層の最大厚さをＴｍａｘ、最小厚さをＴｍｉｎとしたときに、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎが４以上であり、さらに、
前記伝熱管母材と前記犠牲陽極層との界面における元素拡散層の厚さが２μｍ以上である、オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管。
【請求項２】
前記伝熱管母材は、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｆｅ：０．７％以下（０％を含まず）、Ｓｉ：０．６％以下（０％を含まず）、Ｃｕ：０．３％以下（０％を含まず）を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる、請求項１に記載のオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管。
【請求項３】
前記伝熱管母材は、Ｍｇ：２．２〜２．８％、Ｃｒ：０．１５〜０．３５％を含有し、さらに不純物としてＦｅ：０．４％以下、Ｓｉ：０．３％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる、請求項１に記載のオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管。
【請求項４】
前記伝熱管母材は、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｓｉ：０．２〜０．８％を含有し、さらに不純物としてＦｅ：０．３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる、請求項１に記載のオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管を製造する方法であって、
前記伝熱管母材の化学成分組成を有する筒状の中空ビレットと、該中空ビレットの外周側に配置された前記犠牲陽極層の化学成分組成を有する管状材とからなるクラッドビレットを準備し、
前記クラッドビレットを４８０〜５５０℃に加熱し、
押出機出側の速度が２〜６ｍ／ｍｉｎで間接マンドレル押出法によって押出する、オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載のオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管を備えた、オープンラック式気化器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オープンラック式気化器用アルミニウム合金伝熱管に関し、特に液化天然ガスなどの液体を気化するオープンラック式気化器に使用するための、表面に犠牲陽極層を有するアルミニウム合金伝熱管およびその製造方法並びにオープンラック式気化器に関する。
【背景技術】
【０００２】
オープンラック式気化器（以下、適宜、ＯＲＶという）では、産出地で液化された後に輸入し貯蔵されている液化天然ガス（以下、適宜、ＬＮＧという）をアルミニウム合金伝熱管の内部に通過させ、外部に海水をかけることで熱交換して気化させている。その際、熱交換性能を上げるため、外周面の長手方向に平行な複数のフィンを有する形状が採用されている。
【０００３】
通常アルミニウム合金は、海水に接すると腐食が発生しやすくなり、孔食が進展すると貫通孔ができてしまう。そのため、ＯＲＶに用いるアルミニウム合金としては、比較的耐食性の良好なＡｌ−Ｍｎ系、Ａｌ−Ｍｇ系、あるいはＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を用い、その表面に犠牲陽極層を付与することが多い。
【０００４】
表面犠牲陽極層の付与方法として、溶射あるいはクラッドなどの方法が用いられる。溶射の場合、単一成分のアルミニウム合金管を作製した後に、所定の組成の金属を溶射するため、製造しやすい利点がある。しかし、溶射層は多孔質であることから消耗しやすく、厚くても数１００μｍ程度の薄膜しか施工できないために耐久性が劣る欠点がある。
【０００５】
