JP3481055B2 - 耐食性伝熱管の製造方法 - Google Patents
耐食性伝熱管の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ごみ焼却炉の排熱
等を有効利用するために設置した蒸気発電設備に使用す
るのに好適な耐食性伝熱管を製造する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】昨今の懸案であるごみ処理問題の解決指
向の一つに焼却炉と組み合わせた発電方式がある。上記
方式における大きな課題は、発電効率を高めるための、
燃焼ガスによる蒸気の加熱温度の上昇（現状３００°Ｃ
を５００°Ｃに高める）であるが、この目標はまだ達成
されていない。これは、蒸気発生或いは過熱のための伝
熱管が、ごみ燃焼炉内で発生する種々な腐食媒を含んだ
燃焼ガスに曝され、また、その伝熱管に種々な腐食媒を
含んだ灰が付着し、きわめて厳しい腐食雰囲気下に置か
れるため伝熱管外面の腐食が大きく、特に、蒸気の加熱
温度を高くすると、この腐食が一段と大きくなり、寿命
が短くなるためである。そこで、ごみ焼却炉内で使用す
る際の腐食抑制を図るために、公私共々伝熱管防食対策
の研究が盛んである。しかして、金属材料では、Ｎｉ基
の高Ｃｒ材料（例えば、Ｃｒ２５％以上）が良好との報
告が知られている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなＮ
ｉ基高Ｃｒ材料は、現存はするものの、造管が容易でな
く、又、靱性も低いため、むくの管材として使用するに
は、まだ改良開発を要する段階にある。また高価でもあ
る。 【０００４】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、ごみ焼却炉内で高温で使用した際にも優れ
た耐食性及び強度、靱性を発揮することができる耐食性
伝熱管を製造する方法を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記Ｎｉ
基高Ｃｒ材料を使用する際の問題すなわち造管あるいは
靱性の問題を解決すべく検討の結果、靱性の高い鋼管の
外面にＮｉ基高Ｃｒ材料を溶射積層することにより、こ
の問題を解決しうることを見出し、本発明を完成したも
のである。すなわち、本発明は、鋼管の外周面に、Ｎｉ
基高Ｃｒ材料である、Ｃｒ重量含有率が２５〜５０％の
Ｎｉ基自溶合金を１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射被覆し、
その後、形成した溶射皮膜を加熱、再溶融処理すること
によって耐食性伝熱管を製造する構成とし、更に、前記
Ｎｉ基自溶合金の溶射被覆に当たっては、フレーム溶射
で薄い溶射皮膜を形成する操作を複数回繰り返すことに
よって１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射被覆し、形成された
溶射皮膜の加熱、再溶融処理に当たっては、該溶射皮膜
の表面に酸化防止剤を塗布し、乾燥してから、誘導加熱
し、皮膜が溶融し始める温度から、適正な再溶融処理温
度までの温度域においては、２°Ｃ／ｓｅｃ以上の昇温
速度で加熱する構成としたものである。このように、溶
射を利用した構成であれば、溶射材料の成分を調整する
ことで実施でき、造管の問題が解決され、また、母材で
ある鋼管が強度、靱性を発揮し、表面のＮｉ基高Ｃｒ材
料の溶射皮膜が優れた耐食性を発揮し、ごみ焼却炉内で
も長寿命で使用できる。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明方法は、鋼管外周面に、Ｃ
ｒ重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合金を１〜３
ｍｍ程度の厚さに溶射被覆し、その後、形成した溶射皮
膜を加熱、再溶融処理することを基本構成とする。 【０００７】本発明に使用する鋼管は、外周面に溶射に
よる防食皮膜が形成され、それが燃焼ガスに対する防食
性を発揮するので、鋼管自体には燃焼ガスに対する防食
性を要求されず、このため、ボイラ用の伝熱管として使
用する際に要求される強度、靱性、耐熱性等を備えたも
