JPH04280981A - 高温塩素腐食用耐食材料 - Google Patents
高温塩素腐食用耐食材料Info
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- JPH04280981A JPH04280981A JP4486491A JP4486491A JPH04280981A JP H04280981 A JPH04280981 A JP H04280981A JP 4486491 A JP4486491 A JP 4486491A JP 4486491 A JP4486491 A JP 4486491A JP H04280981 A JPH04280981 A JP H04280981A
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Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高温塩素腐食用耐食材料
に係り、特に、ごみ焼却設備の構成材料等として有用な
、高温での塩素耐食性に著しく優れた材料に関する。
に係り、特に、ごみ焼却設備の構成材料等として有用な
、高温での塩素耐食性に著しく優れた材料に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、都市ごみ焼却炉などにおいて、ご
み中に含まれる塩素(Cl)成分(ポリ塩化ビニル、塩
類等)により、高温加熱された構成金属材料の激しい腐
食が発生し、燃焼炉下流のボイラチューブの損傷等、各
種のトラブルが多々発生している。この対策として、ボ
イラチューブ材料等の耐食性を向上させるために、種々
の材料や、既存のチューブ材料へのアルミニウム(Al
)表面コーティング施工等の方法等が開発されている。 例えば、合金材料としていは、Ni合金、Cr合金、高
級ステンレスが、また、Al表面コーティング施工とし
ては、炭素鋼(ボイラチューブSTB材)やSUS材に
Al表面コーティングを施したものが開発されている。
み中に含まれる塩素(Cl)成分(ポリ塩化ビニル、塩
類等)により、高温加熱された構成金属材料の激しい腐
食が発生し、燃焼炉下流のボイラチューブの損傷等、各
種のトラブルが多々発生している。この対策として、ボ
イラチューブ材料等の耐食性を向上させるために、種々
の材料や、既存のチューブ材料へのアルミニウム(Al
)表面コーティング施工等の方法等が開発されている。 例えば、合金材料としていは、Ni合金、Cr合金、高
級ステンレスが、また、Al表面コーティング施工とし
ては、炭素鋼(ボイラチューブSTB材)やSUS材に
Al表面コーティングを施したものが開発されている。
【0003】しかしながら、従来提案されている材料で
は、その耐食性は十分とはいえず、コスト上昇の割には
、それに見合うだけの寿命が得られていないのが現状で
ある。
は、その耐食性は十分とはいえず、コスト上昇の割には
、それに見合うだけの寿命が得られていないのが現状で
ある。
【0004】ところで、金属材料のCl腐食速度は、当
該金属材料の温度と共に増大する。従って、従来におい
ては、一般にごみ発電での蒸気温度を300℃以下に下
げ、また、圧力も下げて腐食を低減する方法により、C
l腐食問題を回避している。因みに、従来においては、
20kg/cm2 、200℃で運転を行なっている。
該金属材料の温度と共に増大する。従って、従来におい
ては、一般にごみ発電での蒸気温度を300℃以下に下
げ、また、圧力も下げて腐食を低減する方法により、C
l腐食問題を回避している。因みに、従来においては、
20kg/cm2 、200℃で運転を行なっている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】前述の如く、Cl腐食
速度は温度と共に増大する一方、発電効率は蒸気温度、
圧力と共に上昇する。従って、より有効なエネルギー回
収を図るためには、高温でのCl耐食材料を開発し、ご
み発電での蒸気温度を高く維持できるようにする必要が
ある。
速度は温度と共に増大する一方、発電効率は蒸気温度、
圧力と共に上昇する。従って、より有効なエネルギー回
収を図るためには、高温でのCl耐食材料を開発し、ご
み発電での蒸気温度を高く維持できるようにする必要が
ある。
【0006】また、ごみ焼却炉排ガス中にはClだけで
はなく、SO2 ガスやアルカリ金属が相当量含有され
ており、単一ガスによる腐食のみならず、これらの複数
のガス及び金属成分による複合的な腐食が発生する。こ
のため、このような面からも、総合的な腐食に対する耐
食性があり、実用性の高い材料の開発が望まれている。
はなく、SO2 ガスやアルカリ金属が相当量含有され
ており、単一ガスによる腐食のみならず、これらの複数
のガス及び金属成分による複合的な腐食が発生する。こ
のため、このような面からも、総合的な腐食に対する耐
食性があり、実用性の高い材料の開発が望まれている。
【0007】因みに、従来提案されている材料では、各
々次のような欠点がある。 ■Ni合金:Cl腐食には強いが、H2 S、SO2
ガスが混在すると耐食性が極端に悪くなる。 ■Cr合金:Cl耐食性がない。 ■高級ステンレス:SUS310S、SUS347、S
US316等は耐食性が不十分で、粒界腐食や孔食を生
