JP2001164381A - 耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材およびその製造方法 - Google Patents
耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 硫黄化合物を含む化石燃料を使用するボイ
ラ、ガスタービン、ディーゼルエンジンなどの分野に使
用される部材について、これらの部材が燃焼排ガスに接
することに起因して硫酸露点腐食を受ける場合に、その
腐食に対する耐久性に優れた特性を示す複合被覆部材を
提供すること。 【解決手段】鋼製基材の表面に、溶射法、ＰＶＤ法、拡
散浸透法などのドライ被覆プロセスなどによって形成し
たCr、Ni−Cr合金のアンダーコートまたは電気めっき法
によって成膜したCrのアンダーコートと、その上に化学
緻密化法によって形成した緻密でアンダーコートとの密
着性に優れたセラミック質のCr２O３のトップコートか
らなる複合皮膜を形成する。
ラ、ガスタービン、ディーゼルエンジンなどの分野に使
用される部材について、これらの部材が燃焼排ガスに接
することに起因して硫酸露点腐食を受ける場合に、その
腐食に対する耐久性に優れた特性を示す複合被覆部材を
提供すること。 【解決手段】鋼製基材の表面に、溶射法、ＰＶＤ法、拡
散浸透法などのドライ被覆プロセスなどによって形成し
たCr、Ni−Cr合金のアンダーコートまたは電気めっき法
によって成膜したCrのアンダーコートと、その上に化学
緻密化法によって形成した緻密でアンダーコートとの密
着性に優れたセラミック質のCr２O３のトップコートか
らなる複合皮膜を形成する。
Description
【０００１】本発明は、硫黄化合物を含む化石燃料を使
用するボイラ、ガスタービン、ディーゼルエンジンなど
の分野において使用される部材について、これらの部材
が燃焼排ガスに接することに起因して起きる硫酸露点腐
食を受ける場合に、その腐食に対する耐久性に優れた特
性を示す複合被覆部材とこの部材の製造方法に関する提
案である。また、本発明にかかる部材は、石油精製プロ
セスの残渣油、重質油あるいはオイルコークス、アスフ
ァルトなどの燃焼ガスと接触することによる硫酸露点腐
食対策用材料としても有用である。
用するボイラ、ガスタービン、ディーゼルエンジンなど
の分野において使用される部材について、これらの部材
が燃焼排ガスに接することに起因して起きる硫酸露点腐
食を受ける場合に、その腐食に対する耐久性に優れた特
性を示す複合被覆部材とこの部材の製造方法に関する提
案である。また、本発明にかかる部材は、石油精製プロ
セスの残渣油、重質油あるいはオイルコークス、アスフ
ァルトなどの燃焼ガスと接触することによる硫酸露点腐
食対策用材料としても有用である。
【０００２】
【従来の技術】硫黄化合物等の不純物を含む石炭や石油
系燃料は、これを燃焼させると、その硫黄化合物は殆ど
二酸化硫黄 (ＳＯ２)となり、その一部はさらに酸化さ
れて三酸化硫黄あるいは無水硫酸 (ＳＯ３)となる。こ
れらの硫黄化合物は一般に、ＳＯxと総称されている。
このＳＯx は、それが気体 (ガス) として存在する限
り、鋼構造物がこのガスと接触しても激しく腐食損傷す
ることはない。しかし、たとえば燃焼排ガス中に含まれ
ているＳＯ３というのは、その燃焼排ガス温度が次第に
低下してくると、排ガス中の水蒸気(H２O) と反応して
硫酸(H ２SO４) 蒸気となり、さらには空気予熱器などの
低温の伝熱面に接触すると液体の硫酸となって凝縮す
る。これが硫酸露点と呼ばれる現象であって、通常 100
〜160℃の温度域で生じることが知られている。しか
も、この現象は、硫酸濃度が凝縮によって60〜90％にも
達するため、強い腐食性を発揮することでも知られてい
る。
系燃料は、これを燃焼させると、その硫黄化合物は殆ど
二酸化硫黄 (ＳＯ２)となり、その一部はさらに酸化さ
れて三酸化硫黄あるいは無水硫酸 (ＳＯ３)となる。こ
れらの硫黄化合物は一般に、ＳＯxと総称されている。
このＳＯx は、それが気体 (ガス) として存在する限
り、鋼構造物がこのガスと接触しても激しく腐食損傷す
ることはない。しかし、たとえば燃焼排ガス中に含まれ
ているＳＯ３というのは、その燃焼排ガス温度が次第に
低下してくると、排ガス中の水蒸気(H２O) と反応して
硫酸(H ２SO４) 蒸気となり、さらには空気予熱器などの
低温の伝熱面に接触すると液体の硫酸となって凝縮す
る。これが硫酸露点と呼ばれる現象であって、通常 100
〜160℃の温度域で生じることが知られている。しか
も、この現象は、硫酸濃度が凝縮によって60〜90％にも
達するため、強い腐食性を発揮することでも知られてい
る。
【０００３】そこで、斯界においては従来から、硫酸露
点腐食対策として、次に示すような対策が講じられてい
る。 (1) 硫黄を含まない良質の燃料を使用する (対策１) 。 (2) 燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３量が少なくなるよう
に、燃焼時の過剰空気量を極力少なくする (対策２) 。 (3) 硫酸が凝縮付着する環境を極力なくすため、排ガス
温度の低温化を防止する(対策３) 。 (4) 硫酸が凝縮付着する場所に用いる材料として、耐硫
酸露点腐食鋼を採用して腐食速度を抑制する (対策４)
。 (5) 燃料中あるいは燃焼排ガス中に、アルカリ化合物や
アルカリ土類化合物を注入して、硫酸を化学的に中和さ
せる (対策５) 。 (6) 硫酸が凝縮付着する部分の鋼材の表面に、耐食性を
有する表面処理皮膜を被覆して、硫酸の腐食作用を抑制
する (対策６) 。
点腐食対策として、次に示すような対策が講じられてい
る。 (1) 硫黄を含まない良質の燃料を使用する (対策１) 。 (2) 燃焼排ガス中に含まれるＳＯ３量が少なくなるよう
に、燃焼時の過剰空気量を極力少なくする (対策２) 。 (3) 硫酸が凝縮付着する環境を極力なくすため、排ガス
温度の低温化を防止する(対策３) 。 (4) 硫酸が凝縮付着する場所に用いる材料として、耐硫
酸露点腐食鋼を採用して腐食速度を抑制する (対策４)
。 (5) 燃料中あるいは燃焼排ガス中に、アルカリ化合物や
アルカリ土類化合物を注入して、硫酸を化学的に中和さ
せる (対策５) 。 (6) 硫酸が凝縮付着する部分の鋼材の表面に、耐食性を
有する表面処理皮膜を被覆して、硫酸の腐食作用を抑制
する (対策６) 。
【０００４】しかしながら、これらの従来技術による対
策には、次に示すような問題点が指摘されていた。例え
ば、硫黄化合物を含まない良質の燃料を使用する対策１
は、燃料が高価であるため経済的でない。対策２の技術
は、硫酸の生成量は減少し腐食損耗速度は遅くなるもの
の、腐食を完全に防止することができないこと、および
低過剰空気燃焼の採用によって燃焼排ガス中に未燃炭素