一方、クラッド伝熱管の場合には、一般に押出加工で犠牲陽極層を付与するため、押出に用いるビレット条件や押出条件を制御することで、犠牲陽極層の性状を制御することができる。特許文献１では、オープンラック式気化器に用いられるフィンチューブに関して、良好な熱伝導で液化天然ガスを気化させることができ、さらにフィンチューブの外周全体を犠牲陽極被膜で強固に被覆して海水に対する耐食性を向上させたとされるフィンチューブが開示されている。
【０００６】
しかし、特許文献１では、クラッド伝熱管の製造方法は提案されているものの、具体的な押出加工条件などの詳細条件については何ら開示されておらず、また、犠牲陽極層の耐久性についても明確でない。さらに押出方法については静水圧押出が提案されており、デッドゾーンの生成をアプローチ面を有する形状の工具（ダイス）で抑制することが記載されていることから、直接押出法による製造方法を示していることが分かる。しかし、直接押出法は、間接押出法に比べて押出圧力が増大し、生産性が低下する問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−００７８７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みて、多角的な実験を行った結果としてなされたものであり、表面に耐久性に優れた犠牲陽極層を有するアルミニウム合金伝熱管および当該伝熱管の製造方法並びにオープンラック式気化器を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、アルミニウム合金からなり、外周面の長手方向に平行な複数のフィンを有する伝熱管母材と、
前記伝熱管母材の外表面に形成された犠牲陽極層とを有し、
前記犠牲陽極層は、Ｚｎ：０．５〜２．０％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ：０．２〜０．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなり、
前記犠牲陽極層の厚さが０．００５ｍｍ以上であり、
前記犠牲陽極層の最大厚さをＴｍａｘ、最小厚さをＴｍｉｎとしたときに、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎが４以上であり、さらに、
前記伝熱管母材と前記犠牲陽極層との界面における元素拡散層の厚さが２μｍ以上である、オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管にある。
【００１０】
本発明の他の態様は、前記オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管を製造する方法であって、
前記伝熱管母材の化学成分組成を有する筒状の中空ビレットと、該中空ビレットの外周側に配置された前記犠牲陽極層の化学成分組成を有する管状材とからなるクラッドビレットを準備し、
前記クラッドビレットを４８０〜５５０℃に加熱し、
押出機出側の速度が２〜６ｍ／ｍｉｎの条件で、間接マンドレル押出法によって押出しを行う、オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管の製造方法にある。
【００１１】
本発明のさらに他の態様は、第１の態様のオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管を備えた、オープンラック式気化器にある。
【発明の効果】
【００１２】
前記オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管は、上記構成を具備することによって、耐久性に優れたものとなる。また、前記製造方法によれば、前記オープンラック式気化器用アルミニウム合金伝熱管を確実に製造することができる。そして、この優れた伝熱管を用いたオープンラック式気化器においては、従来よりも、伝熱管の寿命が長くなることにより、補修にかかる工数を低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１にかかる、オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管の断面形状を示す説明図。