じる。 ■Al表面コーティング材:従来の炭素鋼(ボイラチュ
ーブSTB材)やSUS材にAl表面コーティングした
ものでは、耐食性が不十分である。また、表面のAl層
及びFe−Al合金層が消耗すると母材が侵食される。
々次のような欠点がある。 ■Ni合金:Cl腐食には強いが、H2 S、SO2
ガスが混在すると耐食性が極端に悪くなる。 ■Cr合金:Cl耐食性がない。 ■高級ステンレス:SUS310S、SUS347、S
US316等は耐食性が不十分で、粒界腐食や孔食を生
じる。 ■Al表面コーティング材:従来の炭素鋼(ボイラチュ
ーブSTB材)やSUS材にAl表面コーティングした
ものでは、耐食性が不十分である。また、表面のAl層
及びFe−Al合金層が消耗すると母材が侵食される。
【0008】本発明は上記従来の問題点を解決し、ごみ
焼却炉のボイラチューブ、その他の金属構成材料として
、非常に優れたCl耐食性、複合耐食性を有する高温C
l腐食用耐食材料を提供することを目的とする。
焼却炉のボイラチューブ、その他の金属構成材料として
、非常に優れたCl耐食性、複合耐食性を有する高温C
l腐食用耐食材料を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の高温Cl腐食用
耐食材料は、アルミニウムを1.0重量%以上含有する
金属母材の表面に、厚さ50μm以上のアルミニウムコ
ーティング層を形成してなることを特徴とする。
耐食材料は、アルミニウムを1.0重量%以上含有する
金属母材の表面に、厚さ50μm以上のアルミニウムコ
ーティング層を形成してなることを特徴とする。
【0010】以下に本発明を詳細に説明する。本発明に
おいて、母材を構成する合金は、Alを1.0重量%以
上含有するFe合金であって、好ましくは15〜30重
量%のCrと10〜30重量%のNiを含有し、高温で
の耐酸化性、耐熱強度を持たせたステンレス鋼や、25
重量%以上のCoを含むCo合金鋼等が挙げられる。こ
れらの合金中のAl含有量が1.0重量%未満では、本
発明による十分な耐食性向上効果が得られない。Al含
有量は多過ぎても強度等を損なうおそれがあるため、A
l含有量は1.0〜6.0重量%、特に4.0〜5.0
重量%であることが好ましい。
おいて、母材を構成する合金は、Alを1.0重量%以
上含有するFe合金であって、好ましくは15〜30重
量%のCrと10〜30重量%のNiを含有し、高温で
の耐酸化性、耐熱強度を持たせたステンレス鋼や、25
重量%以上のCoを含むCo合金鋼等が挙げられる。こ
れらの合金中のAl含有量が1.0重量%未満では、本
発明による十分な耐食性向上効果が得られない。Al含
有量は多過ぎても強度等を損なうおそれがあるため、A
l含有量は1.0〜6.0重量%、特に4.0〜5.0
重量%であることが好ましい。
【0011】なお、本発明に好適な母材構成合金の組成
としては、例えば、次のようなものが挙げられる。 3Al−25Cr−20Ni 3Al−18Cr 3Al−25Cr−30Ni 4Al−16Cr−76Ni 5Al−18Cr−20Ni 4Al−15Cr−75Ni このような合金よりなる母材表面に形成するAlコーテ
ィング層は、その厚さが50μm未満では、Alコーテ
ィング層による十分な耐食性の改善効果は得られない。 従って、Alコーテイング層の厚さは50μm以上とす
る。なお、Alコーテイング層はその厚さが厚過ぎると
層剥離をひき起こし易い。従って、Alコーティング層
の厚さは400μm以下、特に、200〜300μmと
するのが好ましい。
としては、例えば、次のようなものが挙げられる。 3Al−25Cr−20Ni 3Al−18Cr 3Al−25Cr−30Ni 4Al−16Cr−76Ni 5Al−18Cr−20Ni 4Al−15Cr−75Ni このような合金よりなる母材表面に形成するAlコーテ
ィング層は、その厚さが50μm未満では、Alコーテ
ィング層による十分な耐食性の改善効果は得られない。 従って、Alコーテイング層の厚さは50μm以上とす
る。なお、Alコーテイング層はその厚さが厚過ぎると
層剥離をひき起こし易い。従って、Alコーティング層
の厚さは400μm以下、特に、200〜300μmと
するのが好ましい。
【0012】このようなAlコーティング層は、常法、
例えば、アルミナイズ処理又はアルミ加工等により容易
に形成することができる。
例えば、アルミナイズ処理又はアルミ加工等により容易
に形成することができる。
【0013】本発明の高温Cl腐食用耐食材料は、高温
におけるCl腐食或いはCl、その他のガス成分による
複合腐食に対して、著しく優れた耐食性を有するもので
あり、具体的には次の■〜■の構成材料等として工業的
に極めて有用である。 ■ごみ焼却設備における部材。 (a) ボイラ蒸発管 (b) ボイラ加熱管 (c) ボイラチューブ支持金物 (d) 各種ノズル及び温度計測用熱電対保護管(e)
燃焼用空気分散ノズル(散気板、散気管)、ストーカ
ーグレード ■循環流動層ボイラにおいて、Cl含有燃料を専焼又は
石炭等と混焼する場合の下記部材。 (a) ボイラ (b) サイクロン内筒、及びデイプラグ(c) 循環
粒子制御用バルブ ■その他、ガスタービン及び各種熱分解炉、等の高温材
料を使用する設備。
におけるCl腐食或いはCl、その他のガス成分による
複合腐食に対して、著しく優れた耐食性を有するもので