のであれば任意であり、例えば、通常のボイラに使用さ
れる炭素鋼鋼管、合金鋼鋼管等を用いることができる。 【０００８】鋼管の表面に形成したＮｉ基自溶合金の皮
膜による顕著な防食効果は、Ｃｒの重量含有率２５％以
上で得られるが、溶射材料の調製あるいは溶射適性の点
で５０％以下に留めなければならない。従って、本発明
では、Ｃｒの重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合
金を使用する。 【０００９】従来、このようなＮｉ基高Ｃｒ材料の溶射
は困難と考えられていたが、通常のフレーム溶射で実施
できることが判明した。すなわち、１００μｍ／１パス
程度の溶射を繰り返せば、割れの問題もなく溶射でき
る。従って、本発明では、Ｎｉ基自溶合金の溶射被覆に
当たっては、フレーム溶射で薄い溶射皮膜を形成する操
作を複数回繰り返すことによって１〜３ｍｍ程度の厚さ
に溶射被覆する構成とする。ところで、溶射しただけの
溶射皮膜は多数の気孔を有するばかりでなく、母材鋼管
に対する接着にも不完全性があり、このままでは十分な
耐食性を発揮できない。そこで、溶射による皮膜の形成
後、その皮膜を溶射材料の融点に見合った温度に加熱
し、再溶融処理を行う。この再溶融処理を行うと、その
過程において、皮膜合金中のホウ素、珪素が皮膜中のガ
スや金属酸化物をホウケイ酸ガラス質スラグに変えて皮
膜の表面に浮上させることにより、皮膜中の気孔を取り
除き、また、薄い合金層の生成によって、溶射皮膜と母
材との間の完全な結合を得ることができる。かくして、
気孔の無い、且つ母材である鋼管に確実に密着した皮膜
を得ることができ、この皮膜によって、腐食媒が下地鋼
管に到達することを確実に阻止でき、また下地との密着
性を確保して高温での熱歪破壊を避けることができる。 【００１０】上記した溶射皮膜の再溶融処理を行うに当
たって、皮膜の加熱を行う方法としては、ガス炎による
加熱、誘導加熱、炉による加熱等を挙げることができる
が、本発明では誘導加熱を用いる。この誘導加熱を利用
すると、敏速に且つ所望温度に容易に加熱することがで
き、しかもその加熱は母材鋼管の表面から生じるため皮
膜は下から表面に向かって加熱されてゆき、皮膜と母材
鋼管との確実な密着及び気孔の消滅を得ることができ
る。 【００１１】ところで、溶射皮膜の再溶融処理を大気中
で行うと、溶融状態での酸化が進み、溶射皮膜の表面に
肌荒れが生じる恐れがある。そこで、この肌荒れを防止
するため、溶射皮膜を形成した後、その溶射皮膜の表面
にフラックス等の酸化防止剤を塗布し、乾燥してから、
誘導加熱により再溶融処理を行う。これにより、再溶融
時の表面の酸化による肌荒れを防止し、良質の金属溶射
皮膜を形成できる。 【００１２】更に、本発明者らが確認した結果、溶射皮
膜の再溶融処理後の皮膜の品質は、処理温度の適否もさ
ることながら、皮膜が溶融を開始してからの時間の長さ
に大きく左右されており、皮膜が溶融し始める温度から
所定の適正再溶融処理温度までの温度域における昇温速
度を或る特定下限値以上とすることによりほぼ一定品質
の皮膜を得ることができること、及びＮｉ基自溶合金の
皮膜ではこの特定下限値が２°Ｃ／ｓｅｃであることを
見出した。従って、上記した皮膜の再溶融処理に当たっ
ての加熱の際には、皮膜が溶融し始める温度（約９００
°Ｃ）から、適正な再溶融処理温度（Ｃｒ含量に応じて
１０５０〜１２００°Ｃ程度）までの温度域において、
２°Ｃ／ｓｅｃ以上の昇温速度で加熱することとする。
これにより、品質の良い（気孔のほとんどない、且つ母
材に良好に密着接合した）皮膜を得ることができる。 【００１３】更に、母材鋼管が低合金鋼やオーステナイ
ト系ステンレス鋼の場合、皮膜の再溶融処理に際して誘
導加熱すると、その時の冷却速度によって母材の性質が
処理の前後で変わり、再溶融処理後、溶射皮膜に割れの
生じる恐れがある。そこで母材の性質が変わらないよう
に、加熱後の冷却速度を調整することが望ましい。例え
ば、母材鋼管が低合金鋼の場合は、皮膜の再溶融処理に
おいて、誘導加熱後、再溶融処理された皮膜が安定状態
になる温度まで放冷し、母材が変態し始めて、トルース
タイトやベイナイト組織にならないうちに断熱材で覆
い、徐々に冷却することにより、鋼管の組織が処理前の