分が増加するため、排煙公害を促進させる可能性があ
る。対策３の技術では、燃焼排ガスが保有する熱エネル
ギーの利用がなくなるため、プラント効率の低下を招
き、経済的な損失が大きく実用的でない。対策４の技術
は、耐硫酸露点鋼ではあるがなおその耐久性は短く、さ
らに高機能の耐食性鋼の開発が望まれている。対策５の
技術は、中和反応による硫酸の無害化を期待できるもの
の、注入するアルカリ化合物 (アルカリ土類) はもとよ
り、排ガス中に含まれる硫酸量がともに非常に少ないた
め、燃焼排ガス中で両者が接触する確率が少なく、硫酸
を完全に中和させることはできない (排ガス中の硫酸量
は20〜60ppm ) 。
策には、次に示すような問題点が指摘されていた。例え
ば、硫黄化合物を含まない良質の燃料を使用する対策１
は、燃料が高価であるため経済的でない。対策２の技術
は、硫酸の生成量は減少し腐食損耗速度は遅くなるもの
の、腐食を完全に防止することができないこと、および
低過剰空気燃焼の採用によって燃焼排ガス中に未燃炭素
分が増加するため、排煙公害を促進させる可能性があ
る。対策３の技術では、燃焼排ガスが保有する熱エネル
ギーの利用がなくなるため、プラント効率の低下を招
き、経済的な損失が大きく実用的でない。対策４の技術
は、耐硫酸露点鋼ではあるがなおその耐久性は短く、さ
らに高機能の耐食性鋼の開発が望まれている。対策５の
技術は、中和反応による硫酸の無害化を期待できるもの
の、注入するアルカリ化合物 (アルカリ土類) はもとよ
り、排ガス中に含まれる硫酸量がともに非常に少ないた
め、燃焼排ガス中で両者が接触する確率が少なく、硫酸
を完全に中和させることはできない (排ガス中の硫酸量
は20〜60ppm ) 。
【０００５】対策６の技術は、本発明で提案する技術に
属するものであり、これまでに次に示すような表面処理
技術が提案されている。たとえば、(a) CrとMoを含むNi
基合金とSiを15〜30％含むFe基合金を用いて溶射被覆す
る技術 (特開平７−90534 号公報、特開平９−3616号公
報) 、(b) １〜３mm径のMo粒子を含むNiめっきを施した
後、その上に Al２O３粉末を含むCrを拡散浸透させる技
術 (特開平８−270886号公報) 、(c) JIS H8303 規定の
Ni基自溶合金を被覆する技術 (特開平 9−31576号公報)
、(d) 耐硫酸性を有する鉛をライニングする技術 (特
開昭57−131998号公報) などがあるが、これらの先行技
術をもってしても、硫酸露点腐食を完全に防止すること
ができないのが実情である。
属するものであり、これまでに次に示すような表面処理
技術が提案されている。たとえば、(a) CrとMoを含むNi
基合金とSiを15〜30％含むFe基合金を用いて溶射被覆す
る技術 (特開平７−90534 号公報、特開平９−3616号公
報) 、(b) １〜３mm径のMo粒子を含むNiめっきを施した
後、その上に Al２O３粉末を含むCrを拡散浸透させる技
術 (特開平８−270886号公報) 、(c) JIS H8303 規定の
Ni基自溶合金を被覆する技術 (特開平 9−31576号公報)
、(d) 耐硫酸性を有する鉛をライニングする技術 (特
開昭57−131998号公報) などがあるが、これらの先行技
術をもってしても、硫酸露点腐食を完全に防止すること
ができないのが実情である。
【０００６】特に、最近のプラントや装置類の運転は、
社会的、経済的な面から省人化と長時間運転による運転
効率の向上に対する要請が強く、長寿命化要求による高
性能耐硫酸露点腐食用表面処理技術の確立が求められて
いる。
社会的、経済的な面から省人化と長時間運転による運転
効率の向上に対する要請が強く、長寿命化要求による高
性能耐硫酸露点腐食用表面処理技術の確立が求められて
いる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上掲の従来
技術、とくに、対策６として検討された従来の耐硫酸露
点腐食用表面処理技術のような問題点を解決することを
目的とするものである。 (1) 対策６-(a)のように、耐硫酸性に富んだ溶射材料を
用いて得られる溶射皮膜は、この溶射皮膜が多孔質であ
るため、硫酸が皮膜の気孔部を通って内部へ浸入して基
材を腐食させる。そのため、溶射皮膜自体は健全であっ
ても、比較的短期間内で皮膜の剥離が生じる。 (2) 対策６-(c)のように、Ni基自溶合金の溶射皮膜をフ
ュージングして気孔を消失させる技術では、フュージン
グ温度が1000℃以上となるため、気孔はなくなるもの
の、基材の品質に冶金的な劣化が起こるとともに、熱変
形するという欠点がある。 (3) また、従来技術による表面処理皮膜共通の課題とし
て、ユングストローム型空気予熱器の低温端部およびこ
の部分に取付けられているシールプレートのように、硫
酸露点温度を中心としてその上下の温度域中に繰り返し
曝されるような環境条件の下では、殆どの表面処理皮膜
が早期に腐食される現象があり、未だにこの特殊な硫酸
露点腐食環境下に耐える表面処理技術は提案されていな
い。
技術、とくに、対策６として検討された従来の耐硫酸露
点腐食用表面処理技術のような問題点を解決することを
目的とするものである。 (1) 対策６-(a)のように、耐硫酸性に富んだ溶射材料を
用いて得られる溶射皮膜は、この溶射皮膜が多孔質であ
るため、硫酸が皮膜の気孔部を通って内部へ浸入して基
材を腐食させる。そのため、溶射皮膜自体は健全であっ
ても、比較的短期間内で皮膜の剥離が生じる。 (2) 対策６-(c)のように、Ni基自溶合金の溶射皮膜をフ
ュージングして気孔を消失させる技術では、フュージン
グ温度が1000℃以上となるため、気孔はなくなるもの
の、基材の品質に冶金的な劣化が起こるとともに、熱変
形するという欠点がある。 (3) また、従来技術による表面処理皮膜共通の課題とし
て、ユングストローム型空気予熱器の低温端部およびこ
の部分に取付けられているシールプレートのように、硫
酸露点温度を中心としてその上下の温度域中に繰り返し
曝されるような環境条件の下では、殆どの表面処理皮膜
が早期に腐食される現象があり、未だにこの特殊な硫酸
露点腐食環境下に耐える表面処理技術は提案されていな
い。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決すべく開発したものであって、下記の要旨構成か
らなることを特徴とする。即ち、本発明は、鋼製基材の
表面に、溶射法、ＰＶＤ法および拡散浸透法のうちから
選ばれるいずれか一種以上のドライ被覆プロセス、また
は電気めっき法によって、アンダーコートとして形成さ
れた金属質Cr・Cr合金からなるドライ被覆・めっき層を
有し、さらにそのアンダーコート上には、化学緻密化法
によって、トップコートとして形成されたセラミック質
Cr２O３からなる化学緻密化層を有することを特徴とす
る耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材である。
を解決すべく開発したものであって、下記の要旨構成か
らなることを特徴とする。即ち、本発明は、鋼製基材の
表面に、溶射法、ＰＶＤ法および拡散浸透法のうちから
選ばれるいずれか一種以上のドライ被覆プロセス、また
は電気めっき法によって、アンダーコートとして形成さ
れた金属質Cr・Cr合金からなるドライ被覆・めっき層を
有し、さらにそのアンダーコート上には、化学緻密化法
によって、トップコートとして形成されたセラミック質
Cr２O３からなる化学緻密化層を有することを特徴とす
る耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材である。
【０００９】なお、本発明は、アンダーコートとして形
成された金属質Cr・Cr合金からなるドライ被覆・めっき
層は膜厚が５〜200 μｍで、トップコートとして形成さ
れたセラミックス質Cr２O３からなる化学緻密化層の膜
厚は２〜20μｍであることをが好ましい。また、本発明
は、化石燃料の燃焼によって発生する燃焼排ガスの流動
雰囲気中にあって、硫酸露点温度を挟んで、その上下の
温度域に繰り返し曝される環境において、空気予熱器の
低温端部用部材として用いられることが好ましい。
成された金属質Cr・Cr合金からなるドライ被覆・めっき
層は膜厚が５〜200 μｍで、トップコートとして形成さ
れたセラミックス質Cr２O３からなる化学緻密化層の膜
厚は２〜20μｍであることをが好ましい。また、本発明
は、化石燃料の燃焼によって発生する燃焼排ガスの流動
雰囲気中にあって、硫酸露点温度を挟んで、その上下の
温度域に繰り返し曝される環境において、空気予熱器の
低温端部用部材として用いられることが好ましい。
【００１０】さらに、本発明は、鋼製基材の表面に、溶
射法、ＰＶＤ法および拡散浸透法のうちから選ばれるい
ずれか一種以上のドライ被覆プロセス、または電気めっ
き法によって、アンダーコートとして金属質Cr・Cr合金
からなるドライ被覆・めっき層を形成し、次いでそのア
ンダーコート上に、クロム酸またはクロム酸塩の水溶液
を塗布し、乾燥し、400 〜600 ℃で焼成する操作を複数
回繰り返す処理からなる化学緻密化法によって、トップ
コートとしてセラミック質Cr２O３からなる化学緻密化
層を被成することを特徴とする耐硫酸露点腐食性に優れ
た複合被覆部材の製造方法を提案する。
射法、ＰＶＤ法および拡散浸透法のうちから選ばれるい
ずれか一種以上のドライ被覆プロセス、または電気めっ
き法によって、アンダーコートとして金属質Cr・Cr合金
からなるドライ被覆・めっき層を形成し、次いでそのア
ンダーコート上に、クロム酸またはクロム酸塩の水溶液
を塗布し、乾燥し、400 〜600 ℃で焼成する操作を複数
回繰り返す処理からなる化学緻密化法によって、トップ
コートとしてセラミック質Cr２O３からなる化学緻密化
層を被成することを特徴とする耐硫酸露点腐食性に優れ
た複合被覆部材の製造方法を提案する。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明にかかる耐硫酸露点腐食に
優れた複合被覆部材は、鋼製基材の表面に、アンダーコ
ートとして形成された金属質Cr・Cr合金からなるドライ
被覆・めっき層と、その上にトップコートとして形成さ
れたセラミック質Cr２O３化学緻密化層とからなる複合
皮膜を被覆形成したものである。即ち、鋼製基材の表面
に被覆されたアンダーコートであるCrやCr−Ni合金のド
ライ被覆・めっき層は、膜厚が５〜200 μｍが適してい
る。そのうち、電気めっき法で得られるCrめっき膜の場
合は５〜100 μｍが好適で、溶射法、ＰＶＤ法、拡散処
理法などのドライ被覆プロセスによって形成されるCrま
たはCr合金膜は10〜200 μｍの範囲の厚さが好適であ
る。この理由は、５μｍより薄い膜厚では、たとえその
上にCr２O３膜が形成されても十分な耐食性が得られ
ず、また、200μｍ以上の厚膜を施しても耐食性が格段
に向上することがないので、経済的に得策でないからで
ある。
優れた複合被覆部材は、鋼製基材の表面に、アンダーコ
ートとして形成された金属質Cr・Cr合金からなるドライ
被覆・めっき層と、その上にトップコートとして形成さ
れたセラミック質Cr２O３化学緻密化層とからなる複合
皮膜を被覆形成したものである。即ち、鋼製基材の表面
に被覆されたアンダーコートであるCrやCr−Ni合金のド
ライ被覆・めっき層は、膜厚が５〜200 μｍが適してい
る。そのうち、電気めっき法で得られるCrめっき膜の場
合は５〜100 μｍが好適で、溶射法、ＰＶＤ法、拡散処
理法などのドライ被覆プロセスによって形成されるCrま
たはCr合金膜は10〜200 μｍの範囲の厚さが好適であ
る。この理由は、５μｍより薄い膜厚では、たとえその
上にCr２O３膜が形成されても十分な耐食性が得られ
ず、また、200μｍ以上の厚膜を施しても耐食性が格段
に向上することがないので、経済的に得策でないからで
ある。
【００１２】本発明において、アンダーコートの形成手
段として、ＰＶＤ法や拡散処理法,溶射法などのドライ
被覆プロセスに着目した理由は、これらの処理法はいず
れも処理排水がないため、環境汚染の影響が少ないう
え、処理速度が大きく (一度に大量の製品の処理が可能
…拡散処理法の場合) 、また生産性の向上に寄与できる
ためである。
段として、ＰＶＤ法や拡散処理法,溶射法などのドライ
被覆プロセスに着目した理由は、これらの処理法はいず
れも処理排水がないため、環境汚染の影響が少ないう
え、処理速度が大きく (一度に大量の製品の処理が可能
…拡散処理法の場合) 、また生産性の向上に寄与できる
ためである。
【００１３】また、本発明において、アンダーコート
を、CrやCr−Ni合金のような金属質の層に限定した理由
は、トップコートとして形成する化学的緻密化法による
Cr２O ３セラミック被覆との密着性が良好であるうえ、
アンダーコート自体が耐硫酸性に優れているためであ
る。
を、CrやCr−Ni合金のような金属質の層に限定した理由
は、トップコートとして形成する化学的緻密化法による
Cr２O ３セラミック被覆との密着性が良好であるうえ、
アンダーコート自体が耐硫酸性に優れているためであ
る。
【００１４】次に、トップコートとして化学緻密化処理
によって形成されるセラミック質のCr２O３化学緻密化
層は、その厚さが2 〜20μｍとすることが好適である。
この理由は、２μｍより薄いと皮膜に貫通気孔が残存す
るため十分な耐食性を発揮することができず、一方、20
μｍより厚くすると使用環境で割れやすくなるととも
に、トップコートの形成に長時間を必要とするため生産
コストが増加する欠点があるからである。なお、CrやCr
