JP6901899B2 - High temperature blast erosion test method and high temperature blast erosion test equipment - Google Patents

High temperature blast erosion test method and high temperature blast erosion test equipment Download PDF

Info

Publication number
JP6901899B2
JP6901899B2 JP2017084809A JP2017084809A JP6901899B2 JP 6901899 B2 JP6901899 B2 JP 6901899B2 JP 2017084809 A JP2017084809 A JP 2017084809A JP 2017084809 A JP2017084809 A JP 2017084809A JP 6901899 B2 JP6901899 B2 JP 6901899B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
test piece
temperature
test
solid particles
combustion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017084809A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2018179947A (en
Inventor
晃宏 神野
晃宏 神野
満則 井上
満則 井上
水津 竜夫
竜夫 水津
将司 京
将司 京
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kansai Electric Power Co Inc
Tocalo Co Ltd
Original Assignee
Kansai Electric Power Co Inc
Tocalo Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kansai Electric Power Co Inc, Tocalo Co Ltd filed Critical Kansai Electric Power Co Inc
Priority to JP2017084809A priority Critical patent/JP6901899B2/en
Publication of JP2018179947A publication Critical patent/JP2018179947A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6901899B2 publication Critical patent/JP6901899B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Description

本発明は、燃焼ガスにより高温に加熱された固体粒子を試験片に吹き付けることで、耐エロージョン性を評価する高温ブラストエロージョン試験方法と、この試験方法を実施するための高温ブラストエロージョン試験装置に関するものである。 The present invention relates to a high-temperature blast erosion test method for evaluating erosion resistance by spraying solid particles heated to a high temperature by combustion gas onto a test piece, and a high-temperature blast erosion test apparatus for carrying out this test method. Is.

石炭火力発電所のボイラ伝熱管等の構造部材では、燃焼灰等の粉体を含む高温ガスが長期間に渡って衝突することによりエロージョンが生じる。このような構造部材には長期安定性と長期信頼性が求められ、修繕コストの増大をも抑える必要がある。これら構造部材の高温環境下でのエロージョン量を予測するために、実機投入前に高温ブラストエロージョン試験を実施し、摩耗損傷特性を把握することが極めて重要となっている。 In structural members such as boiler heat transfer tubes of coal-fired power plants, erosion occurs when high-temperature gases containing powder such as combustion ash collide for a long period of time. Such structural members are required to have long-term stability and long-term reliability, and it is also necessary to suppress an increase in repair costs. In order to predict the amount of erosion of these structural members in a high temperature environment, it is extremely important to carry out a high temperature blast erosion test before putting them into the actual machine to understand the wear damage characteristics.

特許文献1には、ガス加熱器、粉体供給機、粉体とガスを混合するための混合器、これら混合物を試験片に衝突させる試験容器等を備える高温エロージョン・コロージョン試験装置が記載されている。この文献では、試験片に衝突させるガス体を、ヒータによって囲まれたガス加熱器コイル管に通して加熱している。 Patent Document 1 describes a high-temperature erosion corrosion testing apparatus including a gas heater, a powder feeder, a mixer for mixing powder and gas, a test container for colliding the mixture with a test piece, and the like. There is. In this document, a gas body that collides with a test piece is heated by passing it through a gas heater coil tube surrounded by a heater.

特許文献2には、キャリアガス流路に、キャリアガスを供給する供給部及び加熱する加熱部を設け、キャリアガスを予め所定の温度に加熱した後、粉体と共にノズルから試験片に衝突させる高温ブラストエロージョン試験装置が記載されている。この試験装置では、キャリアガスを加熱部のヒータで囲われた流路管に通して加熱している。 In Patent Document 2, a supply unit for supplying the carrier gas and a heating unit for heating are provided in the carrier gas flow path, and the carrier gas is heated to a predetermined temperature in advance and then collides with the test piece from the nozzle together with the powder at a high temperature. Blast erosion test equipment is described. In this test apparatus, the carrier gas is heated by passing it through a flow path tube surrounded by a heater in the heating section.

特許文献3には、圧縮空気と燃料とを混合して燃焼させて燃焼ガスを得る燃焼器と、この燃焼ガスにエローダントを供給する供給部と、遮熱コーティングにより表面が被覆された試験片を収容して支持する収容支持部と、エローダントを含む燃焼ガスを加速させて試験片に衝突させる加速器とを備えたエロージョン試験装置が記載されている。この試験装置では、燃焼ガスをエローダントのキャリアガスとして用い、これにより試験片の温度を実機のタービン部材と同等の温度まで加熱し、エローダントを含んだ燃焼ガスを加速させて試験片に衝突させている。 Patent Document 3 describes a combustor in which compressed air and fuel are mixed and burned to obtain combustion gas, a supply unit for supplying erodant to the combustion gas, and a test piece whose surface is coated with a heat shield coating. Described is an erosion test apparatus including a containment support for accommodating and supporting, and an accelerator for accelerating combustion gas containing an erodanant to collide with a test piece. In this test device, the combustion gas is used as the carrier gas of the erodant, which heats the temperature of the test piece to the same temperature as the turbine member of the actual machine, accelerates the combustion gas containing the erodant, and causes it to collide with the test piece. There is.

特許文献4のエロージョン試験装置は、高温空気と可燃性ガスによる燃焼ガスに小粒子を投入し、これをノズルから供試体へ噴射するものとされている。 The erosion test apparatus of Patent Document 4 is designed to inject small particles into a combustion gas made of high-temperature air and a flammable gas, and inject the small particles from a nozzle into a specimen.

実開昭63−6341号公報Jikkai Sho 63-6341 特開平8−62114号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 8-62114 特開2016−90533号公報JP-A-2016-90533 実開昭62−97941号公報Jikkai Sho 62-97941

エロージョン試験では、試験精度を高めるために実機に則した温度環境で行うのが望ましい。試験片に衝突させる高温ガスの温度調整に関し、上述のとおり特許文献1の装置では、ガスをヒータによって囲まれたガス加熱器コイル管に通して加熱し、特許文献2の装置では、ガスを加熱部のヒータで囲われた流路管に通して加熱しており、両文献の装置とも、ガスを間接的に加熱しているに過ぎない。そのため、実機に則した温度までガスの温度を高めるのが困難であり、ガスの温度の調整もできず、高温環境下でのエロージョン量測定の試験精度が低いという欠点がある。 In the erosion test, it is desirable to perform it in a temperature environment suitable for the actual machine in order to improve the test accuracy. Regarding the temperature adjustment of the high temperature gas that collides with the test piece, as described above, in the apparatus of Patent Document 1, the gas is heated by passing it through a gas heater coil tube surrounded by a heater, and in the apparatus of Patent Document 2, the gas is heated. It is heated through a flow path tube surrounded by a heater, and both devices in both documents only indirectly heat the gas. Therefore, it is difficult to raise the temperature of the gas to a temperature suitable for the actual machine, the temperature of the gas cannot be adjusted, and the test accuracy of the erosion amount measurement in a high temperature environment is low.

特許文献3及び特許文献4の装置は、いずれも粉体を導入した燃焼ガスを用いており、試験片に粒子を高温で衝突させることができる。また、燃焼ガスの温度制御について、特許文献3の装置では、燃焼ガスに送る温度調整用の空気の供給量を増減することで、試験片の遮熱コーティング層の温度を調整している。特許文献4の装置では、ノズルに連通する導炎管内の燃焼ガスの温度を検知し、この信号に基づいて、燃焼ガスを生成する空気と可燃性ガスを制御して、供試体に噴射される燃焼ガスの温度を一定にしている。 The devices of Patent Document 3 and Patent Document 4 both use combustion gas into which powder is introduced, and particles can be made to collide with a test piece at a high temperature. Further, regarding the temperature control of the combustion gas, in the apparatus of Patent Document 3, the temperature of the heat shield coating layer of the test piece is adjusted by increasing or decreasing the supply amount of the temperature adjusting air sent to the combustion gas. In the apparatus of Patent Document 4, the temperature of the combustion gas in the flame guide tube communicating with the nozzle is detected, and based on this signal, the air and the flammable gas that generate the combustion gas are controlled and injected into the specimen. The temperature of the combustion gas is kept constant.

