JP5738175B2 - 水蒸気酸化スケールの除去方法 - Google Patents
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Description
前記酸液による洗浄を実施する前に、前記母材金属及び前記水蒸気酸化スケールの温度を所定の温度範囲内で昇降させる温度昇降を複数回繰り返して、前記母材金属と前記水蒸気酸化スケールとの間に熱膨張差を発生させ、当該熱膨張差で前記母材金属と前記水蒸気酸化スケールとの間に生じるせん断力により前記水蒸気酸化スケールに亀裂又は剥離を発生させることを特徴とする。
ところで、水蒸気酸化スケールが形成された母材金属の表面を酸液で洗浄すると、酸液が水蒸気酸化スケールに形成された亀裂や剥離箇所から水蒸気酸化スケールの内部に浸透して水蒸気酸化スケールを溶解除去するとともに、水蒸気酸化スケールと母材金属との隙間に浸透して水蒸気酸化スケールと母材金属との界面の密着力を緩和して水蒸気酸化スケールを除去する。この酸液による洗浄を実施する前に、本発明による温度昇降を複数回実施することにより、水蒸気酸化スケールに多数の亀裂や剥離箇所が形成されるため、水蒸気酸化スケールの溶解除去及び界面の密着力の緩和を短時間で実施することができるとともに、確実に水蒸気酸化スケールを除去することができる。
このように、有機酸の濃度は1重量%以下なので、母材金属の腐食はわずかであり、有機酸の腐食により母材金属の強度が低下することを防止できる。
このように、2〜12質量%のクロムを含む低合金鋼からなる母材金属と水蒸気酸化スケールとの界面(図7参照)は、例えば、オーステナイトステンレス鋼からなる母材金属と水蒸気酸化スケールとの界面(図5参照)に比べて凹凸がなくてスムーズなので、温度昇降を複数回繰り返すことにより、水蒸気酸化スケールに亀裂や剥離を容易に発生させることができる。また、その界面は、凹凸が無くてスムーズなので、水蒸気酸化スケールと母材金属との隙間に浸透した酸液は、広範囲に拡散して、水蒸気酸化スケールと母材金属との界面の密着力を効率良く緩和して水蒸気酸化スケールを除去することができる。
図1に示すように、ボイラ1により発生した水蒸気は、過熱器2を通って高圧タービン4に供給される。そして、高圧タービン4で仕事をした水蒸気は、再熱器6に送られて加熱され、中圧タービン8及び低圧タービン9に供給されて仕事を行う。また、中圧タービン8及び低圧タービン9で仕事をした水蒸気は復水器10で復水された後、ボイラ1に供給される。
このようなボイラ1の蒸気系統において、例えば、過熱器2から高圧タービン4までの蒸気管12や再熱器6から中圧タービン8までの蒸気管12の内周面には、長年の運転に伴って水蒸気酸化スケール14(図示しない)が形成されるため、洗浄して除去する必要がある。蒸気管12の洗浄は、以下の要領で実施する。なお、本実施形態では、2〜12重量%のクロムを含む低合金鋼からなる蒸気管12を用いた場合について説明する。
図2に示すように、蒸気管12と水蒸気酸化スケール14とでは、約400℃を超えると熱膨張差が生じ、約550℃ではその差が著しく大きくなる。そこで、膨張率差が著しく大きくなる温度域(約400℃〜約550℃)を含むように所定の温度範囲(200℃〜600℃)を設定した。なお、本実施形態では、所定の温度範囲を200℃〜600℃としたが、所定の温度範囲の下限値及び上限値はこれらの値に限定されるものではなく、下限値は400℃以下で、上限値は550℃以上であればよい。
このまま蒸気管12及び水蒸気酸化スケール14の温度を徐々に降下させて、例えば200℃になったら降温を停止する。その後、再び水蒸気の温度を上昇させて、蒸気管12及び水蒸気酸化スケール14を昇温する。
図4に示すように、各蒸気管12の上流側端部及び下流側端部は、再熱器6や中圧タービン8に酸液が流入してその健全性を損ねることを防止するために切断されており、それぞれの端部に仮設配管取付用アダプタ20、22が装着されている。また、蒸気管12の下流側の一端にはストップバルブ24が装着され、閉止されている。