合金などからなるアンダーコートを形成することなく鋼
製基材の表面に直接、Cr２O３化学緻密化層を形成する
ことは可能であるが、このような学緻密化層単独の膜で
は厳しい硫酸露点腐食が発生する環境下では、十分な耐
食性を発揮することができない。
によって形成されるセラミック質のCr２O３化学緻密化
層は、その厚さが2 〜20μｍとすることが好適である。
この理由は、２μｍより薄いと皮膜に貫通気孔が残存す
るため十分な耐食性を発揮することができず、一方、20
μｍより厚くすると使用環境で割れやすくなるととも
に、トップコートの形成に長時間を必要とするため生産
コストが増加する欠点があるからである。なお、CrやCr
合金などからなるアンダーコートを形成することなく鋼
製基材の表面に直接、Cr２O３化学緻密化層を形成する
ことは可能であるが、このような学緻密化層単独の膜で
は厳しい硫酸露点腐食が発生する環境下では、十分な耐
食性を発揮することができない。
【００１５】本発明において、トップコートとして、化
学緻密化処理皮膜に着目した理由は、化学緻密化法によ
って形成されるCr２O３は、水溶液から晶析する過程を
経過するため微細な結晶 (１μｍ以下) の集合体にな
り、そのため、非常に緻密であるうえ、アンダーコート
の気孔部にも浸入してこれを充填して、欠陥のない複合
皮膜を形成するからである。
学緻密化処理皮膜に着目した理由は、化学緻密化法によ
って形成されるCr２O３は、水溶液から晶析する過程を
経過するため微細な結晶 (１μｍ以下) の集合体にな
り、そのため、非常に緻密であるうえ、アンダーコート
の気孔部にも浸入してこれを充填して、欠陥のない複合
皮膜を形成するからである。
【００１６】また、セラミック質Cr２O３の膜に限定し
た理由は、Cr２O３自体が、低濃度から高濃度に至る広
い範囲の硫酸に対し優れた耐食性を発揮するとともに、
Cr２O ３皮膜は非常に硬く (HV：1100〜1500) 、流動中
の排ガス中に含まれている未燃炭素粒などの衝撃に対し
ても強い抵抗力を有することにある。
た理由は、Cr２O３自体が、低濃度から高濃度に至る広
い範囲の硫酸に対し優れた耐食性を発揮するとともに、
Cr２O ３皮膜は非常に硬く (HV：1100〜1500) 、流動中
の排ガス中に含まれている未燃炭素粒などの衝撃に対し
ても強い抵抗力を有することにある。
【００１７】次に、耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆
部材の製造方法について説明する。 ａ．炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼などの鋼製基材の
表面に、溶射法、ＰＶＤ法および拡散浸透法のうちから
選ばれるいずれか一種以上のドライ被覆プロセス、また
は電気めっき法によって、CrまたはCrを含む合金を、ア
ンダーコートとして被覆し、金属質Cr・Cr合金からなる
ドライ被覆・めっき層を形成する。 ｂ．次いで、上記アンダーコートが被覆形成された部材
を、無水クロム酸の濃厚水溶液 (30〜50％) 中に被覆厚
みに応じて１分〜５分間程度浸漬する。その後、その部
材を引き上げ (このとき、Cr・Cr合金からなるドライ被
覆・めっき層の表面には、粘稠な無水クロム酸の薄膜が
被覆されている) 、次いでこれを空気中で乾燥して水分
を蒸発させた後、さらに400 〜600 ℃の高温で 0.5〜１
ｈ加熱するという化学緻密化処理を施す。この処理によ
って、前記無水クロム酸は次のように分解し、Crまたは
Cr合金被覆の表面にはセラミック質Cr２O３層を生成す
るようになる。 ｃ．ただし、１回のみの浸漬と加熱−焼成工程では、生
成するCr２O３層は多孔質であるうえ薄膜であるため、
無水クロム酸水溶液への浸漬と加熱−焼成は複数回繰り
返すことが望ましい。通常、このような操作を５〜15回
繰り返すと、CrまたはCr合金被覆の表面に２〜20μｍ厚
の緻密で良好な耐硫酸露点腐食性に優れたCr２O３膜が
形成される。
部材の製造方法について説明する。 ａ．炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼などの鋼製基材の
表面に、溶射法、ＰＶＤ法および拡散浸透法のうちから
選ばれるいずれか一種以上のドライ被覆プロセス、また
は電気めっき法によって、CrまたはCrを含む合金を、ア
ンダーコートとして被覆し、金属質Cr・Cr合金からなる
ドライ被覆・めっき層を形成する。 ｂ．次いで、上記アンダーコートが被覆形成された部材
を、無水クロム酸の濃厚水溶液 (30〜50％) 中に被覆厚
みに応じて１分〜５分間程度浸漬する。その後、その部
材を引き上げ (このとき、Cr・Cr合金からなるドライ被
覆・めっき層の表面には、粘稠な無水クロム酸の薄膜が
被覆されている) 、次いでこれを空気中で乾燥して水分
を蒸発させた後、さらに400 〜600 ℃の高温で 0.5〜１
ｈ加熱するという化学緻密化処理を施す。この処理によ
って、前記無水クロム酸は次のように分解し、Crまたは
Cr合金被覆の表面にはセラミック質Cr２O３層を生成す
るようになる。 ｃ．ただし、１回のみの浸漬と加熱−焼成工程では、生
成するCr２O３層は多孔質であるうえ薄膜であるため、
無水クロム酸水溶液への浸漬と加熱−焼成は複数回繰り
返すことが望ましい。通常、このような操作を５〜15回
繰り返すと、CrまたはCr合金被覆の表面に２〜20μｍ厚
の緻密で良好な耐硫酸露点腐食性に優れたCr２O３膜が
形成される。
【００１８】なお、CrまたはCr合金からなるアンダーコ
ートへの化学緻密化処理の技術としては、特開昭63−12
6682号公報や特開平２−194183号公報などに開示されて
いるような技術が適用できるが、その他に、Cr２O３膜
の形成方法として、上記のCrO ３に代えて、クロム酸ア
ンモニウム (NH３)２CrO４や重クロム酸アンモニウム
(NH４)２Cr２O７の水溶液を用いて形成することも可能
である。また、浸漬法でなくても、スプレー塗布による
被覆でよく、クロム酸の他にSiO２や Al２O３等の酸化
物粉を添加してもよい。
ートへの化学緻密化処理の技術としては、特開昭63−12
6682号公報や特開平２−194183号公報などに開示されて
いるような技術が適用できるが、その他に、Cr２O３膜
の形成方法として、上記のCrO ３に代えて、クロム酸ア
ンモニウム (NH３)２CrO４や重クロム酸アンモニウム
(NH４)２Cr２O７の水溶液を用いて形成することも可能
である。また、浸漬法でなくても、スプレー塗布による
被覆でよく、クロム酸の他にSiO２や Al２O３等の酸化
物粉を添加してもよい。
【００１９】上述した構成にかかる本発明の複合被覆部
材は、とくに強い硫酸露点腐食環境下で使用される部材
への表面処理方法として、とりわけ有効に機能する。一
般に、硫酸の露点現象は、硫酸の蒸気を含む排ガスが、