組織と同じになり、硬さも変わらず、再溶融処理後の皮
膜に割れの生じるのを防止できる。また、母材鋼管がオ
ーステナイト系ステンレス鋼の場合は、再溶融加熱後の
冷却過程で通常の冷却をすると、鋭敏化が発生するの
で、これを防止するため、鋼管内面に冷却用の空気を流
しながら移動加熱し、冷却速度が速くなるようにすれ
ば、鋭敏化を防止でき、良質の溶射皮膜を形成できる。 【００１４】本発明方法で製造した耐食性伝熱管は上述
のように鋼管外周面にＮｉ基高Ｃｒ材料の溶射皮膜を形
成し、その溶射皮膜によって耐食性を持たせている。し
かしながら、溶射皮膜を設けたことにより耐食性が改良
されたとは言え、腐食媒である高温の塩化物、硫酸塩の
溶融塩による溶射皮膜自体の腐食はゼロとはならないの
で、溶射皮膜の厚さを約１ｍｍ以上として腐食代を確保
する。また、約１ｍｍ以上の厚さとすることにより、ピ
ンホールの問題も実質的に解消される。一方、約３ｍｍ
以上の厚さは、熱歪の集積により割れのリスクもあるの
で実用しにくい。従って、本発明では皮膜の厚さを１〜
３ｍｍ程度とする。 【００１５】 【実施例】以下、具体例を説明する。 〔実施例１〕 鋼管（材質：ＳＴＰＡ２２、寸法：４８．８ｍｍφ×
５．１ｍｍｔ）の外周面に、Ｎｉ基高Ｃｒ材料（組成：
Ｃｒ４０．５％、Ｂ３．５％、Ｓｉ３．０％、Ｍｏ２．
３％、Ｃｕ２．０％、Ｃ０．７％、ＮｉＢａｌ）をフレ
ーム溶射により、１ｍｍ厚さに溶射した。その後、その
溶射皮膜の表面にフラックス材を塗布した状態で高周波
誘導加熱により、約１１５０°Ｃに加熱して再溶融処理
を行い、その後放冷した。この加熱の際の加熱速度は、
９００°Ｃから１１５０°Ｃまでの間は５°Ｃ／ｓｅｃ
とした。以上により、表面が平滑な、且つ内部に気孔の
無い良好な皮膜を得ることができた。 【００１６】〔実施例２〕 鋼管（材質：ＳＴＰＡ２２、寸法：４８．８ｍｍφ×
５．１ｍｍｔ）の外周面に、Ｎｉ基高Ｃｒ材料（組成：
Ｃｒ２６．０％、Ｆｅ１．０％、Ｓｉ４．０％、Ｂ３．
３％、Ｃ１．０％、ＮｉＢａｌ）をフレーム溶射によ
り、１ｍｍ厚さに溶射した。その後、その溶射皮膜の表
面にフラックス材を塗布した状態で高周波誘導加熱によ
り、約１０８０°Ｃに加熱して再溶融処理を行い、その
後放冷した。この加熱の際の加熱速度は、９００°Ｃか
ら１０８０°Ｃまでの間は５°Ｃ／ｓｅｃとした。以上
により、表面が平滑な、且つ内部に気孔の無い良好な皮
膜を得ることができた。 【００１７】〔実施例３〕 鋼の丸棒（材質：ＳＳ４００、寸法：１５ｍｍφ×５０
ｍｍ長さ）を２本用意し、それぞれの全表面に、実施例
１、実施例２と同一のＮｉ基自溶合金を厚さ１ｍｍにフ
レーム溶射し、その後、実施例１、実施例２と同様の操
作で加熱、再溶融処理してテスト片１、２を得た。ま
た、比較のために、上記したものと同じ鋼の丸棒の全表
面に、Ｎｉ基低Ｃｒ材料（組成：Ｃｒ１０．０％、Ｂ
２．０％、Ｓｉ３．０％、Ｃ０．５％、Ｆｅ３．０％、
ＮｉＢａｌ）をフレーム溶射により、１ｍｍ厚さに溶射
し、その後、その溶射皮膜の表面にフラックス材を塗布
した状態で高周波誘導加熱により、約１０５０°Ｃに加
熱して再溶融処理を行い、その後放冷して、全表面に皮
膜を形成したテスト片３を得た。なお、この加熱の際の
加熱速度は、９００°Ｃから１０５０°Ｃまでの間は５
°Ｃ／ｓｅｃとした。 【００１８】このようにして得たテスト片１、２、３の
耐食性を測定するため、焼却炉灰を塗布したテスト片
１、２、３を実験炉内に挿入し、実炉雰囲気を概ね再現
した腐食ガス（８％ＣＯ２＋８％Ｏ２＋１８％Ｈ２Ｏ＋
０．１％ＨＣｌ＋Ｎ２）を供給し、炉温を５００°Ｃに
保持して７２時間腐食テストを行った。 【００１９】テスト後のテスト片１、２、３の外観を観
察した結果、局部的な腐食は見られず、全体的にわずか
に腐食しているようであった。各テスト片について重量
を測定し、テスト前の重量からの差から腐食量を測定し
たところ、以下のようになっていた。 テスト片１（本発明の実施例） ０．０５ｍｇ／ｃｍ２／ｈ テスト片２（本発明の実施例） ０．０６ｍｇ／ｃｍ２／ｈ テスト片３（比較例） ０．１０ｍｇ／ｃｍ２／ｈ この結果から分かるように、Ｎｉ基高Ｃｒ材料の皮膜は
Ｎｉ基低Ｃｒ材料の皮膜に比べて優れた耐食性を有して
