JPH0681120A - 耐摩耗伝熱管の製造方法 - Google Patents

耐摩耗伝熱管の製造方法

Info

Publication number
JPH0681120A
JPH0681120A JP24312691A JP24312691A JPH0681120A JP H0681120 A JPH0681120 A JP H0681120A JP 24312691 A JP24312691 A JP 24312691A JP 24312691 A JP24312691 A JP 24312691A JP H0681120 A JPH0681120 A JP H0681120A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
heat transfer
transfer tube
wear
resistant heat
alloy layer
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.)
Granted
Application number
JP24312691A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3032341B2 (ja
Inventor
Yuji Fukuda
祐治 福田
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.)
Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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 Babcock Hitachi KK filed Critical Babcock Hitachi KK
Priority to JP3243126A priority Critical patent/JP3032341B2/ja
Publication of JPH0681120A publication Critical patent/JPH0681120A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3032341B2 publication Critical patent/JP3032341B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】熱交換効率の低下を招くことなく、耐摩耗性に
優れた伝熱管を製造する方法を提供することにある。 【構成】伝熱管の外表面にFe−Cr系合金層を設けた
後、水蒸気中で加熱して表面に硬質の酸化被膜を形成す
ることにより達成される。 【効果】経済的で、割れの発生が少なく、かつ熱交換効
率の低下を招くことのない、耐摩耗性に優れた伝熱管を
容易に製造することができるという効果がある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、耐摩耗伝熱管の製造方
法に関し、特に流動層ボイラの蒸発管を含む伝熱管の摩
耗による減肉を軽減することのできる耐摩耗伝熱管の製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、流動層ボイラにおいては、流動
媒体として石灰、珪砂、石炭灰などを用い、この流動媒
体を、炉底部から流入する燃焼用の空気によって流動さ
せるとともに加熱し、その中に微粉炭等の固形燃料を投
入して流動媒体と混合して燃焼させる。伝熱管は流動層
の中に設置されており、流動媒体との間で熱交換が行わ
れるようになっている。このように、流動層ボイラで
は、流動媒体と伝熱管との熱交換が、接触による熱吸収
の形で行われるため、伝熱特性に優れており、小さい伝
熱面積で所定の吸熱効果が得られるという特徴がある。
【0003】また、流動層内の温度は一般のボイラに比
して低く、700〜900℃程度であるので、NOX
発生が少なく、流動媒体にCaOやMgOなどを使用し
た場合には、SOXの発生も抑制されるという特徴があ
る。
【0004】一方、このような流動層ボイラにおいて
は、伝熱管が流動層の中に設置されているため、伝熱管
の表面は、流動媒体による摩耗を受けやすい。特に、蒸
発管は、管表面の温度が低く、約300℃程度であるの
で、運転中に流動媒体が直接管表面に衝突するため、摩
耗による減肉が大きく、年間の減肉量が1mm以上にな
る場合がある。このため、管表面を保護する目的で、例
えば、炭化物やセラミックスなどの耐摩耗性に優れた材
料を管表面に溶射したり、耐摩耗金属材料を管表面に肉
盛溶接したり、あるいは、プロテクタを設けるなどの手
段が従来から提案されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の耐摩耗策のうち、溶射による被膜は一般にポー
ラスであるので、流動層ボイラにおける如く、粒子の衝
突に対する防護材としては十分ではない。
【0006】これに対し、より緻密な被膜を得る手段と