【図２】実施例３にかかる、オープンラック式気化器の基本構成を説明するための、（ａ）正面図、（ｂ）Ａ−Ａ線矢視断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
前記オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管（以下、適宜、単に「伝熱管」という。）は、上述したごとく、アルミニウム合金からなり、外周面の長手方向に平行な複数のフィンを有する伝熱管母材と、この伝熱管母材の外表面に形成された犠牲陽極層とを有する。
【００１５】
（伝熱管母材）
伝熱管母材としては、種々の合金系のアルミニウム合金を採用しうる。例えば、伝熱管母材としては、Ａｌ−Ｍｎ系合金を採用することができる。すなわち、前記伝熱管母材は、Ｍｎ：１．０〜１．５％、Ｆｅ：０．７％以下（０％を含まず）、Ｓｉ：０．６％以下（０％を含まず）、Ｃｕ：０．３％以下（０％を含まず）を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるものとすることができる。
【００１６】
Ｍｎは母材強度を高める働きを有し、１．０％未満ではその効果が不十分で、１．５％を超えて含有すると押出性が低下する。そのため、さらに好ましいＭｎ含有範囲は１．０〜１．３％であり、最も好ましいＭｎ含有範囲は１．０〜１．２％である。
【００１７】
Ｆｅ、Ｓｉ、Ｃｕは、いずれもＭｎ系化合物の析出を促進して、押出後の結晶粒を微細化することで耐食性を向上させる働きを有するが、いずれも上記の上限を超えて含有されると耐食性が低下する。さらに好ましい含有範囲は、Ｆｅ：０．３〜０．５％、Ｓｉ：０．２％以下（０％を含まず）、Ｃｕ：０．２％以下（０％を含まず）である。その他不可避不純物はそれぞれ０．１％以下、合計０．１５％以下が許容される。
【００１８】
伝熱管母材としては、Ａｌ−Ｍｇ系合金を採用することもできる。すなわち、前記伝熱管母材は、Ｍｇ：２．２〜２．８％、Ｃｒ：０．１５〜０．３５％を含有し、さらに不純物としてＦｅ：０．４％以下、Ｓｉ：０．３％以下を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるものとすることができる。
【００１９】
Ｍｇは母材強度を高める働きを有し、２．２％未満ではその効果が不十分で、２．８％を超えて含有すると押出性が低下する。さらに好ましいＭｇ含有範囲は２．３〜２．７％である。
【００２０】
ＣｒはＣｒ系化合物を生成して、押出後の結晶粒を微細化することで耐食性を向上させる働きを有するが、０．１５％未満ではその効果が不十分で、０．３５％を超えて含有すると、粗大化合物を生成して耐食性が低下する。さらに好ましいＣｒ含有範囲は０．１５〜０．２５％である。
【００２１】
不純物として、Ｆｅ：０．４％以下、Ｓｉ：０．３％以下が許容されるが、上限を超えて含有されると耐食性が低下する。Ｆｅ、Ｓｉ以外の不可避不純物元素はそれぞれ０．１％以下、合計０．１５％以下が許容される。
【００２２】
伝熱管母材としては、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金を採用することもできる。すなわち、前記伝熱管母材は、Ｍｇ：０．４〜１．０％、Ｓｉ：０．２〜０．８％を含有し、さらに不純物としてＦｅ：０．３％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなるものとすることができる。
【００２３】
ＭｇとＳｉは、互いに結合してＭｇ２Ｓｉ化合物を生成することで母材強度を高める働きを有し、それぞれ下限以下ではその効果が不十分で、上限を超えて含有すると押出性が低下する。さらに好ましい含有範囲は、Ｍｇ：０．４〜０．８％、Ｓｉ：０．３〜０．６％、最も好ましい含有範囲は、Ｍｇ：０．４〜０．６％、Ｓｉ：０．３〜０．５％である。
【００２４】
Ｆｅは不純物として含有されるが、０．３％以下が許容され、０．３％を超えて含有されると耐食性が低下する。Ｆｅ以外の不可避不純物はそれぞれ０．１％以下、合計０．１５％以下が許容される。
【００２５】
（犠牲陽極層）
伝熱管母材の外表面に形成された犠牲陽極層は、Ｚｎ：０．５〜２．０％（質量％、以下同じ）、Ｆｅ：０．２〜０．５％を含有し、残部がＡｌ及び不可避不純物からなる。
【００２６】
