JP2008116150A - Panel for boiler waterwall - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、冷却水路付の火炉ハウジングを構成するボイラ水壁用パネルに関する。
ボイラ水壁用パネルは、板材−管材の複合パネルであり、水熱ボイラーの心臓部に当る火炉(燃焼室兼熱交換器)のハウジングの壁パネルを形成する際にその要素部材として用いられ、多数枚が縦横に溶接接続されて火炉ハウジングとなる。
ボイラ水壁用パネルには、火炉ハウジング内面の耐久性を向上させるために、片面にニッケル自溶合金などの合金が被覆される。
The present invention relates to a boiler water wall panel that constitutes a furnace housing with a cooling water channel.
The boiler water wall panel is a plate-tube composite panel and is used as an element member when forming a wall panel of a furnace (combustion chamber / heat exchanger) housing that hits the heart of a hydrothermal boiler. A large number of sheets are welded and connected vertically and horizontally to form a furnace housing.
The boiler water wall panel is coated with an alloy such as a nickel self-fluxing alloy on one side in order to improve the durability of the inner surface of the furnace housing.
互い違いに並んだ金属管部と金属板部とを有する水冷パネルセグメントを熱歪が生じないように加熱する方法が知られている(例えば特許文献1参照)。この水冷パネルセグメント20(ボイラ水壁用パネル)の構造および製法を、図面を引用して説明する。図3は(a)が金属管部21と金属板部22の側面図、(b)がその横断面図、(c)が水冷パネルセグメント20の横断面図である。なお、本明細書において、横断面は管軸方向と直交する断面を指す。
A method of heating water-cooled panel segments having alternately arranged metal tube portions and metal plate portions so as not to cause thermal strain is known (see, for example, Patent Document 1). The structure and manufacturing method of the water-cooled panel segment 20 (boiler water wall panel) will be described with reference to the drawings. 3A is a side view of the
金属管部21と金属板部22は、交互に並べてパネルを成すのに必要な個数が別体で個々に作られ、その際に長さが揃えられる(図3(a),(b)参照)。それから(図3(c)参照)、最初の金属板部22が最初の金属管部21の脇にその管体軸線方向に延びる状態で添えられて金属板部22の一方の長辺と金属管部21の周面とが線状に溶接接続され、次の金属板部22が最初の金属管部21の両脇のうち残りの脇にやはり管体軸線方向に延びる状態で添えられて金属板部22の一長辺と金属管部21の周面とが線状に溶接接続され、その金属板部22に次の金属管部21が添えられ板体長辺方向と管体軸線方向とを揃えた状態で金属板部22の他の長辺と金属管部21の周面とが線状に溶接接続され、さらに同様の溶接接続を繰り返して水冷パネルセグメント20の母材である水路付パネル体ができる。
The number of the
さらに、そのような水路付パネル体毎に、その片面または両面に対してNi−Cr基などの自溶合金系の材料による自溶合金系被覆が形成されて、水冷パネルセグメント20ができあがる。その被覆は、溶射−フュージング処理法によって形成され、具体的には、水冷パネルセグメント20の外面に対して、溶射法によって被覆材料の層を形成してから、それにフュージング処理を施すことで行われる。
このような製法のため、この水冷パネルセグメント20では、その母材は、金属管部21から金属板部22への切替わり部位23が溶接にて形成された溶接構造となっている。
Furthermore, a self-fluxing alloy-based coating made of a self-fluxing alloy-based material such as a Ni—Cr group is formed on one or both sides of each panel body with a water channel, thereby completing the water-cooled
Due to such a manufacturing method, the base material of the water-cooled
別の製法や構造も挙げると、金属管の両脇に金属板製の縦フィンを立設した構造のフィン付管体の外面に自溶合金系の保護被覆を形成して水冷パネルセグメント用ユニット部材とし、更にその複数体を縦フィン先端の相互溶接接続にて水冷パネルセグメントにするパネル製造方法が知られている(例えば特許文献2参照)。この水冷パネルセグメント50(ボイラ水壁用パネル)の構造および製法を、図面を引用して説明する。図4は、(a)が金属管31と縦フィン32の側面図、(b)がその横断面図、(c)がフィン付き管体30の横断面図、(d)が水冷パネルセグメント用ユニット部材40の側面図、(e)がその横断面図、(f)が水冷パネルセグメント50の横断面図である。
Another manufacturing method and structure include water-cooled panel segment unit by forming a self-fluxing alloy protective coating on the outer surface of a finned tube body with metal plate vertical fins on both sides of the metal tube. There is known a panel manufacturing method in which a plurality of bodies are made into water-cooled panel segments by mutual welding connection at the tips of vertical fins (see, for example, Patent Document 2). The structure and manufacturing method of this water cooling panel segment 50 (boiler water wall panel) will be described with reference to the drawings. 4A is a side view of the
この場合も、冷却水路になる金属管31とウェブになる縦フィン32とは、一本と二枚が一組であるが、別体で個々に作られ(図4(a),(b)参照)、水冷パネルセグメント50に必要な組数について長さが揃えられる。そして(図4(c)参照)、各組毎に、一対の縦フィン32が管体軸線方向に延びる状態で金属管31の両脇に添えられ、縦フィン32の一方の長辺と金属管31の周面とが線状に溶接接続されて、金属管31とその両脇に設けられた管体軸線方向に延びる一対の縦フィン32とを有するフィン付き管体30が作られる。そのため、このようなフィン付き管体30でも、金属管31から縦フィン32への切替わり部位33が溶接にて形成された溶接構造となっている。
