JPH08253855A - ボイラーチューブへの皮膜形成方法 - Google Patents
ボイラーチューブへの皮膜形成方法Info
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- JPH08253855A JPH08253855A JP7054742A JP5474295A JPH08253855A JP H08253855 A JPH08253855 A JP H08253855A JP 7054742 A JP7054742 A JP 7054742A JP 5474295 A JP5474295 A JP 5474295A JP H08253855 A JPH08253855 A JP H08253855A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 基材であるチューブとの密着性が高く、剥離
のない、高温での耐摩耗性および耐食性に優れた皮膜を
ボイラーチューブの表面に形成する方法を提供する。 【構成】 ボイラーのチューブの表面の一部あるいは全
部を、粗面化処理した後、マトリックス材：１５〜５０
重量％およびＣｒ３Ｃ２ ：５０〜８５重量％からなる
溶射材粉末を、高速ガス炎溶射法によりボイラーチュー
ブの表面に溶射することを特徴とするボイラーチューブ
への皮膜形成方法。
のない、高温での耐摩耗性および耐食性に優れた皮膜を
ボイラーチューブの表面に形成する方法を提供する。 【構成】 ボイラーのチューブの表面の一部あるいは全
部を、粗面化処理した後、マトリックス材：１５〜５０
重量％およびＣｒ３Ｃ２ ：５０〜８５重量％からなる
溶射材粉末を、高速ガス炎溶射法によりボイラーチュー
ブの表面に溶射することを特徴とするボイラーチューブ
への皮膜形成方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、微粉炭等の燃料の燃焼
により消耗するボイラーチューブの表面に、超高速炎に
て溶射粉末を加熱、溶融、音速以上に加速して衝突させ
皮膜を形成し、高温での耐摩耗生、耐食性を改良するこ
とのできる皮膜形成方法に関するものである。
により消耗するボイラーチューブの表面に、超高速炎に
て溶射粉末を加熱、溶融、音速以上に加速して衝突させ
皮膜を形成し、高温での耐摩耗生、耐食性を改良するこ
とのできる皮膜形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】主に微粉炭を燃料とする流動床式ボイラ
ーのボイラーチューブには、炭素鋼、合金鋼、ステンレ
ス鋼またはクラッド鋼管などが使用されている。
ーのボイラーチューブには、炭素鋼、合金鋼、ステンレ
ス鋼またはクラッド鋼管などが使用されている。
【０００３】しかしながら、このようなボイラーチュー
ブは、表面温度３００〜８００℃で燃料に使用される微
分炭等の衝突により多大な摩耗を起こす。このように摩
耗が激しくチューブの減肉が早いと、その交換周期が短
く維持管理が大変であり、修理方法により効率が著しく
低下する。特に、ボイラーチューブを固定しているキャ
スタブル上面測のチューブ側面部は特に摩耗が激しく１
００μｍ／月の減肉を起こす。
ブは、表面温度３００〜８００℃で燃料に使用される微
分炭等の衝突により多大な摩耗を起こす。このように摩
耗が激しくチューブの減肉が早いと、その交換周期が短
く維持管理が大変であり、修理方法により効率が著しく
低下する。特に、ボイラーチューブを固定しているキャ
スタブル上面測のチューブ側面部は特に摩耗が激しく１
００μｍ／月の減肉を起こす。