Ｚｎは、犠牲陽極層の自然電位を卑にする働きを有するが、０．５％未満ではその効果が不十分になる。２．０％を超えてＺｎを含有しても特に悪影響はないが、耐食性にも影響しないことから、２．０％を上限とする。Ｚｎの好ましい含有範囲は、０．８〜１．５％である。
【００２７】
Ｆｅは犠牲陽極層の結晶粒を微細化して耐久性を向上する働きを有し、０．２％未満ではその効果が不十分で、０．５％を超えて含有すると押出性が低下する。好ましいＦｅ含有範囲は、０．２〜０．４％である。その他不可避不純物としてＳｉは０．２％以下が許容され、Ｓｉ以外の元素はそれぞれ０．１％以下、合計０．１５％以下が許容される。
【００２８】
次に、伝熱管母材は、その外面の長手方向に、平板状に連ねる一対のフィンの他にさらに複数のフィンあるいは凹凸を有する形態を取ることもできる。これらフィンあるいは凹凸が熱交換時の表面積を増大させ、熱交換性能を向上させている。上記フィンは上記本体部の外周面に６枚〜１８枚設けられていることが好ましい。上記フィンの数をこの範囲内に設定することによって、熱交換性能の向上を図ることができる。一方、フィンの数が６枚〜１８枚という比較的多い枚数の場合には、クラッド成形が難しくなる。そのため、フィンの数が多い場合には、特に、本願に開示した製造方法の利用が有効である。
【００２９】
また、伝熱管母材の外面は、フィンの外面も含めてその全体が犠牲陽極層に覆われている。そして、伝熱管母材と犠牲陽極層との界面における元素拡散層の厚さは２μｍ以上である。元素拡散層の厚さを２μｍ以上にすることで、元素拡散層の自然電位が傾斜的に伝熱管母材に近づき、犠牲陽極層が薄くなっても、厚い部分から優先的に腐食され、伝熱管の耐久性が向上する。好ましい元素拡散層の厚さは５μｍ以上である。一方、元素拡散層の厚さは、製造容易性の理由から５０μｍ以下とすることが好ましい。なお、元素拡散層の厚さが５０μmを超えても耐食性を含めた特性に悪影響を与えることはない。
【００３０】
また、犠牲陽極層の厚さは、０．００５ｍｍ以上とし、さらに前記犠牲陽極層の最大厚さをＴｍａｘ、最小厚さをＴｍｉｎとしたときに、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎが４以上とする。
【００３１】
上述したごとく、伝熱管母材自体が外周面の長手方向に平行な複数のフィンを有し、フィンを含む伝熱管母材の外表面全体を覆うように犠牲陽極層が形成される。フィン部分における犠牲陽極層の厚さは、フィン先端部が厚く、フィン付け根（谷部）が薄くなる傾向にある。犠牲陽極層の効果を十分に得るために、どの部位においても、犠牲陽極層の厚さを０．００５ｍｍ以上とする。より具体的には、最も薄い部分（フィン付け根（谷部））において、犠牲陽極層の厚さを０．００５ｍｍ以上に確保する。犠牲陽極層の厚さが０．００５ｍｍ未満の場合は耐食性が低下するおそれがある。
【００３２】
一方、犠牲陽極層の厚さは、５ｍｍ以下とすることが好ましい。より具体的には、最も厚い部分（フィン先端部）では、犠牲陽極層の厚さは５ｍｍ以下とすることが好ましい。犠牲陽極層の厚さが５ｍｍを超えると、優先腐食で犠牲陽極層の厚さが減少した時に形状変化が大きくなり、熱交換性能が低下するおそれがある。
【００３３】
さらに好ましい犠牲陽極層の厚さは０．００７ｍｍ以上、４ｍｍ以下、最も好ましい犠牲陽極層の厚さは０．０１ｍｍ以上、３ｍｍ以下である。
【００３４】
また、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎは４以上にする。犠牲陽極層の厚い部分と薄い部分を積極的に設け、かつ、その厚さの関係をＴｍａｘ／Ｔｍｉｎは４以上とすることによって、犠牲陽極層の厚いフィン先端部分からの優先腐食を促し、犠牲陽極層の最も薄いフィン付け根（谷部）の耐久性を向上させることができる。特にフィン付け根（谷部）が腐食すると、実質的な厚さが局部的に低下し、耐圧性が低下するので好ましくない。Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎが４未満では十分な耐久性向上効果が得られない。さらに好ましくは、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎは１０以上である。
【００３５】