In this case as well, the
それから(図4(d),(e)参照)、個々のフィン付き管体30毎に、その片面に対してNi−Cr基などの自溶合金系の材料による自溶合金系被覆41が形成されて、水冷パネルセグメント用ユニット部材40が作られる。その被覆は、やはり溶射−フュージング処理法によって形成されるが、施工対象が細分化されており、組上がった水冷パネルセグメント50でなく組み立て前の水冷パネルセグメント用ユニット部材40に対して個々に行われる。その後(図4(f)参照)、そのような水冷パネルセグメント用ユニット部材40を構成単位として、その複数体が縦フィン32の先端を継ぎ口51として相互に溶接接続されて、水冷パネルセグメント50ができあがる。
Then (see FIGS. 4D and 4E), a self-fluxing
その他、図示は割愛したが、パネル母材に上述の水冷パネルセグメント20の被覆形成前パネル母材を採用し、その片面側に耐食性合金による溶着被覆を形成するに際して、他のパネルとの溶接接続に供される端部には溶接肉盛法にて超合金被覆を施し内央側には溶射−フュージング処理法にて自溶合金被覆を施してボイラ火炉パネルを作る技術や(例えば特許文献3参照)、溶射後のフュージング処理における加熱中にボイラパネルを牽引用具にて縦長方向に引っ張りながら位置強制用具にて縦長方向と交叉する2軸方向への変位を多数箇所で規制することにより変形を矯正する合金被覆ボイラパネルの製造方法も(例えば特許文献4参照)、知られている。これらのボイラ水壁用パネルにおいても、金属管部21から金属板部22への切替わり部位23が溶接にて形成された溶接構造となっている。
In addition, although illustration is omitted, when the panel base material before the formation of the coating of the water-cooled
しかしながら、このような従来のボイラ水壁用パネルでは、何れも、管体部から板状フィン部への切替わり部位が溶接接続されているため、その溶接の出来不出来がボイラ水壁用パネルの善し悪しに大きく影響する。すなわち、ボイラ使用時には管体部もフィン部も高温環境に曝されるが、管体部は中空から水や蒸気で冷やされるのに対しフィン部は冷やされないので、その切替わり部位に急な温度勾配すなわち熱歪駆動力が生じ、これに起因してこの切替わり部位が応力の最も大きく生じる部位となるため、切替わり部位の溶接が完璧でないと、例えばピンホールや,凹凸,ブローホール,オーバーラップ,アンダカット,スラグ巻き込み,溶接割れ,スパッタ,溶接ビード形状の極端な不均一などのうち何れか一つでも溶接不良があると、それらがノッチとなることから、そこを起点にして耐食性合金の溶着被覆が損なわれ、母材に及ぶ腐食が早期に生じてしまうのである。 However, in such a conventional boiler water wall panel, since the switching portion from the tubular body portion to the plate-like fin portion is connected by welding, it is impossible to perform the welding. It greatly affects the good and bad of the. That is, when the boiler is used, both the tube part and the fin part are exposed to a high temperature environment, but the pipe part is cooled from the hollow with water or steam, whereas the fin part is not cooled, so the temperature at the switching site is abrupt. Gradient, that is, thermal strain driving force is generated, and due to this, the switching part becomes the part where the stress is the largest, so if the switching part is not perfectly welded, for example, pinholes, irregularities, blowholes, over If any one of lap, undercut, slag entrainment, weld crack, spatter, extreme unevenness of weld bead shape, etc., has a poor weld, it becomes a notch. As a result, the weld coating is damaged, and the corrosion of the base material occurs early.
溶接部の不良は、目視では判明しにくいことから、染色浸透探傷試験などで確認しなければならず、不良の発見された溶接部の補修は、ブラストを施工してからTIG溶接するなど面倒である。
しかも、管体部と板状フィン部との溶接は、フィン先端同士の突き合わせ溶接よりも作業がしづらいため、工数が掛かる割には溶接欠陥がでやすいので、溶接作業そのものの負担ばかりか、その後の検査や補修の負担も、大きかった。
そこで、ボイラ水壁用パネル製造時における溶接作業の負担軽減と、ボイラ水壁用パネル組み込み火炉ハウジングの保全負荷の軽減ひいては稼働率向上とを図るべく、ボイラ水壁用パネルの構成を改良することが技術的な課題となる。
Defects in welds are difficult to identify by visual inspection, so they must be confirmed by dye penetration testing, etc. Repairing welds where defects are found is troublesome, such as TIG welding after blasting. is there.
In addition, welding between the tube part and the plate-like fin part is more difficult to work than butt welding between the fin ends, so it is easy to have welding defects for the time required, so not only the burden of the welding work itself, The burden of subsequent inspections and repairs was also heavy.
Therefore, the boiler water wall panel configuration should be improved in order to reduce the burden of welding work during the manufacture of boiler water wall panels and to reduce the maintenance load of the furnace housing with built-in boiler water wall panels, and thus to improve the operating rate. Is a technical challenge.