あり、具体的には次の■〜■の構成材料等として工業的
に極めて有用である。 ■ごみ焼却設備における部材。 (a) ボイラ蒸発管 (b) ボイラ加熱管 (c) ボイラチューブ支持金物 (d) 各種ノズル及び温度計測用熱電対保護管(e)
燃焼用空気分散ノズル(散気板、散気管)、ストーカ
ーグレード ■循環流動層ボイラにおいて、Cl含有燃料を専焼又は
石炭等と混焼する場合の下記部材。 (a) ボイラ (b) サイクロン内筒、及びデイプラグ(c) 循環
粒子制御用バルブ ■その他、ガスタービン及び各種熱分解炉、等の高温材
料を使用する設備。
【0014】
【作用】SUS材等のAlコーティングを施すと、表面
にFe−Al合金層が形成され、この層がClを始めと
する酸性ガスやアルカリ金属等に対して優れた耐食性を
示す。しかしながら、Alを含有しないSUS材にAl
表面コーテイングを施しても、形成されるFe−Al層
は表面部分の約200μm程度の極く薄い層に限られ、
このような薄いFe−Al合金層では、早期に消耗して
十分な耐食性が得られない。
にFe−Al合金層が形成され、この層がClを始めと
する酸性ガスやアルカリ金属等に対して優れた耐食性を
示す。しかしながら、Alを含有しないSUS材にAl
表面コーテイングを施しても、形成されるFe−Al層
は表面部分の約200μm程度の極く薄い層に限られ、
このような薄いFe−Al合金層では、早期に消耗して
十分な耐食性が得られない。
【0015】一方、Alを1重量%以上含有するFe基
合金を母材として、その表面にAl表面コーティングを
施した場合には、Fe−Al合金層が母材のかなり深い
部分にまで浸透、形成される。このため、比較的肉厚の
Fe−Al合金層により著しく良好な耐食性が得られる
。
合金を母材として、その表面にAl表面コーティングを
施した場合には、Fe−Al合金層が母材のかなり深い
部分にまで浸透、形成される。このため、比較的肉厚の
Fe−Al合金層により著しく良好な耐食性が得られる
。
【0016】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて、本発明を
より具体的に説明する。なお、以下において、「%」は
「重量%」を示す。 実施例1、比較例1 Alを含むFe基合金(3%Al−25%Cr−20%
Ni−Fe)(実施例1)及びAlを含まない(25%
Cr−20%Ni−Fe)(比較例1)を母材として、
それぞれ200μm厚さのAlコーティング層を形成し
、母材表面近傍のAl濃度分布を調べ、結果を第1図に
示した。第1図より、Alを含有するFe基合金母材で
あれば、母材の内部奥深くにまで耐食性に優れたAl−
Fe合金層が厚く形成されることが明らかである。
より具体的に説明する。なお、以下において、「%」は
「重量%」を示す。 実施例1、比較例1 Alを含むFe基合金(3%Al−25%Cr−20%
Ni−Fe)(実施例1)及びAlを含まない(25%
Cr−20%Ni−Fe)(比較例1)を母材として、
それぞれ200μm厚さのAlコーティング層を形成し
、母材表面近傍のAl濃度分布を調べ、結果を第1図に
示した。第1図より、Alを含有するFe基合金母材で
あれば、母材の内部奥深くにまで耐食性に優れたAl−
Fe合金層が厚く形成されることが明らかである。
【0017】実施例2、比較例2〜6
表1に示す材料を実機都市ごみ焼却炉の炉出口に設置し
て腐食速度をSUS310Sに対する相対速度比として
求め、結果を第2図に示した。なお、炉出口の条件は下
記の通りである。 材料温度:800℃ HCl濃度:500〜1000ppm SO2 濃度:50〜150ppm 第2図より、本発明の材料は、著しく耐食性に優れるこ
とが明らかである。
て腐食速度をSUS310Sに対する相対速度比として
求め、結果を第2図に示した。なお、炉出口の条件は下
記の通りである。 材料温度:800℃ HCl濃度:500〜1000ppm SO2 濃度:50〜150ppm 第2図より、本発明の材料は、著しく耐食性に優れるこ
とが明らかである。
【0018】
【表1】
【0019】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の高温塩素腐
食用耐食材料によれば、非常に優れた耐食性を有する材
料が提供される。このため、設備の延命化による維持、
管理コストの低減、ボイラの高温高圧化による発電効率
の向上等、様々な効果を得ることができる。また、従来
、Cl含有物であるため、単に埋め立て処分されていた
産業廃棄物をも焼却処理することが可能とされ、有効に
熱を回収することができる。
食用耐食材料によれば、非常に優れた耐食性を有する材
料が提供される。このため、設備の延命化による維持、
管理コストの低減、ボイラの高温高圧化による発電効率
の向上等、様々な効果を得ることができる。また、従来
、Cl含有物であるため、単に埋め立て処分されていた
産業廃棄物をも焼却処理することが可能とされ、有効に
熱を回収することができる。
【0020】因みに、本発明の高温塩素腐食用耐食材料
をごみ焼却炉に応用した場合、次のような効果が奏され
、工業的に極めて有利である。 ■ごみ焼却炉の発電用蒸気条件を従来の20kg/cm
2 、200℃クラスから40kg/cm2 、450
℃以上に向上することができる。そのため、発電効率を
