ファーネスに使用される内表面を大きくしたチューブ、製造方法および使用
本発明は、ファーネスに使用されるチューブであって、チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に溶接により固定された少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）をもっている。本発明は、また、電子溶接またはレーザービーム溶接するステップを有して、チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）上に少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を接合するチューブの製造方法である。本発明のチューブは、リフォーミングまたはスチームクラッキング、または鉄鉱石の直接還元設備（ＤＲＩ）ファーネスに使用することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてファーネスに使用される内表面を大きくしたチューブに関するものである。さらにこの発明は、そのチューブの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の使用分野でのファーネスは、石油化学ファーネスであり、また鉄の直接還元（ＤＲＩ）装置の加熱ファーネスである。
【０００３】
石油化学プラントで使用されるファーネスには２つのタイプがあり、エチレンを生産するスチームクラッキングファーネスと、水素と一酸化炭素を生産するスチームリフォーミングファーネスである。
【０００４】
これらのファーネスには、被処理製品を予熱する対流部分と、リフォーミングまたはクラッキング反応が起こる輻射部分がある。ファーネスの輻射部分は、非常に長いチューブで構成され、その入口部分に、対流部分で予熱された被処理製品、すなわち、リフォーミングではメタンが、クラッキングではエタン、プロパン、ブタン、ナフサ、および重質炭化水素が注入される。
【０００５】
これら２つのタイプのファーネスでは、スチームも注入される。これらのチューブは、強靭な材料で作られ、輻射で加熱される。チューブは、一般に垂直に並べられるが、特に古いファーネスでは水平に並べられているものがある。
【０００６】
チューブ内を循環するガスとチューブ内の熱により、炭素鎖を開裂させる。そして、チューブ出口で、スチームクラッキングファーネスの場合にはエチレンとプロピレンが、リフォーミングファーネスでは水素と一酸化炭素が回収される。
【０００７】
ＤＲＩファーネスでも、長いチューブが使用されている。これらのファーネスは、前述したリフォーミングやクラッキングファーネスと同様に使用される。より正確には、リフォーミングファーネスで生成した鉄鉱石還元ガスが、チューブ内を循環するように作られている。従ってチューブは、石油化学ファーネスのチューブと同様な応力を受けている。
【０００８】
前述したチューブは、スチームレフォーミングファーネスの場合には１０００℃近辺で、スチームクラッキングファーネスの場合には１１００℃で、ＤＲＩファーネスでは１０００℃と１１００℃の間の温度で使用できる合金で製造されている。
【０００９】
それ故に、チューブは、クリープ、すなわちリフォーミングファーネス内の圧力が３０ ｂａｒに達することがあることを考慮して、高温での機械的変形に耐え、しかも、ファーネス雰囲気での酸化にも耐えなければならない。さらに、スチームクラッキングファーネスでは、チューブ内表面にコークがデポジットすることによる浸炭化の進行が抑えられる材料を使用することが重要である。
【００１０】
出願人は、長年にわたってこれらの規準を満たすオーステナイト構造合金を開発してきた。これらの合金は、鉄、ニッケルおよびクロムをベースにしたものである。ニッケルは、オーステナイト構造を安定化させることができる。ニッケルとクロムは、腐食（浸炭化、酸化…）を減少させることに関係する。これらの合金は、さらに炭素を含んでいる。炭素は、高温での金属変形を抑え、耐クリープ性を高めることができる。
【００１１】
チューブの耐クリープ性を改善するために、ニオブ、チタン、タングステンおよびモリブデンなどの炭化物形成元素が加えられることがある。また、耐食性を高めるに有効なシリコンも使用される。
【００１２】
これら成分の全てを特定割合で混合して、スチームクラッキング、スチームリフォーミングおよびＤＲＩファーネスで使用可能な高品質チューブを得ることができる。
【００１３】
例として、本発明の出願人は、長年に亘り、マノライトＸＭ（ＭＡＮＡＵＲＩＴＥ ＸＭ、商品名）およびマノライトＸＴＭ（ＭＡＮＡＵＲＩＴＥ ＸＴＭ、商品名）の商品名で，スチームクラッキング用チューブを販売してきた。それぞれの化学成分は，以下の通りである。
【００１４】
【表１】
【００１５】
ファーネスで使用されるチューブは、数メートル、一般に３〜６メートルの長さで、その内径が、３５〜２００ミリメートルである。これらのチューブは、一般に内側および外側切断面が環状で、厚さが５〜２０ミリメートルである。
【００１６】
石油化学ファーネスで使用されるチューブは、しばしば鍛造により製造される。しかしながら、マノライトＸＭやマノライトＸＴＭのように炭素量が多い合金では、チューブを鍛造するのは不可能である。そこで、これらのチューブは、遠心鋳造によって製造される。
【００１７】
スチームクラッキング、スチームリフォーミングおよびＤＲＩのファーネスで使用されるチューブの効率を高めるために、チューブの内表面を大きくすることが知られている。確かに、加熱面積を増加させれば、チューブの外側と内側の間の熱移動が大きくなり、反応効率を高めることになる。
【００１８】
この目的に対し、特許文献１には、内表面に電気化学的方法によって突起および穴を形成させたチューブを提案している。この方法は、チューブの内表面に作ろうとするのと同じ穴と突起を外表面に作った電極を使用している。電極とチューブ内表面の間に電解質液を循環させ、電極をチューブ内に押し込むと、電流によってチューブ内表面で材料が溶解し、電極の穴と突起に対応した穴と突起が形成される。
【００１９】
また、特許文献２から、ブローチ加工による機械的方法で、石油化学ファーネスチューブの内表面に穴と突起が形成させることができることが知られている。この方法は、チューブ内に挿入されたブローチピンを使用して、チューブ内部の材料を削ることからなっている。このブローチピンは、チューブ内表面に作ろうとする穴と突起に相当した形をした切削具を有している。
この方法は、チューブ内にブローチ具を数回通すことが必要で、通す毎に切削具の取替えと、チューブ内にブローチ具を通して発生した削り屑を取り出すことが必要である。
【００２０】
上記したこれら２つの方法は、石油化学ファーネスで使用されるチューブの内表面を大きくすることが可能であるが、作業が難しく、複雑で高価な装置が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第９８０７２９号明細書
【特許文献２】世界知的所有権機関国際事務局 国際公開第０３／０１１５０７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
この状況にあって上記した欠点を解決すべく、本発明は、内表面を大きくしたチューブと、作業が簡単で、全てのタイプの金属チューブ、特に、非常に長く、径の小さいチューブにも適用できるチューブの製造方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この目的のために、本発明のチューブは、チューブ壁の内表面に少なくとも１つの放射状の棒を、溶接で固定していることに本質的な特徴がある。
【００２４】
このチューブは、複数個ある放射状の棒が壁の内表面の円周に沿って規則的に分布しているのが好ましい。特に、それぞれの棒が、長方形で、断面が長方形であるようにする。