本発明のボイラ水壁用パネル(請求項1)は、このような課題を解決するために創案されたものであり、冷却水路となる複数列の管体とその列間をつなぐウェブと最外列管体の更に外側に位置して管体軸線方向に延びる一対のフィンとを備えた金属製の水路付パネル体を母材とし該母材の少なくとも片面に耐食性合金による溶着被覆が施されているボイラ水壁用パネルであって、母材である前記水路付パネル体は、単一の管体の両脇に該管体と連続相を以て連なる一対のフィンを備えた金属製の継目無しフィン付単管を構成単位としてその複数体が該構成単位のフィンの先端にて相互に溶接接続されて成り、前記ウェブの中央線位置に溶接部が位置する溶接構造となっている、ことを特徴とする。 The boiler water wall panel of the present invention (Claim 1) has been devised in order to solve such a problem, and is provided with a plurality of rows of pipe bodies serving as cooling water channels, a web connecting the rows, and an outermost wall. A panel body with a water channel provided with a pair of fins positioned on the outer side of the row tube body and extending in the tube axis direction is used as a base material, and at least one surface of the base material is welded with a corrosion-resistant alloy. The panel with a water channel as a base material is a metal seamless fin provided with a pair of fins connected to the pipe body in continuous phase on both sides of a single pipe body. A plurality of bodies having a single pipe as a structural unit are welded to each other at the tips of the fins of the structural unit, and a welded structure is formed in which a weld is located at the center line position of the web. And
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項2)は、冷却水路となる複数列の管体とその列間をつなぐウェブと最外列管体の更に外側に位置して管体軸線方向に延びる一対のフィンとを備えた金属製の水路付パネル体を母材とし該母材の少なくとも片面に耐食性合金による溶着被覆が施されているボイラ水壁用パネルであって、母材である前記水路付パネル体は、前記複数列の一部に当る僅数列の管体とその列間をつなぐウェブと最外列管体の更に外側に位置する一対のフィンとが夫々連続相を以て連なる金属製の継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリーを構成単位としてその複数体が該構成単位のフィンの先端にて相互に溶接接続されて成り、前記ウェブのうちの一部のウェブの中央線位置に溶接部が位置する溶接構造となっている、ことを特徴とする。 Further, the boiler water wall panel of the present invention (Claim 2) is located on the outer side of the outermost row of pipes and a plurality of rows of pipes that serve as cooling water channels, and the tube line direction. A boiler water wall panel in which a metal channel panel body having a pair of fins extending in a base material is used as a base material, and at least one surface of the base material is welded with a corrosion-resistant alloy, and is a base material The panel with water channel is a metal in which a few rows of tubes corresponding to a part of the plurality of rows, a web connecting between the rows, and a pair of fins located on the outer side of the outermost row of tubes are connected through a continuous phase. Seamless finned tube made of a web-a web assembly is used as a structural unit, and a plurality of the units are welded to each other at the tips of the fins of the structural unit, and welded to the center line position of some of the webs It has a welded structure where the part is located, And wherein the door.
さらに、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項3)は、冷却水路となる複数列の管体とその列間をつなぐウェブと最外列管体の更に外側に位置して管体軸線方向に延びる一対のフィンとを備えた金属製の水路付パネル体を母材とし該母材の少なくとも片面に耐食性合金による溶着被覆が施されているボイラ水壁用パネルであって、母材である前記水路付パネル体は、前記複数列の管体とその列間をつなぐウェブと最外列管体の更に外側に位置する一対のフィンとが夫々連続相を以て連なる金属製の継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリーの一体のみでパネル体の全域が構成された継目無し一体構造となっている、ことを特徴とする。 Furthermore, the boiler water wall panel of the present invention (Claim 3) is located on the outer side of the outermost row of pipes and a plurality of rows of pipes that serve as cooling water channels, and the tube direction. A boiler water wall panel in which a metal channel panel body having a pair of fins extending in a base material is used as a base material, and at least one surface of the base material is welded with a corrosion-resistant alloy, and is a base material The panel with water channel is a metal seamless finned tube in which the plurality of rows of tubes, a web connecting between the rows, and a pair of fins located on the outer side of the outermost row of tubes are connected in continuous phase. -It is characterized by having a seamless integrated structure in which the entire area of the panel body is formed only by integrating the web assembly.
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項4)は、上記の請求項1〜請求項3記載のボイラ水壁用パネルであって更に、母材である前記水路付パネル体における前記管体から前記フィンや前記ウェブへの切替わり部位の外面が凹曲面状に形成されている、ことを特徴とする。 Moreover, the boiler water wall panel of the present invention (Claim 4) is the boiler water wall panel according to Claims 1 to 3, and further, the pipe in the water channel panel body as a base material. The outer surface of the switching part from the body to the fin or the web is formed in a concave curved surface.
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項5)は、上記の請求項1〜請求項4記載のボイラ水壁用パネルであって更に、その母材を構成する前記の連続相を以て連なる継目無しのフィン付単管またはフィン付管−ウェブアッセンブリーは、熱間押し出し法等の継目無し成形法によって製造されたものである、ことを特徴とする。 Moreover, the boiler water wall panel of the present invention (Claim 5) is the boiler water wall panel according to Claims 1 to 4 described above, and further includes the continuous phase constituting the base material. A seamless finned single tube or a finned tube-web assembly is manufactured by a seamless molding method such as a hot extrusion method.
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項6)は、上記の請求項1〜請求項5記載のボイラ水壁用パネルであって更に、前記溶着被覆を構成する耐食性合金は、前記パネルの周縁部の額縁状領域では、NiリッチのNi−Cr合金を基材としB,Siの含量を夫々0.1,0.5mass%以下に抑えた合金である、ことを特徴とする。 Moreover, the boiler water wall panel of the present invention (Claim 6) is the boiler water wall panel according to Claims 1 to 5, and the corrosion-resistant alloy constituting the weld coating is the panel. The frame-like region at the peripheral edge is characterized by being an alloy in which a Ni-rich Ni—Cr alloy is used as a base material and the contents of B and Si are suppressed to 0.1 and 0.5 mass% or less, respectively.