その硫酸蒸気の飽和温度以下の金属面に触れることによ
って、液滴として凝縮して起こるものである。従って、
通常の金属面、例えば管状型空気予熱器用部材のような
場合は、その表面温度が常に一定値に保持されていて格
別の問題は発生しないが、例えば、ユングストローム型
空気予熱器の低温端部用部材のような場合には大きな問
題となる。というのは、前記低温端部用部材というの
は、燃焼ガスなどによって硫酸露点温度以上の温度に加
熱される高温側のときと、温度の低い空気を加熱する時
のように硫酸露点以下の温度になる低温側のときとがあ
り、しかも高温側と低温側とを往復移動する苛酷な環境
下で使用されるからである。一方で、このような苛酷な
環境下で使用される部材については、前述の硫酸露点現
象が発生しやすい環境となるため、この部分には多量の
硫酸が付着凝縮する。しかも、硫酸が付着した前記低温
端部用部材は、燃焼排ガスに触れつつ移動し、遂には硫
酸露点温度以上に昇温するため、付着した硫酸は濃縮を
経てその一部は蒸発することとなる。
材は、とくに強い硫酸露点腐食環境下で使用される部材
への表面処理方法として、とりわけ有効に機能する。一
般に、硫酸の露点現象は、硫酸の蒸気を含む排ガスが、
その硫酸蒸気の飽和温度以下の金属面に触れることによ
って、液滴として凝縮して起こるものである。従って、
通常の金属面、例えば管状型空気予熱器用部材のような
場合は、その表面温度が常に一定値に保持されていて格
別の問題は発生しないが、例えば、ユングストローム型
空気予熱器の低温端部用部材のような場合には大きな問
題となる。というのは、前記低温端部用部材というの
は、燃焼ガスなどによって硫酸露点温度以上の温度に加
熱される高温側のときと、温度の低い空気を加熱する時
のように硫酸露点以下の温度になる低温側のときとがあ
り、しかも高温側と低温側とを往復移動する苛酷な環境
下で使用されるからである。一方で、このような苛酷な
環境下で使用される部材については、前述の硫酸露点現
象が発生しやすい環境となるため、この部分には多量の
硫酸が付着凝縮する。しかも、硫酸が付着した前記低温
端部用部材は、燃焼排ガスに触れつつ移動し、遂には硫
酸露点温度以上に昇温するため、付着した硫酸は濃縮を
経てその一部は蒸発することとなる。
【００２０】このように、ユングストローム型空気予熱
器の低温端部用部材というのは、単に燃焼排ガス中の硫
酸が付着濃縮するにとどまらず、凝縮硫酸の濃縮, 分
解, 蒸発が繰り返し行われると同時に、この間には比較
的低濃度の硫酸や濃縮による高濃度の硫酸による腐食反
応が起こるため、極めて激しい腐食性環境に曝されてい
る部分であり、本発明にかかる部材を適用する環境とし
て最も相応しい例であると言える。
器の低温端部用部材というのは、単に燃焼排ガス中の硫
酸が付着濃縮するにとどまらず、凝縮硫酸の濃縮, 分
解, 蒸発が繰り返し行われると同時に、この間には比較
的低濃度の硫酸や濃縮による高濃度の硫酸による腐食反
応が起こるため、極めて激しい腐食性環境に曝されてい
る部分であり、本発明にかかる部材を適用する環境とし
て最も相応しい例であると言える。
【００２１】以上説明したように、含Cr金属質アンダー
コートと、化学緻密化法によって形成したセラミック質
Cr２O３トップコートとからなる複合皮膜を被成した部
材は、繰り返し起こる温度変化による熱衝撃にも良く耐
えるものであることがわかる。とくに、セラミック質Cr
２O３はそれ自身が各種濃度の硫酸によく耐える材料で
あると同時に、このCr２O３微粒子がアンダーコートのC
r・Cr合金からなる層の開気孔中にも深く浸入して含浸
状態になるため、これらが相乗効果を発揮して長期間に
わたって優れた耐食性を発揮する。
コートと、化学緻密化法によって形成したセラミック質
Cr２O３トップコートとからなる複合皮膜を被成した部
材は、繰り返し起こる温度変化による熱衝撃にも良く耐
えるものであることがわかる。とくに、セラミック質Cr
２O３はそれ自身が各種濃度の硫酸によく耐える材料で
あると同時に、このCr２O３微粒子がアンダーコートのC
r・Cr合金からなる層の開気孔中にも深く浸入して含浸
状態になるため、これらが相乗効果を発揮して長期間に
わたって優れた耐食性を発揮する。
【００２２】
【実施例】実施例１ この実施例は、市販鋼に対し、本発明に適合する条件の
複合皮膜および比較例の皮膜を被覆した試験片を用い、
塩水噴霧試験 (JIS Z2371)と、50℃の35％ H２SO４中に
24時間浸漬する試験とを行い、供試試験片の耐食性を実
験室的に調査した結果の報告である。 (1) 本発明に適合する供試部材 本発明に適合する複合皮膜つき部材は、SS400 鋼 (幅50
mm×長さ100 mm×厚さ５mm) の全面を、 Al２O３粒子を
用いてブラスト処理後、アンダーコートとして、Crまた
は50％Ni−50％Cr合金をそれぞれ 100μｍ厚にプラズマ
溶射して成膜した後、トップコートとして、上述した化
学緻密化法によって、Cr２O３膜を10μｍ厚に形成し
た。また、溶射皮膜のアンダーコートに代えて、電気め
っき法によってCrを50μｍ厚に形成した後、トップコー
トとして、化学緻密化法によってCr２O３を10μｍ厚に
生成させた部材についても検討した。 (2) 比較例の供試部材 比較例とする供試部材は、SS400 鋼を用いて上記発明例
と同じ溶射法および電気めっき法によるアンダーコート
を形成した後、溶射法によるCr２O３または市販の耐酸
塗装を３回重ね塗りしたものを用いた。また、無処理鋼
基材としてSS400 、市販の耐食鋼 (商品名：コールテン
鋼) SUS304鋼を供試した。
複合皮膜および比較例の皮膜を被覆した試験片を用い、
塩水噴霧試験 (JIS Z2371)と、50℃の35％ H２SO４中に
24時間浸漬する試験とを行い、供試試験片の耐食性を実
験室的に調査した結果の報告である。 (1) 本発明に適合する供試部材 本発明に適合する複合皮膜つき部材は、SS400 鋼 (幅50
mm×長さ100 mm×厚さ５mm) の全面を、 Al２O３粒子を
用いてブラスト処理後、アンダーコートとして、Crまた
は50％Ni−50％Cr合金をそれぞれ 100μｍ厚にプラズマ
溶射して成膜した後、トップコートとして、上述した化
学緻密化法によって、Cr２O３膜を10μｍ厚に形成し
た。また、溶射皮膜のアンダーコートに代えて、電気め
っき法によってCrを50μｍ厚に形成した後、トップコー
トとして、化学緻密化法によってCr２O３を10μｍ厚に
生成させた部材についても検討した。 (2) 比較例の供試部材 比較例とする供試部材は、SS400 鋼を用いて上記発明例
と同じ溶射法および電気めっき法によるアンダーコート
を形成した後、溶射法によるCr２O３または市販の耐酸
塗装を３回重ね塗りしたものを用いた。また、無処理鋼
基材としてSS400 、市販の耐食鋼 (商品名：コールテン