【０００４】これらチューブの摩耗を防止するために、
ボイラーチューブの表面にガス炎溶射法によるＮｉ基自
溶性合金の溶射皮膜を形成し、１０００℃以上に昇温す
るヒュージング処理をした皮膜を形成する方法、アーク
式溶射法によるステンレス皮膜を形成する方法、および
プラズマ溶射法によるＮｉＣｒ合金（Ｎｉ：５０〜８０
重量％、Ｃｒ：２０〜５０重量％）皮膜を形成する方法
が知られている。
ボイラーチューブの表面にガス炎溶射法によるＮｉ基自
溶性合金の溶射皮膜を形成し、１０００℃以上に昇温す
るヒュージング処理をした皮膜を形成する方法、アーク
式溶射法によるステンレス皮膜を形成する方法、および
プラズマ溶射法によるＮｉＣｒ合金（Ｎｉ：５０〜８０
重量％、Ｃｒ：２０〜５０重量％）皮膜を形成する方法
が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
技術のうち、ヒュージング処理法は密着強さの高い皮膜
を作るために、Ｎｉ基合金を用いてヒュージング処理す
る際に１０００℃以上に昇温せねばならず、ボイラーチ
ューブに変形が生じるうえ、高温における硬さが不十分
で高温耐摩耗性が満足でない。また、プラズマ溶射法や
アーク式溶射法の場合は、粒子を溶射する時点で粒子表
面に酸化物を形成しやすく、粒子の飛行速度が不十分
で、密着強さが不足し、皮膜が剥離しやすいという欠点
がある。
技術のうち、ヒュージング処理法は密着強さの高い皮膜
を作るために、Ｎｉ基合金を用いてヒュージング処理す
る際に１０００℃以上に昇温せねばならず、ボイラーチ
ューブに変形が生じるうえ、高温における硬さが不十分
で高温耐摩耗性が満足でない。また、プラズマ溶射法や
アーク式溶射法の場合は、粒子を溶射する時点で粒子表
面に酸化物を形成しやすく、粒子の飛行速度が不十分
で、密着強さが不足し、皮膜が剥離しやすいという欠点
がある。
【０００６】本発明の課題は、基材であるチューブとの
密着性が高く、剥離のない、高温での耐摩耗性および耐
食性に優れた皮膜をボイラーチューブの表面に形成する
方法を提供することにある。
密着性が高く、剥離のない、高温での耐摩耗性および耐
食性に優れた皮膜をボイラーチューブの表面に形成する
方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、基材であるボイラ
ーチューブの表面にＣｒ3 Ｃ2 を含むＮｉ基溶射材粉
末を高速ガス炎溶射法にて皮膜を形成することにより、
上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成す
るに至った。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、基材であるボイラ
ーチューブの表面にＣｒ3 Ｃ2 を含むＮｉ基溶射材粉
末を高速ガス炎溶射法にて皮膜を形成することにより、
上記課題を解決できることを見いだし、本発明を完成す
るに至った。
【０００８】すなわち、本発明は、ボイラーのチューブ
の表面の一部あるいは全部を、粗面化処理した後、マト
リックス材：１５〜５０重量％およびＣｒ３Ｃ２ ：５
０〜８５重量％からなる溶射材粉末を、高速ガス炎溶射
法によりボイラーチューブの表面に溶射することを特徴
とするボイラーチューブへの皮膜形成方法に関するもの
である。
の表面の一部あるいは全部を、粗面化処理した後、マト
リックス材：１５〜５０重量％およびＣｒ３Ｃ２ ：５
０〜８５重量％からなる溶射材粉末を、高速ガス炎溶射
法によりボイラーチューブの表面に溶射することを特徴
とするボイラーチューブへの皮膜形成方法に関するもの