このような本発明のボイラ水壁用パネル(請求項1)にあっては、熱間押し出し法などで製造可能な、管体部分とその両脇に設けられた管体軸線方向に延びる一対のフィン部分とを有する、全体が連続相を以て一体に連なる継目のない金属製のフィン付き単管を構成単位としたことで、管体部分からフィン部分への切替わり部位は溶接で接続しないで済む。また、フィン部分先端同士の溶接は上記切替わり部位の溶接より簡単に行えるうえ溶接部の健全性が高い。これにより、ボイラ水壁用パネル製造時には溶接作業の負担が軽減されるとともに、できあがったボイラ水壁用パネルを組み込んだ火炉ハウジングについては、上記切替わり部位に溶接部が存在しないことでこの部位の溶接のばらつき等に起因するノッチの影響から溶着被覆が解放されるうえ、この溶接部に代るウェブ中央の溶接部は健全性が高く形成されているので、被覆の損傷ひいては保全の必要性が著減して稼動状態が安定し更には稼働率が向上する。 In such a boiler water wall panel according to the present invention (Claim 1), a pair of pipe parts that can be manufactured by a hot extrusion method or the like and that extend in the axial direction of the pipe provided on both sides thereof are provided. Since the single unit pipe with a metal fin, which has a fin portion and is connected continuously as a whole with a continuous phase, as a structural unit, the switching portion from the tube portion to the fin portion does not have to be connected by welding. . Further, the welding between the fin end tips can be performed more easily than the above-mentioned switching site welding and the soundness of the welded portion is high. This reduces the burden of welding work when manufacturing the boiler water wall panel, and for the furnace housing incorporating the finished boiler water wall panel, the welded portion does not exist in the switching part, so The weld coating is released from the influence of notches due to welding variations, etc., and the weld in the center of the web that replaces this weld is formed with high soundness, so there is no need for damage to the coating and hence maintenance. The operating state is stabilized and the operating rate is improved.
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項2)にあっては、上述の継目無しフィン付単管の僅数本を全体連続相にて一体に連ねたのと等しい継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリーを構成単位としたことで、やはり管体部分からフィン部分への切替わり部位を溶接で接続しないで済むうえ、フィン部分先端同士の溶接も減少することとなる。これにより、ボイラ水壁用パネル製造時には溶接作業の負担が一層軽減されるうえ、ボイラ水壁用パネルを組み込んだ火炉ハウジングについても被覆の損傷が更に著減する。
したがって、この発明によれば(請求項1,2)、ボイラ水壁用パネル製造時における溶接作業の負担が軽減されるとともに、このボイラ水壁用パネルを組み込んだ火炉ハウジングの稼働率を向上させることができる。
Further, in the boiler water wall panel according to the present invention (Claim 2), the seamless finned pipe is equivalent to a small number of the above-mentioned seamless finned single pipes joined together in the whole continuous phase. -By using the web assembly as a structural unit, it is not necessary to connect the switching portion from the tube portion to the fin portion by welding, and welding of the fin portion tips is also reduced. As a result, the burden of welding work is further reduced during the manufacture of boiler water wall panels, and the damage to the coating of the furnace housing incorporating the boiler water wall panels is further reduced.
Therefore, according to the present invention (Claims 1 and 2), the burden of welding work at the time of manufacturing the boiler water wall panel is reduced, and the operating rate of the furnace housing incorporating the boiler water wall panel is improved. be able to.
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項3)にあっては、上述の継目無しフィン付単管の複数本を全体連続相にて一体に連ねたのと等しい継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリーの一体のみでパネル体の全域を構成したことで、やはり管体部分からフィン部分への切替わり部位を溶接で接続しないで済むうえ、フィン部分先端同士の溶接が皆無になる。これにより、ボイラ水壁用パネル製造工程から溶接作業が一掃されるうえ、ボイラ水壁用パネルを組み込んだ火炉ハウジングについても被覆の損傷がさらに激減する。
したがって、この発明によれば(請求項3)、ボイラ水壁用パネル製造時における溶接作業の負担が払拭されるとともに、このボイラ水壁用パネルを組み込んだ火炉ハウジングの稼働率を向上させることができる。
Further, in the boiler water wall panel according to the present invention (Claim 3), the seamless finned pipe is equivalent to a case where a plurality of the above-described seamless finned single pipes are joined together in the whole continuous phase. Since the entire area of the panel body is configured only by the integration of the web assembly, it is not necessary to weld the switching portion from the tube portion to the fin portion by welding, and there is no welding between the tips of the fin portions. As a result, the welding operation is eliminated from the boiler water wall panel manufacturing process, and the damage to the coating of the furnace housing incorporating the boiler water wall panel is further drastically reduced.
Therefore, according to the present invention (Claim 3), the burden of welding work at the time of manufacturing the boiler water wall panel can be wiped out, and the operating rate of the furnace housing incorporating the boiler water wall panel can be improved. it can.