品質の高い構造部材の開発を達成するためにも、粒子を衝突させる試験片の温度をより精度良く制御するのが望ましいが、これら両装置とも、空気供給量を調整して燃焼ガスを温度制御しているだけである。また、燃焼ガスの温度制御が可能とされているが、粒子を含む燃焼ガスは試験片の一部分に連続的に当たり続ける。そのため試験片の温度が急激に上昇していき、試験片の温度を精度良く制御するのは困難である。 In order to achieve the development of high-quality structural members, it is desirable to control the temperature of the test piece that collides with the particles more accurately, but in both of these devices, the temperature of the combustion gas is controlled by adjusting the air supply amount. I'm just doing it. Further, although the temperature of the combustion gas can be controlled, the combustion gas containing particles continuously hits a part of the test piece. Therefore, the temperature of the test piece rises rapidly, and it is difficult to accurately control the temperature of the test piece.

そこで本発明は従来技術の問題点に鑑み、高い精度で高温環境下でのエロージョン量測定を行うことができる高温ブラストエロージョン試験方法及び高温ブラストエロージョン試験装置を提供することを目的とする。 Therefore, in view of the problems of the prior art, it is an object of the present invention to provide a high temperature blast erosion test method and a high temperature blast erosion test apparatus capable of measuring the amount of erosion in a high temperature environment with high accuracy.

本発明の高温ブラストエロージョン試験方法は、燃焼ガスを加速させ噴射する加速ノズルに固体粒子を導入し、当該固体粒子を含む燃焼ガスを試験片に吹き付ける高温ブラストエロージョン試験方法であって、温調装置によって前記試験片を加熱しつつ、前記加速ノズルと、前記試験片と、を当該試験片の吹付面方向における、吹付面を超える振幅範囲で相対移動させて、当該加速ノズルから当該試験片に前記固体粒子を含む燃焼ガスを吹き付けることで、試験片の温度を一定に保つことを特徴とするものである。 The high-temperature blast erosion test method of the present invention is a high-temperature blast erosion test method in which solid particles are introduced into an acceleration nozzle that accelerates and injects combustion gas, and the combustion gas containing the solid particles is blown onto a test piece, and is a temperature control device. While heating the test piece, the acceleration nozzle and the test piece are relatively moved in the direction of the spray surface of the test piece in an amplitude range exceeding the spray surface, and the acceleration nozzle moves the test piece to the test piece. It is characterized in that the temperature of the test piece is kept constant by blowing a combustion gas containing solid particles.

本発明の高温ブラストエロージョン試験方法によれば、温調装置によって前記試験片を加熱するのと同時に、加速ノズルと試験片とを吹付面を超える振幅範囲で相対移動させて当該加速ノズルから当該試験片に前記固体粒子を含む燃焼ガスを吹き付ける。つまり、加速ノズルから噴射させる燃焼ガスが試験片に断続的に衝突することで、試験片の温度を一定に保つことができ、高い精度でエロージョン量測定を行うことができる。加速ノズルを固定する高温ブラストエロージョン試験では、温調装置のみによる試験片の温度制御は難しい。その理由は、加速ノズルから噴射された燃焼ガスからの入熱があるためであり、温調装置の温度調節能力を超えて急激に試験片の温度が変化するため、試験片の温度を一定に制御することができない。そのため、本発明では、温調装置による温度制御と、加速ノズルを移動させながら燃焼ガスを吹き付けるという方法の組み合わせにより、試験中の試験片の温度を一定に保つことを可能としている。 According to the high-temperature blast erosion test method of the present invention, the test piece is heated by the temperature control device, and at the same time, the acceleration nozzle and the test piece are relatively moved in an amplitude range exceeding the spray surface to perform the test from the acceleration nozzle. The piece is sprayed with a combustion gas containing the solid particles. That is, since the combustion gas injected from the acceleration nozzle intermittently collides with the test piece, the temperature of the test piece can be kept constant, and the erosion amount can be measured with high accuracy. In the high temperature blast erosion test in which the acceleration nozzle is fixed, it is difficult to control the temperature of the test piece only by the temperature control device. The reason is that there is heat input from the combustion gas injected from the acceleration nozzle, and the temperature of the test piece changes rapidly beyond the temperature control capacity of the temperature control device, so the temperature of the test piece is kept constant. I can't control it. Therefore, in the present invention, it is possible to keep the temperature of the test piece under test constant by combining the temperature control by the temperature control device and the method of blowing the combustion gas while moving the acceleration nozzle.

前記固体粒子を導入する前に、前記試験片を温調装置によって加熱しつつ、固体粒子を含まない燃焼ガスを吹き付けて、当該試験片の温度を試験温度まで上昇させるための予熱を行うことが好ましい。 Before introducing the solid particles, the test piece may be heated by a temperature control device and a combustion gas containing no solid particles may be blown to perform preheating to raise the temperature of the test piece to the test temperature. preferable.

前記試験片への前記固体粒子の吹付角度が可変であることが好ましい。この場合、より実機に則した環境で試験を実施できる。 It is preferable that the spray angle of the solid particles on the test piece is variable. In this case, the test can be carried out in an environment more suitable for the actual machine.

前記固体粒子の吹付面に対する吹付速度は、100〜1300m/sとすることが好ましい。これにより、多様な実機環境に沿った適切な評価を得ることができる。 The spraying speed of the solid particles on the spraying surface is preferably 100 to 1300 m / s. As a result, it is possible to obtain an appropriate evaluation according to various actual machine environments.

前記試験片の温度は、100〜900℃に調節することが好ましい。これにより、多様な実機環境に沿った適切な評価を得ることができる。 The temperature of the test piece is preferably adjusted to 100 to 900 ° C. As a result, it is possible to obtain an appropriate evaluation according to various actual machine environments.

前記燃焼ガスは、高圧ガスと燃料により生成することができる。前記高圧ガスを支燃性ガスとすれば、前記燃焼ガスの温度を当該支燃性ガスと前記燃料の燃焼比率によって調節することができる。また、前記燃焼ガスの噴射速度を当該支燃性ガスと前記燃料の燃焼比率によって調節することもできる。 The combustion gas can be produced by high pressure gas and fuel. If the high-pressure gas is a combustion-supporting gas, the temperature of the combustion gas can be adjusted by the combustion ratio of the combustion-supporting gas and the fuel. Further, the injection speed of the combustion gas can be adjusted by the combustion ratio of the combustion-supporting gas and the fuel.

本発明の高温ブラストエロージョン試験装置は、燃焼部と、噴射部と、固体粒子を導入可能な供給口とを有し、燃焼ガスを加速させつつ噴射して当該固体粒子を試験片に衝突させる加速ノズルを有する噴射装置と、前記試験片を加熱保持する温調装置と、前記加速ノズルと、前記試験片と、を当該試験片の吹付面方向における、吹付面を超える振幅範囲で相対移動させて試験片の温度を一定に保つ駆動機構と、を備えることを特徴とするものである。 The high-temperature blast erosion test apparatus of the present invention has a combustion unit, an injection unit, and a supply port into which solid particles can be introduced, and accelerates the combustion gas while injecting the solid particles to collide with the test piece. The injection device having a nozzle, the temperature control device for heating and holding the test piece, the acceleration nozzle, and the test piece are relatively moved in an amplitude range exceeding the spray surface in the direction of the spray surface of the test piece. It is characterized by including a drive mechanism that keeps the temperature of the test piece constant.

本発明の高温ブラストエロージョン試験装置によれば、温調装置で試験片を加熱保持しつつ、駆動機構により加速ノズルと試験片とを吹付面を超える振幅範囲で相対移動させながら、固体粒子を含む燃焼ガスを試験片に吹き付ける。つまり、加速ノズルから噴射させる固体粒子を含む燃焼ガスが試験片に断続的に衝突することで、試験片の温度を一定に保つことができ、高い精度でエロージョン量測定を行うことができる。 According to the high-temperature blast erosion test apparatus of the present invention, solid particles are contained while the test piece is heated and held by the temperature control device and the acceleration nozzle and the test piece are relatively moved in an amplitude range exceeding the spray surface by the drive mechanism. Spray the combustion gas onto the test piece. That is, the combustion gas containing the solid particles injected from the acceleration nozzle intermittently collides with the test piece, so that the temperature of the test piece can be kept constant and the erosion amount can be measured with high accuracy.