である。
【０００９】本発明における、高速ガス炎溶射法とは、
高圧の燃焼ガスを用いて超高速炎を発生させ、この超高
速炎により溶射原料粉末を加熟、溶融、且つ加速し高速
で被溶射基材表面へと衝突させ被溶射基材表面に皮膜を
形成する方法である。
高圧の燃焼ガスを用いて超高速炎を発生させ、この超高
速炎により溶射原料粉末を加熟、溶融、且つ加速し高速
で被溶射基材表面へと衝突させ被溶射基材表面に皮膜を
形成する方法である。
【００１０】本発明方法の高速ガス炎溶射法において用
いられる燃焼ガスとは、酸素とプロピレンの混合ガス、
酸素とプロバンの混合ガス、酸素とエチレンの混合ガ
ス、酸素とアセチレンの混合ガス、酸素と水素の混合ガ
ス、酸索と灯油の混合ガス、または圧縮空気と灯油の混
合ガスから選ばれる１種である。
いられる燃焼ガスとは、酸素とプロピレンの混合ガス、
酸素とプロバンの混合ガス、酸素とエチレンの混合ガ
ス、酸素とアセチレンの混合ガス、酸素と水素の混合ガ
ス、酸索と灯油の混合ガス、または圧縮空気と灯油の混
合ガスから選ばれる１種である。
【００１１】また、本発明方法の高速ガス炎溶射法の燃
焼条件としては、火炎温度を２３００〜３０００℃、火
炎速度を１０００〜２５００ｍ／秒として、チューブ表
面と溶射ガンの距離を１５０〜４５０ｍｍに保持すれば
よい。
焼条件としては、火炎温度を２３００〜３０００℃、火
炎速度を１０００〜２５００ｍ／秒として、チューブ表
面と溶射ガンの距離を１５０〜４５０ｍｍに保持すれば
よい。
【００１２】皮膜を形成する前に、ボイラーチューブの
表面を、あらかじめ、グリットブラスト法または高圧水
噴射法により、粗さＲａ＝５〜１２にする粗面化処理を
行う。粗面化処理は、基材であるボイラーチューブの表
面のスケールを取り除き、清浄化し、さらに基材表面の
活性化を行い、密着面積を拡大、溶射皮膜との密着強さ
を高く維持するために、必要である。
表面を、あらかじめ、グリットブラスト法または高圧水
噴射法により、粗さＲａ＝５〜１２にする粗面化処理を
行う。粗面化処理は、基材であるボイラーチューブの表
面のスケールを取り除き、清浄化し、さらに基材表面の
活性化を行い、密着面積を拡大、溶射皮膜との密着強さ
を高く維持するために、必要である。
【００１３】本発明方法により溶射される溶射材粉末
は、マトリックス材：１５〜５０重量％とＣｒ3Ｃ2 ：
５０〜８５重量％からなる合金組成を有するものであ
る。マトリック材とＣｒ3Ｃ2がこの範囲を超えると、も
ろく割れやすくい、または硬さが低く耐摩耗性が劣る点
で好ましくない。
は、マトリックス材：１５〜５０重量％とＣｒ3Ｃ2 ：
５０〜８５重量％からなる合金組成を有するものであ
る。マトリック材とＣｒ3Ｃ2がこの範囲を超えると、も
ろく割れやすくい、または硬さが低く耐摩耗性が劣る点
で好ましくない。
【００１４】溶射材粉末におけるマトリックス材として
は、Ｎｉ：６０〜８０重量％、Ｃｒ：１０〜３０重量
％、Ｂ：０〜６重量％、Ｓｉ：０〜５重量％、Ｗ：０〜
５重量％、Ｃｕ：０〜５重量％、Ｍｏ：０〜８重量％、
Ｃ：０〜１重量％からなる合金組成を有することが好ま
しい。
は、Ｎｉ：６０〜８０重量％、Ｃｒ：１０〜３０重量
％、Ｂ：０〜６重量％、Ｓｉ：０〜５重量％、Ｗ：０〜
５重量％、Ｃｕ：０〜５重量％、Ｍｏ：０〜８重量％、
Ｃ：０〜１重量％からなる合金組成を有することが好ま
しい。
【００１５】このマトリックス材において、Ｎｉ基合金
は、Ｎｉが他の成分を固溶し炭化物などの化合物とのヌ
レ性に優れ強靭な母相になるが、６０％末満では靭性が
落ち、また８０％超では硬さが下がるためＮｉの組成は