鋼) SUS304鋼を供試した。
【００２３】(3) 腐食試験項目とその条件 (a) JIS Z2371 規定の無水噴霧試験を連200 時間行い、
試験終了後の外観変化から耐食性を評価した。 (b) 硫黄を含む燃料を燃焼するボイラの空気予熱器の硫
酸露点腐食環境を勘案し、30℃の35％ H２SO４中に24時
間浸漬し、供試材と硫酸の腐食反応によって発生する水
素ガスの確認によって、その耐食性を評価した。
試験終了後の外観変化から耐食性を評価した。 (b) 硫黄を含む燃料を燃焼するボイラの空気予熱器の硫
酸露点腐食環境を勘案し、30℃の35％ H２SO４中に24時
間浸漬し、供試材と硫酸の腐食反応によって発生する水
素ガスの確認によって、その耐食性を評価した。
【００２４】(4) 試験結果 表１に試験結果を示す。この結果から次のようなことが
理解できる。塩水噴霧試験結果によると、本発明例 (N
o. １〜３) はいずれも 200時間試験後でも、全く異常
は認められず健全な状態を維持していた。これは、トッ
プコートの化学的緻密化法で形成したCr２O３皮膜が緻
密で、塩水の内部浸入を完全に防止したためと思われ
る。これに対し、溶射法でCr２O３のトップコートを形
成した比較例 (No. ５) および耐酸塗料を被覆した比較
例 (No. ７〜９) は、いずれも、局所的に赤錆が発生し
ており、トップコートの欠陥部から内部へ浸入した塩水
によって、SS400 鋼基材が腐食されていることがうかが
える。ただ、比較例においても、No. 4 、5 の皮膜には
赤錆の発生は認められなかった。
理解できる。塩水噴霧試験結果によると、本発明例 (N
o. １〜３) はいずれも 200時間試験後でも、全く異常
は認められず健全な状態を維持していた。これは、トッ
プコートの化学的緻密化法で形成したCr２O３皮膜が緻
密で、塩水の内部浸入を完全に防止したためと思われ
る。これに対し、溶射法でCr２O３のトップコートを形
成した比較例 (No. ５) および耐酸塗料を被覆した比較
例 (No. ７〜９) は、いずれも、局所的に赤錆が発生し
ており、トップコートの欠陥部から内部へ浸入した塩水
によって、SS400 鋼基材が腐食されていることがうかが
える。ただ、比較例においても、No. 4 、5 の皮膜には
赤錆の発生は認められなかった。
【００２５】
【表１】
【００２６】このようなトップコートの特徴は、硫酸浸
漬試験においても明瞭に認められており、本発明例 (N
o. １〜３) は、水素ガスの発生はもとより、外観的に
も変化は見られなかった。しかし、比較例ではNo. ４、
６を除き (No. ５、７〜９) いずれも、水素ガスが連し
て発生し、皮膜内部へ浸入した硫酸によってSS400 鋼基
材が腐食されていることがわかる。なお、無処理の市販
の鋼材 (No. 10〜11) は、塩水噴霧試験では全面にわた
って赤錆が発生し、硫酸浸漬試験においても、水素ガス
の発生が激しく、耐食性は全く認められなかった。ま
た、SUS304鋼 (No.12)は、前者の無処理鋼材に比較する
と耐食性に優れているものの、局部的な赤錆の発生や水
素ガスの発生が認められた。
漬試験においても明瞭に認められており、本発明例 (N
o. １〜３) は、水素ガスの発生はもとより、外観的に
も変化は見られなかった。しかし、比較例ではNo. ４、
６を除き (No. ５、７〜９) いずれも、水素ガスが連し
て発生し、皮膜内部へ浸入した硫酸によってSS400 鋼基
材が腐食されていることがわかる。なお、無処理の市販
の鋼材 (No. 10〜11) は、塩水噴霧試験では全面にわた
って赤錆が発生し、硫酸浸漬試験においても、水素ガス
の発生が激しく、耐食性は全く認められなかった。ま
た、SUS304鋼 (No.12)は、前者の無処理鋼材に比較する
と耐食性に優れているものの、局部的な赤錆の発生や水
素ガスの発生が認められた。
【００２７】実施例２ この実施例は、硫黄を含む重油を燃料とする火力発電所
ボイラの低温部に、本発明に適合する部材と、比較例と
して示す表面処理被覆部材を取り付け、約１年間にわた
って腐食試験を行った結果を要約したものである。図１
は、この実施例の対象となった火力発電所ボイラの低温
部と試験片の取付け位置を示したものである。図１で
は、ボイラからの燃焼排ガス１がダクト２を経由して空
気予熱器３へ導入される。この空気予熱器３では、薄い
板状のエレメントが多数配設されているので、排ガスは
これらのエレメントを加熱しながら抜熱されてダクト４
へ排出される。ついで、この排ガスは、電気集塵機５を
経て煙突６から外部に放出される。一方、空気は、空気
予熱器部３の低温端部から導入され、この空気予熱器３
を通過するうちに、板状のエレメントからの熱を受けて
ダクト７を経由して、燃料の燃焼用空気 (図示せず) と
して使用される。
ボイラの低温部に、本発明に適合する部材と、比較例と
して示す表面処理被覆部材を取り付け、約１年間にわた
って腐食試験を行った結果を要約したものである。図１
は、この実施例の対象となった火力発電所ボイラの低温
部と試験片の取付け位置を示したものである。図１で
は、ボイラからの燃焼排ガス１がダクト２を経由して空
気予熱器３へ導入される。この空気予熱器３では、薄い
板状のエレメントが多数配設されているので、排ガスは
これらのエレメントを加熱しながら抜熱されてダクト４
へ排出される。ついで、この排ガスは、電気集塵機５を
経て煙突６から外部に放出される。一方、空気は、空気
予熱器部３の低温端部から導入され、この空気予熱器３
を通過するうちに、板状のエレメントからの熱を受けて
ダクト７を経由して、燃料の燃焼用空気 (図示せず) と
して使用される。
【００２８】この実施例では、図１に示すＡ〜Ｇの位置
にそれぞれ試験片 (寸法：幅５×長さ100 ×厚さ2 〜5
mm) を取付けたが、Ａ〜Ｇの腐食環境は次の通りであ
る。 Ａ：常に硫酸蒸気を含む350 ℃前後の排ガスに触れてい
るが、硫酸の凝縮現象はない。 Ｂ：空気予熱器の高温端部に取付けられているため、排
ガス側と空気側へ繰り返し移動しても、常に硫酸露点以
上にあるので、硫酸の凝縮付着はない。 Ｃ，Ｄ： Ｃの各部は、空気予熱器の低温端部に取付け
られている。とくに、Ｄはこれに取付けたシールプレー
トに相当するもので、Ｃ, Ｄともに排ガス側で加熱され
て硫酸露点以上となった後、空気側へ移動し、空気に熱
を与えると共に、Ｃ, Ｄ自体は冷却されて硫酸露点以下
となる。その後、再び排ガス側へ移動すると、排ガス中
の硫酸蒸気がＣ，Ｄ面へ付着凝縮し、さらにこれが濃
縮、蒸発する現象が行われ、この間に激しい腐食反応が
発生する。 Ｅ，Ｆ，Ｇ： Ｅ，Ｆ，Ｇの各部は、空気予熱器を出た
硫酸を含む排ガスに接触しているため、硫酸は付着する
ものの、温度変化がないため、その濃縮、蒸発現象がな
く腐食環境としては穏やかである。