しては、例えば、爆発溶射のような高エネルギガス溶射
による方法があるが、本方法は、一般的なプラズマ溶射
やガス溶射に比べて溶射効率が低く、また、耐摩耗性の
良好な高硬度被膜を得るためには炭化物やセラミックス
等の高価な材料を使用する必要があるので、経済性の面
で問題がある。
【0007】一方、肉盛溶接の場合は、溶接施工時の割
れの問題があり、特に、耐摩耗性の良好な高硬度材料の
場合には、割れが発生しやすいという問題がある。
【0008】また、プロテクタの設置は、熱交換効率の
低下を招く等の問題がある。
【0009】本発明の目的は、上記従来技術における問
題点をなくし、伝熱管の熱交換効率の低下を招くことな
く、耐摩耗性に優れた伝熱管を製造する方法を提供する
ことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、伝熱管の表
面に、所定のCr量を含有するFe−Cr系合金層を設
けた後、水蒸気中で所定の温度で熱処理して、Fe−C
r系合金層表面に酸化皮膜を形成することによって達成
される。
【0011】
【作用】伝熱管の表面に、熱衝撃による剥離を生じにく
い、緻密でCrが富化した高硬度の酸化被膜が形成され
るので、伝熱管の耐摩耗性が著しく向上する。
【0012】
【実施例】図1に、本発明になる耐摩耗伝熱管の一実施
例の断面図を示す。
【0013】1は一般に炭素鋼からなる伝熱管の断面で
あり、2は伝熱管1の表面に溶射により形成されたFe
−Cr系合金層であり、3はFe−Cr系合金層2の酸
化被膜である。
【0014】図2に、本発明の耐摩耗伝熱管を適用した
一例である流動層ボイラの側面図を示す。
【0015】4は石灰、珪砂、石炭灰等の流動媒体及び
微粉炭等の燃料並びに燃焼用の空気からなる流動層であ
り、5は伝熱管のうちで、流動層ボイラの比較的上部に
位置し、比較的高温で、メタル温度(管金属温度)の高
い過熱器であり、6は、同じく伝熱管のうちで、流動層
ボイラの比較的下部に位置し、比較的低温で、メタル温
度の低い蒸発管であり、7は微粉炭等の燃料を流動層ボ
イラに供給する給炭ノズルであり、8は炉底部にあっ
て、流動層ボイラ内に空気を噴出する空気ノズルであ
り、9は外部から供給される空気であり、10は本発明
の製造方法によって製造した耐摩耗伝熱管である。
【0016】実機において摩耗し易いのは、伝熱管金属
表面の温度が低く、運転中に酸化被膜が充分に形成され
ないので、流動媒体が直接管表面に衝突する蒸発管6で
あるが、特に、給炭ノズル7の直上部分の摩耗が著し
い。そこで、本図に示した実施例においては、本発明の
製造方法によって製造した耐摩耗伝熱管10は、蒸発管
6のうちの給炭ノズル7の直上部分に設置されている。
【0017】次に、具体的に耐摩耗被膜を形成する方法
を、実験結果に基づく数値を用いて詳細に説明する。
【0018】一般に、流動層ボイラで生ずる摩耗は、流
動媒体の粒子が伝熱管の表面に衝突することによっても
たらされる現象であり、管の材料の硬度を上昇すると耐
摩耗性が向上することが知られている。図3に、発明者
らによって行われた、硬度の異なる材料についての摩耗
試験の結果をを示す。図中の横軸は材料の硬度を、縦軸
は炭素鋼(硬度150Hv)の摩耗量を1とした場合の
各材料の相対摩耗比をそれぞれ示す。実験条件は下記の
とおりであった。
【0019】 衝突粒子:珪砂(平均粒径:約100μm) 衝突速度:20m/s 試験温度:室温 衝突角度:90度 時 間:10時間 図3から、摩耗量は、硬度約300Hv以上で低下しは
じめ、硬度約550Hv以上で炭素鋼の約1/2以下に
なることがわかる。実用上は、炭素鋼製伝熱管の寿命を
大幅に向上するためには、摩耗量を炭素鋼の場合の1/
2程度以下とする必要があることから、何らかの方法で
炭素鋼の表面に硬度約550Hv以上の材料層を設けれ
ばよいことになる。
【0020】次に、Cr含有量と酸化被膜の硬度との関
係を明らかにするために、以下の実験を実施した。ま
ず、0%,3%,9%,12%及び18%のFe−Cr
合金粉末を、それぞれ炭素鋼管の表面にプラズマ溶射
し、厚さ0.1mmの被膜を形成した供試体を作成し
た。次いで、これらの供試体に、温度650℃の水蒸気
中で100時間の熱処理を実施した後、供試体表面に形
成された酸化被膜の硬度を測定した。図4に、これらの
実験結果に基づくCr含有量と酸化被膜の硬度との関係
を示す。図の横軸はCr含有量を、縦軸は硬度をそれぞ
れ示すものであるが、図から、Cr含有量の増加に伴
い、ほぼ直線的に被膜の硬度が上昇することが分かる。
これは、酸化物(スピネル型のFeCr24)中のCr
量が増加し、より緻密な被膜が形成されるためであると
考えられる。
【0021】本図から、上述のように、摩耗量を硬度1
50Hvの炭素鋼を使用した場合の1/2程度以下とす
るための硬度、すなわち、約550Hv以上の硬度を有
する酸化被膜を得るためには、5%程度以上のCr含有
量を有する材料を用いる必要があることが分かる。つま
り、伝熱管の表面にCrを5%以上含有するFe−Cr
系合金層を形成させ、更に水蒸気中で熱処理することに