いた。 【００２０】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明は鋼管外
周面に、Ｃｒ重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合
金を、フレーム溶射で薄い溶射皮膜を形成する操作を複
数回繰り返すことによって１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射
被覆する構成としたことにより、割れの問題もなく１〜
３ｍｍ程度の厚さの溶射皮膜を形成することができ、次
いで形成された溶射皮膜の表面に酸化防止剤を塗布し、
乾燥してから、誘導加熱し、皮膜が溶融し始める温度か
ら、適正な再溶融処理温度までの温度域においては、２
°Ｃ／ｓｅｃ以上の昇温速度で加熱し、再溶融処理する
構成としたことにより、再溶融時の表面の酸化による肌
荒れを防止しながら、皮膜を再溶融処理して皮膜と母材
鋼管との確実な密着及び気孔の消滅を得ることができ、
気孔のほとんどない且つ母材に良好に密着接合した、Ｃ
ｒ重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合金の皮膜を
備えた耐食性伝熱管を製造できる。製造された伝熱管で
は、鋼管表面が耐食性に優れた溶射皮膜で覆われてお
り、このため、高温で且つ複合塩環境下に曝されるごみ
焼却炉内に配置する伝熱管として優れた耐食性を発揮す
ることができ、ごみ焼却炉に設置したボイラ伝熱管とし
て使用する場合に、稼働温度を上昇させたボイラ伝熱管
の寿命向上に大きく寄与することができ、発電効率を高
めることができるという効果を有している。かくして、
本発明は、工業上の効果及び経済的効果がきわめて大き
く、産業の発展に寄与するところ大なるものである。
等を有効利用するために設置した蒸気発電設備に使用す
るのに好適な耐食性伝熱管を製造する方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】昨今の懸案であるごみ処理問題の解決指
向の一つに焼却炉と組み合わせた発電方式がある。上記
方式における大きな課題は、発電効率を高めるための、
燃焼ガスによる蒸気の加熱温度の上昇（現状３００°Ｃ
を５００°Ｃに高める）であるが、この目標はまだ達成
されていない。これは、蒸気発生或いは過熱のための伝
熱管が、ごみ燃焼炉内で発生する種々な腐食媒を含んだ
燃焼ガスに曝され、また、その伝熱管に種々な腐食媒を
含んだ灰が付着し、きわめて厳しい腐食雰囲気下に置か
れるため伝熱管外面の腐食が大きく、特に、蒸気の加熱
温度を高くすると、この腐食が一段と大きくなり、寿命
が短くなるためである。そこで、ごみ焼却炉内で使用す
る際の腐食抑制を図るために、公私共々伝熱管防食対策
の研究が盛んである。しかして、金属材料では、Ｎｉ基
の高Ｃｒ材料（例えば、Ｃｒ２５％以上）が良好との報
告が知られている。 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなＮ
ｉ基高Ｃｒ材料は、現存はするものの、造管が容易でな
く、又、靱性も低いため、むくの管材として使用するに
は、まだ改良開発を要する段階にある。また高価でもあ
る。 【０００４】本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、ごみ焼却炉内で高温で使用した際にも優れ
た耐食性及び強度、靱性を発揮することができる耐食性
伝熱管を製造する方法を提供することを目的とする。 【０００５】 【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記Ｎｉ
基高Ｃｒ材料を使用する際の問題すなわち造管あるいは
靱性の問題を解決すべく検討の結果、靱性の高い鋼管の
外面にＮｉ基高Ｃｒ材料を溶射積層することにより、こ
の問題を解決しうることを見出し、本発明を完成したも
のである。すなわち、本発明は、鋼管の外周面に、Ｎｉ
基高Ｃｒ材料である、Ｃｒ重量含有率が２５〜５０％の
Ｎｉ基自溶合金を１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射被覆し、