仮設循環管路26には、上流側から下流側に向って順次にスラッジセパレータ28、テストピース座30、熱交換器32、ミキシングヘッダ34、循環ポンプ36が配置されている。
スラッジセパレータ28よりも下流側の仮設循環管路26にバイパス管38が接続され、バイパス管38にテストピース座30(2箇所)が接続されている。各テストピース座30には、それぞれテストピースが挿入されている。テストピースは、洗浄作業による蒸気管12の腐食量を評価するために用いられる。テストピースは、蒸気管12と同様に、2〜12重量%のクロムを含む低合金鋼を、例えば40mm(縦)×25mm(横)×5mm(厚さ)程度に加工し、全面研磨したものを用いる。そして、テストピースの洗浄工事前後の重量を計測することにより、洗浄による腐食重量の減量を算出する。
純水タンク40は、薬液タンク44及び薬注ポンプ46にそれぞれ接続されている。これにより、必要に応じて純水を薬液タンク44に供給することができる。
続いて、薬注ポンプ46を稼動させて、薬液タンク44内の高濃度の酸液をミキシングヘッダ34より所定濃度となるように仮設循環管路26に注入する。
その後、蒸気管12及び仮設循環管路26内が酸液で満たされたら、純水の供給を停止する。また、酸液濃度が所定濃度に達したら、薬注ポンプ46を停止して酸液の供給を停止する。
酸液は、水蒸気酸化スケール14を表面から溶解するとともに、水蒸気酸化スケール14の亀裂14cから水蒸気酸化スケール14の内部に浸透したり、水蒸気酸化スケール14と蒸気管12の表面との隙間に浸透したりして水蒸気酸化スケール14を蒸気管12の内周面から離脱させることで、水蒸気酸化スケール14を除去する。
また、蒸気管12及び水蒸気酸化スケール14の温度を短時間で降下させるため、水蒸気酸化スケール14の除去作業時間を短縮することができる。
また、本実施形態では、有機酸の濃度を1重量%以下としたが、この値に限定されるものではなく、蒸気管12の材質等に基づいて決定される。
また、有機酸の濃度は1重量%以下なので、蒸気管12の腐食はわずかであり、有機酸の腐食により蒸気管12の強度が低下することを防止できる。
2 過熱器
4 高圧タービン
6 再熱器
8 中圧タービン
9 低圧タービン
10 復水器
12 蒸気管
14 水蒸気酸化スケール
14a 外層
14b 内層
14c 亀裂
16 腐食物質
20 仮設配管取付用アダプタ
22 仮設配管取付用アダプタ
24 ストップバルブ
26 仮設循環管路
28 スラッジセパレータ
30 テストピース座
32 熱交換器
34 ミキシングヘッダ
36 循環ポンプ
38 バイパス管
40 純水タンク
41 純水ポンプ
42 洗浄液供給装置
44 薬液タンク
46 薬注ポンプ
48 本設排水ピット
50 仮設排水貯槽
Claims (3)
- 水蒸気に晒されることにより母材金属の表面に形成される水蒸気酸化スケールを酸液で洗浄して前記水蒸気酸化スケールを除去する除去方法であって、
前記酸液による洗浄を実施する前に、前記母材金属及び前記水蒸気酸化スケールの温度を所定の温度範囲内で昇降させる温度昇降を複数回繰り返して、前記母材金属と前記水蒸気酸化スケールとの間に熱膨張差を発生させることで、前記水蒸気酸化スケールに亀裂又は剥離を発生させ、
前記水蒸気の温度を降下して前記母材金属及び前記水蒸気酸化スケールの温度を降下させる際に、前記水蒸気中に冷却水を供給して前記母材金属及び前記水蒸気酸化スケールの温度の降下速度を増加させるとともに、
前記冷却水は、有機酸を含んでおり、
前記冷却水を水蒸気中に噴射した後、所定時間放置することを特徴とする水蒸気酸化スケールの除去方法。 - 前記有機酸の濃度は、1重量%以下であることを特徴とする請求項1に記載の水蒸気酸化スケールの除去方法。
- 前記母材金属は、2〜12重量%のクロムを含む低合金鋼であることを特徴とする請求項1又は2に記載の水蒸気酸化スケールの除去方法。
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