にそれぞれ試験片 (寸法：幅５×長さ100 ×厚さ2 〜5
mm) を取付けたが、Ａ〜Ｇの腐食環境は次の通りであ
る。 Ａ：常に硫酸蒸気を含む350 ℃前後の排ガスに触れてい
るが、硫酸の凝縮現象はない。 Ｂ：空気予熱器の高温端部に取付けられているため、排
ガス側と空気側へ繰り返し移動しても、常に硫酸露点以
上にあるので、硫酸の凝縮付着はない。 Ｃ，Ｄ： Ｃの各部は、空気予熱器の低温端部に取付け
られている。とくに、Ｄはこれに取付けたシールプレー
トに相当するもので、Ｃ, Ｄともに排ガス側で加熱され
て硫酸露点以上となった後、空気側へ移動し、空気に熱
を与えると共に、Ｃ, Ｄ自体は冷却されて硫酸露点以下
となる。その後、再び排ガス側へ移動すると、排ガス中
の硫酸蒸気がＣ，Ｄ面へ付着凝縮し、さらにこれが濃
縮、蒸発する現象が行われ、この間に激しい腐食反応が
発生する。 Ｅ，Ｆ，Ｇ： Ｅ，Ｆ，Ｇの各部は、空気予熱器を出た
硫酸を含む排ガスに接触しているため、硫酸は付着する
ものの、温度変化がないため、その濃縮、蒸発現象がな
く腐食環境としては穏やかである。
【００２９】表２は、実施例１の結果から選択した本発
明例および比較例の試験片を用いて、１年間にわたる腐
食試験を行い、その結果をボイラの運転時間1000時間当
たりの腐食損失量と外観変化を示したものである。この
結果から明らかなように、図1 の腐食試験部では、空気
予熱器の低温端部Ｃ, Ｄに取付けられた試験片の腐食量
は極端に大きく、激しい腐食環境が構成されているのが
わかる。しかし、このような環境下でも、本発明例 (N
o. １〜３) は全く腐食されておらず、外観的にも変化
は認められず、優れた耐食性を発揮した。なお、実施例
１の腐食試験において、本発明例と同等の性能を発揮し
た溶射法によるCr２O３トップコート試験片 (No. ４、
５) は、温度変化がないＡ，Ｅ，Ｆおよび温度変化があ
っても硫酸の付着凝縮がない環境Ｂでは健全な状態を維
持したが、温度変化とともに硫酸の凝縮と濃縮、さらに
蒸発現象が繰り返し起こる厳しい腐食環境Ｃ,Ｄでは、
皮膜の大部分が剥離し、実用性に乏しいことが判明し
た。
明例および比較例の試験片を用いて、１年間にわたる腐
食試験を行い、その結果をボイラの運転時間1000時間当
たりの腐食損失量と外観変化を示したものである。この
結果から明らかなように、図1 の腐食試験部では、空気
予熱器の低温端部Ｃ, Ｄに取付けられた試験片の腐食量
は極端に大きく、激しい腐食環境が構成されているのが
わかる。しかし、このような環境下でも、本発明例 (N
o. １〜３) は全く腐食されておらず、外観的にも変化
は認められず、優れた耐食性を発揮した。なお、実施例
１の腐食試験において、本発明例と同等の性能を発揮し
た溶射法によるCr２O３トップコート試験片 (No. ４、
５) は、温度変化がないＡ，Ｅ，Ｆおよび温度変化があ
っても硫酸の付着凝縮がない環境Ｂでは健全な状態を維
持したが、温度変化とともに硫酸の凝縮と濃縮、さらに
蒸発現象が繰り返し起こる厳しい腐食環境Ｃ,Ｄでは、
皮膜の大部分が剥離し、実用性に乏しいことが判明し
た。
【００３０】
【表２】
【００３１】実施例３ この実施例では、市販の耐食鋼 (コールテン鋼) 基材
に、アンダーコートの金属層としてＰＶＤ法によるCr 5
μｍ、および粉末法によるCr拡散浸透処理層50μｍを施
した後、化学緻密化法によるCr２O３のトップコートを1
2μｍ厚に形成した試験片を、図１に示したＣとＤの位
置に取付け、約６ヵ月間の腐食試験を行った。この結果
においても、トップコートはもとより、アンダーコート
の金属層も健全な状態を維持しており、本発明のドライ
プロセスによるCrのアンダーコートと、化学緻密化法に
よるCr２O３トップコートの組み合わせからなる複合皮
膜つき部材が優れた耐硫酸露点腐食性を発揮することが
認められた。なお、この実施例においても、比較例とし
て供試したトップコートとして溶射法によって形成した
Cr２O３皮膜は全て剥離し、基材の鋼板も腐食されてい
た。
に、アンダーコートの金属層としてＰＶＤ法によるCr 5
μｍ、および粉末法によるCr拡散浸透処理層50μｍを施
した後、化学緻密化法によるCr２O３のトップコートを1
2μｍ厚に形成した試験片を、図１に示したＣとＤの位
置に取付け、約６ヵ月間の腐食試験を行った。この結果
においても、トップコートはもとより、アンダーコート
の金属層も健全な状態を維持しており、本発明のドライ
プロセスによるCrのアンダーコートと、化学緻密化法に
よるCr２O３トップコートの組み合わせからなる複合皮
膜つき部材が優れた耐硫酸露点腐食性を発揮することが
認められた。なお、この実施例においても、比較例とし
て供試したトップコートとして溶射法によって形成した
Cr２O３皮膜は全て剥離し、基材の鋼板も腐食されてい
た。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように、鋼製基材の表面に
対し、ドライ被覆プロセスによってアンダーコートとし
てCr, Ni−Crなどの含Cr金属層を形成するか、もしくは
電気めっき法で金属Cr層を形成した後、化学的緻密化法
によって緻密で良好な密着性を有するセラミック質Cr２
O３のトップコートを形成させた複合皮膜は、優れた一
般耐食性と耐硫酸露点腐食性を発揮した。特に、本発明
にかかる部材は、ユングストローム型空気予熱器の低温
端部用部材のように、燃焼排ガスの硫酸露点温度の上下
の領域を繰り返し移動して、その都度、硫酸の付着凝
縮、硫酸の濃縮と蒸発現象が発生する厳しい腐食性環境
下において、優れた耐食性を発揮した。この結果、本発
明に適合する処理が行われた部材にて形成した空気予熱
器の低温端部は、長期間にわたる連続運転を可能とする
とともに、部材の腐食損傷による熱交換率の低下や、空
気予熱器の低温部と排ガスダクトおよび空気ダクトとの
接触部から漏洩する排ガス、空気量を最小限にとどめ
て、正常な運転環境を維持する効果があり、プラント全
体の安全運転と熱効率の向上、保守点検費の軽減などに
寄与するところが大きい。
対し、ドライ被覆プロセスによってアンダーコートとし
てCr, Ni−Crなどの含Cr金属層を形成するか、もしくは
電気めっき法で金属Cr層を形成した後、化学的緻密化法
によって緻密で良好な密着性を有するセラミック質Cr２
O３のトップコートを形成させた複合皮膜は、優れた一
般耐食性と耐硫酸露点腐食性を発揮した。特に、本発明
にかかる部材は、ユングストローム型空気予熱器の低温
端部用部材のように、燃焼排ガスの硫酸露点温度の上下
の領域を繰り返し移動して、その都度、硫酸の付着凝
縮、硫酸の濃縮と蒸発現象が発生する厳しい腐食性環境
下において、優れた耐食性を発揮した。この結果、本発
明に適合する処理が行われた部材にて形成した空気予熱
器の低温端部は、長期間にわたる連続運転を可能とする