その後、形成した溶射皮膜を加熱、再溶融処理すること
によって耐食性伝熱管を製造する構成とし、更に、前記
Ｎｉ基自溶合金の溶射被覆に当たっては、フレーム溶射
で薄い溶射皮膜を形成する操作を複数回繰り返すことに
よって１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射被覆し、形成された
溶射皮膜の加熱、再溶融処理に当たっては、該溶射皮膜
の表面に酸化防止剤を塗布し、乾燥してから、誘導加熱
し、皮膜が溶融し始める温度から、適正な再溶融処理温
度までの温度域においては、２°Ｃ／ｓｅｃ以上の昇温
速度で加熱する構成としたものである。このように、溶
射を利用した構成であれば、溶射材料の成分を調整する
ことで実施でき、造管の問題が解決され、また、母材で
ある鋼管が強度、靱性を発揮し、表面のＮｉ基高Ｃｒ材
料の溶射皮膜が優れた耐食性を発揮し、ごみ焼却炉内で
も長寿命で使用できる。 【０００６】 【発明の実施の形態】本発明方法は、鋼管外周面に、Ｃ
ｒ重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合金を１〜３
ｍｍ程度の厚さに溶射被覆し、その後、形成した溶射皮
膜を加熱、再溶融処理することを基本構成とする。 【０００７】本発明に使用する鋼管は、外周面に溶射に
よる防食皮膜が形成され、それが燃焼ガスに対する防食
性を発揮するので、鋼管自体には燃焼ガスに対する防食
性を要求されず、このため、ボイラ用の伝熱管として使
用する際に要求される強度、靱性、耐熱性等を備えたも
のであれば任意であり、例えば、通常のボイラに使用さ
れる炭素鋼鋼管、合金鋼鋼管等を用いることができる。 【０００８】鋼管の表面に形成したＮｉ基自溶合金の皮
膜による顕著な防食効果は、Ｃｒの重量含有率２５％以
上で得られるが、溶射材料の調製あるいは溶射適性の点
で５０％以下に留めなければならない。従って、本発明
では、Ｃｒの重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合
金を使用する。 【０００９】従来、このようなＮｉ基高Ｃｒ材料の溶射
は困難と考えられていたが、通常のフレーム溶射で実施
できることが判明した。すなわち、１００μｍ／１パス
程度の溶射を繰り返せば、割れの問題もなく溶射でき
る。従って、本発明では、Ｎｉ基自溶合金の溶射被覆に
当たっては、フレーム溶射で薄い溶射皮膜を形成する操
作を複数回繰り返すことによって１〜３ｍｍ程度の厚さ
に溶射被覆する構成とする。ところで、溶射しただけの
溶射皮膜は多数の気孔を有するばかりでなく、母材鋼管
に対する接着にも不完全性があり、このままでは十分な
耐食性を発揮できない。そこで、溶射による皮膜の形成
後、その皮膜を溶射材料の融点に見合った温度に加熱
し、再溶融処理を行う。この再溶融処理を行うと、その
過程において、皮膜合金中のホウ素、珪素が皮膜中のガ
スや金属酸化物をホウケイ酸ガラス質スラグに変えて皮
膜の表面に浮上させることにより、皮膜中の気孔を取り
除き、また、薄い合金層の生成によって、溶射皮膜と母
材との間の完全な結合を得ることができる。かくして、
気孔の無い、且つ母材である鋼管に確実に密着した皮膜
を得ることができ、この皮膜によって、腐食媒が下地鋼
管に到達することを確実に阻止でき、また下地との密着
性を確保して高温での熱歪破壊を避けることができる。 【００１０】上記した溶射皮膜の再溶融処理を行うに当
たって、皮膜の加熱を行う方法としては、ガス炎による
加熱、誘導加熱、炉による加熱等を挙げることができる
が、本発明では誘導加熱を用いる。この誘導加熱を利用
すると、敏速に且つ所望温度に容易に加熱することがで
き、しかもその加熱は母材鋼管の表面から生じるため皮
膜は下から表面に向かって加熱されてゆき、皮膜と母材
鋼管との確実な密着及び気孔の消滅を得ることができ
る。 【００１１】ところで、溶射皮膜の再溶融処理を大気中
で行うと、溶融状態での酸化が進み、溶射皮膜の表面に
肌荒れが生じる恐れがある。そこで、この肌荒れを防止
するため、溶射皮膜を形成した後、その溶射皮膜の表面
にフラックス等の酸化防止剤を塗布し、乾燥してから、
誘導加熱により再溶融処理を行う。これにより、再溶融
時の表面の酸化による肌荒れを防止し、良質の金属溶射