６０〜８０％が好ましい。
は、Ｎｉが他の成分を固溶し炭化物などの化合物とのヌ
レ性に優れ強靭な母相になるが、６０％末満では靭性が
落ち、また８０％超では硬さが下がるためＮｉの組成は
６０〜８０％が好ましい。
【００１６】ＣｒはＮｉに固溶し且つ表面に酸化物（Ｃ
ｒ2０3）を形成し耐蝕性を向上させ、また高温での耐摩
耗性に優れた炭化物を形成する。Ｃｒ量が３０％を超え
ると靭性が落ち、１０％未満では硬さが下がるため１０
〜３０％が好ましい。
ｒ2０3）を形成し耐蝕性を向上させ、また高温での耐摩
耗性に優れた炭化物を形成する。Ｃｒ量が３０％を超え
ると靭性が落ち、１０％未満では硬さが下がるため１０
〜３０％が好ましい。
【００１７】ＣはＣｒ（主にＣｒ3Ｃ2）、Ｂ（主にＢ4
Ｃ）、Ｓｉ（ＳｉＣ）、Ｗ（主にＷＣ）、Ｍｏ（主にＭ
ｏ23Ｃ6）の炭化物を形成し硬さを向上させるが、１％
を超えると靭性が落ちるため、１％未満が好ましい。
Ｃ）、Ｓｉ（ＳｉＣ）、Ｗ（主にＷＣ）、Ｍｏ（主にＭ
ｏ23Ｃ6）の炭化物を形成し硬さを向上させるが、１％
を超えると靭性が落ちるため、１％未満が好ましい。
【００１８】Ｂ、ＳｉおよびＣｕは母相の融点を下げ溶
射原料粉末粒子間の密着強さを向上させるが６％を超え
ろと靭性が落ちる。このことからＢは６％以下、Ｓｉは
５％以下、Ｗは５％以下、Ｍｏは８％以下およびびＣｕ
は５％以下が好ましい。
射原料粉末粒子間の密着強さを向上させるが６％を超え
ろと靭性が落ちる。このことからＢは６％以下、Ｓｉは
５％以下、Ｗは５％以下、Ｍｏは８％以下およびびＣｕ
は５％以下が好ましい。
【００１９】本発明方法において溶射される溶射材粉末
の粒度は、５〜５５μｍの範囲である。５μｍ未満で
は、粒子の溶融が著しく、酸化が多くなり、粒子間の密
着強さ、皮膜の耐食性が劣る点で好ましくなく、また５
５μｍを超えると、粒子の未溶融が多くなり、粒子間に
気孔が残り、密着強さ、耐摩耗性が劣る点で好ましくな
い。
の粒度は、５〜５５μｍの範囲である。５μｍ未満で
は、粒子の溶融が著しく、酸化が多くなり、粒子間の密
着強さ、皮膜の耐食性が劣る点で好ましくなく、また５
５μｍを超えると、粒子の未溶融が多くなり、粒子間に
気孔が残り、密着強さ、耐摩耗性が劣る点で好ましくな
い。
【００２０】本発明方法により、ボイラーチューブの表
面に形成される皮膜は、硬さはＨｖ４５０〜１０００で
あり、特に６００℃における高温硬さがＨｖ６００程度
であり、優れた硬度を有する。
面に形成される皮膜は、硬さはＨｖ４５０〜１０００で
あり、特に６００℃における高温硬さがＨｖ６００程度
であり、優れた硬度を有する。
【００２１】なお、本発明方法によって皮膜が形成され
る母材となるボイラーチューブは、炭素鋼鋼管、合金鋼
鋼管またはステンレス鋼管のいずれであっても、高温耐
摩耗性および耐食性に優れた皮膜を形成することができ
る。
る母材となるボイラーチューブは、炭素鋼鋼管、合金鋼
鋼管またはステンレス鋼管のいずれであっても、高温耐
摩耗性および耐食性に優れた皮膜を形成することができ
る。
【００２２】次に、本発明に係る高速ガス炎溶射法の一
実施態様を図１に則して説明する。図１に、本発明の高
速ガス炎溶射を実施する溶射装置（溶射ガン）１の概略
構成を示し、説明する。溶射ガン１は中心部に溶射原料
粉末を投入する粉末投入ポート２が配置され、その回り
に同心円状に内方より外方へとノズルインサート３、シ
ェル４およびエアキャップ５が配置され、燃焼ガス通路
８および圧縮空気通路７および９を形成している。さら
にエアキャップ５の外側にエアキャップボディ６が配置
されている。溶射ガン１の構造は周知であり詳しい説明
