JP5363893B2 - 過熱水蒸気に曝される鉄系金属表面の処理方法 - Google Patents
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Description
Z(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2 (I)
(式中、ZはH、OH基又はNH2基を表し、nは0〜5の整数)
で表されるアミンを含む表面処理剤で処理することにより、該鉄系金属表面における過熱水蒸気による酸化スケールの生成及び成長を抑制することを特徴とする鉄系金属表面の処理方法を提供する。
3Fe+4H2O(水蒸気)→Fe3O4(水蒸気酸化スケール)+4H2 (1)
T=(Kp・t)0.5 (2)
Z(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2 (I)
(式中、ZはH、OH基又はNH2基を表し、nは0〜5の整数、好ましくは0〜3の整数)
で表されるアミンを含んでなる。
ポリオキシ飽和脂肪族モノ若しくはジカルボン酸の塩としては、好ましくはアルカリ金属塩、より好ましくはナトリウム塩である。
処理剤中のポリオキシ飽和脂肪族モノ若しくはジカルボン酸又はこれらの塩の濃度は、例えば20〜6000mg/L、好ましくは40〜3000mg/L、より好ましくは200〜600mg/Lであり得る。
前記アミンは、1種を単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
処理剤における前記カルボン酸又はこれらの塩と前記アミンとの比は、例えば重量比で1:800〜2000:1、好ましくは1:200〜500:1、より好ましくは1:8〜20:1であり得る。
本発明の処理方法は、鉄系金属表面が清浄な状態で(例えば、未使用時又は(例えば定期メンテナンス時の)水蒸気酸化スケール除去後に)適用するのが効果的である。
鉄系金属表面の表面処理剤での処理は、表面処理剤を鉄系金属表面に接触させることにより行うことができる。処理する鉄系金属表面が配管内面である場合、反応条件を一定とするために処理剤を循環させることが好ましい。
実施例に使用した表面処理剤及び処理条件を表1及び2に示す。
表面処理は、図1に示すオートクレーブ中で行った。簡潔には、オートクレーブの圧力容器1内に表面処理剤5を2400mL入れ、その中に撹拌機2の回転軸の先端に取り付けた試験片6を浸漬し、100rpmで回転させながら表面処理した。表面処理剤5は、容器1の外側壁に設けられた電気ヒータ3により設定温度に加温・維持した。温度は熱電対4でモニターした。
なお、未処理の試験片を比較例の試験片とした。
また、10,000時間経過後に、試験片の外観観察を行った。
また、質量増加量に基づいて算出した酸化速度定数Kp値及び10,000時間経過後の外観観察から得られた剥離箇所数を表3に示す。
このことから、本発明の処理方法は、頻繁に洗浄(特に化学洗浄)を行えず、また防食剤などを常時循環させることできない配管系、例えば発電プラントの過熱蒸気配管系への適用に特に適しており、そのような配管系を備えたプラントの信頼性及び稼動効率の向上並び維持管理費の低減に貢献できる。
2 ・・・ 攪拌機
3 ・・・ 電気ヒータ
4 ・・・ 熱電対
5 ・・・ 表面処理剤
6 ・・・ 試験片
11・・・ 蒸気発生器
12・・・ 過熱用電気炉
13・・・ 温度計
14・・・ 保温用電気炉
15・・・ 試験片保持管
16・・・ 空冷式冷却器
17・・・ 試験片
Claims (9)
- 過熱水蒸気に曝される予定の鉄系金属表面を、過熱水蒸気に曝される前に、ポリオキシ飽和脂肪族モノ若しくはジカルボン酸又はこれらの塩及び次式(I):
Z(CH2CH2NH)nCH2CH2NH2 (I)
(式中、ZはH、OH基又はNH2基を表し、nは0〜5の整数)
で表されるアミンを含む表面処理剤で処理することにより、過熱水蒸気に曝された際の該鉄系金属表面における過熱水蒸気による酸化スケールの生成及び成長を抑制することを特徴とする鉄系金属表面の前処理方法。 - 前記アミンが、nが0〜3の整数である式(I)で表されるアミンである請求項1に記載の前処理方法。
- 前記アミンがモノエタノールアミン又はテトラエチレンペンタミンである請求項1又は2に記載の前処理方法。
- 前記アミンがテトラエチレンペンタミンである請求項1〜3のいずれか1項に記載の前処理方法。
- 前記ポリオキシ飽和脂肪族モノ若しくはジカルボン酸又はこれらの塩がグルコン酸若しくは酒石酸又はこれらの塩である請求項1〜4のいずれか1項に記載の前処理方法。
- 前記処理を120℃〜380℃で行う請求項1〜5のいずれか1項に記載の前処理方法。
- 前記処理を120℃〜250℃で行う請求項1〜6のいずれか1項に記載の前処理方法。
- 前記処理を10〜100時間行う請求項1〜7のいずれか1項に記載の前処理方法。
- 前記鉄系金属表面が発電プラントの主蒸気管又は再熱蒸気管の内面である請求項1〜8のいずれか1項に記載の前処理方法。
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