なお犠牲陽極層と伝熱管母材との界面には元素拡散層が存在するが、元素拡散層を含んだ状態であっても、犠牲陽極層と母材では結晶粒径が異なることから、断面偏光ミクロ組織や、ケラー氏液などによるエッチング後の断面ミクロ組織観察によって、明確に判別できる。すなわち、ミクロ組織観察によって犠牲陽極層と母材を識別するが、それぞれに元素拡散層が存在することになる。なお元素拡散層の厚さについては、ＥＭＰＡなどの分析装置によって測定が可能である。
【００３６】
続いて、当該伝熱管の製造方法について説明する。
まず、所定の伝熱管母材組成を有するアルミニウム合金中空ビレットを作製し、その外周を機械的に切削する。外周の切削（外削）は、鋳肌が除去できていれば、切削量は任意で良い。外周に鋳肌が残存すると、犠牲陽極層と母材の元素拡散が不十分になり、元素拡散層の厚さが下限未満になって耐久性が低下する。
【００３７】
外削したビレットの外周に、所定の厚さで犠牲陽極層の組成を有する管状材を被せ、クラッドビレットを作製する。当該管状材は押出材や圧延材などで作製された、展伸材であることが好ましい。また当該管状材の厚さは、最終的な押出製品であるオープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管のサイズや形状に応じて、最適なものを使用する。
【００３８】
次に、前記クラッドビレットを４８０〜５５０℃に加熱し、間接押出機にてマンドレル押出する。押出速度は、押出機出側の速度が２〜６ｍ／ｍｉｎとなるように設定する。直接押出の場合には、背景技術に記載したとおり、押出圧力が増大し、生産性が低下する問題があるため、間接押出を採用する。
【００３９】
また、マンドレル押出法以外に、ポートホール押出法もあるが、その場合にはクラッド層が溶着部に流入することがあり、機能上問題が発生する。そのため、クラッド材の押出に適したマンドレル押出法を採用する。
【００４０】
クラッドビレットの加熱温度は、上述したごとく、４８０〜５５０℃とする。ビレット加熱温度が４８０℃未満の場合、元素拡散層の厚さが下限未満になることがあり、耐久性の低下を招く。ビレット加熱温度が５５０℃を超えると、押出で割れが発生しやすくなる。
【００４１】
押出速度は、上述したごとく、押出機出側の速度が２〜６ｍ／ｍｉｎとなるように設定する。押出機出側の速度が２ｍ／ｍｉｎ未満でも強度、耐久性には悪影響を及ぼさないが、生産性が低下してコストが高くなる。押出機出側の速度が６ｍ／ｍｉｎを超えると、押出で割れが発生しやすくなる。
【００４２】
押出後の製品（伝熱管）に対し、必要に応じて熱処理を追加することができる。例えば、軟化処理や人工時効処理などを行うことができる。
【実施例】
【００４３】
以下において、本願発明の実施例について説明する。なお、この実施例は、本願発明の好ましい一実施態様を説明するためのものであって、これにより本願発明が制限されるものでない。
【００４４】
（実施例１）
表１に示す伝熱管母材（以下、適宜、母材という）用の化学成分を有する合金Ａ〜Ｍ（以下、適宜、母材合金という）について、直径φ２３１ｍｍのアルミニウム合金ビレットをＤＣ鋳造法で作製し、長さ７００ｍｍに切断後、旋盤で外径φ２１７．５ｍｍまで外削し、内径φ６０ｍｍの穴明け加工を行い、中空ビレットを作製した。
【００４５】
また別途、表２に示す犠牲陽極層用の合金ＡＡ〜ＡＥ（以下、適宜、犠牲陽極材という）の化学成分を有する外径φ２３０ｍｍ、内径φ２１８ｍｍの管状材をそれぞれ熱間押出で作製し、長さ７００ｍｍに切断した。そして、表３の試験材１〜１９に示す組み合わせで、管状材を中空ビレットに被せることで、クラッドビレットを作製した。
【００４６】
【表１】
2018071945.tif 000003
【００４７】
【表２】
2018071945.tif 000004
【００４８】
各クラッドビレットを５２０℃に加熱して、マンドレル押出に供した。得ようとする押出材である伝熱管１の外面形状は、図１に示すごとく、本体部１０の外周側に１８０°離れて平板状に連ねる一対の第１フィン１１と、その間に３０°ピッチで並んだ１０枚の第２フィン１２を有している。それぞれのフィン先端の厚さは、第１フィン１１の厚さＴ１が４．３ｍｍ、第２フィン１２の厚さＴ２が３．２ｍｍである。本体部１０の外径をＤ、本体部１０からの第１フィンの突出量をＬ１、第２フィンの突出量をＬ２とすると、Ｄ＝４０ｍｍ、Ｌ１＝１６ｍｍ、Ｌ２＝１４ｍｍである。谷部の円弧形状の曲率半径は、第１フィン１１と第２フィン１２の間の曲率半径Ｒａが４．０ｍｍ、第２フィン１２同士の間の曲率半径Ｒｂが４．７ｍｍである。また、同図に示すごとく、伝熱管１の内面形状は、内周側に３０°ピッチで高さ２．５ｍｍの溝を計１２本有し、内接円直径ｄはφ２４ｍｍである。そして、外周面全周には、フィン及び谷部を含めて全周が犠牲陽極層２により覆われている。