とともに、部材の腐食損傷による熱交換率の低下や、空
気予熱器の低温部と排ガスダクトおよび空気ダクトとの
接触部から漏洩する排ガス、空気量を最小限にとどめ
て、正常な運転環境を維持する効果があり、プラント全
体の安全運転と熱効率の向上、保守点検費の軽減などに
寄与するところが大きい。
【図１】重油燃焼ボイラの空気予熱器から煙突近傍にわ
たる設備の構成と燃焼排ガスの流れを示した図である。
たる設備の構成と燃焼排ガスの流れを示した図である。
１ ボイラ出口の燃焼排ガスの流れ ２ 空気予熱器入口側排ガスダクト ３ 空気予熱器 ４ 空気予熱器出口側排ガスダクト ５ 電気式集塵装置 ６ 煙突 ７ 空気予熱器出口側空気ダクト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 延東 直毅 千葉県船橋市行田１丁目１番１号 トーカ ロ株式会社東京工場内 (72)発明者 山口 茂夫 千葉県市原市姉崎海岸２番地１ 出光エン ジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 4K044 AA02 BA02 BA12 BA15 BB03 BC02 BC11 CA11 CA12 CA13 CA16 CA18 CA53 CA62 CA71
Claims (5)
- 【請求項１】 鋼製基材の表面に、溶射法、ＰＶＤ法お
よび拡散浸透法のうちから選ばれるいずれか一種以上の
ドライ被覆プロセスまたは電気めっき法によって、アン
ダーコートとして金属質Cr・Cr合金からなるドライ被覆
・めっき層を有し、さらにそのアンダーコート上には、
トップコートとしてセラミック質Cr２O３からなる化学
緻密化層を有することを特徴とする耐硫酸露点腐食性に
優れた複合被覆部材。 - 【請求項２】 アンダーコートは、溶射法、ＰＶＤ法お
よび拡散浸透法のうちから選ばれるいずれか一種以上の
ドライ被覆プロセスまたは電気めっき法によって形成さ
れ、トップコートは、クロム酸溶液を塗布, 乾燥, 焼成
する化学緻密化法によって形成されたものである請求項
１に記載の複合被覆部材。 - 【請求項３】 アンダーコートとして形成された金属質
Cr・Cr合金からなるドライ被覆・めっき層は膜厚が５〜
200 μｍで、トップコートとして形成されたセラミック
ス質Cr２O３からなる化学緻密化層の膜厚は２〜20μｍ
であることを特徴とする請求項１に記載の複合被覆部
材。 - 【請求項４】 化石燃料の燃焼によって発生する燃焼排
ガスの流動雰囲気中にあって、硫酸露点温度を挟んで、
その上下の温度域に繰り返し曝される環境において、空
気予熱器の低温端部用部材として用いられることを特徴
とする請求項１, ２または３に記載の複合被覆部材。 - 【請求項５】 鋼製基材の表面に、溶射法、ＰＶＤ法お
よび拡散浸透法のうちから選ばれるいずれか一種以上の
ドライ被覆プロセス、または電気めっき法によって、ア
ンダーコートとして金属質Cr・Cr合金からなるドライ被
覆・めっき層を形成し、次いでそのアンダーコート上
に、クロム酸またはクロム酸塩の水溶液を塗布し、乾燥
し、400 〜600 ℃で焼成する操作を複数回繰り返す処理
からなる化学緻密化法によって、トップコートとしてセ
ラミック質Cr２O３からなる化学緻密化層を被成するこ
とを特徴とする耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34729699A JP4155685B2 (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材およびその製造方法 |
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|---|---|---|---|
| JP34729699A JP4155685B2 (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材およびその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001164381A true JP2001164381A (ja) | 2001-06-19 |
| JP4155685B2 JP4155685B2 (ja) | 2008-09-24 |
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| JP34729699A Expired - Fee Related JP4155685B2 (ja) | 1999-12-07 | 1999-12-07 | 耐硫酸露点腐食性に優れた複合被覆部材およびその製造方法 |
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| JP (1) | JP4155685B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007056282A (ja) * | 2005-08-22 | 2007-03-08 | Toyota Auto Body Co Ltd | クロムめっき製品の製造方法 |
| US7445434B2 (en) | 2003-03-24 | 2008-11-04 | Tocalo Co., Ltd. | Coating material for thermal barrier coating having excellent corrosion resistance and heat resistance and method of producing the same |
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| JPH08134538A (ja) * | 1994-11-09 | 1996-05-28 | Nippon Steel Corp | 耐食低合金鋼の製造方法 |
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| JPH11248144A (ja) * | 1998-03-03 | 1999-09-14 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 空気予熱器における伝熱器 |
-
1999
- 1999-12-07 JP JP34729699A patent/JP4155685B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (6)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4155685B2 (ja) | 2008-09-24 |
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