より、伝熱管の表面には硬質の被膜が形成され、耐摩耗
性は著しく向上するようになる。
【0022】一方、Cr含有量が多くなると、酸化被膜
の厚さが薄くなる傾向が有り、保護被膜としての効果が
期待できなくなるので、Cr含有量の上限は20%程度
とする必要がある。
【0023】酸化被膜は大気中あるいは、燃焼ガス中で
も形成されるが、これらの中では水蒸気中に比べて被膜
形成速度がおそく、必要な膜厚を有する酸化被膜を形成
することは困難であるので、加熱雰囲気は水蒸気とする
必要がある。
【0024】加熱温度と時間については、加熱温度は高
いほど、また、時間は長いほど、酸化被膜は多く形成さ
れる。しかし、温度をあまり高くすると、伝熱管材料
(通常は炭素鋼)の劣化を引き起こすので、500〜8
00℃とするのが望ましい。
【0025】加熱時間としては、一例として、Cr含有
量9%のFe−Cr系合金を用いた場合に、650℃で
約100時間加熱したところ、実用上充分な約50μm
の酸化被膜が得られたので、100時間程度がよい。
【0026】また、上記の方法によって得た酸化被膜
は、実機の運転中の温度(300〜600℃)の範囲で
は、剥離も生じないことを確認した。
【0027】以上、本発明を実施例に基づいて具体的に
説明したが、本発明は上記実施例に限定されるされるも
のではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変
更可能であることは勿論である。例えば、上記実施例で
は、本発明の製造方法によって製造した耐摩耗熱伝熱管
10は、蒸発管6のうちの給炭ノズル7の直上部分にの
み設置したが、蒸発管6の他の部分または過熱器5に用
いてもよい。また、図1に示した実施例では、Fe−C
r系合金層の溶射範囲を伝熱管の全周としているが、一
般に摩耗が著しいのは、流動媒体が衝突する伝熱管の下
面であるので、下面のみに溶射してもよい。更に、上記
実施例では、溶射によってFe−Cr系合金層を形成し
ているが、溶射の代りに、肉盛溶接や二重管としてもよ
い。
【0028】
【発明の効果】本発明によれば、伝熱管の表面に、緻密
でCrが富化した高硬度の酸化被膜を容易に形成できる
ので、経済的で、割れの発生が少なく、かつ熱交換効率
の低下を招くことのない、耐摩耗性に優れた伝熱管を製
造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す、耐摩耗伝熱管の断面
図である。
【図2】本発明の耐摩耗伝熱管を適用した一例を示す、
流動層ボイラの側面図である。
【図3】材料の硬度と摩耗量との関係を示す図である。
【図4】材料のCr含有量と、水蒸気中で生成した酸化
被膜の硬度との関係を示す図である。
【符号の説明】
1…伝熱管、2…Fe−Cr系合金層、3…Fe−Cr
系合金層の酸化被膜、4…流動層、5…過熱器、6…蒸
発管、7…給炭ノズル、8…空気ノズル、9…空気、1
0…本発明の耐摩耗伝熱管。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝熱管の外表面にFe−Cr系合金層を設
    けた後、水蒸気中で加熱して表面に硬質の酸化被膜を形
    成することを特徴とする耐摩耗伝熱管の製造方法。
  2. 【請求項2】上記Fe−Cr系合金層のCr含有量を5
    %以上20%以下とすることを特徴とする請求項1記載
    の耐摩耗伝熱管の製造方法。
  3. 【請求項3】上記Fe−Cr系合金層の厚さを50〜1
    00μmとすることを特徴とする請求項1記載の耐摩耗
    伝熱管の製造方法。
  4. 【請求項4】上記Fe−Cr系合金層を、溶射、肉盛溶
    接または二重管により形成することを特徴とする請求項
    1記載の耐摩耗伝熱管の製造方法。
  5. 【請求項5】上記水蒸気中で加熱する温度を500〜8
    00℃とすることを特徴とする請求項1記載の耐摩耗伝
    熱管の製造方法。
  6. 【請求項6】上記水蒸気中で加熱する時間を約100時
    間とすることを特徴とする請求項1記載の耐摩耗伝熱管
    の製造方法。
JP3243126A 1991-09-24 1991-09-24 耐摩耗伝熱管の製造方法 Expired - Lifetime JP3032341B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3243126A JP3032341B2 (ja) 1991-09-24 1991-09-24 耐摩耗伝熱管の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3243126A JP3032341B2 (ja) 1991-09-24 1991-09-24 耐摩耗伝熱管の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0681120A true JPH0681120A (ja) 1994-03-22
JP3032341B2 JP3032341B2 (ja) 2000-04-17