【００４９】
外面形状はダイスで形成し、内面形状はマンドレル先端で形成するよう、間接押出機で押出機出側速度５ｍ／ｍｉｎの熱間押出を行った。押出後は空冷を行うことで、試験材１〜１９を得た。なお、試験材１３〜１９は、押出後に１８０℃で４時間の人工時効処理を行い、評価に供した。
【００５０】
試験材１〜１９について、それぞれ以下の方法で犠牲陽極層の厚さ測定、犠牲陽極層と母材の元素拡散層厚さ測定、母材の硬さ測定、耐久性評価を行った。
【００５１】
＜犠牲陽極層の厚さ測定＞
試験材を長さ２０ｍｍに切断し、押出方向に垂直な面が観察面になるよう樹脂埋めし、耐水研磨紙で＃１２００まで研磨後、アルミナ水溶液によるバフ研磨を行い、ケラー氏液によるエッチングを行う。そして、フィン先端の最大犠牲陽極層厚さ（Ｔｍａｘ）の測定、およびフィン谷部の最小犠牲陽極層厚さ（Ｔｍｉｎ）を測定した。
【００５２】
＜犠牲陽極層と母材の元素拡散厚さ測定＞
上記犠牲陽極層厚さ測定と同じ樹脂埋め試験片を用い、バフ研磨まで行った状態で、ケラー氏液によるエッチングをせずに、ＥＰＭＡで１０００倍の倍率になるよう、元素マッピング像を測定する。このとき、測定元素はＡｌ、Ｍｎ、Ｍｇ、Ｚｎとし、コントラストの変化する幅をマッピング像から読み取り、元素拡散厚さを測定した。
【００５３】
＜母材の硬さ測定＞
上記犠牲陽極層厚さ測定と同じ樹脂埋め試験片を用い、バフ研磨まで行った状態で、ケラー氏液によるエッチングをせずに、伝熱管母材の任意の位置でビッカース試験機による硬さ測定を行った。このとき合格基準は、Ａｌ−Ｍｎ系の場合には２５以上、Ａｌ−Ｍｇ系の場合には４０以上、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系の場合には５０以上とした。
【００５４】
＜耐久性評価＞
試験材を長さ１００ｍｍに切断し、切断面および内面をビニール樹脂で被覆する。試験液として、純水１Ｌあたり３０ｇのＮａＣｌと１０ｍＬのＨＣｌを含有する水溶液を試験片毎に２Ｌずつ作製する。各試験片を室温の試験液に浸漬し、２４時間経過後、取出し、水洗して腐食状況を確認する。フィン谷部のクラッド層が残存していれば合格、クラッド層が一部でもなくなり、母材が露出していれば不合格と判定した。
【００５５】
試験結果を表３に示す。表３にみられるように、試験材１〜１９はいずれも犠牲陽極層の厚さが０．００５ｍｍ以上、５ｍｍ以下、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎが４以上であり、元素拡散層厚さが２μｍ以上であり、母材硬さが合格基準以上で、耐久性評価も合格であった。なお、表３には、押出性も示したが、押出材に割れ等が生じることなく成形できた場合を良好とした。試験材１〜１９はいずれも良好であった。
【００５６】
【表３】
2018071945.tif 000005
【００５７】
（比較例１）
表１に示す化学成分を有する合金Ａ、Ｅ、ＪおよびＮ〜Ｖについて、実施例１と同じ条件で中空ビレットを作製し、表２の合金ＡＣおよび合金ＡＦ〜ＡＩの組成を有する外径φ２３０ｍｍ、内径φ２１８ｍｍの管状材を熱間押出で作製し、長さ７００ｍｍに切断して、表４の試験材２０〜４０に示す組合せで前記中空ビレットに被せることで、クラッドビレットを作製した。
【００５８】
各クラッドビレットを実施例１に示す条件でマンドレル押出を行い、押出後は空冷を行うことで、試験材２０〜４０を得た。このとき、押出材（伝熱管１）の形状は実施例１と同じとし、試験材２６〜２８および試験材３４、３７、４０は押出後に１８０℃で４時間の人工時効処理を行った。
【００５９】
試験材２０〜４０について、それぞれ実施例１と同一条件で犠牲陽極層の厚さ測定、犠牲陽極層と母材の元素拡散層厚さ測定、母材の硬さ測定、耐久性評価を行った。試験結果を表４に示す。
【００６０】