従来の 20%程度から30〜35%程度に引き上げ
ることができる。 ■従来のSUS材に対して腐食速度比は1/15程度と
なっており、この分、材料の長寿命化が図られる。 ■高Ni合金等に比較してコストが安く、経済的である
。 ■石炭だきボイラ等とCl含有産業廃棄物(例えば、製
紙スラッジ、廃タイヤ、廃プラスチック)との混焼が可
能となり、発電単価を低減することができる。
をごみ焼却炉に応用した場合、次のような効果が奏され
、工業的に極めて有利である。 ■ごみ焼却炉の発電用蒸気条件を従来の20kg/cm
2 、200℃クラスから40kg/cm2 、450
℃以上に向上することができる。そのため、発電効率を
従来の 20%程度から30〜35%程度に引き上げ
ることができる。 ■従来のSUS材に対して腐食速度比は1/15程度と
なっており、この分、材料の長寿命化が図られる。 ■高Ni合金等に比較してコストが安く、経済的である
。 ■石炭だきボイラ等とCl含有産業廃棄物(例えば、製
紙スラッジ、廃タイヤ、廃プラスチック)との混焼が可
能となり、発電単価を低減することができる。
【0021】本発明の高温塩素腐食用耐食材料は、塩素
含有燃料を燃焼する装置、熱分解を行なう装置及びその
排ガスから熱交換を行なう分野、例えば、ごみ焼却分野
、産業用廃棄物焼却分野、ボイラ及び熱交換器分野、ガ
スタービン分野等、300℃以上の高温腐食条件に接す
る部材の構成材料等として、工業的に極めて有用である
。
含有燃料を燃焼する装置、熱分解を行なう装置及びその
排ガスから熱交換を行なう分野、例えば、ごみ焼却分野
、産業用廃棄物焼却分野、ボイラ及び熱交換器分野、ガ
スタービン分野等、300℃以上の高温腐食条件に接す
る部材の構成材料等として、工業的に極めて有用である
。
【図1】第1図は実施例1及び比較例1の結果を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図2】第2図は実施例2及び比較例2〜6の結果を示
すグラフである。
すグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 アルミニウムを1.0重量%以上含有
するFe合金母材の表面に、厚さ50μm以上のアルミ
ニウムコーティング層を形成してなる高温塩素腐食用耐
食材料。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4486491A JPH04280981A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 高温塩素腐食用耐食材料 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4486491A JPH04280981A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 高温塩素腐食用耐食材料 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04280981A true JPH04280981A (ja) | 1992-10-06 |
Family
ID=12703363
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4486491A Pending JPH04280981A (ja) | 1991-03-11 | 1991-03-11 | 高温塩素腐食用耐食材料 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04280981A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07198118A (ja) * | 1993-11-01 | 1995-08-01 | Shizuo Kobayashi | 焼却炉 |
US5664504A (en) * | 1994-10-27 | 1997-09-09 | Kobayashi; Shizuo | Combustion apparatus having inverse temperature distribution by forced convection |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55115963A (en) * | 1979-02-27 | 1980-09-06 | Hitachi Ltd | Corrosion resistant coating method of heat resistant alloy |
JPH02213449A (ja) * | 1989-02-13 | 1990-08-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | ごみ焼却廃熱ボイラ管用高耐食鋼 |
-
1991
- 1991-03-11 JP JP4486491A patent/JPH04280981A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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