皮膜を形成できる。 【００１２】更に、本発明者らが確認した結果、溶射皮
膜の再溶融処理後の皮膜の品質は、処理温度の適否もさ
ることながら、皮膜が溶融を開始してからの時間の長さ
に大きく左右されており、皮膜が溶融し始める温度から
所定の適正再溶融処理温度までの温度域における昇温速
度を或る特定下限値以上とすることによりほぼ一定品質
の皮膜を得ることができること、及びＮｉ基自溶合金の
皮膜ではこの特定下限値が２°Ｃ／ｓｅｃであることを
見出した。従って、上記した皮膜の再溶融処理に当たっ
ての加熱の際には、皮膜が溶融し始める温度（約９００
°Ｃ）から、適正な再溶融処理温度（Ｃｒ含量に応じて
１０５０〜１２００°Ｃ程度）までの温度域において、
２°Ｃ／ｓｅｃ以上の昇温速度で加熱することとする。
これにより、品質の良い（気孔のほとんどない、且つ母
材に良好に密着接合した）皮膜を得ることができる。 【００１３】更に、母材鋼管が低合金鋼やオーステナイ
ト系ステンレス鋼の場合、皮膜の再溶融処理に際して誘
導加熱すると、その時の冷却速度によって母材の性質が
処理の前後で変わり、再溶融処理後、溶射皮膜に割れの
生じる恐れがある。そこで母材の性質が変わらないよう
に、加熱後の冷却速度を調整することが望ましい。例え
ば、母材鋼管が低合金鋼の場合は、皮膜の再溶融処理に
おいて、誘導加熱後、再溶融処理された皮膜が安定状態
になる温度まで放冷し、母材が変態し始めて、トルース
タイトやベイナイト組織にならないうちに断熱材で覆
い、徐々に冷却することにより、鋼管の組織が処理前の
組織と同じになり、硬さも変わらず、再溶融処理後の皮
膜に割れの生じるのを防止できる。また、母材鋼管がオ
ーステナイト系ステンレス鋼の場合は、再溶融加熱後の
冷却過程で通常の冷却をすると、鋭敏化が発生するの
で、これを防止するため、鋼管内面に冷却用の空気を流
しながら移動加熱し、冷却速度が速くなるようにすれ
ば、鋭敏化を防止でき、良質の溶射皮膜を形成できる。 【００１４】本発明方法で製造した耐食性伝熱管は上述
のように鋼管外周面にＮｉ基高Ｃｒ材料の溶射皮膜を形
成し、その溶射皮膜によって耐食性を持たせている。し
かしながら、溶射皮膜を設けたことにより耐食性が改良
されたとは言え、腐食媒である高温の塩化物、硫酸塩の
溶融塩による溶射皮膜自体の腐食はゼロとはならないの
で、溶射皮膜の厚さを約１ｍｍ以上として腐食代を確保
する。また、約１ｍｍ以上の厚さとすることにより、ピ
ンホールの問題も実質的に解消される。一方、約３ｍｍ
以上の厚さは、熱歪の集積により割れのリスクもあるの
で実用しにくい。従って、本発明では皮膜の厚さを１〜
３ｍｍ程度とする。 【００１５】 【実施例】以下、具体例を説明する。 〔実施例１〕 鋼管（材質：ＳＴＰＡ２２、寸法：４８．８ｍｍφ×
５．１ｍｍｔ）の外周面に、Ｎｉ基高Ｃｒ材料（組成：
Ｃｒ４０．５％、Ｂ３．５％、Ｓｉ３．０％、Ｍｏ２．
３％、Ｃｕ２．０％、Ｃ０．７％、ＮｉＢａｌ）をフレ
ーム溶射により、１ｍｍ厚さに溶射した。その後、その
溶射皮膜の表面にフラックス材を塗布した状態で高周波
誘導加熱により、約１１５０°Ｃに加熱して再溶融処理
を行い、その後放冷した。この加熱の際の加熱速度は、
９００°Ｃから１１５０°Ｃまでの間は５°Ｃ／ｓｅｃ
とした。以上により、表面が平滑な、且つ内部に気孔の
無い良好な皮膜を得ることができた。 【００１６】〔実施例２〕 鋼管（材質：ＳＴＰＡ２２、寸法：４８．８ｍｍφ×
５．１ｍｍｔ）の外周面に、Ｎｉ基高Ｃｒ材料（組成：
Ｃｒ２６．０％、Ｆｅ１．０％、Ｓｉ４．０％、Ｂ３．
３％、Ｃ１．０％、ＮｉＢａｌ）をフレーム溶射によ
り、１ｍｍ厚さに溶射した。その後、その溶射皮膜の表
面にフラックス材を塗布した状態で高周波誘導加熱によ
り、約１０８０°Ｃに加熱して再溶融処理を行い、その
後放冷した。この加熱の際の加熱速度は、９００°Ｃか
ら１０８０°Ｃまでの間は５°Ｃ／ｓｅｃとした。以上
により、表面が平滑な、且つ内部に気孔の無い良好な皮
膜を得ることができた。 【００１７】〔実施例３〕 鋼の丸棒（材質：ＳＳ４００、寸法：１５ｍｍφ×５０
ｍｍ長さ）を２本用意し、それぞれの全表面に、実施例
１、実施例２と同一のＮｉ基自溶合金を厚さ１ｍｍにフ