試験材２０は母材のＭｎ含有量が下限未満であったため、硬さが低かった。試験材２１は母材のＭｎ含有量が上限を超えたため、押出で内面割れが発生した。試験材２２は母材のＳｉ、Ｆｅ、Ｃｕ含有量がそれぞれ上限を超えたため、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。
【００６１】
試験材２３は母材のＭｇおよびＣｒ含有量が下限未満であったため、硬さが低く、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。試験材２４は母材のＭｇ含有量が上限を超えたため、押出で内面割れが発生した。試験材２５は母材のＳｉ、Ｆｅ、Ｃｒ含有量が上限を超えたため、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。
【００６２】
試験材２６は母材のＭｇ、Ｓｉ含有量が下限未満のため、硬さが低かった。試験材２７は母材のＭｇ、Ｓｉ含有量が上限を超えたため、押出で内面割れが発生した。試験材２８は母材のＦｅ含有量が上限を超えたため、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。試験材２９〜３１はそれぞれ犠牲陽極層のＺｎ含有量が下限未満のため、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。
【００６３】
試験材３２〜３４はそれぞれ犠牲陽極層のＺｎ含有量が上限を超えているが、耐久性は合格しており、押出で割れも発生せず、押出性にも問題なかった。試験材３５〜３７はそれぞれ犠牲陽極層のＦｅ含有量が下限未満のため、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。試験材３８〜４０はそれぞれ犠牲陽極層のＦｅ含有量が上限を超えたため、押出で外面割れが発生した。
【００６４】
【表４】
2018071945.tif 000006
【００６５】
（比較例２）
表１に示す化学成分を有する合金Ａ、Ｅ、Ｊについて、実施例１と同じ条件で中空ビレットを作製し、表２の合金ＡＣの組成を有する外径φ２３０ｍｍ、内径φ２１８ｍｍの管状材を熱間押出で作製し、長さ７００ｍｍに切断して、前記中空ビレットに被せることで、クラッドビレットを作製した。
【００６６】
各クラッドビレットを５２０℃に加熱して、マンドレル押出に供した。得ようとする押出材である伝熱管１の外面形状は、図１に示すごとく、本体部１０の外周側に１８０°離れて平板状に連ねる第１フィン１１と、その間に３０°ピッチで並んだ１０枚の第２フィン１２を有している。それぞれのフィン先端の厚さは、第１フィン１１の厚さＴ１が３．１ｍｍ、第２フィンの厚さＴ２が２．０ｍｍである。本体部１０の外径をＤ、本体部１０からの第１フィンの突出量をＬ１、第２フィンの突出量をＬ２とすると、Ｄ＝２８ｍｍ、Ｌ１＝８ｍｍ、Ｌ２＝６ｍｍである。谷部の円弧形状の曲率半径は、第１フィン１１と第２フィン１２の間の曲率半径Ｒａが２．２ｍｍ、第２フィン同士の間の曲率半径Ｒｂが１．８ｍｍである。また、伝熱管１の内面形状は、内周側に３０°ピッチで高さ２ｍｍの溝を計１２本有し、内接円直径ｄはφ１６ｍｍである。そして、外周面全周には、フィン及び谷部を含めて全周が犠牲陽極層２により覆われている。
【００６７】
それぞれ外面形状はダイス、内面形状はマンドレル先端で形成するよう、間接押出機で押出機出側速度５ｍ／ｍｉｎの熱間押出を行い、押出後は空冷を行うことで、試験材４１〜４３を得た。なお、試験材４３は押出後に１８０℃で４時間の人工時効処理を行い、評価に供した。
【００６８】
試験材４１〜４３について、それぞれ実施例１と同一条件で犠牲陽極層の厚さ測定、犠牲陽極層と母材の元素拡散層厚さ測定、母材の硬さ測定、耐久性評価を行った。試験結果を表４に示す。
【００６９】
試験材４１〜４３はいずれもＴｍａｘ／Ｔｍｉｎが下限未満のため、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。
【００７０】
（実施例２）
表１に示す化学成分を有する合金Ａ、Ｅ、Ｊについて、実施例１と同じ条件で中空ビレットを作製し、表２の合金ＡＣの組成を有する外径φ２３０ｍｍ、内径φ２１８ｍｍの管状材を熱間押出で作製し、長さ７００ｍｍに切断して、前記中空ビレットに被せることで、クラッドビレットを作製した。