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項4)にあっては、パネル体における管体部分からフィンやウェブの部分への切替わり部位の外面が凹曲面状に形成されていることから、そこへの応力集中が緩和されるとともに、この部位の断面形状が根元に向けて肉厚が滑らかに増して行く形状となることでこの部位の剛性が高まり応力起因の変形が小となるので、前述の急な温度勾配に起因する応力の不所望な影響が小さくなり、上記の好ましい作用効果が増すこととなる。しかも、その凹曲面状の形成は、熱間押し出し法等の継目無し成形法によって容易に行えるうえ、熱間押し出し法等に用いる型部材の長寿命化にも資する。 Moreover, in the boiler water wall panel of the present invention (Claim 4), the outer surface of the switching portion from the tubular body portion to the fin or web portion in the panel body is formed in a concave curved surface shape. In addition to alleviating stress concentration there, the cross-sectional shape of this part becomes a shape in which the thickness increases smoothly toward the root, so that the rigidity of this part increases and deformation due to stress decreases. The undesired influence of the stress due to the above-mentioned steep temperature gradient is reduced, and the above-mentioned preferable effect is increased. Moreover, the formation of the concave curved surface can be easily performed by a seamless molding method such as a hot extrusion method, and also contributes to a long life of a mold member used in the hot extrusion method or the like.
ここで、管体部分からフィン部分への切替わり部位の外面に形成される凹曲面状の曲率半径は3mm以上とすることが望ましい。これにより、管体部分やウェブ部分の肉厚が大抵は数mmであるパネルにあって、ほとんどの場合、応力集中を十分に緩和し且つ剛性を顕著に高めることができる。また、被覆に対するノッチ作用も3mm以上の半径によって十分に緩和される。これらの効果は半径が大きいほど顕著となるが、効果の飽和あるいは無駄回避の観点から上記半径は6mm程度に留めるのがよい。 Here, it is desirable that the radius of curvature of the concave curved surface formed on the outer surface of the switching portion from the tube portion to the fin portion is 3 mm or more. Thereby, in the panel in which the thickness of the tube portion and the web portion is usually several mm, in most cases, the stress concentration can be sufficiently relaxed and the rigidity can be remarkably increased. In addition, the notch effect on the coating is sufficiently mitigated by a radius of 3 mm or more. These effects become more prominent as the radius increases, but the radius should be limited to about 6 mm from the viewpoint of saturation of effects or avoidance of waste.
さらに、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項5)にあっては、パネル母材を構成する前記の連続相を以て連なる継目無しのフィン付単管またはフィン付管−ウェブアッセンブリーが、熱間押し出し法等の継目無し成形法で製造されるので、確実に連続相を以て一体化されるうえ、能率よく生産される。
なお、一般的には現在のところ熱間押し出し法が継目無しフィン付単管や継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリーの製造に最適であると考えられるが、設備事情やコストが適えば、他の継目無し成形法、例えば粉体焼結法や,砂型利用の鋳造法,遠心鋳造法などでパネル母材を構成する継目無しの構成単位等を製造することも可能である。
Further, in the boiler water wall panel of the present invention (Claim 5), the seamless single tube with fins or the finned tube-web assembly connected with the continuous phase constituting the panel base material is hot. Since it is produced by a seamless molding method such as an extrusion method, it is surely integrated with a continuous phase and is efficiently produced.
In general, the hot extrusion method is currently considered to be optimal for the production of seamless single finned pipes and seamless finned pipe-web assemblies, but if the equipment circumstances and costs are suitable, It is also possible to manufacture a seamless structural unit constituting the panel base material by a seamless molding method such as a powder sintering method, a sand mold casting method, or a centrifugal casting method.
また、本発明のボイラ水壁用パネル(請求項6)にあっては、溶接接続に供される周縁部の溶着被覆はB、Siの配合量を極小に留めているため、B,Siを十分に配合した自溶合金材料のような熱衝撃割れ感受性については極く低いものとなっているので、ボイラ水壁用パネル同士を溶接接続して火炉ハウジングを構築してもパネルの繋ぎ目に熱衝撃割れが生じる懸念が概ね払拭される。なお、熱衝撃割れ感受性の低い耐食性合金としては、対費用性能あるいは入手性において請求項6記載の合金が優れるが、各種の要請に応じて他の合金(例えばJISの4901,4902あるいはISOの4955,9723記載の他系統合金)が適用されてもよい。 Moreover, in the boiler water wall panel according to the present invention (Claim 6), since the weld coating of the peripheral portion provided for welding connection keeps the blending amount of B and Si to a minimum, The thermal shock cracking susceptibility of a fully blended self-fluxing alloy material is extremely low, so even if a furnace housing is constructed by welding the boiler water wall panels together, The concerns about thermal shock cracking are largely eliminated. In addition, as a corrosion-resistant alloy having low thermal shock cracking sensitivity, the alloy according to claim 6 is excellent in cost performance or availability, but other alloys (for example, JIS 4901, 4902 or ISO 4955) are available according to various requirements. , 9723 described above) may be applied.