前記試験片への前記固体粒子の吹付角度を可変とする角度制御機構を備えることが好ましい。この場合、より実機に則した環境で試験を実施できる。 It is preferable to provide an angle control mechanism that changes the spraying angle of the solid particles onto the test piece. In this case, the test can be carried out in an environment more suitable for the actual machine.

前記加速ノズルの構造としては、前記燃焼ガスの通過面積を狭めるための縮径部分を有するものが好適である。燃焼ガスが通過する範囲を一旦狭めた後、開放して体積膨張させることで、燃焼ガスを加速させることができる。 The structure of the acceleration nozzle is preferably one having a reduced diameter portion for narrowing the passage area of the combustion gas. The combustion gas can be accelerated by narrowing the range through which the combustion gas passes and then opening it to expand the volume.

前記温調装置は、前記試験片を加熱保持できる加熱源を有しており、この加熱源および試験片を囲むように放熱抑制カバーが設けられていることが好ましい。この場合、試験片の温度を高温で保持でき、より実機に則した環境で試験を行うことができる。 The temperature control device has a heating source capable of heating and holding the test piece, and it is preferable that a heat dissipation suppression cover is provided so as to surround the heating source and the test piece. In this case, the temperature of the test piece can be maintained at a high temperature, and the test can be performed in an environment more suitable for the actual machine.

本発明によれば、温調装置による温度調節に加え、加速ノズルから噴射させる固体粒子を含む燃焼ガスを試験片に断続的に衝突させて試験片の温度を一定に保つことができるため、高い精度で高温環境下でのエロージョン量測定を行うことができる。 According to the present invention, in addition to temperature control by the temperature control device, the temperature of the test piece can be kept constant by intermittently colliding the combustion gas containing solid particles injected from the acceleration nozzle with the test piece. It is possible to measure the amount of erosion with high accuracy in a high temperature environment.

本発明の一実施形態に係る高温ブラストエロージョン試験装置の模式図である。It is a schematic diagram of the high temperature blast erosion test apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 加速ノズルの断面図である。It is sectional drawing of the acceleration nozzle. 高温ブラストエロージョン試験の様子を示す模式斜視図である。It is a schematic perspective view which shows the state of a high temperature blast erosion test. 温調装置のヒータに試験片が載置された状態を示す概略断面図である。It is a schematic cross-sectional view which shows the state which the test piece is placed on the heater of a temperature control device. (a)は放熱抑制カバーを設けていない場合の温度履歴を示すグラフであり、(b)は放熱抑制カバーを設けた場合の温度履歴を示すグラフである。(A) is a graph showing the temperature history when the heat dissipation suppression cover is not provided, and (b) is a graph showing the temperature history when the heat dissipation suppression cover is provided. 加速ノズルが吹付面を中心に往復動する状態を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the state which the acceleration nozzle reciprocates around the spraying surface. 高温ブラストエロージョン試験の結果を表すグラフである。It is a graph which shows the result of the high temperature blast erosion test. 各試験片のガス速度、粒子速度、O/F比をグラフに表したものである。The gas velocity, particle velocity, and O / F ratio of each test piece are shown in a graph. 試験片3に関する温度履歴を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature history about the test piece 3. 試験片4に関する温度履歴を示すグラフである。It is a graph which shows the temperature history about the test piece 4.

本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る高温ブラストエロージョン試験装置1の模式図である。高温ブラストエロージョン試験装置1は、試験片50の高温環境下でのブラストエロージョン試験を実施するためのものであり、加速ノズル2が設けられた噴射装置3と、試験片50の温度を加熱保持する温調装置4と、加速ノズル2を所定方向に移動させる駆動機構6と、試験片50への固体粒子の吹付角度θを可変とする角度制御機構7とで主に構成されている。 An embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic view of a high temperature blast erosion test apparatus 1 according to an embodiment of the present invention. The high-temperature blast erosion test device 1 is for carrying out a blast erosion test of the test piece 50 in a high-temperature environment, and heats and holds the temperatures of the injection device 3 provided with the acceleration nozzle 2 and the test piece 50. It is mainly composed of a temperature control device 4, a drive mechanism 6 for moving the acceleration nozzle 2 in a predetermined direction, and an angle control mechanism 7 for changing the spraying angle θ of solid particles on the test piece 50.

本実施形態の試験片50の種類は限定されない。例えば、所定厚みで形成されたSUS304鋼製の方形状板材が評価対象となりうる。試験片50の表面は、溶射などの表面処理がなされていてもよい。表面処理がなされた場合、試験片50の表面処理後の表面がブラストエロージョン試験の試験面である吹付面50fとなる。 The type of the test piece 50 of the present embodiment is not limited. For example, a square plate made of SUS304 steel formed to a predetermined thickness can be evaluated. The surface of the test piece 50 may be subjected to surface treatment such as thermal spraying. When the surface is treated, the surface of the test piece 50 after the surface treatment becomes the spray surface 50f, which is the test surface of the blast erosion test.

図2は加速ノズル2の断面図である。加速ノズル2は、全体として円筒状に形成されており、燃焼ガスが生成される燃焼部8、高圧ガス(支燃性ガス)を導入するガス供給口30、燃料を導入する燃料供給口31、燃料から燃焼ガスを発生させる点火プラグ32、燃焼ガス60を加速させる縮径部11、燃焼部8で生成された燃焼ガスに固体粒子を導入するパウダーインジェクタ9、加速させた燃焼ガス60を噴射する軸方向に伸びる噴射部10で構成されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view of the acceleration nozzle 2. The acceleration nozzle 2 is formed in a cylindrical shape as a whole, and has a combustion unit 8 in which combustion gas is generated, a gas supply port 30 for introducing high-pressure gas (combustible gas), a fuel supply port 31 for introducing fuel, and the like. An ignition plug 32 that generates combustion gas from fuel, a reduced diameter portion 11 that accelerates the combustion gas 60, a powder injector 9 that introduces solid particles into the combustion gas generated by the combustion portion 8, and an accelerated combustion gas 60 are injected. It is composed of an injection unit 10 extending in the axial direction.

燃焼部8にはガス供給口30から高圧ガスが、燃料供給口31から燃料がそれぞれ導入されて、当該燃焼部8で燃焼ガスが生成されるようになっている。燃焼ガスを加速させる縮径部11は、燃焼部8の出口に形成されている。縮径部11の内径は燃焼部8及び噴射部10の内径よりも小さくなっている。この縮径部11で燃焼ガス60の通過面積を一旦狭め、その後開放して体積膨張させることで、当該燃焼ガス60を加速させる。加速させた燃焼ガス60にパウダーインジェクタ9から固体粒子が導入される。固体粒子が導入された燃焼ガス60は、噴射部10を通ってその先端から、試験片50の吹付面50fに向かって噴射される。このようにして、固体粒子を含む燃焼ガス60が高速で吹付面50fに衝突させられる。 High-pressure gas is introduced from the gas supply port 30 and fuel is introduced from the fuel supply port 31 into the combustion unit 8, and combustion gas is generated at the combustion unit 8. The reduced diameter portion 11 for accelerating the combustion gas is formed at the outlet of the combustion portion 8. The inner diameter of the reduced diameter portion 11 is smaller than the inner diameter of the combustion portion 8 and the injection portion 10. The combustion gas 60 is accelerated by temporarily narrowing the passage area of the combustion gas 60 at the reduced diameter portion 11 and then opening the diameter-reduced portion 11 to expand the volume. Solid particles are introduced from the powder injector 9 into the accelerated combustion gas 60. The combustion gas 60 into which the solid particles are introduced is injected from the tip thereof through the injection unit 10 toward the spray surface 50f of the test piece 50. In this way, the combustion gas 60 containing the solid particles is made to collide with the spray surface 50f at high speed.

本明細書において「高圧ガス」とは、高圧ガス保安法の第2条の定義に従う。用いる高圧ガスとしては可燃性ガス(例えば、アセチレン、プロパン)が挙げられるが、別途、燃料を投入するのであれば、可燃性ガスである必要はない。一方、支燃性ガス(例えば、酸素、空気)を使用する場合、別途、燃料は必要であるが、支燃性ガスと燃料の燃焼比率により燃焼ガスの速度や温度を調節できるため、高温ブラストエロージョン試験を行う上ではこの組み合わせが特に好適である。 As used herein, the term "high pressure gas" follows the definition of Article 2 of the High Pressure Gas Safety Act. Examples of the high-pressure gas used include flammable gas (for example, acetylene and propane), but it is not necessary to use flammable gas if fuel is to be added separately. On the other hand, when using flammable gas (for example, oxygen, air), a separate fuel is required, but the speed and temperature of the combustion gas can be adjusted by the combustion ratio of the flammable gas and fuel, so high temperature blasting This combination is particularly suitable for performing erosion tests.