【００７１】
各クラッドビレットを、表５に示す試験材４４〜４９の条件でマンドレル押出を行い、押出後は空冷を行うことで、試験材４４〜４９を得た。このとき、押出材の形状は実施例１と同じとし、試験材４８〜４９は押出後に１８０℃で４時間の人工時効処理を行った。
【００７２】
試験材４４〜４９について、それぞれ実施例１と同一条件で犠牲陽極層の厚さ測定、犠牲陽極層と母材の元素拡散層厚さ測定、母材の硬さ測定、耐久性評価を行った。試験結果を表６に示す。
【００７３】
表６にみられるように、合金４４〜４９はいずれも犠牲陽極層の厚さが０．００５ｍｍ以上、５ｍｍ以下、Ｔｍａｘ／Ｔｍｉｎが４以上であり、元素拡散層厚さが２μｍ以上であり、母材硬さが合格基準以上で、耐久性評価も合格であり、押出性も良好であった。
【００７４】
【表５】
2018071945.tif 000007
【００７５】
【表６】
2018071945.tif 000008
【００７６】
（比較例３）
表１に示す化学成分を有する合金Ａ、Ｅ、Ｊについて、実施例１と同じ条件で中空ビレットを作製し、表２の合金ＡＣの組成を有する外径φ２３０ｍｍ、内径φ２１８ｍｍの管状材を熱間押出で作製し、長さ７００ｍｍに切断して、前記中空ビレットに被せることで、クラッドビレットを作製した。
【００７７】
各クラッドビレットを、表５に示す試験材５０〜５８の条件でマンドレル押出を行い、押出後は空冷を行うことで、試験材５０〜５８を得た。このとき、押出材の形状は実施例１と同じとし、試験材５６〜５８は押出後に１８０℃で４時間の人工時効処理を行った。
【００７８】
試験材５０〜５８について、それぞれ実施例１と同一条件で犠牲陽極層の厚さ測定、犠牲陽極層と母材の元素拡散層厚さ測定、母材の硬さ測定、耐久性評価を行った。試験結果を表６に示す。
【００７９】
試験材５０、５３、５６はいずれもビレット温度が下限未満のため、元素拡散層の厚さが下限未満になり、耐久性評価で母材が露出し、不合格となった。試験材５１、５４、５７はいずれもビレット温度が上限を超えたため、押出で内面割れが発生した。試験材５２、５５、５８はいずれも押出機出側の速度が上限を超えたため、押出で内面割れが発生した。
【００８０】
（実施例３）
図２を用いて、上述した伝熱管１を備えたオープンラック式気化器５の基本構成について簡単に説明する。同図に示すごとく、オープンラック式気化器５は、伝熱管１を多数平行に配列する共に、第１フィン１１を平面状に連ねて構成した熱交換パネル５１を有している。熱交換パネル５１の上下には、上部ヘッダー５２及び下部ヘッダー５３が設けられ、それぞれ、各伝熱管１に連通している。このような熱交換パネル５１及び上部ヘッダー５２及び下部ヘッダー５３を組み合わせたパネルユニットが、多数所定間隔を空けて並列に配置され、すべての上部ヘッダー５２及び下部ヘッダー５３は、それぞれ上部マニホールド５２５及び下部マニホールド５３５に接続される。
【００８１】
各熱交換パネル５１の間には、熱交換パネル５１の表面に沿って流下させる海水６を供給するためのトラフ５６が配置されている。トラフ５６には、海水供給管５７が接続されている。
【００８２】
そして、上記オープンラック式気化器５においては、液体であるＬＮＧが、下部マニホールド５３５を経て下部ヘッダー５３に供給され、伝熱管１内を上昇中に、熱交換パネル５１の外面を流下する海水６との熱交換により気化し、気体であるＮＧとして上部ヘッダー５２から上部マニホールド５２５へと導かれる。
【００８３】
このような構成及び機能を有するオープンラック式気化器５に、上述した伝熱管１を用いることにより、従来よりも、伝熱管１の寿命が長くなり、補修にかかる工数の低減を図ることができる。
【００８４】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の実施形態に変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８５】
１  オープンラック式気化器用アルミニウム合金製伝熱管（伝熱管）
１０  本体部
１１  第１フィン
１２  第２フィン
２  犠牲陽極層
【図１】
2018071945.tif 000009
【図２】
2018071945.tif 000010