本発明のボイラ水壁用パネルの構成とその製造方法について、その一実施形態を、図面を引用して説明する。図1は、(a)がフィン付き管体60の側面図、(b)がその横断面図、(c)がパネル母材70の側面図、(d)がその横断面図、(e)がボイラ水壁用パネル80の側面図、(f)がその横断面図である。なお、各横断面図における横断面は管体部分61の軸方向と直交する断面を指す。
An embodiment of the configuration of the boiler water wall panel and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. 1A is a side view of a
このボイラ水壁用パネル80は、先ず最小の構成単位となる金属製の継目無しフィン付単管であるフィン付き管体60を熱間押し出し法によって一体的に製造しておき(図1(a),(b)参照)、そのようなフィン付き管体60の複数体について長さを揃えたうえでフィン部分62の先端を継目71として相互に溶接接続することにより水路付パネル体であるパネル母材70を作り(図1(c),(d)参照)、そののちパネル母材70の片面側を施工対象面として耐食性合金による溶着被覆を形成することにより、製造される。ボイラ水壁用パネル80に係る耐食性合金の溶着被覆は(図1(e),(f)参照)、例えば先ず施工対象面の周縁部の額縁状領域(81)に溶接肉盛法で熱衝撃割れ感受性の無い合金を適用し、それから額縁状領域に囲まれた内央領域(82)に溶射−フュージング処理法で施工性の良い合金たとえばNi系(Ni−Cr基など)やCo系(Co−Cr基など)の自溶合金,更にはこれらの自溶合金にWCが配合されたもの等を適用する、という手順で施工される。
In this boiler
フィン付き管体60は(図1(a),(b)参照)、冷却水路になる管体部分61とその両脇に設けられた管体軸線方向に延びる一対のフィン部分62とを有する金属条材であり、管体部分61からフィン部分62への切替わり部位63が溶接接続でなく熱間押し出し法による一体的なものとなっている。また、その切替わり部位63の外面は最小曲率半径部位の曲率半径が3mm以上かつ6mm以下の凹曲面状に形成されている。フィン付き管体60の材質は、安価な炭素鋼や,低合金鋼(Cr−Mo鋼など)の圧延材が多用されるが、ステンレス鋼や、鋳造材、その他の金属であっても良い。一般的なボイラ火炉用パネルの場合、その寸法諸元は、例えば、管体部分61の径が60〜80mm程度、管体部分61の肉厚が5〜7mm程度、フィン部分62の幅が10〜20mm程度、フィン部分62の肉厚が5〜7mm程度である。熱間押し出し法は、ガラスを潤滑剤とする Ugine-Sejournet法が普及しているが、他の方法でも良い。
The finned tubular body 60 (see FIGS. 1A and 1B) is a metal having a
パネル母材70は(図1(c),(d)参照)、上記のフィン付き管体60の複数体から溶接接続にて作られる。具体的には、例えば5〜20本ほどのフィン付き管体60について、長さを揃えたうえで、平行に並べて、隣り合うフィン部分62の先端同士を溶接接続することにより、平板状に組上げたものである。一般的なボイラ火炉用パネルの場合、パネル母材70の一般的なサイズは、長さが4000〜8000mm程度で、幅が400〜1200mm程度である。パネル母材70における継目71の溶接接続は、一般的な炭酸ガスアーク溶接法やTIG溶接法などで行われるが、板材と板材の開先を突き合わせて行うだけで足り、板材と管体とを当接させて行う必要がないので、作業がし易くて、能率が向上する一方、溶接欠陥はほとんど発生しない。こうして作られた溶接構造のパネル母材70においては、突き合わせ溶接されたフィン部分62,62が管体部分61,61を繋ぐウェブとなり、そのウェブの中央線位置には溶接部である継目71が位置している。
The panel base material 70 (see FIGS. 1C and 1D) is made by welding connection from a plurality of the
ボイラ水壁用パネル80(図1(e),(f)参照)は、上記のパネル母材70に周縁部溶着被覆81と内央領域溶着被覆82を形成して、出来上がる。
熱衝撃割れ感受性が無くて周縁部溶着被覆81に用いられる耐食性合金としては、NiリッチのNi−Cr合金を基材とし、融点降下元素であるボロンBの含量を0.1mass%以下に抑えるとともに、やはり融点降下元素であるシリコンSiの含量を0.5mass%以下に抑えた合金が、挙げられる。そのような合金材料を規定する規格としては、日本国では、棒材のJISG4901や,板材のJISG4902が挙げられ、国際規格では、ISO4955やISO9723が挙げられる。周縁部溶着被覆81の厚さは、1〜3mm程度である。
The boiler water wall panel 80 (see FIGS. 1E and 1F) is completed by forming a peripheral
As a corrosion-resistant alloy that is not susceptible to thermal shock cracking and is used for the peripheral
パネル母材70の周縁部はボイラ水壁用パネル80になってから他のパネルとの溶接接続に供されるので、熱衝撃割れ感受性の無いことが重要であるが、残りの内央領域については溶接済みなので被覆施工の容易性やコストが重視される。
溶射−フュージング処理法での使用に適していて施工性が良いため内央領域溶着被覆82に用いられる耐食性合金としては、Ni−Cr基自溶合金が挙げられる。その材料は、NiリッチのNi−Cr成分が過半量を占めるものであるが、溶射処理やフュージング処理に好ましい易融性や自己フラクシング作用等を脆性が過大とならないように具備させるために、B,Siの含量が夫々1〜5mass%となっている。そのような合金材料としては、日本規格JISH8303や国際規格ISO14920に規定された組成のニッケル自溶合金材料が挙げられる。内央領域溶着被覆82の厚さは、通常は0.5〜3.0mm程度であるが、本発明構成にあっては、管体−フィン・ウェブ切替わり部位や溶接部に至るまで母材の表面形状が整っているので、0.2mm以上の厚さの被覆が存在していれば十分な防食が果たされる。
Since the peripheral portion of the
As a corrosion-resistant alloy used for the inner
また、内央領域溶着被覆82の形成に際しては、パネル母材70の片面に内央領域溶着被覆82を溶射した後のフュージング処理において、パネル縦長方向に局所加熱用の加熱作用子たとえば誘導コイルを移動させる形態で加熱しながら、その加熱中にパネル母材70を牽引用具にて縦長方向に引っ張りながら位置強制用具にて縦長方向と交叉する2軸方向への変位を多数箇所で規制することにより変形を矯正すると更に良い。
こうして作られたボイラ水壁用パネル80は、パネル製造工場からボイラ設置現場へ輸送され、他のパネルと周縁部を溶接接続されて火炉ハウジングに組み込まれる。
In forming the inner
The boiler
本発明のボイラ水壁用パネルの構成とその製造方法について、次なる実施形態を、図面を引用して説明する。図2は、(a)が継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90の側面図、(b)がその横断面図、(c)がパネル母材95(水路付パネル体)の側面図、(d)がその横断面図である。ここでも、各横断面図における横断面は管体部分91の軸方向と直交する断面を指す。
The configuration of the boiler water wall panel of the present invention and the manufacturing method thereof will be described with reference to the drawings. 2A is a side view of a seamless finned tube-