燃料としては、気体燃料であればアセチレン、プロパン、プロピレン、水素、天然ガス、メタン、エチレン、ハイドロカット等が挙げられ、液体燃料であればケロシン等が挙げられる。 Examples of the fuel include acetylene, propane, propylene, hydrogen, natural gas, methane, ethylene, hydrocut and the like for gaseous fuels, and kerosene and the like for liquid fuels.

固体粒子は、試験片表面を摩耗させることのできる硬質粒子(エローダント)である。固体粒子の材質としては、金属、セラミックス等が挙げられるが、中でも、酸化物セラミックス、炭化物セラミックス、硼化物セラミックス、窒化物セラミックスが特に好ましい。固体粒子の形状は、球形、不定形、多角形等が挙げられ、特に多角形が好ましい。固体粒子の粒径としては、1〜1000μmの範囲のものが挙げられ、45〜200μmの範囲であることが搬送性の観点から好ましい。固体粒子の硬さとしては、ビッカース硬さHVが100以上のものが好ましい。 Solid particles are hard particles (erodeant) that can wear the surface of the test piece. Examples of the material of the solid particles include metals and ceramics, and among them, oxide ceramics, carbide ceramics, boride ceramics, and nitride ceramics are particularly preferable. Examples of the shape of the solid particles include a spherical shape, an amorphous shape, a polygonal shape, and the like, and a polygonal shape is particularly preferable. The particle size of the solid particles may be in the range of 1 to 1000 μm, and is preferably in the range of 45 to 200 μm from the viewpoint of transportability. As the hardness of the solid particles, those having a Vickers hardness HV of 100 or more are preferable.

図3は高温ブラストエロージョン試験の様子を示す模式斜視図である。本実施形態の高温ブラストエロージョン試験装置1は、加速ノズル2を所定方向に移動させる駆動機構6によって、加速ノズル2を試験片50に向けた状態で当該試験片50の吹付面方向で当該試験片50に対して相対的に移動させることが可能となっている。加速ノズル2が試験片50の吹付面(xy平面)方向の1方向(y方向)で当該試験片50を中心として往復動する。その際、加速ノズル2は、試験片50との距離を一定に保ったまま、試験片50の吹付面50fを超える振幅範囲で往復動するように設定されている。 FIG. 3 is a schematic perspective view showing a state of a high temperature blast erosion test. In the high temperature blast erosion test apparatus 1 of the present embodiment, the test piece is oriented in the direction of the spray surface of the test piece 50 with the acceleration nozzle 2 facing the test piece 50 by the drive mechanism 6 for moving the acceleration nozzle 2 in a predetermined direction. It is possible to move relative to 50. The acceleration nozzle 2 reciprocates around the test piece 50 in one direction (y direction) in the spray surface (xy plane) direction of the test piece 50. At that time, the acceleration nozzle 2 is set to reciprocate in an amplitude range exceeding the spray surface 50f of the test piece 50 while keeping the distance from the test piece 50 constant.

本実施形態の高温ブラストエロージョン試験装置1は、試験片50への固体粒子の吹付角度θを可変とするための加速ノズル2の角度制御機構7を備える。角度制御機構7による吹付角度θとは、試験片50の吹付面50fと加速ノズル2から固体粒子が噴射する方向とがなす角度である(図1参照)。角度制御機構7による吹付角度θは、0°〜180°の範囲で変更可能であり、固体粒子を広範囲の角度で吹き付けることができる。 The high-temperature blast erosion test apparatus 1 of the present embodiment includes an angle control mechanism 7 of an acceleration nozzle 2 for varying the spraying angle θ of solid particles on the test piece 50. The spraying angle θ by the angle control mechanism 7 is an angle formed by the spraying surface 50f of the test piece 50 and the direction in which the solid particles are ejected from the acceleration nozzle 2 (see FIG. 1). The spraying angle θ by the angle control mechanism 7 can be changed in the range of 0 ° to 180 °, and solid particles can be sprayed at a wide range of angles.

試験片50の温度を上昇させる温調装置4は、試験片50を加熱保持できる加熱源を有している。加熱源は、試験片50を直接的に加熱できる板状のヒータ15である。 The temperature control device 4 that raises the temperature of the test piece 50 has a heating source capable of heating and holding the test piece 50. The heating source is a plate-shaped heater 15 capable of directly heating the test piece 50.

図4はヒータ15に試験片50が載置された状態を示す概略断面図である。ヒータ15の上部には、試験片50の位置決めのための凹部15aが形成され、当該凹部15aに接触した状態で試験片50が載置されている。ヒータ15には、ヒータ電源に電気的に接続されている電極16、ヒータ用熱電対17などが接続されており、ヒータ電源及びヒータ用熱電対17は制御部に電気的に接続されている。 FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a state in which the test piece 50 is placed on the heater 15. A recess 15a for positioning the test piece 50 is formed on the upper portion of the heater 15, and the test piece 50 is placed in contact with the recess 15a. An electrode 16 electrically connected to the heater power supply, a thermocouple 17 for the heater, and the like are connected to the heater 15, and the heater power supply and the thermocouple 17 for the heater are electrically connected to the control unit.

試験片50の裏側には、制御部に電気的に接続された試験片用熱電対18が接続されている。制御部は、試験片用熱電対18の検知信号及びヒータ用熱電対17の検知信号に基づいて、ヒータ電源によるヒータ15への電力供給のオン・オフを切り替え、試験片50の温度が設定された試験温度付近となるように制御する。このような温調装置4によって試験片50が直接的に加熱され、試験中の試験片50の温度をより安定させる。 A thermocouple 18 for a test piece, which is electrically connected to a control unit, is connected to the back side of the test piece 50. Based on the detection signal of the thermocouple 18 for the test piece and the detection signal of the thermocouple 17 for the heater, the control unit switches on / off the power supply to the heater 15 by the heater power supply, and the temperature of the test piece 50 is set. Control so that it is near the test temperature. The test piece 50 is directly heated by such a temperature control device 4, and the temperature of the test piece 50 under test is made more stable.

土台20上には、複数の支柱21が固定されており、ヒータ15が保持部材27を介してこれらの支柱21によって支持されている。土台20上に、円柱状の保温ブロック22が設けられている。この保温ブロック22には耐熱鋼、ステンレス鋼等、熱容量の大きい材質を使用し、ヒータ15の下側に配置することで、ヒータ15からの放熱を抑制している。ヒータ15及び試験片50を囲むように当該ヒータ15及び試験片50からの放熱を抑制する放熱抑制カバー23が設けられている。放熱抑制カバー23を設けることの主な目的は、ヒータ15の放熱を抑制し、試験片50の温度制御の精度を向上させることである。 A plurality of columns 21 are fixed on the base 20, and the heater 15 is supported by these columns 21 via the holding member 27. A columnar heat insulating block 22 is provided on the base 20. The heat insulating block 22 is made of a material having a large heat capacity such as heat-resistant steel or stainless steel, and is arranged under the heater 15 to suppress heat dissipation from the heater 15. A heat dissipation suppression cover 23 that suppresses heat dissipation from the heater 15 and the test piece 50 is provided so as to surround the heater 15 and the test piece 50. The main purpose of providing the heat dissipation suppression cover 23 is to suppress heat dissipation of the heater 15 and improve the accuracy of temperature control of the test piece 50.

放熱抑制カバー23は、土台20上に固定されてヒータ15の周囲に設置された円筒状の側部カバー24と、この側部カバー24の上端に固定されてヒータ15の上側に位置する円盤状の上部カバー25と、この上部カバー25の下側でヒータ15の上側に設けられた円盤状のヒータカバー26とで構成されている。放熱抑制カバー23、側部カバー24、上部カバー25、ヒータカバー26等の形状、寸法は限定しない。 The heat dissipation suppression cover 23 has a cylindrical side cover 24 fixed on the base 20 and installed around the heater 15, and a disk shape fixed to the upper end of the side cover 24 and located above the heater 15. The upper cover 25 is composed of a disk-shaped heater cover 26 provided on the lower side of the upper cover 25 and on the upper side of the heater 15. The shape and dimensions of the heat dissipation suppression cover 23, side cover 24, top cover 25, heater cover 26, etc. are not limited.