【００２５】
有利な実施形態によると、本発明のチューブは、６つの放射状の棒がチューブ壁の内表面の円周に沿って規則的に分布し、内径が５０〜６０ミリメートルであるチューブの全長に亘って延びて接合され、それぞれの棒の横方向断面が高さ８〜１５ミリメートル、幅３〜５ミリメートルである。
【００２６】
それぞれの棒は、連続した溶接ラインによってチューブの壁の内表面に固定されるのが有利である。しかし、これとは別に、それぞれの棒が、不連続な溶接ラインによってチューブ壁の内表面に固定されていてもよい。
【００２７】
本発明のチューブは、その外表面に、チューブの壁の内表面にチューブの外側から棒を溶接したことに起因する少なくとも１つの連続または不連続の隆起を有しているのが好ましい。
【００２８】
本発明の有利な態様によれば、それぞれの棒は、次に示す組成の合金で製造される。
【００２９】
【表２】
【００３０】
本発明の別の有利な態様によれば、チューブは、遠心鋳造によって、耐クリープ性の合金から製造される。合金について、チューブは、次の２つの組成から選ばれた合金から製造されるのが好ましい。
【００３１】
【表３】
【００３２】
本発明は、また、上記しチューブの製造方法に関するものであり、この方法は、少なくとも１つの放射状の棒を、チューブの内壁に付けてチューブの外側から電子線溶接するステップを有している。
【００３３】
３６）この方法は、少なくとも次のステップを有しているのが好ましい。
− 溶接される棒が差し込まれるための少なくとも１つの受け溝がある棒ホルダーを、チューブの中に挿入する。
− 棒ホルダーをチューブに挿入する前あるいは後に、棒ホルダー上に棒を置く。
− 予め棒と一緒にした棒ホルダーを挿入する、あるいは予めチューブの中に挿入した棒ホルダーに棒を差し込むことにより、チューブ内のチューブの内壁表面近くに溶接される棒を置く。
− チューブの外側から、チューブの内壁表面に棒を電子線溶接する。
− 棒ホルダーを抜き取る。
【００３４】
さらに、本発明は、上記したとは別のチューブ製造方法に関しており、この方法は、チューブの内壁表面に少なくとも１つの放射状の棒を、チューブ外側からレーザービーム溶接する少なくとも１つのステップを有している。
【発明の効果】
【００３５】
このようにして、上記したチューブは、リフォーミングあるいはスチームクラッキングファーネスなどの石油化学ファーネス、あるいは鉄鉱石直接還元設備の加熱ファーネスに使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明は、実施例として挙げた添付図面説明を参照して、以下のいくつかの実施形態の説明を読めば、一層よく理解され、他の目的、特徴、詳細および利点がより明確になるであろう。
【００３７】
【図１】第１の形態による本発明チューブの横方向断面の説明図である。
【図２】図１において円で囲んだ部分ＩＩの拡大図である。
【００３８】
図３、４、５、６および７は、本発明の第１実施形態を図式化して、本発明方法の段階を順番に説明している。
【図３】チューブ内部から見たチューブの横方向断面図で、棒ホルダーが挿入され、その周囲に、棒ホルダーに差込まれた棒を保持するためのリングが配置されている。
【図４】チューブ内部から見たチューブの縦方向断面図で、棒ホルダーは、図５の矢印で示したＩＶ−ＩＶに沿って挿入される。
【図５】チューブの横方向断面図で、棒ホルダーと棒を示している。
【図６】チューブの横方向断面図で、棒の電子線溶接のステップを説明している。
【図７】棒ホルダーを引抜いた後のチューブの横方向断面図である。
【図８】１つの棒だけを描いた本発明のチューブの側面図で、連続溶接ラインがチューブの全長に延びて棒を固定している。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿っての断面図である。
【図１０】１つの棒だけを描いた本発明のチューブの側面図で、不連続な溶接ラインがチューブの全長に延びて棒を固定している。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿っての断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１と図３を参照すると、チューブ１は、厚さが５〜２０ミリメートルの円筒状壁２を有し、その内表面３に、円周に沿って６つの放射状の棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが規則的に分布している。
チューブの長さは２．８メートルで、内径は５４ミリメートルである。６つの棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、チューブ１の全長に亘って延びている。
【００４０】
チューブは遠心鋳造され、次の２つの組成から選ばれる合金から製造される。
【００４１】
【表４】
【００４２】
棒を製造するシート金属の組成は、次の通りである。
【００４３】
【表５】
【００４４】
チューブおよび棒に使用される材料は共に、類似した熱物理的性質、特に膨張係数を持っている。これら２つの材料は、オーステナイト構造と高クロム含量により浸炭化に対して高い耐性を有している。
【００４５】
図１および２に見られる第１の実施形態によれば、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆそれぞれは、長方形の断面をしている。より正確には、この実施形態では、棒の高さｈが１２ミリメートル、幅ｌが４ミリメートルである。
【００４６】
図１および２に示すように、溶接継ぎ目６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆが、チューブ１の壁２の内表面３にそれぞれ対応する棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを固定している。溶接継ぎ目６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆが在るのは、それぞれの棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆがチューブ１の壁２の内表面３に固定される方法に依るものである。
【００４７】
この方法を、図３〜７を参照して記載する。棒ホルダー１０は、チューブ１の壁２の内表面３の直径より小さな直径の完全チューブ形状である。
棒ホルダー１０は、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが差し込まれる６つの受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを有している。これら受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆは、棒ホルダー１０の外側端１２上の円周に沿って規則的に分布している。受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆのそれぞれは、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが差し込まれて接合される。
【００４８】