レーム溶射し、その後、実施例１、実施例２と同様の操
作で加熱、再溶融処理してテスト片１、２を得た。ま
た、比較のために、上記したものと同じ鋼の丸棒の全表
面に、Ｎｉ基低Ｃｒ材料（組成：Ｃｒ１０．０％、Ｂ
２．０％、Ｓｉ３．０％、Ｃ０．５％、Ｆｅ３．０％、
ＮｉＢａｌ）をフレーム溶射により、１ｍｍ厚さに溶射
し、その後、その溶射皮膜の表面にフラックス材を塗布
した状態で高周波誘導加熱により、約１０５０°Ｃに加
熱して再溶融処理を行い、その後放冷して、全表面に皮
膜を形成したテスト片３を得た。なお、この加熱の際の
加熱速度は、９００°Ｃから１０５０°Ｃまでの間は５
°Ｃ／ｓｅｃとした。 【００１８】このようにして得たテスト片１、２、３の
耐食性を測定するため、焼却炉灰を塗布したテスト片
１、２、３を実験炉内に挿入し、実炉雰囲気を概ね再現
した腐食ガス（８％ＣＯ２＋８％Ｏ２＋１８％Ｈ２Ｏ＋
０．１％ＨＣｌ＋Ｎ２）を供給し、炉温を５００°Ｃに
保持して７２時間腐食テストを行った。 【００１９】テスト後のテスト片１、２、３の外観を観
察した結果、局部的な腐食は見られず、全体的にわずか
に腐食しているようであった。各テスト片について重量
を測定し、テスト前の重量からの差から腐食量を測定し
たところ、以下のようになっていた。 テスト片１（本発明の実施例） ０．０５ｍｇ／ｃｍ２／ｈ テスト片２（本発明の実施例） ０．０６ｍｇ／ｃｍ２／ｈ テスト片３（比較例） ０．１０ｍｇ／ｃｍ２／ｈ この結果から分かるように、Ｎｉ基高Ｃｒ材料の皮膜は
Ｎｉ基低Ｃｒ材料の皮膜に比べて優れた耐食性を有して
いた。 【００２０】 【発明の効果】以上に説明したように、本発明は鋼管外
周面に、Ｃｒ重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合
金を、フレーム溶射で薄い溶射皮膜を形成する操作を複
数回繰り返すことによって１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射
被覆する構成としたことにより、割れの問題もなく１〜
３ｍｍ程度の厚さの溶射皮膜を形成することができ、次
いで形成された溶射皮膜の表面に酸化防止剤を塗布し、
乾燥してから、誘導加熱し、皮膜が溶融し始める温度か
ら、適正な再溶融処理温度までの温度域においては、２
°Ｃ／ｓｅｃ以上の昇温速度で加熱し、再溶融処理する
構成としたことにより、再溶融時の表面の酸化による肌
荒れを防止しながら、皮膜を再溶融処理して皮膜と母材
鋼管との確実な密着及び気孔の消滅を得ることができ、
気孔のほとんどない且つ母材に良好に密着接合した、Ｃ
ｒ重量含有率が２５〜５０％のＮｉ基自溶合金の皮膜を
備えた耐食性伝熱管を製造できる。製造された伝熱管で
は、鋼管表面が耐食性に優れた溶射皮膜で覆われてお
り、このため、高温で且つ複合塩環境下に曝されるごみ
焼却炉内に配置する伝熱管として優れた耐食性を発揮す
ることができ、ごみ焼却炉に設置したボイラ伝熱管とし
て使用する場合に、稼働温度を上昇させたボイラ伝熱管
の寿命向上に大きく寄与することができ、発電効率を高
めることができるという効果を有している。かくして、
本発明は、工業上の効果及び経済的効果がきわめて大き
く、産業の発展に寄与するところ大なるものである。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平７−278778（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−87944（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−63229（ＪＰ，Ａ)
特開 昭55−125249（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−15353（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−11415（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C23C 4/18
C23C 4/08
F22B 1/18