側部カバー24は、試験片50、ヒータ15、ヒータカバー26、保温ブロック22及び複数の支柱21の外周側に位置しており、これら各部材を側方から覆っている。上部カバー25は、試験片50、ヒータ15、ヒータカバー26、保温ブロック22及び複数の支柱21の上側に位置しており、試験領域を空けた状態でこれら各部材を上方から覆っている。 The side cover 24 is located on the outer peripheral side of the test piece 50, the heater 15, the heater cover 26, the heat retaining block 22, and the plurality of columns 21, and covers each of these members from the side. The upper cover 25 is located above the test piece 50, the heater 15, the heater cover 26, the heat retaining block 22, and the plurality of columns 21, and covers each of these members from above with a test area open.

ヒータカバー26の周縁には、ヒータ15の側方を囲むように図4下方へ伸びる側壁26aが形成されている。ヒータカバー26が、試験領域を空けた状態でヒータ15を側方及び上方から覆っている。ヒータカバー26の内周縁には段差部分26bが形成されている。試験片50の周縁がこの段差部分26bで上方から押さえられて、試験片50が固定されている。 A side wall 26a extending downward in FIG. 4 is formed on the peripheral edge of the heater cover 26 so as to surround the side of the heater 15. The heater cover 26 covers the heater 15 from the side and above with the test area open. A step portion 26b is formed on the inner peripheral edge of the heater cover 26. The peripheral edge of the test piece 50 is pressed from above by the step portion 26b, and the test piece 50 is fixed.

放熱抑制カバー23が設けられていることで、ヒータ15の放熱が抑制されて試験片50の温度を高温で保持でき、実機環境に近い温度での試験を可能とすることができる。上部カバー25によって、ヒータカバー26などのその他の構造部材が、固体粒子を含む高圧燃焼ガスの衝突によって損傷することを防止することができる。これにより、試験装置1を長寿命化することができる。ヒータカバー26を取り付けるための図示しない取付部材が上部カバー25及び側部カバー24で覆われていることから、固体粒子を含む燃焼ガス60の衝突による取付部材の損傷を防ぐことができる。また、試験片50を固定しているヒータカバー26は取り外しが可能であり、試験を効率的かつ経済的に実施できる。 By providing the heat dissipation suppression cover 23, the heat dissipation of the heater 15 is suppressed, the temperature of the test piece 50 can be maintained at a high temperature, and the test can be performed at a temperature close to the actual machine environment. The top cover 25 can prevent other structural members, such as the heater cover 26, from being damaged by the collision of high pressure combustion gas containing solid particles. As a result, the life of the test device 1 can be extended. Since the mounting member (not shown) for mounting the heater cover 26 is covered with the upper cover 25 and the side cover 24, damage to the mounting member due to the collision of the combustion gas 60 containing solid particles can be prevented. Further, the heater cover 26 fixing the test piece 50 can be removed, so that the test can be carried out efficiently and economically.

放熱抑制カバーの効果が実証された試験結果を示す。図5(a)は放熱抑制カバー23を設けていない場合の温度履歴を示すグラフであり、(b)は放熱抑制カバー23を設けた場合の温度履歴を示すグラフである。試験条件は、表1のとおりとした。これらのグラフに示すように、放熱抑制カバー23を設けていない放熱対策前では、ヒータ15の温度低下が顕著であったが、放熱抑制カバー23を設けた放熱対策後では、ヒータ15の放熱が抑制されることで、温度低下が抑制されて温度制御精度が著しく向上した。 The test results demonstrating the effect of the heat dissipation suppression cover are shown. FIG. 5A is a graph showing the temperature history when the heat dissipation suppression cover 23 is not provided, and FIG. 5B is a graph showing the temperature history when the heat dissipation suppression cover 23 is provided. The test conditions are as shown in Table 1. As shown in these graphs, the temperature of the heater 15 dropped significantly before the heat dissipation measures without the heat dissipation suppression cover 23, but after the heat dissipation measures with the heat dissipation suppression cover 23, the heat dissipation of the heater 15 was remarkable. By being suppressed, the temperature decrease was suppressed and the temperature control accuracy was remarkably improved.

Figure 0006901899
Figure 0006901899

図6は加速ノズルが試験片50の吹付面50fを往復動する状態を説明する説明図である。左右方向の矢印70は加速ノズルの動きを示している。加速ノズル2は、試験片50の吹付面(xy平面)の1方向(y方向)で当該試験片50を中心として、試験片50の吹付面50fを超える振幅範囲で往復動する。こうして、吹付面50fの燃焼ガスが吹き付けられた箇所には、一定の幅をもつ線状の試験痕が残る。 FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating a state in which the acceleration nozzle reciprocates on the spray surface 50f of the test piece 50. The arrow 70 in the left-right direction indicates the movement of the acceleration nozzle. The acceleration nozzle 2 reciprocates in one direction (y direction) of the spray surface (xy plane) of the test piece 50 with the test piece 50 as the center in an amplitude range exceeding the spray surface 50f of the test piece 50. In this way, a linear test mark having a certain width remains at the portion of the spray surface 50f where the combustion gas is sprayed.

燃焼ガス60は、試験片50の吹付面50fの1カ所に当て続けたり、試験片50の吹付面50f内に収まる範囲のみに当て続けたりしたのでは、燃焼ガス60が吹付面50fに局部的に衝突することになるので、試験片50の温度を精度良く調節することはできない。これに対して、本実施形態の方法では、加速ノズルを試験片50の吹付面50fを超える振幅範囲で往復動させ、固体粒子を含む燃焼ガスを吹付面内・吹付面外・吹付面内・吹付面外・・・と順に吹き付けることで、吹付面50fに断続的に衝突させる。加速ノズルの振幅範囲及び往復速度は、試験温度、試験片寸法、燃焼ガスの温度、固体粒子の速度、加速ノズルと試験片50との間の距離などの試験条件に応じて設定される。これにより、試験片50の温度を一定に保つことができ、極めて高い試験精度を得ることができる。試験中の試験片の温度の振れは、好ましくは40℃以下であり、より好ましくは15℃以下である。なお上記工程の開始前である固体粒子を導入する前の段階で、試験片50を温調装置4によって加熱しつつ、固体粒子を含まない燃焼ガスを吹付面50fに吹き付けて、試験片50の温度を試験温度まで上昇させるための予熱を行う。 If the combustion gas 60 is continuously applied to one place on the spray surface 50f of the test piece 50 or only within the range within the spray surface 50f of the test piece 50, the combustion gas 60 is locally applied to the spray surface 50f. The temperature of the test piece 50 cannot be adjusted accurately because it collides with the gas. On the other hand, in the method of the present embodiment, the acceleration nozzle is reciprocated in an amplitude range exceeding the spray surface 50f of the test piece 50, and the combustion gas containing solid particles is sent to the inside of the spray surface, the outside of the spray surface, the inside of the spray surface, and the like. By spraying out of the spray surface in this order, the spray surface 50f is intermittently collided. The amplitude range and reciprocating speed of the accelerating nozzle are set according to the test conditions such as the test temperature, the size of the test piece, the temperature of the combustion gas, the speed of the solid particles, and the distance between the accelerating nozzle and the test piece 50. As a result, the temperature of the test piece 50 can be kept constant, and extremely high test accuracy can be obtained. The temperature fluctuation of the test piece during the test is preferably 40 ° C. or lower, more preferably 15 ° C. or lower. At the stage before the introduction of the solid particles, which is before the start of the above step, the test piece 50 is heated by the temperature control device 4 and the combustion gas containing no solid particles is sprayed onto the spray surface 50f to form the test piece 50. Preheat to raise the temperature to the test temperature.