図３に示す例で、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、長方形の断面をしている。受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆのそれぞれは、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆそれぞれを対応する受け溝に差し込まれて保持するようになっている。棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれは、棒ホルダー１０上の受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに差し込まれる。棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、棒ホルダーを囲む複数の輪状リング９ａ、９ｂ、９ｃによって、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが受け溝中に位置した状態で棒ホルダーに保持されている。
【００４９】
次いで、棒ホルダー１０と棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを組合わせたものを、チューブ１に挿入する。棒ホルダー１０をチューブ１中に滑り込ませたとき、図６に示すように、チューブ１の入口７に最も近いリング９ａが、チューブ１の壁２の外側端８に当る。
【００５０】
棒ホルダー１０をチューブ１の中に入れていくと、第１リング９が壁２の外側端８に当る。次いで、棒ホルダー１０をチューブ１中を移動し続けると、第２リング９ｂが第１リング９ａに当る。この状態は図には示していない。次のリング９ｃについても同じである。
【００５１】
棒ホルダー１０が、完全にチューブ１中に納まったとき、リング９ａ、９ｂ、９ｃを取り除く。このステップを図７に示しており、図５と比較してみるとリング９ａがない。
【００５２】
図５を参照すると、棒ホルダー１０上の各受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの深さは、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆそれぞれの付け根部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆがチューブ１の壁２の内表面３と同じになるようにする。
【００５３】
棒ホルダー１０が、チューブ１内に納まってから、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを固定するステップに入る。図６に示すように、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれは、チューブ１の外側から真空電子線溶接によってチューブ１の壁２に溶接される。
【００５４】
電子線１４は、チューブ１の壁２の厚みを貫通し、発熱して一方でその部位のチューブ１の壁２を溶融させ、他方でチューブの壁２の内表面３に近い棒４ａの端部を溶解させ、これにより、棒４ａがチューブ１の壁２に溶接されて、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれが、チューブ１の壁２の内表面３に固定される。
【００５５】
棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、チューブ１の全長に亘って次々に溶接される。これを行うために、電子線１４は、チューブ１上、チューブ１の入口８から棒４ａの方向に照射される。この電子線１４は、図には示していないがチューブ１の端までチューブ１の全長に亘って一直線に移動させる。
【００５６】
また、別の形態で、電子線の下を、チューブ１を移動させることでもできる。
【００５７】
棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの位置は、チューブの入口に印を付けておく。
棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれが、チューブ１の全長で溶接されたら、棒ホルダー１０をチューブ１から長さ方向に滑らせて抜き取る。
【００５８】
このようにして、図９のような内表面が大きくなったチューブ１が得られ、スチームクラッキング、リフォーミング、あるいはＤＲＩのファーネスに使用できる。
【００５９】
上記した電子線溶接１４ステップを行ってできた溶接継ぎ目６ｂ、６ｃ、６ｄは、分析によって検知することができる。
確かに、この継ぎ目は、チューブの壁と棒を溶融させて固化させた特別の構造をしている。顕微鏡観察により、棒をチューブ１の内表面３に固定できるようにした溶融ゾーンの存在が確認できる。
【００６０】
さらに、電子線溶接は、各溶接ポイントで、チューブの外表面１６に突起した隆起１５ａを生成させている。図１０〜１３を参照すると、チューブ１の内表面３上に棒４ａを固定することで、チューブの全長に亘り連続した（図１０および１１）、あるいはチューブ１の長さ方向に不連続な（図１２および１３）溶接ライン１５ａができる。
【００６１】
連続した溶接の場合、チューブ１の外表面１６は、チューブ１に沿って延びる隆起１５ａとなり、この隆起１５ａの下にチューブ１の壁２の内表面３に固定された棒４ａがあることを示すことになる。
【００６２】
また、不連続な溶接の場合、チューブ１の外表面１６は、不連続な隆起１５ａのラインをもち、このライン１５ａの下にチューブ１の壁２の内表面３に固定された棒４ａが在ることを標識することになる。
【００６３】
溶接継ぎ目のクリープテストを行った。これらのテストは、チューブの性状が変っていないことを示すものである。このテストは、１１００℃の温度で、１７Ｍｐａの応力をかけての破断時間を時間（ｈｏｕｒｓ）で評価している。
【００６４】
結果は、以下と通りである。
チューブ１の金属について、破断時間は１００時間以上である。また、溶接継ぎ目で溶解された金属について、破断時間は１１４時間である。それ故、溶接継ぎ目は、石油化学ファーネスでかかる応力に耐える特性を持っている。
【００６５】
下記の表は、従来技術の２本のチューブと本発明の２本のチューブについてシミュレーションで評価した熱ゲインおよび摩擦ロスを示している。
【００６６】
【表６】
【００６７】
従来のチューブ１は、断面が環状の内表面をもつチューブである。従来のチューブ２は、特許文献１および特許文献２に記載された方法で製造された、内部に穴および突起を持ったチューブである。
【００６８】
本発明のチューブ１は、図１および２のものであり、本発明のチューブ２は、図３および４のものである。
ｄＴは、考察したチューブの出口でのガス温度を、従来のチューブ１の出口でのガス温度と比較した差である。ｄＰは、考察したチューブの入口と出口の間の摩擦ロスである。
【００６９】
熱ゲインは、本発明のチューブが、内表面に穴と突起をもつチューブよりも大きいことがわかる。摩擦ロスに関して、本発明チューブ１の摩擦ロスは大きいが、許容できる範囲であり、本発明チューブ２の摩擦ロスは完全に満足できるものである。これらの結果は、本発明のチューブの熱交換および摩擦ロスにおける効果を示している。
【００７０】
チューブの外側から溶接してチューブ内表面への棒の固定は、多くの利点を有している。
先ず、チューブ内部に棒を固定するための装置を挿入しないことで、チューブの製造をより単純にすることができる。さらに、棒とチューブの接合を確実にする溶接継ぎ目は、高温でのチューブの熱および機械的操作に耐えられるようにしている。
【００７１】
さらに、チューブに及ぶ重量増加は、特許文献１および特許文献２に記載された突起および穴のあるチューブより、本発明のチューブでは約半分になるので、重量増加が少ない。これは、発明のチューブをファーネス中に吊して装備するのを容易にしている。
さらに、この継ぎ目は、チューブと棒の間の熱移動を確実にしている。さらに、この方法によって、その後のチューブ使用条件によって棒材料を選ぶことが可能になる。
【００７２】
また、この方法は、鍛造、あるいは遠心鋳造される全てのタイプの金属チューブに適用可能である。電子線溶接の代わりに、レーザー溶接を使用することもできる。
