熱交換用鋼管（熱伝達用鋼管）｜用途別種類

熱交換用鋼管（熱伝達用鋼管）｜ボイラ、熱交換器用など

ここでは鋼管を用途別に分類した場合、熱交換用鋼管（熱伝達用鋼管）に分類される鋼管の種類について解説しています。

熱交換用鋼管（熱伝達用鋼管）とは、一般に、配管（鋼管）の内部流体（液体又は気体）と外部との相互間で熱の受け渡しを行うために用いられる鋼管です。

このような熱伝達用の鋼管は、各種のボイラや熱交換器、コンデンサ、蒸気タービン、放熱器、復水器、冷凍用熱交換器などに多く用いられます。

熱伝達用鋼管は、一般に使用条件が高温・高圧を伴う圧力容器であるものが多く危険を伴う用途であるため、厳しい設計条件・寸法精度、検査基準やが設定されています。

高温高圧の気体・液体を封入する圧力容器として取り扱われる鋼管である場合には、JIS規格だけでなく、労働安全衛生法に基づくボイラー及び圧力容器安全規則や高圧ガス保安法などの各種法律などに抵触する場合もありますので、設計や使用にあたっては高い専門性や知識が必要になります。

JIS規格には、ボイラ・熱交換器用炭素鋼鋼管、ボイラ・熱交換器用合金鋼管、ボイラ・熱交換器用ステンレス鋼鋼管、低温熱交換器用鋼管、熱交換器用銅合金管などがあります。

■ 熱交換用鋼管（熱伝達用鋼管）

ボイラ、熱交換器用炭素鋼鋼管（STB）

JIS G 3461
パイプの内外で熱の授受のために使用する炭素鋼鋼管。
例えば、普通の高温特性を要するボイラの水管、煙管、過熱器管、空気予熱器管、化学工業・石油工業用熱交換器管、コンデンサ管、触媒管などに使用（ただし、加熱炉用鋼管や低温熱交換器用鋼管には適用しない）。
STB340、STB410、STB510 など。
・対応外国規格（参考）：
ASTM A161,A192,A178,A226,A179,A556,A210,A557,A214 ／ BS 3059 ／ DIN 17175,17177
・製造方法 ： 継目無（シームレス）、電気抵抗溶接
・用途分野 ： 機械

ボイラ、熱交換器用合金鋼鋼管（STBA）

JIS G 3462
パイプの内外で熱の授受のために使用する合金鋼鋼管。
用途としては概ね JIS G 3461 ボイラ、熱交換器用炭素鋼鋼管（STB） と同じだが、温度・圧力のやや高い部所に対応できる耐熱、耐高温性が必要になる場合などに使用される。
モリブデン鋼鋼管（STBA12、STBA13）、クロムモリブデン鋼鋼管（STBA20、STBA22、STBA23、STBA24、STBA25、STBA26） など。
・対応外国規格（参考）：
ASTM A161,A213,A199,A250,A200,A423,A209 ／ BS 3059 ／ DIN 17175,17177
・製造方法 ： 継目無（シームレス）、電気抵抗溶接
・用途分野 ： 機械

ボイラ、熱交換器用ステンレス鋼鋼管（SUS-TB）

JIS G 3463
パイプの内外で熱の授受のために使用するステンレス鋼鋼管。
耐食性、耐熱性、耐高温酸化性、極低温特性を有し、高温、高圧ボイラ用（ボイラの過熱器）、化学工業・石油工業の熱交換器、コンデンサ管、触媒管、極低温用などに使用される。
オーステナイト系 ：
SUS304TB、SUS304HTB、SUS304LTB、SUS309TB、SUS309STB、SUS310TB、SUS310STB、SUS312LTB、SUS316TB、SUS316HTB、SUS316LTB、SUS316TiTB、SUS317TB、SUS317LTB、SUS321TB、SUS321HTB、SUS347TB、SUS347HTB、SUS836LTB、SUS890LTB、SUSXM15J1TB
オーステナイト・フェライト系 ： SUS329J1TB、SUS329J3LTB、SUS329J4LTB
フェライト系 ：
SUS405TB、SUS409TB、SUS409LTB、SUS410TB、SUS410TiTB、SUS430TB、SUS430LXTB、SUS430J1LTB、SUS436LTB、SUS444TB、SUSXM8TB、SUSXM27TB
・対応外国規格（参考）：
ASTM A213,A249,A268,A269,A271,A632 ／ BS 3059 ／ DIN 17440,2462
・製造方法 ： 継目無（シームレス）、TIG溶接、自動アーク溶接、レーザ溶接
・用途分野 ： 機械

低温熱交換器用鋼管（STBL）

JIS G 3464
氷点以下の特に低い温度で、パイプの内外で熱の授受のために用いる鋼管。
-15℃程度以下の特に低い温度の化学工業、冷凍用熱交換器、コンデンサ管などに使用。
炭素鋼鋼管（STBL380）、ニッケル鋼鋼管（STBL450、STBL690）がある。
・対応外国規格（参考）：
ASTM A334 ／ BS 3603
・製造方法 ： 継目無（シームレス）、電気抵抗溶接
・用途分野 ： 機械