高温ブラストエロージョン試験装置1に設けられた角度制御機構7により、実機の環境に合わせて、試験片50の吹付面50fに対する加速ノズル2から噴射される固体粒子の吹付角度θを広範囲で変えることができる。 The angle control mechanism 7 provided in the high temperature blast erosion test apparatus 1 can change the spray angle θ of the solid particles ejected from the acceleration nozzle 2 with respect to the spray surface 50f of the test piece 50 in a wide range according to the environment of the actual machine. it can.

加速ノズル2から噴射させる高温の固体粒子の吹付面50fに対する吹付速度は、想定される実機環境や速度測定の信頼性を考慮すると、100〜1300m/sに調節することが好ましい。吹付速度は、加速ノズル2の噴射部10の内径、縮径部11の内径、燃焼ガスの圧力の大きさなどで調節される。これにより、ブラストエロージョン試験の吹付速度を広範囲で変更でき、多様な実機環境に沿った適切な評価を得ることができる。固体粒子の吹き付け速度は、粒子速度計測装置(例えば、Tecnar Automation Ltd.製「Accuraspray−G3C」)によって測定することができる。 The spraying speed of the high-temperature solid particles ejected from the acceleration nozzle 2 with respect to the spraying surface 50f is preferably adjusted to 100 to 1300 m / s in consideration of the assumed actual machine environment and the reliability of speed measurement. The spraying speed is adjusted by the inner diameter of the injection portion 10 of the acceleration nozzle 2, the inner diameter of the reduced diameter portion 11, the magnitude of the pressure of the combustion gas, and the like. As a result, the spraying speed of the blast erosion test can be changed in a wide range, and an appropriate evaluation can be obtained according to various actual machine environments. The spraying speed of solid particles can be measured by a particle velocity measuring device (for example, "Accuraspray-G3C" manufactured by Tecnar Automation Ltd.).

試験片50の温度は、想定される実機環境を考慮すると、100〜900℃に調節することが好ましい。試験片50の温度は、加速ノズル2から噴射される燃焼ガスの温度、温調装置4の設定温度、加速ノズル2の振幅範囲及び往復速度などで調節される。これにより、試験温度を広範囲で変更でき、多様な実機環境に沿った適切な評価を得ることができる。 The temperature of the test piece 50 is preferably adjusted to 100 to 900 ° C. in consideration of the assumed actual machine environment. The temperature of the test piece 50 is adjusted by the temperature of the combustion gas injected from the acceleration nozzle 2, the set temperature of the temperature control device 4, the amplitude range of the acceleration nozzle 2, the reciprocating speed, and the like. As a result, the test temperature can be changed in a wide range, and an appropriate evaluation can be obtained according to various actual machine environments.

燃焼部8で高圧ガスと燃料により生成される燃焼ガスに関し、当該高圧ガスを支燃性ガスとすれば、当該燃焼ガスの温度を当該支燃性ガスと燃料の燃焼比率によって調節することができる。また、燃焼ガスの噴射速度を当該支燃性ガスと燃料の燃焼比率によって調節することができる。 Regarding the combustion gas generated by the high-pressure gas and the fuel in the combustion unit 8, if the high-pressure gas is a combustion-supporting gas, the temperature of the combustion gas can be adjusted by the combustion ratio of the combustion-supporting gas and the fuel. .. Further, the injection speed of the combustion gas can be adjusted by the combustion ratio of the combustible gas and the fuel.

本実施形態の高温ブラストエロージョン試験装置1及び試験方法によれば次の作用効果を得ることができる。まず、固体粒子を導入する前に、温調装置4及び加速ノズル2から噴射される固体粒子を含まない燃焼ガスで、試験温度に近づくまで試験片50に予熱を加える。このとき、加速ノズル2を、試験片50の吹付面方向の1方向で当該試験片50を中心として吹付面50fを超える振幅範囲で往復動させる。予熱時から加速ノズル2を往復動させておき、適切なタイミングで加速ノズル2に固体粒子を導入すればそのまま連続して本試験を開始することができる。固体粒子を含む燃焼ガス60が試験片50の吹付面50fに吹き付けられることで、高温ブラストエロージョン試験が行われる。試験中は、温調装置4による温度調節と、燃焼ガス60の断続的な衝突により、試験片50の温度を一定に保つことができ、高い精度で試験片50の表面のエロージョン量測定を行うことができる。 According to the high temperature blast erosion test apparatus 1 and the test method of the present embodiment, the following effects can be obtained. First, before introducing the solid particles, the test piece 50 is preheated with the combustion gas containing no solid particles injected from the temperature control device 4 and the acceleration nozzle 2 until the test piece 50 approaches the test temperature. At this time, the acceleration nozzle 2 is reciprocated in one direction in the direction of the spray surface of the test piece 50 in an amplitude range exceeding the spray surface 50f around the test piece 50. If the acceleration nozzle 2 is reciprocated from the time of preheating and solid particles are introduced into the acceleration nozzle 2 at an appropriate timing, the main test can be started continuously as it is. A high-temperature blast erosion test is performed by spraying the combustion gas 60 containing the solid particles onto the spray surface 50f of the test piece 50. During the test, the temperature of the test piece 50 can be kept constant by the temperature control by the temperature control device 4 and the intermittent collision of the combustion gas 60, and the amount of erosion on the surface of the test piece 50 is measured with high accuracy. be able to.

上記実施形態の高温ブラストエロージョン試験装置1及び試験方法を用いて高温ブラストエロージョン試験を行った。試験片として、48mm×48mm×10mmのSS400鋼材を二つ用意し、一方には溶射による表面処理を行った。各試験片に対する試験条件は、表2に示すとおりである。 A high temperature blast erosion test was performed using the high temperature blast erosion test apparatus 1 and the test method of the above embodiment. Two 48 mm × 48 mm × 10 mm SS400 steel materials were prepared as test pieces, and one of them was surface-treated by thermal spraying. The test conditions for each test piece are as shown in Table 2.

Figure 0006901899
Figure 0006901899

図7に高温ブラストエロージョン試験の結果を示す。本試験は、表面に溶射皮膜を形成した試験片1(SS400鋼+炭化物サーメット)と、表面に溶射皮膜を形成しなかった試験片2(SS400鋼)との比較により、溶射皮膜の耐高温ブラストエロージョン性を確認するための試験である。温度依存性に関し、300℃及び500℃のいずれの温度環境でも溶射皮膜による摩耗量の低減効果が確認され、特に500℃における摩耗量の低減効果が大きかった。一方、角度依存性に関し、固体粒子の吹付け角度が30°及び45°の場合は、溶射皮膜による摩耗量の低減は明らかであったが、90°の場合では同等かむしろ摩耗量が増加した。以上のことから、本試験で使用した溶射皮膜は、角度によって耐高温ブラストエロージョン性の向上の効果に違いが現れることが示された。このように、本試験によれば、温度の違いや、角度の違いによる摩耗量の程度を調べることができ、想定される使用環境でのエロージョン量の予測を立てることができた。 FIG. 7 shows the results of the high temperature blast erosion test. In this test, the test piece 1 (SS400 steel + carbide cermet) with the sprayed coating formed on the surface and the test piece 2 (SS400 steel) without the sprayed coating on the surface were compared to blast the sprayed film with high temperature resistance. This is a test for confirming erosion. Regarding the temperature dependence, the effect of reducing the amount of wear by the sprayed coating was confirmed in both the temperature environments of 300 ° C. and 500 ° C., and the effect of reducing the amount of wear at 500 ° C. was particularly large. On the other hand, regarding the angle dependence, when the spray angles of the solid particles were 30 ° and 45 °, the reduction in the amount of wear due to the sprayed coating was clear, but in the case of 90 °, the amount of wear was equivalent or rather increased. .. From the above, it was shown that the sprayed coating used in this test has a difference in the effect of improving the high temperature blast erosion resistance depending on the angle. In this way, according to this test, it was possible to investigate the degree of wear due to the difference in temperature and the difference in angle, and it was possible to predict the amount of erosion in the assumed usage environment.

次に、予熱の有無、振幅の大きさによる、温度履歴への影響を調べるための試験を行った。試験片として、48mm×48mm×10mmのSS400鋼材を新たに二つ用意した。試験片3及び試験片4に対する試験条件は、表3に示すとおりである。吹付面への衝突角度はいずれも45°とした。図8は各試験片のガス速度、粒子速度、酸素と灯油の当量比(O/F比)をグラフに表したものである。 Next, a test was conducted to investigate the effect on the temperature history due to the presence or absence of preheating and the magnitude of the amplitude. Two new SS400 steel materials of 48 mm × 48 mm × 10 mm were prepared as test pieces. The test conditions for the test piece 3 and the test piece 4 are as shown in Table 3. The collision angle with the spray surface was 45 °. FIG. 8 is a graph showing the gas velocity, particle velocity, and equivalent ratio (O / F ratio) of oxygen and kerosene of each test piece.