異なる形体の棒も考えられる。また、チューブの長さ方向の１つ部分にのみ棒を存在させて、摩擦ロスを少なくすることも考えられる。この意味で、放射状棒を、チューブの長さ方向に規則的に分布したセグメントの形で存在させることも考えられる。
【００７３】
製造するための溶接方法は、使用される材料、採用される棒の形状のいずれも選択幅が大きく、内表面を大きくした既存のチューブと少なくとも同じ効果を得ることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてファーネスに使用される内表面を大きくしたチューブに関するものである。さらにこの発明は、そのチューブの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本発明の使用分野でのファーネスは、石油化学ファーネスであり、また鉄の直接還元（ＤＲＩ）装置の加熱ファーネスである。
【０００３】
石油化学プラントで使用されるファーネスには２つのタイプがあり、エチレンを生産するスチームクラッキングファーネスと、水素と一酸化炭素を生産するスチームリフォーミングファーネスである。
【０００４】
これらのファーネスには、被処理製品を予熱する対流部分と、リフォーミングまたはクラッキング反応が起こる輻射部分がある。ファーネスの輻射部分は、非常に長いチューブで構成され、その入口部分に、対流部分で予熱された被処理製品、すなわち、リフォーミングではメタンが、クラッキングではエタン、プロパン、ブタン、ナフサ、および重質炭化水素が注入される。
【０００５】
これら２つのタイプのファーネスでは、スチームも注入される。これらのチューブは、強靭な材料で作られ、輻射で加熱される。チューブは、一般に垂直に並べられるが、特に古いファーネスでは水平に並べられているものがある。
【０００６】
チューブ内を循環するガスとチューブ内の熱により、炭素鎖を開裂させる。そして、チューブ出口で、スチームクラッキングファーネスの場合にはエチレンとプロピレンが、リフォーミングファーネスでは水素と一酸化炭素が回収される。
【０００７】
ＤＲＩファーネスでも、長いチューブが使用されている。これらのファーネスは、前述したリフォーミングやクラッキングファーネスと同様に使用される。より正確には、リフォーミングファーネスで生成した鉄鉱石還元ガスが、チューブ内を循環するように作られている。従ってチューブは、石油化学ファーネスのチューブと同様な応力を受けている。
【０００８】
前述したチューブは、スチームレフォーミングファーネスの場合には１０００℃近辺で、スチームクラッキングファーネスの場合には１１００℃で、ＤＲＩファーネスでは１０００℃と１１００℃の間の温度で使用できる合金で製造されている。
【０００９】
それ故に、チューブは、クリープ、すなわちリフォーミングファーネス内の圧力が３０ ｂａｒに達することがあることを考慮して、高温での機械的変形に耐え、しかも、ファーネス雰囲気での酸化にも耐えなければならない。さらに、スチームクラッキングファーネスでは、チューブ内表面にコークがデポジットすることによる浸炭化の進行が抑えられる材料を使用することが重要である。
【００１０】
出願人は、長年にわたってこれらの規準を満たすオーステナイト構造合金を開発してきた。これらの合金は、鉄、ニッケルおよびクロムをベースにしたものである。ニッケルは、オーステナイト構造を安定化させることができる。ニッケルとクロムは、腐食（浸炭化、酸化…）を減少させることに関係する。これらの合金は、さらに炭素を含んでいる。炭素は、高温での金属変形を抑え、耐クリープ性を高めることができる。
【００１１】
チューブの耐クリープ性を改善するために、ニオブ、チタン、タングステンおよびモリブデンなどの炭化物形成元素が加えられることがある。また、耐食性を高めるに有効なシリコンも使用される。
【００１２】
これら成分の全てを特定割合で混合して、スチームクラッキング、スチームリフォーミングおよびＤＲＩファーネスで使用可能な高品質チューブを得ることができる。
【００１３】
例として、本発明の出願人は、長年に亘り、マノライトＸＭ（ＭＡＮＡＵＲＩＴＥ ＸＭ、商品名）およびマノライトＸＴＭ（ＭＡＮＡＵＲＩＴＥ ＸＴＭ、商品名）の商品名で，スチームクラッキング用チューブを販売してきた。それぞれの化学成分は，以下の通りである。
【００１４】
【表１】
【００１５】
ファーネスで使用されるチューブは、数メートル、一般に３〜６メートルの長さで、その内径が、３５〜２００ミリメートルである。これらのチューブは、一般に内側および外側切断面が環状で、厚さが５〜２０ミリメートルである。
【００１６】
石油化学ファーネスで使用されるチューブは、しばしば鍛造により製造される。しかしながら、マノライトＸＭやマノライトＸＴＭのように炭素量が多い合金では、チューブを鍛造するのは不可能である。そこで、これらのチューブは、遠心鋳造によって製造される。
【００１７】
スチームクラッキング、スチームリフォーミングおよびＤＲＩのファーネスで使用されるチューブの効率を高めるために、チューブの内表面を大きくすることが知られている。確かに、加熱面積を増加させれば、チューブの外側と内側の間の熱移動が大きくなり、反応効率を高めることになる。
【００１８】
この目的に対し、特許文献１には、内表面に電気化学的方法によって突起および穴を形成させたチューブを提案している。この方法は、チューブの内表面に作ろうとするのと同じ穴と突起を外表面に作った電極を使用している。電極とチューブ内表面の間に電解質液を循環させ、電極をチューブ内に押し込むと、電流によってチューブ内表面で材料が溶解し、電極の穴と突起に対応した穴と突起が形成される。
【００１９】
また、特許文献２から、ブローチ加工による機械的方法で、石油化学ファーネスチューブの内表面に穴と突起が形成させることができることが知られている。この方法は、チューブ内に挿入されたブローチピンを使用して、チューブ内部の材料を削ることからなっている。このブローチピンは、チューブ内表面に作ろうとする穴と突起に相当した形をした切削具を有している。
この方法は、チューブ内にブローチ具を数回通すことが必要で、通す毎に切削具の取替えと、チューブ内にブローチ具を通して発生した削り屑を取り出すことが必要である。
【００２０】
上記したこれら２つの方法は、石油化学ファーネスで使用されるチューブの内表面を大きくすることが可能であるが、作業が難しく、複雑で高価な装置が必要となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２１】
【特許文献１】欧州特許出願公開第９８０７２９号明細書
【特許文献２】世界知的所有権機関国際事務局 国際公開第０３／０１１５０７号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
この状況にあって上記した欠点を解決すべく、本発明は、内表面を大きくしたチューブと、作業が簡単で、全てのタイプの金属チューブ、特に、非常に長く、径の小さいチューブにも適用できるチューブの製造方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この目的のために、本発明のチューブは、チューブ壁の内表面に少なくとも１つの放射状の棒を、溶接で固定していることに本質的な特徴がある。
【００２４】
このチューブは、複数個ある放射状の棒が壁の内表面の円周に沿って規則的に分布しているのが好ましい。特に、それぞれの棒が、長方形で、断面が長方形であるようにする。
【００２５】
有利な実施形態によると、本発明のチューブは、６つの放射状の棒がチューブ壁の内表面の円周に沿って規則的に分布し、内径が５０〜６０ミリメートルであるチューブの全長に亘って延びて接合され、それぞれの棒の横方向断面が高さ８〜１５ミリメートル、幅３〜５ミリメートルである。
【００２６】
それぞれの棒は、連続した溶接ラインによってチューブの壁の内表面に固定されるのが有利である。しかし、これとは別に、それぞれの棒が、不連続な溶接ラインによってチューブ壁の内表面に固定されていてもよい。