F22B 37/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 鋼管外周面に、Ｃｒ重量含有率が２５〜
５０％のＮｉ基自溶合金を１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射
被覆し、その後、形成した溶射皮膜を加熱、再溶融処理
することによって耐食性伝熱管を製造する方法であっ
て、前記Ｎｉ基自溶合金の溶射被覆に当たっては、フレ
ーム溶射で薄い溶射皮膜を形成する操作を複数回繰り返
すことによって１〜３ｍｍ程度の厚さに溶射被覆し、形
成された溶射皮膜の加熱、再溶融処理に当たっては、該
溶射皮膜の表面に酸化防止剤を塗布し、乾燥してから、
誘導加熱し、皮膜が溶融し始める温度から、適正な再溶
融処理温度までの温度域においては、２°Ｃ／ｓｅｃ以
上の昇温速度で加熱することを特徴とする耐食性伝熱管
の製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP21500796A JP3481055B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 耐食性伝熱管の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21500796A JP3481055B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 耐食性伝熱管の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1046315A JPH1046315A (ja) | 1998-02-17 |
| JP3481055B2 true JP3481055B2 (ja) | 2003-12-22 |
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ID=16665174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21500796A Expired - Fee Related JP3481055B2 (ja) | 1996-07-26 | 1996-07-26 | 耐食性伝熱管の製造方法 |
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| JP (1) | JP3481055B2 (ja) |
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| JP3069696B1 (ja) * | 1999-03-29 | 2000-07-24 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 耐食性溶射皮膜とその製造方法 |
| JP2001020053A (ja) * | 1999-07-07 | 2001-01-23 | Dai Ichi High Frequency Co Ltd | 耐食性被覆及びその形成方法 |
| JP2001255098A (ja) * | 2000-03-09 | 2001-09-21 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 再生式空気予熱器 |
| JP4895561B2 (ja) * | 2005-09-26 | 2012-03-14 | 国立大学法人東北大学 | 金属ガラス溶射被膜及びその形成方法 |
| JP4862125B2 (ja) * | 2005-12-06 | 2012-01-25 | 国立大学法人九州工業大学 | 溶射皮膜を形成した素材の改質方法 |
| JP6914716B2 (ja) * | 2017-04-28 | 2021-08-04 | 三菱パワー株式会社 | ボイラおよびその製造方法、ならびに補修方法 |
-
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| JPH1046315A (ja) | 1998-02-17 |
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