Figure 0006901899
Figure 0006901899

図9は試験片3に関する温度履歴を示すグラフであり、図10は試験片4に関する温度履歴を示すグラフである。図9(a)は予熱有、振幅大、(b)は予熱無、振幅大、(c)は予熱有、振幅小、(d)は予熱有、振幅0としたときの試験結果である。同様に図10(a)は予熱有、振幅大、(b)は予熱無、振幅大、(c)は予熱有、振幅小、(d)は予熱有、振幅0としたときの試験結果である。ここで振幅大とはグラフ右上に示すように、加速ノズルを試験片の吹付面を超える振幅範囲で往復動させている状態であり、振幅小とは、加速ノズルを試験片の吹付面内に収まる範囲のみに当て続けている状態である。振幅0とは、予熱後、加速ノズルを動かさず、試験片の1カ所点に当て続けている状態である。 FIG. 9 is a graph showing the temperature history of the test piece 3, and FIG. 10 is a graph showing the temperature history of the test piece 4. 9 (a) shows the test results with preheating and large amplitude, (b) shows no preheating and large amplitude, (c) shows preheated and small amplitude, and (d) shows preheated and 0 amplitude. Similarly, FIG. 10A shows test results with preheating and large amplitude, (b) shows no preheating and large amplitude, (c) shows preheating and small amplitude, and (d) shows preheating and amplitude 0. is there. Here, as shown in the upper right of the graph, a large amplitude means that the acceleration nozzle is reciprocating in an amplitude range exceeding the spray surface of the test piece, and a small amplitude means that the acceleration nozzle is placed in the spray surface of the test piece. It is in a state of continuing to apply only to the range that fits. Amplitude 0 is a state in which the acceleration nozzle is not moved after preheating and is continuously applied to one point on the test piece.

各図の(a)、(b)の比較から、予熱無しでは、試験開始後の温度上昇が大きい。各図の(a)、(c)の比較から、振幅小では、試験開始直後から温度が急激に上昇しており、温度を保つことはできないことが認められる。各図の(a)、(d)の比較においても、振幅0では、試験開始直後から温度が更に急激に上昇しており、温度を保つことはできないことが認められる。各図の(c)、(d)の比較から、振幅0とするよりも、振幅小とした方が試験開始後の温度上昇が少しではあるが小さいことが認められる。 From the comparison of (a) and (b) in each figure, the temperature rise after the start of the test is large without preheating. From the comparison of (a) and (c) in each figure, it is recognized that when the amplitude is small, the temperature rises sharply immediately after the start of the test and the temperature cannot be maintained. Also in the comparison of (a) and (d) in each figure, it is recognized that when the amplitude is 0, the temperature rises more rapidly immediately after the start of the test, and the temperature cannot be maintained. From the comparison of (c) and (d) in each figure, it is recognized that the temperature rise after the start of the test is slightly smaller when the amplitude is set to be smaller than when the amplitude is set to 0.

振幅大とした各図の(a)、(b)から解るように、加速ノズルを、吹付面を超える振幅範囲で往復動させ、吹付面に断続的に衝突させることで、試験片の温度を一定に保つことができる。これにより極めて高い試験精度を得ることができる。 As can be seen from (a) and (b) of each figure having a large amplitude, the temperature of the test piece is adjusted by reciprocating the acceleration nozzle in an amplitude range exceeding the spray surface and intermittently colliding with the spray surface. Can be kept constant. As a result, extremely high test accuracy can be obtained.

本発明は上記の実施形態及び実施例に限定するものではない。上記の実施形態では、試験片を固定した状態で加速ノズルを移動させているが、逆に加速ノズルを固定した状態で、試験片を移動させてもよい。この場合においても、試験片を加速ノズルに対して、試験片の吹付面方向における、吹付面を超える振幅範囲で1方向に移動させればよい。また、加速ノズル又は試験片は、1方向だけではなく、多方向に動かして、試験片の温度を一定に保つようにしてもよい。また、上記の実施形態では、加速ノズル側の角度を可変としているが、試験片側の角度を可変としてもよい。さらに、上記の実施形態では、ヒータによる試験片の加熱を直接加熱としたが、間接加熱や誘導加熱を利用してもよい。 The present invention is not limited to the above embodiments and examples. In the above embodiment, the acceleration nozzle is moved with the test piece fixed, but conversely, the test piece may be moved with the acceleration nozzle fixed. Also in this case, the test piece may be moved in one direction with respect to the acceleration nozzle in an amplitude range exceeding the spray surface in the direction of the spray surface of the test piece. Further, the acceleration nozzle or the test piece may be moved not only in one direction but also in multiple directions to keep the temperature of the test piece constant. Further, in the above embodiment, the angle on the acceleration nozzle side is variable, but the angle on the test piece side may be variable. Further, in the above embodiment, the heating of the test piece by the heater is directly heated, but indirect heating or induction heating may be used.

1 高温ブラストエロージョン試験装置
2 加速ノズル
3 噴射装置
4 温調装置
6 駆動機構
7 角度制御機構
8 燃焼部
9 パウダーインジェクタ
10 噴射部
11 縮径部
30 ガス供給口
31 燃料供給口
32 点火プラグ
15 ヒータ
16 電極
17 ヒータ用熱電対
18 試験片用熱電対
20 土台
21 支柱
22 保温ブロック
23 放熱抑制カバー
24 側部カバー
25 上部カバー
26 ヒータカバー
50 試験片
50f 吹付面
60 燃焼ガス
1 High temperature blast erosion test device 2 Acceleration nozzle 3 Injection device 4 Temperature control device 6 Drive mechanism 7 Angle control mechanism 8 Combustion part 9 Powder injector 10 Injection part 11 Reduced diameter part 30 Gas supply port 31 Fuel supply port 32 Spark plug 15 Heater 16 Electrode 17 Thermocouple for heater 18 Thermocouple for test piece 20 Base 21 Strut 22 Heat insulation block 23 Heat dissipation suppression cover 24 Side cover 25 Top cover 26 Heater cover 50 Test piece 50f Spray surface 60 Combustion gas

Claims (12)