【００２７】
本発明のチューブは、その外表面に、チューブの壁の内表面にチューブの外側から棒を溶接したことに起因する少なくとも１つの連続または不連続の隆起を有しているのが好ましい。
【００２８】
本発明の有利な態様によれば、それぞれの棒は、次に示す組成の合金で製造される。
【００２９】
【表２】
【００３０】
本発明の別の有利な態様によれば、チューブは、遠心鋳造によって、耐クリープ性の合金から製造される。合金について、チューブは、次の２つの組成から選ばれた合金から製造されるのが好ましい。
【００３１】
【表３】
【００３２】
本発明は、また、上記しチューブの製造方法に関するものであり、この方法は、少なくとも１つの放射状の棒を、チューブの内壁に付けてチューブの外側から電子線溶接するステップを有している。
【００３３】
３６）この方法は、少なくとも次のステップを有しているのが好ましい。
− 溶接される棒が差し込まれるための少なくとも１つの受け溝がある棒ホルダーを、チューブの中に挿入する。
− 棒ホルダーをチューブに挿入する前あるいは後に、棒ホルダー上に棒を置く。
− 予め棒と一緒にした棒ホルダーを挿入する、あるいは予めチューブの中に挿入した棒ホルダーに棒を差し込むことにより、チューブ内のチューブの内壁表面近くに溶接される棒を置く。
− チューブの外側から、チューブの内壁表面に棒を電子線溶接する。
− 棒ホルダーを抜き取る。
【００３４】
さらに、本発明は、上記したとは別のチューブ製造方法に関しており、この方法は、チューブの内壁表面に少なくとも１つの放射状の棒を、チューブ外側からレーザービーム溶接する少なくとも１つのステップを有している。
【発明の効果】
【００３５】
このようにして、上記したチューブは、リフォーミングあるいはスチームクラッキングファーネスなどの石油化学ファーネス、あるいは鉄鉱石直接還元設備の加熱ファーネスに使用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
本発明は、実施例として挙げた添付図面説明を参照して、以下のいくつかの実施形態の説明を読めば、一層よく理解され、他の目的、特徴、詳細および利点がより明確になるであろう。
【００３７】
【図１】第１の形態による本発明チューブの横方向断面の説明図である。
【図２】図１において円で囲んだ部分ＩＩの拡大図である。
【００３８】
図３、４、５、６および７は、本発明の第１実施形態を図式化して、本発明方法の段階を順番に説明している。
【図３】チューブ内部から見たチューブの横方向断面図で、棒ホルダーが挿入され、その周囲に、棒ホルダーに差込まれた棒を保持するためのリングが配置されている。
【図４】チューブ内部から見たチューブの縦方向断面図で、棒ホルダーは、図５の矢印で示したＩＶ−ＩＶに沿って挿入される。
【図５】チューブの横方向断面図で、棒ホルダーと棒を示している。
【図６】チューブの横方向断面図で、棒の電子線溶接のステップを説明している。
【図７】棒ホルダーを引抜いた後のチューブの横方向断面図である。
【図８】１つの棒だけを描いた本発明のチューブの側面図で、連続溶接ラインがチューブの全長に延びて棒を固定している。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線に沿っての断面図である。
【図１０】１つの棒だけを描いた本発明のチューブの側面図で、不連続な溶接ラインがチューブの全長に延びて棒を固定している。
【図１１】図１０のＸＩ−ＸＩ線に沿っての断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１と図３を参照すると、チューブ１は、厚さが５〜２０ミリメートルの円筒状壁２を有し、その内表面３に、円周に沿って６つの放射状の棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが規則的に分布している。
チューブの長さは２．８メートルで、内径は５４ミリメートルである。６つの棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、チューブ１の全長に亘って延びている。
【００４０】
チューブは遠心鋳造され、次の２つの組成から選ばれる合金から製造される。
【００４１】
【表４】
【００４２】
棒を製造するシート金属の組成は、次の通りである。
【００４３】
【表５】
【００４４】
チューブおよび棒に使用される材料は共に、類似した熱物理的性質、特に膨張係数を持っている。これら２つの材料は、オーステナイト構造と高クロム含量により浸炭化に対して高い耐性を有している。
【００４５】
図１および２に見られる第１の実施形態によれば、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆそれぞれは、長方形の断面をしている。より正確には、この実施形態では、棒の高さｈが１２ミリメートル、幅ｌが４ミリメートルである。
【００４６】
図１および２に示すように、溶接継ぎ目６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆが、チューブ１の壁２の内表面３にそれぞれ対応する棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを固定している。溶接継ぎ目６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ、６ｅ、６ｆが在るのは、それぞれの棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆがチューブ１の壁２の内表面３に固定される方法に依るものである。
【００４７】
この方法を、図３〜７を参照して記載する。棒ホルダー１０は、チューブ１の壁２の内表面３の直径より小さな直径の完全チューブ形状である。
棒ホルダー１０は、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが差し込まれる６つの受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆを有している。これら受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆは、棒ホルダー１０の外側端１２上の円周に沿って規則的に分布している。受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆのそれぞれは、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが差し込まれて接合される。
【００４８】
図３に示す例で、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、長方形の断面をしている。受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆのそれぞれは、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆそれぞれを対応する受け溝に差し込まれて保持するようになっている。棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれは、棒ホルダー１０上の受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆに差し込まれる。棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、棒ホルダーを囲む複数の輪状リング９ａ、９ｂ、９ｃによって、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆが受け溝中に位置した状態で棒ホルダーに保持されている。