熱交換器用継目無ニッケルクロム鉄合金管（NCF-TB）

JIS G 4904
管の内外で熱の授受を行うことを目的とする場所、例えば化学工業、石油工業の熱交換器管、コンデンサ管、原子力用の蒸気発生器管などに使用する継目無ニッケルクロム鉄合金管。
NCF600TB、NCF625TB、NCF690TB、NCF800TB、NCF800HTB、NCF825TB など。
・対応外国規格（参考）：−
・製造方法 ： 継目無（シームレス）
・用途分野 ： 機械

熱交換器用チタン管及びチタン合金管（TTH*）

JIS H 4631
管の内外で熱の授受を行うことを目的として使用する断面が円形の耐食用のチタン管及びチタン合金管。
化学装置、石油精製装置、パルプ製紙工業装置、発電設備、海水淡水化装置などに用いられる。
TTH270、TTH340、TTH480、TTH270Pd、TTH340Pd、TTH480Pd、TTH345NPR、TTH450NPR、TTH343Ta、TTH240Pd、TTH345Pd、TTH345PCo、TTH450PCo、TTH275RN、TTH410RN、TTH483RN、TTH1500Al など。
・対応外国規格（参考）：−
・製造方法 ： 継目無（シームレス）又は溶接
・用途分野 ： 機械

銅及び銅合金の継目無管（C****）

JIS H 3300
展伸加工した断面が丸形の銅及び銅合金継目無管。
復水器用黄銅（C4430、C6870、C6871、C6872）、復水器用白銅（C7060、C7100、C7150、C7164） など。
復水器用黄銅：
耐食性がよく、特に C6870、C6871 及び C6872 は、耐海水性がよい。火力・原子力発電用復水器用、船舶用復水器用、給水加熱器用、蒸留器用、油冷却器用、造水装置などの熱交換器用など。
復水器用白銅：
耐食性がよく、特に耐海水性がよく、比較的高温の使用に適する。船舶用復水器用、給水加熱器用、化学工業用、造水装置など。
・対応外国規格（参考）：−
・製造方法 ： 継目無（シームレス）
・用途分野 ： 機械

■ ボイラ（ボイラー）

ボイラ（ボイラー）とは、燃料を燃焼させることによって得られる熱を水に受け渡して、水蒸気や温水に換える熱源機器です。

日本国内では、労働安全衛生法に基づくボイラー及び圧力容器安全規則によって、設置や定期検査、取扱いなどが規制されているほか、発電所に設置されるボイラーは電気事業法に基づいて技術基準や設置認可、使用前検査、定期検査などが定められています。

ボイラーの種類には、構造の違いにより分類すると、以下のようなボイラーがあります。

水管ボイラ

伝熱部が水管となっているボイラーで、循環方法の違いにより、貫流ボイラー（水を水管の一方から押し込み循環させること無く蒸気に変えるタイプのボイラ）、強制循環ボイラー（水を循環ポンプにより強制的に循環させて蒸気に変えるタイプ）、自然循環ボイラー（水の温度による比重の差で循環させて蒸気に変えるタイプ）などがある。

丸ボイラ

ボイラーの構造上、中小規模のものが多い鋼鉄製の水を満たした缶を主体としたボイラー。
煙管ボイラ（水缶に多数配置した煙管に燃焼室の燃焼ガスを通すことによって熱するタイプのボイラー）、炉筒ボイラ（水缶内に円筒形の燃焼室である炉筒を設けたタイプ）、炉筒煙管ボイラ（炉筒と煙管とがあるタイプ）、立ボイラ（縦型の水缶内に炉を設けたタイプ）などがある。

鋳鉄ボイラ

ボイラーの構造に鋳鉄を用いたタイプのボイラー。

■ 熱交換器

熱交換器とは、液体や気体など、流体高温の物体から低温の物体へ効率的に熱を移動させるための機器です。

熱交換器の用途としては、蒸気タービン（復水器、蒸気発生器など）、加熱・冷却プロセス、空気調和、換気、船舶や車両用等がありますが、ボイラーも熱交換器の集合体と言えます。

内部圧力の高くなる熱交換器では圧力容器として取り扱われ、ボイラー及び圧力容器安全規則の規制を受けたり、高圧ガスを使用するものなどは、高圧ガス保安法などの法律を遵守する必要があります。

熱を交換する媒体の流れ方により、対向流式（加熱媒体と冷却媒体が向かい合わせに接して流れるタイプの熱交換器）、並流式（加熱媒体と冷却媒体が同じ向きに接して流れるタイプ）、直交流式（熱媒体と冷却媒体が直交して流れるタイプ）があります。

また、熱交換器の構造の違いによっては、以下のようなさまざまな形式があります。

• スパイラル式
• プレート式
• 二重管式
• 多管円筒式
• 多重円管式
• 渦巻管式
• 渦巻板式
• タンクコイル式
• タンクジャケット式
• 直接接触液液式
• 空冷式
• 直接接触式
• フィンチューブ熱交換器
• 静止型
• 回転再生式
• 周期流蓄熱式
• 蒸発装置熱交換器
• 蒸発冷却熱交換器
• 噴霧蒸発式
• リボイラ式
• 液膜式
• 泡沫接触式
• 遠心薄膜式
• 掻面式
• 掻面液膜式