燃焼ガスを加速させ噴射する加速ノズルに固体粒子を導入し、当該固体粒子を含む燃焼ガスを試験片に吹き付ける高温ブラストエロージョン試験方法であって、
前記試験片を加熱保持する温調装置によって前記試験片を加熱しつつ、前記加速ノズルと、前記試験片と、を当該試験片の吹付面方向における、吹付面を超える振幅範囲で相対移動させて、当該加速ノズルから当該試験片に前記固体粒子を含む燃焼ガスを吹き付けることで、試験片の温度を一定に保ち、
前記相対移動は、前記加速ノズル又は前記試験片の往復動であることを特徴とする高温ブラストエロージョン試験方法。
A high-temperature blast erosion test method in which solid particles are introduced into an acceleration nozzle that accelerates and injects combustion gas, and the combustion gas containing the solid particles is sprayed onto a test piece.
While heating the test piece with a temperature control device that heats and holds the test piece, the acceleration nozzle and the test piece are relatively moved in an amplitude range exceeding the spray surface in the direction of the spray surface of the test piece. , by blowing a combustion gas containing said solid particles from the accelerating nozzle on the specimen, holding Chi the temperature of the specimen to be constant,
The high temperature blast erosion test method , wherein the relative movement is a reciprocating movement of the acceleration nozzle or the test piece.
前記固体粒子を導入する前に、前記試験片を温調装置によって加熱しつつ、固体粒子を含まない燃焼ガスを吹き付けて、当該試験片の温度を試験温度まで上昇させるための予熱を行う請求項1に記載の高温ブラストエロージョン試験方法。 Claim that before introducing the solid particles, the test piece is heated by a temperature control device and a combustion gas containing no solid particles is blown to preheat the test piece to raise the temperature of the test piece to the test temperature. The high temperature blast erosion test method according to 1. 前記試験片への前記固体粒子の吹付角度が可変である請求項1又は2に記載の高温ブラストエロージョン試験方法。 The high-temperature blast erosion test method according to claim 1 or 2, wherein the spray angle of the solid particles on the test piece is variable. 前記固体粒子の前記吹付面に対する吹付速度は100〜1300m/sである請求項1〜3のいずれかに記載の高温ブラストエロージョン試験方法。 The high-temperature blast erosion test method according to any one of claims 1 to 3, wherein the spray rate of the solid particles on the spray surface is 100 to 1300 m / s. 前記試験片の温度を100〜900℃に調節する請求項1〜4のいずれかに記載の高温ブラストエロージョン試験方法。 The high temperature blast erosion test method according to any one of claims 1 to 4, wherein the temperature of the test piece is adjusted to 100 to 900 ° C. 前記燃焼ガスは、高圧ガスと燃料により生成する請求項1〜5のいずれかに記載の高温ブラストエロージョン試験方法。 The high-temperature blast erosion test method according to any one of claims 1 to 5, wherein the combustion gas is generated by high-pressure gas and fuel. 前記高圧ガスは支燃性ガスであり、前記燃焼ガスの温度を当該支燃性ガスと前記燃料の燃焼比率によって調節する請求項6に記載の高温ブラストエロージョン試験方法。 The high-temperature blast erosion test method according to claim 6, wherein the high-pressure gas is a combustion-supporting gas, and the temperature of the combustion gas is adjusted by the combustion ratio of the combustion-supporting gas and the fuel. 前記高圧ガスは支燃性ガスであり、前記燃焼ガスの噴射速度を当該支燃性ガスと前記燃料の燃焼比率によって調節する請求項6又は7に記載の高温ブラストエロージョン試験方法。 The high-temperature blast erosion test method according to claim 6 or 7, wherein the high-pressure gas is a combustion-supporting gas, and the injection speed of the combustion gas is adjusted by the combustion ratio of the combustion-supporting gas and the fuel. 燃焼部と、噴射部と、固体粒子を導入する供給口とを有し、燃焼ガスを加速させ噴射して当該固体粒子を試験片に衝突させる加速ノズルを有する噴射装置と、
前記試験片を加熱保持する温調装置と、
前記加速ノズルと、前記試験片と、を当該試験片の吹付面方向における、吹付面を超える振幅範囲で相対移動させて試験片の温度を一定に保つ駆動機構と、
を備え
前記相対移動は、前記加速ノズル又は前記試験片の往復動であることを特徴とする高温ブラストエロージョン試験装置。
An injection device having a combustion unit, an injection unit, and a supply port for introducing solid particles, and having an acceleration nozzle for accelerating and injecting combustion gas to cause the solid particles to collide with a test piece.
A temperature control device that heats and holds the test piece, and
A drive mechanism that keeps the temperature of the test piece constant by relatively moving the acceleration nozzle and the test piece in the direction of the spray surface of the test piece in an amplitude range exceeding the spray surface.
Equipped with a,
A high-temperature blast erosion test apparatus , wherein the relative movement is a reciprocating movement of the acceleration nozzle or the test piece.
前記試験片への前記固体粒子の吹付角度を可変とする角度制御機構を備える請求項9に記載の高温ブラストエロージョン試験装置。 The high-temperature blast erosion test apparatus according to claim 9, further comprising an angle control mechanism for varying the spraying angle of the solid particles onto the test piece. 前記加速ノズルは、前記燃焼ガスの通過面積を狭めるための縮径部分を有する請求項9又は10に記載の高温ブラストエロージョン試験装置。 The high-temperature blast erosion test apparatus according to claim 9 or 10, wherein the acceleration nozzle has a reduced diameter portion for narrowing the passage area of the combustion gas. 前記温調装置は、前記試験片を加熱保持できる加熱源を有しており、
この加熱源および試験片を囲むように放熱抑制カバーが設けられている請求項9〜11のいずれかに記載の高温ブラストエロージョン試験装置。
The temperature control device has a heating source capable of heating and holding the test piece.
The high-temperature blast erosion test apparatus according to any one of claims 9 to 11, wherein a heat dissipation suppression cover is provided so as to surround the heating source and the test piece.
JP2017084809A 2017-04-21 2017-04-21 High temperature blast erosion test method and high temperature blast erosion test equipment Active JP6901899B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017084809A JP6901899B2 (en) 2017-04-21 2017-04-21 High temperature blast erosion test method and high temperature blast erosion test equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017084809A JP6901899B2 (en) 2017-04-21 2017-04-21 High temperature blast erosion test method and high temperature blast erosion test equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018179947A JP2018179947A (en) 2018-11-15
JP6901899B2 true JP6901899B2 (en) 2021-07-14

Family

ID=64275074

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017084809A Active JP6901899B2 (en) 2017-04-21 2017-04-21 High temperature blast erosion test method and high temperature blast erosion test equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6901899B2 (en)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109406326A (en) * 2018-12-26 2019-03-01 内蒙古工业大学 The detection system of abrasion test device and mechanical part
CN114894957B (en) * 2022-05-24 2023-04-18 南京工业大学 Experimental device for simulating ignition characteristics of high-temperature and high-speed particles
CN115389347A (en) * 2022-08-25 2022-11-25 中国工程物理研究院总体工程研究所 Separated thermal loading device for high-temperature high-speed impact test of large-mass part

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS636341U (en) * 1986-06-25 1988-01-16
JPH0862114A (en) * 1994-08-25 1996-03-08 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd High temperaure blast erosion test equipment
CN101246103B (en) * 2008-03-24 2010-09-29 洛阳市谱瑞慷达耐热测试设备有限公司 Thermal state wearing resistance tester and testing method thereof
US7757542B1 (en) * 2009-02-03 2010-07-20 Robert J. Jenkins & Company Method for testing abrasion resistance of a test specimen
JP6319663B2 (en) * 2014-11-11 2018-05-09 三菱重工業株式会社 Erosion test apparatus and erosion test method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2018179947A (en) 2018-11-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6901899B2 (en) High temperature blast erosion test method and high temperature blast erosion test equipment
KR20100113776A (en) Apparatus for testing thermal fatigue properties using flame
Schneider et al. Thermal spraying for power generation components
Julien et al. Effect of scale on freely propagating flames in aluminum dust clouds
US20140287368A1 (en) Premixed flame location control
US7045172B2 (en) Method of shielding effluents in spray devices
US9046221B2 (en) Process to create a collision between a stream of gas and particles and a target
Evdokimov The structure of coaxial buoyant jets with swirling and combustion
US11592281B2 (en) Predetermining the thickness of a coating
Vardelle et al. Plasma spray processes: diagnostics and control?
KR101362048B1 (en) Test apparatus for simulating gas turbine
KR101172145B1 (en) A Thermal Fatigue Testing Apparatus Using Direct Flame and Testing Apparatus thereof
Chen et al. Effects of inlet pressure on ignition of spray combustion
Martin et al. Electrical signatures for chemical action at the work surface in an oxyfuel flame
Odenthal et al. The optimized SIS injector for EAF application
RU2570117C1 (en) Unit for high temperature erosion testing
Matsuoka et al. Development of a liquid-purge method for valveless pulse detonation combustor using liquid fuel and oxidizer
Piskunov et al. Analysis of the Water Droplet Evaporation Features with a Solid Nontransparent Inclusion in High-Temperature Gas Environment as a Part of University Research Work
Salvador et al. Effects of DC electric fields on the combustion of a simplified multi-element injector
Chander et al. Effect of helical vane swirler geometry on heat transfer characteristics for compressed natural gas/air swirling flame impinging on a flat surface
Naumkin et al. Temperature analysis in the heated region of the chamber electric furnace of resistance
Ramesh et al. Discussion of ignition delay uncertainties from constant volume combustion vessel measurements
RU2771454C1 (en) Method for testing high-temperature gas corrosion, abrasive and temperature resistance of materials and coatings of gas turbine engines in high-speed gas flows
CN101929991B (en) Laboratory generating system in fire scene
Coronel et al. Effect of equivalence ratio on ignition and flame propagation of n-hexane-air mixtures using moving hot particles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200123

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20201225

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20210217

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210219

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20210217

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210608

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210618

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6901899

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250