【００４９】
次いで、棒ホルダー１０と棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを組合わせたものを、チューブ１に挿入する。棒ホルダー１０をチューブ１中に滑り込ませたとき、図６に示すように、チューブ１の入口７に最も近いリング９ａが、チューブ１の壁２の外側端８に当る。
【００５０】
棒ホルダー１０をチューブ１の中に入れていくと、第１リング９が壁２の外側端８に当る。次いで、棒ホルダー１０をチューブ１中を移動し続けると、第２リング９ｂが第１リング９ａに当る。この状態は図には示していない。次のリング９ｃについても同じである。
【００５１】
棒ホルダー１０が、完全にチューブ１中に納まったとき、リング９ａ、９ｂ、９ｃを取り除く。このステップを図７に示しており、図５と比較してみるとリング９ａがない。
【００５２】
図５を参照すると、棒ホルダー１０上の各受け溝１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆの深さは、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆそれぞれの付け根部１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆがチューブ１の壁２の内表面３と同じになるようにする。
【００５３】
棒ホルダー１０が、チューブ１内に納まってから、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆを固定するステップに入る。図６に示すように、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれは、チューブ１の外側から真空電子線溶接によってチューブ１の壁２に溶接される。
【００５４】
電子線１４は、チューブ１の壁２の厚みを貫通し、発熱して一方でその部位のチューブ１の壁２を溶融させ、他方でチューブの壁２の内表面３に近い棒４ａの端部を溶解させ、これにより、棒４ａがチューブ１の壁２に溶接されて、棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれが、チューブ１の壁２の内表面３に固定される。
【００５５】
棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆは、チューブ１の全長に亘って次々に溶接される。これを行うために、電子線１４は、チューブ１上、チューブ１の入口８から棒４ａの方向に照射される。この電子線１４は、図には示していないがチューブ１の端までチューブ１の全長に亘って一直線に移動させる。
【００５６】
また、別の形態で、電子線の下を、チューブ１を移動させることでもできる。
【００５７】
棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆの位置は、チューブの入口に印を付けておく。
棒４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆのそれぞれが、チューブ１の全長で溶接されたら、棒ホルダー１０をチューブ１から長さ方向に滑らせて抜き取る。
【００５８】
このようにして、図９のような内表面が大きくなったチューブ１が得られ、スチームクラッキング、リフォーミング、あるいはＤＲＩのファーネスに使用できる。
【００５９】
上記した電子線溶接１４ステップを行ってできた溶接継ぎ目６ｂ、６ｃ、６ｄは、分析によって検知することができる。
確かに、この継ぎ目は、チューブの壁と棒を溶融させて固化させた特別の構造をしている。顕微鏡観察により、棒をチューブ１の内表面３に固定できるようにした溶融ゾーンの存在が確認できる。
【００６０】
さらに、電子線溶接は、各溶接ポイントで、チューブの外表面１６に突起した隆起１５ａを生成させている。図１０〜１３を参照すると、チューブ１の内表面３上に棒４ａを固定することで、チューブの全長に亘り連続した（図１０および１１）、あるいはチューブ１の長さ方向に不連続な（図１２および１３）溶接ライン１５ａができる。
【００６１】
連続した溶接の場合、チューブ１の外表面１６は、チューブ１に沿って延びる隆起１５ａとなり、この隆起１５ａの下にチューブ１の壁２の内表面３に固定された棒４ａがあることを示すことになる。
【００６２】
また、不連続な溶接の場合、チューブ１の外表面１６は、不連続な隆起１５ａのラインをもち、このライン１５ａの下にチューブ１の壁２の内表面３に固定された棒４ａが在ることを標識することになる。
【００６３】
溶接継ぎ目のクリープテストを行った。これらのテストは、チューブの性状が変っていないことを示すものである。このテストは、１１００℃の温度で、１７Ｍｐａの応力をかけての破断時間を時間（ｈｏｕｒｓ）で評価している。
【００６４】
結果は、以下と通りである。
チューブ１の金属について、破断時間は１００時間以上である。また、溶接継ぎ目で溶解された金属について、破断時間は１１４時間である。それ故、溶接継ぎ目は、石油化学ファーネスでかかる応力に耐える特性を持っている。
【００６５】
下記の表は、従来技術の２本のチューブと本発明の２本のチューブについてシミュレーションで評価した熱ゲインおよび摩擦ロスを示している。
【００６６】
【表６】
【００６７】
従来のチューブ１は、断面が環状の内表面をもつチューブである。従来のチューブ２は、特許文献１および特許文献２に記載された方法で製造された、内部に穴および突起を持ったチューブである。
【００６８】
本発明のチューブ１は、図１および２のものであり、本発明のチューブ２は、図３および４のものである。
ｄＴは、考察したチューブの出口でのガス温度を、従来のチューブ１の出口でのガス温度と比較した差である。ｄＰは、考察したチューブの入口と出口の間の摩擦ロスである。
【００６９】
熱ゲインは、本発明のチューブが、内表面に穴と突起をもつチューブよりも大きいことがわかる。摩擦ロスに関して、本発明チューブ１の摩擦ロスは大きいが、許容できる範囲であり、本発明チューブ２の摩擦ロスは完全に満足できるものである。これらの結果は、本発明のチューブの熱交換および摩擦ロスにおける効果を示している。
【００７０】
チューブの外側から溶接してチューブ内表面への棒の固定は、多くの利点を有している。
先ず、チューブ内部に棒を固定するための装置を挿入しないことで、チューブの製造をより単純にすることができる。さらに、棒とチューブの接合を確実にする溶接継ぎ目は、高温でのチューブの熱および機械的操作に耐えられるようにしている。
【００７１】
さらに、チューブに及ぶ重量増加は、特許文献１および特許文献２に記載された突起および穴のあるチューブより、本発明のチューブでは約半分になるので、重量増加が少ない。これは、発明のチューブをファーネス中に吊して装備するのを容易にしている。
さらに、この継ぎ目は、チューブと棒の間の熱移動を確実にしている。さらに、この方法によって、その後のチューブ使用条件によって棒材料を選ぶことが可能になる。
【００７２】
また、この方法は、鍛造、あるいは遠心鋳造される全てのタイプの金属チューブに適用可能である。電子線溶接の代わりに、レーザー溶接を使用することもできる。
異なる形体の棒も考えられる。また、チューブの長さ方向の１つ部分にのみ棒を存在させて、摩擦ロスを少なくすることも考えられる。この意味で、放射状棒を、チューブの長さ方向に規則的に分布したセグメントの形で存在させることも考えられる。
【００７３】