Family

ID=17099192

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP3243126A Expired - Lifetime JP3032341B2 (ja) 1991-09-24 1991-09-24 耐摩耗伝熱管の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3032341B2 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7064727B2 (en) 2001-12-26 2006-06-20 Sharp Kabushiki Kaisha Feed horn structure and manufacturing method thereof, converter, and satellite communication receiving antenna
JP2013011437A (ja) * 2005-12-21 2013-01-17 Exxonmobil Research & Engineering Co ファウリングを抑制させるための耐食材料、改良された耐食性およびファウリング抵抗性を有する伝熱装置、およびファウリングを抑制させるための方法
JP2015055570A (ja) * 2013-09-12 2015-03-23 三菱重工業株式会社 溶射膜又は肉盛溶接層の材料選定方法及び装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110319432B (zh) * 2019-04-30 2020-09-08 舟山旺能环保能源有限公司 耐腐蚀的垃圾焚烧炉过热器及制造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7064727B2 (en) 2001-12-26 2006-06-20 Sharp Kabushiki Kaisha Feed horn structure and manufacturing method thereof, converter, and satellite communication receiving antenna
US7154446B2 (en) 2001-12-26 2006-12-26 Sharp Kabushiki Kaisha Feed horn structure and manufacturing method thereof, converter, and satellite communication receiving antenna
JP2013011437A (ja) * 2005-12-21 2013-01-17 Exxonmobil Research & Engineering Co ファウリングを抑制させるための耐食材料、改良された耐食性およびファウリング抵抗性を有する伝熱装置、およびファウリングを抑制させるための方法
JP2015055570A (ja) * 2013-09-12 2015-03-23 三菱重工業株式会社 溶射膜又は肉盛溶接層の材料選定方法及び装置

Also Published As

Publication number Publication date
JP3032341B2 (ja) 2000-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1255762A (en) Arc-spraying filler wire for producing a coating which is highly resistant to mechanical and/or chemical wear
Verstak et al. Activated combustion HVAF coatings for protection against wear and high temperature corrosion
CN112376046B (zh) 水冷壁高频熔覆涂层用自熔合金组合材料及其涂层的制备
CN112518092B (zh) 基于等离子堆焊与激光熔覆技术的炉排片复合防护工艺
US20180112303A1 (en) Method for coating article and feedstock for thermal spray process
CN201487944U (zh) 一种循环流化床锅炉水冷壁防磨装置
JP3032341B2 (ja) 耐摩耗伝熱管の製造方法
US20110165334A1 (en) Coating material for metallic base material surface
US4935266A (en) Process and material for producing corrosion-resistant layers
US5066523A (en) Process for producing corrosion-resistant layers
JPH07243007A (ja) V、Na、S、Clを含有する燃料を燃焼する環境において耐食性を有する合金および複層鋼管
CN115028438A (zh) 一种电力锅炉耐火涂层的制备方法
JP2003120902A (ja) ごみ焼却炉発電ボイラ過熱器
JP4464752B2 (ja) 付着防止方法
CN114015965A (zh) 一种用于锅炉过热管防护的双层复合涂层及其制备方法
JPH05263194A (ja) ボイラ用耐摩耗複層鋼管およびその製造方法
CN103469199A (zh) 一种高性能汽轮机锅炉管的激光熔覆制造工艺
CN209292304U (zh) 一种适用于流化床气化炉的防腐蚀、防磨损分布器
JP5171176B2 (ja) 金属製基材表面の溶射用材料及び該材料で被覆した耐高温腐食部材
CN112894196B (zh) 一种金属陶瓷复合型电弧喷涂药芯焊丝
JP2005146409A5 (ja)
JPH07138727A (ja) 耐摩耗性皮膜の被覆方法
Stringer High-temperature corrosion problems in steam boilers
JP2000065488A (ja) 流動層ボイラ伝熱管の耐磨耗構造
Adamiec et al. High-Temperature Corrosion of Flame-Sprayed Power Boiler Components with Nickel Alloy Powders. Materials 2023, 16, 1658