このボイラ水壁用パネルが上述したボイラ水壁用パネル80と相違するのは、母材となる水路付パネル体であるパネル母材95の構成単位が継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90になっている点である。
継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90は、僅数列の管体91と、その列間をつなぐウェブ部分92と、最外列管体の更に外側に位置する一対のフィン部分93とを具えたものであり、それらが夫々連続相を以て連なっている。フィン付き管体60と同じく熱間押し出し法によって一体成形されるが、フィン付き管体60のような単管でなく、フィン付き管体60を並べてパネルの一部を予め組上げたかの如く、僅数本の管体部分91が平面内で平行に並んだ状態で含まれている。
This boiler water wall panel is different from the above-described boiler
The seamless finned tube-
部分的には、冷却水路となる管体部分91は管体部分61と同じで良く、フィン部分93はフィン部分62と同じで良く、ウェブ部分92はフィン部分93の二枚分と略同等の寸法でよく、管体部分91からウェブ部分92やフィン部分93への切替わり部位94は切替わり部位63と同じで良い。
継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90に含まれる管体部分91の僅数列は、パネル母材95やボイラ水壁用パネルに含まれる管体部分91の複数列の一部に当り、この実施形態では三列の例を図示したが、二列や,四列,それ以上の場合も有り得る。
In part, the
A few rows of
このようなパネル母材95も、パネル母材70同様、継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90の複数体から溶接接続にて作られる。具体的には、隣り合うフィン部分93の先端同士を溶接接続することにより平板状に組上げられ、その溶接接続によってフィン部分93,93がウェブになったところについては、溶接部である継目96がウェブの中央線位置に位置するものとなる。ただし、継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90の製造段階で管体部分91と共に一体形成されたウェブ部分92には継目96が存在しないので、パネル母材95は、冷却水路となる複数列の管体部分91の列間をつなぐウェブのうちの一部のウェブの中央線位置に溶接部が位置する溶接構造のものとなっている。最外列管体の更に外側には一対のフィン部分93が位置している。
Similar to the
こうして作られた溶接構造のパネル母材95にも、上記のパネル母材70と同じく、周縁部溶着被覆81と内央領域溶着被覆82が施工・形成されて、ボイラ水壁用パネルとなるが、パネル母材95における継目96の本数はパネル母材70における継目71の数より少ない。
出来上がったボイラ水壁用パネルは、やはり、パネル製造工場からボイラ設置現場へ輸送され、他のパネルと周縁部を溶接接続されて火炉ハウジングに組み込まれる。
Similarly to the
The finished boiler water wall panel is also transported from the panel manufacturing plant to the boiler installation site, and is connected to the other panel by welding to the furnace housing and assembled into the furnace housing.
本発明のボイラ水壁用パネルの構成とその製造方法について、更なる実施形態を説明する。
この実施形態は上記の次なる実施形態の変形例とも云えるものであって、上記の次なる実施形態のパネル母材の構造を示した図2を転用して説明するならば、パネル母材95における継目96さえもが排除された形態である。
Further embodiments of the configuration of the boiler water wall panel of the present invention and the manufacturing method thereof will be described.
This embodiment can also be referred to as a modification of the above-described next embodiment. If FIG. 2 showing the structure of the panel base material of the above-described next embodiment is diverted and described, a panel base material will be described. Even
すなわち、上記の次なる実施形態のパネル構成単位である継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90における管体部分91の列数をパネル母材95における管体部分91の列数まで引き上げることで、その継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90がパネル構成単位ではなくパネル全域構成資材となったものである。
この更なる実施形態は、パネル母材が比較的狭巾(例えば400〜600mm/管体部分3〜6列)であるケースにて先ず有用である。そして、熱間押し出し法などのアッセンブリー製造技量の向上に応じて、これより広巾なパネルへと、好適対象範囲が拡張されることとなる。
That is, by raising the number of rows of the
This further embodiment is first useful in cases where the panel matrix is relatively narrow (e.g., 400-600 mm / 3-6 rows of tube sections). And according to improvement of assembly manufacturing skills, such as a hot extrusion method, a suitable target range will be expanded to a panel wider than this.
[その他]
上記実施形態では、継目無しフィン付単管60や,継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー90が熱間押し出し法によって製造されていたが、熱間押し出し法に代る継目無し成形法であって管体と管体軸線方向に延びるフィンやウェブとを連続相で連なる一体物として製造しうる手法としては、粉体焼結法や,砂型利用の鋳造法,遠心鋳造法を例示できる。
上記実施形態では、熱衝撃割れ感受性の低い合金による周縁部溶着被覆81が溶接肉盛法によって形成されていたが、溶射−フュージング処理法等の他の方法による被覆形成が可能な場合には、それで周縁部溶着被覆81を形成しても良い。
[Others]
In the above embodiment, the seamless finned
In the above embodiment, the peripheral
本発明のボイラ水壁用パネルは、いわゆるスーパーボイラを含む各種ボイラの火炉ハウジングに適用できる。ボイラの設置例としては、焼却炉などが挙げられる。ゴミ焼却発電設備の焼却炉もこれに類する。 The boiler water wall panel of the present invention can be applied to furnace housings of various boilers including so-called super boilers. An example of boiler installation is an incinerator. The incinerator for garbage incineration power generation equipment is similar to this.