製造するための溶接方法は、使用される材料、採用される棒の形状のいずれも選択幅が大きく、内表面を大きくした既存のチューブと少なくとも同じ効果を得ることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファーネスに使用されるチューブであって、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に溶接により固定された少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を有することを特徴とするチューブ。
【請求項２】
複数個の前記放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）は、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）の円周に沿って規則的に分布されていることを特徴とする請求項１に記載のチューブ。
【請求項３】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、横方向断面が長方形であることを特徴とする請求項１または２に記載のチューブ。
【請求項４】
６つの前記放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）は、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）の円周に沿って規則的に分布し、前記チューブ（１）の全長に亘って延びて接合され、前記チューブ（１）の内径が５０〜６０ミリメートルであり、棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれの横方向断面が、高さ８〜１５ミリメートル、幅３〜５ミリメートルであることを特徴とする請求項３に記載のチューブ。
【請求項５】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に連続した溶接ライン（１５ａ）によって固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項６】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に不連続な溶接ライン（１５ａ’）によって固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項７】
前記チューブ（１）の外表面（１６）には、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を溶接したことに起因する少なくとも１つの連続または不連続な隆起（１５ａ、１５ａ’）を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項８】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、Ｃが０〜０．２５重量％、Ｍｇが０〜２重量％、Ｐが０〜０．０４５重量％、Ｓが０〜０．０３重量％、Ｓｉが０〜１．５重量％、Ｃｒが２４〜２６重量％、Ｎｉが１９〜２２重量％で、残部がＦｅでなる組成をもつ合金で製造されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項９】
前記チューブは、耐クリープ性合金から遠心鋳造で製造されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項１０】
前記チューブは、Ｃが０．４５〜０．５０重量％、Ｍｎが０〜１．５重量％、Ｓｉが１〜２重量％、Ｐが０〜０．０３重量％、Ｓが０〜０．０３重量％、Ｎｉが３３〜３６重量％、Ｃｒが２４〜２７重量％、Ｍｏが０〜０．５重量％、Ｎｂが０．５〜１重量％、そしてＴｉ、Ｚｒ、Ｗが加えられて残部がＦｅでなる組成の合金、あるいはＣが０．４０〜０．５０重量％、Ｍｎが０〜１．５重量％、Ｓｉが１〜２重量％、Ｐが０〜０．０３重量％、Ｓが０〜０．０３重量％、Ｎｉが４３〜４８重量％、Ｃｒが３４〜３７重量％、Ｎｂが０．５〜１重量％、そしてＴｉ、Ｚｒ、Ｗが加えられて、残部がＦｅでなる組成の合金で製造されることを特徴とする請求項９に記載のチューブ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチューブを製造する方法であって、前記チューブ（１）の外側から電子線溶接するステップを有して、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）上に少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を接合することを特徴とするチューブの製造方法。
【請求項１２】
−溶接される前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）が差し込まれる少なくとも１つの受け溝（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）を有するに含む棒ホルダー（１０）を、前記チューブ（１）中に挿入する、
−前記チューブ（１）中に前記棒ホルダー（１０）を挿入する前あるいは後に、前記棒ホルダー（１０）に溶接される前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を配置する、
−前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を予め前記棒ホルダー（１０）に差し込む、あるいは予め前記チューブ（１）の中に挿入した前記棒ホルダー（１０）に棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を差し込むことで、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に近い位置に、チューブ（１）中に溶接される前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を配置する、
−前記チューブ（１）の外側から、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）の前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を電子線溶接する、
−前記棒ホルダー（１０）を引抜く、
のステップを少なくとも有することを特徴とする請求項１１記載のチューブの製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチューブを製造する方法であって、前記チューブ（１）の外側からレーザービーム溶接するステップを有して、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）上に少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を接合することを特徴とするチューブの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチューブを、リフォーミングまたはスチームクラッキングの石油化学ファーネス、または鉄鉱石の直接還元設備の加熱ファーネスに使用することを特徴とするチューブの使用。
【請求項１】
ファーネスに使用されるチューブであって、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に溶接により固定された少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を有することを特徴とするチューブ。
【請求項２】
複数個の前記放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）は、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）の円周に沿って規則的に分布されていることを特徴とする請求項１に記載のチューブ。