20…水冷パネルセグメント(ボイラ水壁用パネル)、
21…金属管部、22…金属板部、23…切替わり部位(溶接)、
30…フィン付き管体、31…金属管、
32…縦フィン、33…切替わり部位(溶接)、
40…水冷パネルセグメント用ユニット部材、41…自溶合金系被覆、
50…水冷パネルセグメント(ボイラ水壁用パネル)、51…継ぎ口(溶接)、
60…フィン付き管体(継目無しフィン付単管)、
61…管体部分、62…フィン部分、63…切替わり部位(一体成形)、
70…パネル母材(水路付パネル体)、71…継目(ウェブ中央の溶接部)、
80…ボイラ水壁用パネル、81…周縁部溶着被覆、82…内央領域溶着被覆、
90…継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリー、
91…管体部分、92…ウェブ部分、93…フィン部分、94…切替わり部位、
95…パネル母材(水路付パネル体)、96…継目(ウェブ中央の溶接部)
20 ... Water-cooled panel segment (boiler water wall panel),
21 ... Metal pipe part, 22 ... Metal plate part, 23 ... Switching part (welding),
30 ... Finned tube, 31 ... Metal tube,
32 ... vertical fins, 33 ... switching parts (welding),
40: Unit member for water-cooled panel segment, 41 ... Self-fluxing alloy coating,
50 ... Water-cooled panel segment (boiler water wall panel), 51 ... Joint (welding),
60 ... Finned tube (seamless single tube with fin),
61 ... Tube part, 62 ... Fin part, 63 ... Switching part (integral molding),
70 ... Panel base material (panel body with water channel), 71 ... Seam (welded part in the center of the web),
80 ... Boiler water wall panel, 81 ... Peripheral weld coating, 82 ... Middle region weld coating,
90 ... Seamless finned tube-web assembly,
91 ... Tube part, 92 ... Web part, 93 ... Fin part, 94 ... Switching part,
95 ... Panel base material (panel body with water channel), 96 ... Seam (welded part in the center of the web)
Claims (6)
母材である前記水路付パネル体は、単一の管体の両脇に該管体と連続相を以て連なる一対のフィンを備えた金属製の継目無しフィン付単管を構成単位としてその複数体が該構成単位のフィンの先端にて相互に溶接接続されて成り、前記ウェブの中央線位置に溶接部が位置する溶接構造となっている、ことを特徴とするボイラ水壁用パネル。 A metal water channel panel body comprising a plurality of rows of tube bodies serving as cooling water channels, a web connecting between the rows, and a pair of fins positioned on the outer side of the outermost tube body and extending in the tube axis direction. A boiler water wall panel in which a weld coating with a corrosion-resistant alloy is applied to at least one side of the base material as a base material,
The panel with a water channel as a base material is a plurality of metal single pipes with seamless fins having a pair of fins continuous with the pipe body on both sides of a single pipe body as a structural unit. Is a welded structure in which the welded portion is located at the center line position of the web.
母材である前記水路付パネル体は、前記複数列の一部に当る僅数列の管体とその列間をつなぐウェブと最外列管体の更に外側に位置する一対のフィンとが夫々連続相を以て連なる金属製の継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリーを構成単位としてその複数体が該構成単位のフィンの先端にて相互に溶接接続されて成り、前記ウェブのうちの一部のウェブの中央線位置に溶接部が位置する溶接構造となっている、ことを特徴とするボイラ水壁用パネル。 A metal water channel panel body comprising a plurality of rows of tube bodies serving as cooling water channels, a web connecting between the rows, and a pair of fins positioned on the outer side of the outermost tube body and extending in the tube axis direction. A boiler water wall panel in which a weld coating with a corrosion-resistant alloy is applied to at least one side of the base material as a base material,
The panel body with a water channel as a base material is formed by connecting a few rows of tube bodies corresponding to a part of the plurality of rows, a web connecting the rows, and a pair of fins located further outside the outermost row tube bodies. Metal seamless finned tube connected in phases-a web assembly as a constituent unit, and a plurality of the units are welded to each other at the tip of the fin of the constituent unit, and the center of some of the webs A boiler water wall panel characterized by having a welded structure in which a weld is located at a line position.
母材である前記水路付パネル体は、前記複数列の管体とその列間をつなぐウェブと最外列管体の更に外側に位置する一対のフィンとが夫々連続相を以て連なる金属製の継目無しフィン付管−ウェブアッセンブリーの一体のみでパネル体の全域が構成された継目無し一体構造となっている、ことを特徴とするボイラ水壁用パネル。 A metal water channel panel body comprising a plurality of rows of tube bodies serving as cooling water channels, a web connecting between the rows, and a pair of fins positioned on the outer side of the outermost tube body and extending in the tube axis direction. A boiler water wall panel in which a weld coating with a corrosion-resistant alloy is applied to at least one side of the base material as a base material,
The panel body with a water channel as a base material is a metal seam in which the plurality of rows of pipes, a web connecting the rows, and a pair of fins located on the outer side of the outermost row of pipes are connected in a continuous phase. A boiler water wall panel characterized by having a seamless integral structure in which the entire area of the panel body is formed only by integrating the finned tube and the web assembly.
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