【請求項３】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、横方向断面が長方形であることを特徴とする請求項１または２に記載のチューブ。
【請求項４】
６つの前記放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）は、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）の円周に沿って規則的に分布し、前記チューブ（１）の全長に亘って延びて接合され、前記チューブ（１）の内径が５０〜６０ミリメートルであり、棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれの横方向断面が、高さ８〜１５ミリメートル、幅３〜５ミリメートルであることを特徴とする請求項３に記載のチューブ。
【請求項５】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に連続した溶接ライン（１５ａ）によって固定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項６】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に不連続な溶接ライン（１５ａ’）によって固定されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項７】
前記チューブ（１）の外表面（１６）には、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を溶接したことに起因する少なくとも１つの連続または不連続な隆起（１５ａ、１５ａ’）を有していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項８】
前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）それぞれは、Ｃが０〜０．２５重量％、Ｍｇが０〜２重量％、Ｐが０〜０．０４５重量％、Ｓが０〜０．０３重量％、Ｓｉが０〜１．５重量％、Ｃｒが２４〜２６重量％、Ｎｉが１９〜２２重量％で、残部がＦｅでなる組成をもつ合金で製造されることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項９】
前記チューブは、耐クリープ性合金から遠心鋳造で製造されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のチューブ。
【請求項１０】
前記チューブは、Ｃが０．４５〜０．５０重量％、Ｍｎが０〜１．５重量％、Ｓｉが１〜２重量％、Ｐが０〜０．０３重量％、Ｓが０〜０．０３重量％、Ｎｉが３３〜３６重量％、Ｃｒが２４〜２７重量％、Ｍｏが０〜０．５重量％、Ｎｂが０．５〜１重量％、そしてＴｉ、Ｚｒ、Ｗが加えられて残部がＦｅでなる組成の合金、あるいはＣが０．４０〜０．５０重量％、Ｍｎが０〜１．５重量％、Ｓｉが１〜２重量％、Ｐが０〜０．０３重量％、Ｓが０〜０．０３重量％、Ｎｉが４３〜４８重量％、Ｃｒが３４〜３７重量％、Ｎｂが０．５〜１重量％、そしてＴｉ、Ｚｒ、Ｗが加えられて、残部がＦｅでなる組成の合金で製造されることを特徴とする請求項９に記載のチューブ。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチューブを製造する方法であって、前記チューブ（１）の外側から電子線溶接するステップを有して、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）上に少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を接合することを特徴とするチューブの製造方法。
【請求項１２】
−溶接される前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）が差し込まれる少なくとも１つの受け溝（１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ）を有するに含む棒ホルダー（１０）を、前記チューブ（１）中に挿入する、
−前記チューブ（１）中に前記棒ホルダー（１０）を挿入する前あるいは後に、前記棒ホルダー（１０）に溶接される前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を配置する、
−前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を予め前記棒ホルダー（１０）に差し込む、あるいは予め前記チューブ（１）の中に挿入した前記棒ホルダー（１０）に棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を差し込むことで、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）に近い位置に、チューブ（１）中に溶接される前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を配置する、
−前記チューブ（１）の外側から、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）の前記棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を電子線溶接する、
−前記棒ホルダー（１０）を引抜く、
のステップを少なくとも有することを特徴とする請求項１１記載のチューブの製造方法。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチューブを製造する方法であって、前記チューブ（１）の外側からレーザービーム溶接するステップを有して、前記チューブ（１）の壁（２）の内表面（３）上に少なくとも１つの放射状の棒（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ）を接合することを特徴とするチューブの製造方法。
【請求項１４】
請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のチューブを、リフォーミングまたはスチームクラッキングの石油化学ファーネス、または鉄鉱石の直接還元設備の加熱ファーネスに使用することを特徴とするチューブの使用。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公表番号】特表２０１１−５００９１０（Ｐ２０１１−５００９１０Ａ）
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−５２９４３０（Ｐ２０１０−５２９４３０）
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００８／０５０１７０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５０３５６
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５１０１０９６１５）
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月１日（２００８．２．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＦＲ２００８／０５０１７０
【国際公開番号】ＷＯ２００９／０５０３５６
【国際公開日】平成２１年４月２３日（２００９．４．２３）
【出願人】（５１０１０９６１５）
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]