は省略する。溶射原料粉末は、窒秦ガス等の不活性ガス
で搬送され前記粉末投入ポート２へと供給され、ポート
先瑞より燃焼炎中に噴出される。燃焼ガス通路８から供
給された高圧燃焼ガスはノズルインサート３およびシェ
ル４の先端外周部で燃焼する。燃焼炎は圧縮空気に包ま
れ高温高圧でエアキャップ５より噴出し円筒状の超高速
炎になる。この超高速炎によりポート２先端から噴出さ
れた溶射原料粉末は炎の中心部にて加熱され、溶融さ
れ、加速されて溶射ガン１より高速で噴出され、所定の
溶射距離（１５０〜４５０ｍｍ）に配置された基材１０
へと衝突し、積層されて溶射皮膜１１を形成する。
実施態様を図１に則して説明する。図１に、本発明の高
速ガス炎溶射を実施する溶射装置（溶射ガン）１の概略
構成を示し、説明する。溶射ガン１は中心部に溶射原料
粉末を投入する粉末投入ポート２が配置され、その回り
に同心円状に内方より外方へとノズルインサート３、シ
ェル４およびエアキャップ５が配置され、燃焼ガス通路
８および圧縮空気通路７および９を形成している。さら
にエアキャップ５の外側にエアキャップボディ６が配置
されている。溶射ガン１の構造は周知であり詳しい説明
は省略する。溶射原料粉末は、窒秦ガス等の不活性ガス
で搬送され前記粉末投入ポート２へと供給され、ポート
先瑞より燃焼炎中に噴出される。燃焼ガス通路８から供
給された高圧燃焼ガスはノズルインサート３およびシェ
ル４の先端外周部で燃焼する。燃焼炎は圧縮空気に包ま
れ高温高圧でエアキャップ５より噴出し円筒状の超高速
炎になる。この超高速炎によりポート２先端から噴出さ
れた溶射原料粉末は炎の中心部にて加熱され、溶融さ
れ、加速されて溶射ガン１より高速で噴出され、所定の
溶射距離（１５０〜４５０ｍｍ）に配置された基材１０
へと衝突し、積層されて溶射皮膜１１を形成する。
【００２３】この溶射距離は１５０ｍｍ未満では粉末が
加速、加熟されず、また４５０ｍｍを超えると一旦加
速、加熟された粉末の温度、速度が下がり且つ酸化物が
増加して、基材と粉末粒子、および粒子間の密着強さが
下がるため、好ましい溶射距離は１５０〜４５０ｍｍで
ある。
加速、加熟されず、また４５０ｍｍを超えると一旦加
速、加熟された粉末の温度、速度が下がり且つ酸化物が
増加して、基材と粉末粒子、および粒子間の密着強さが
下がるため、好ましい溶射距離は１５０〜４５０ｍｍで
ある。
【００２４】本発明の高速ガス炎溶射法によると、粉末
粒子は炎温度が比較的低いため、酸化される程度が少な
く、高速（粒子速さ４００〜８００ｍｍ／秒）で基材１
００に衝突し、基材と粒子および粒子間において、アン
カー効果が促進され、密着強さが向上する。
粒子は炎温度が比較的低いため、酸化される程度が少な
く、高速（粒子速さ４００〜８００ｍｍ／秒）で基材１
００に衝突し、基材と粒子および粒子間において、アン
カー効果が促進され、密着強さが向上する。
【００２５】
実施例１ マトリックス材にＣｒ：２０重量％、Ｂ：３重量％、Ｓ
ｉ：３重量％、Ｍｏ：５重量％、Ｃｕ：５重量％、Ｃ：
０．５重量％および残部ＮｉからなるＮｉ基合金を用
い、このマトリックス材２５重量％とＣｒ3Ｃ2 が７５
重量％からなる溶射原料の溶射材粉末（粒度５〜５５μ
ｍ）を使用した。
ｉ：３重量％、Ｍｏ：５重量％、Ｃｕ：５重量％、Ｃ：
０．５重量％および残部ＮｉからなるＮｉ基合金を用
い、このマトリックス材２５重量％とＣｒ3Ｃ2 が７５
重量％からなる溶射原料の溶射材粉末（粒度５〜５５μ
ｍ）を使用した。
【００２６】被溶射基材に、Ｃ：０．１５重量％、Ｓ
ｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．４重量％および残部Ｆｅ
からなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ３３）を使用し
た。
ｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．４重量％および残部Ｆｅ
からなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ３３）を使用し
た。
【００２７】まず基材表面の粗面化のため、ブラスト処
理を行い、Ｒａ７〜１０に粗面処理した。
理を行い、Ｒａ７〜１０に粗面処理した。
【００２８】次いで、図１に示す溶射ガン１を使用して
粗面化された基材表面に、溶射距離２５０ｍｍにて前記
溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては１．２１Ｍ
Ｐａ、２２０ＳＬＭの酸素と、０．９８ＭＰａ、７１０
ＳＬＭの水素との混合ガスを用い、さらに０．６６ＭＰ
ａ、３６０ＳＬＭの圧縮空気を使用した。火炎温度は２
８００℃、火炎速度は２１００ｍ／秒の条件で高速ガス
炎溶射を行った。
粗面化された基材表面に、溶射距離２５０ｍｍにて前記
溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては１．２１Ｍ
Ｐａ、２２０ＳＬＭの酸素と、０．９８ＭＰａ、７１０
ＳＬＭの水素との混合ガスを用い、さらに０．６６ＭＰ
ａ、３６０ＳＬＭの圧縮空気を使用した。火炎温度は２
８００℃、火炎速度は２１００ｍ／秒の条件で高速ガス
炎溶射を行った。
【００２９】得られた皮膜の厚さは４００μｍであり、
硬さはＨｖ１０５０であった。皮膜の高温（２５〜９０
０℃）硬さを測定した結果を図２に示す。また、耐高温
粒子摩耗試験を行った。その結果を図３に示す。この試
験は６００℃に保持された基材の溶射皮膜に吐出圧力８
３３ｋＰａ、吐出速度１５００ｍ／秒の高速炎に粒径３
０〜７５μｍのＡ１2Ｏ3粒子を混入し、粒子吐出量８０
ｇ／分にて２５０ｍｍの距離を隔てて衝突させて、９０
秒ごとに摩耗減量を測定した。この摩耗量は、後で説明
する比較例１と比べると１／３にまで低下したことが図
３から理解できる。従って、本発明によれば、ボイラー
チューブの耐久寿命が著しく向上する。また、試験後の
断面組織の拡大写真を撮影したところ、試験前と変化が
みられず、耐食性にも優れていることが分かった。
硬さはＨｖ１０５０であった。皮膜の高温（２５〜９０
０℃）硬さを測定した結果を図２に示す。また、耐高温
粒子摩耗試験を行った。その結果を図３に示す。この試
験は６００℃に保持された基材の溶射皮膜に吐出圧力８
３３ｋＰａ、吐出速度１５００ｍ／秒の高速炎に粒径３
０〜７５μｍのＡ１2Ｏ3粒子を混入し、粒子吐出量８０
ｇ／分にて２５０ｍｍの距離を隔てて衝突させて、９０
秒ごとに摩耗減量を測定した。この摩耗量は、後で説明
する比較例１と比べると１／３にまで低下したことが図
３から理解できる。従って、本発明によれば、ボイラー
チューブの耐久寿命が著しく向上する。また、試験後の
断面組織の拡大写真を撮影したところ、試験前と変化が
みられず、耐食性にも優れていることが分かった。
【００３０】実施例２ マトリックス材にＣｒ：２０重量％、Ｎｉ：残部からな
るＮｉ基合金を用い、このマトリックス材２０重量％と
Ｃｒ3 Ｃ2 が８０重量％の溶射原料粉末（粒度５〜３５
μｍ）を使用した。
るＮｉ基合金を用い、このマトリックス材２０重量％と
Ｃｒ3 Ｃ2 が８０重量％の溶射原料粉末（粒度５〜３５
μｍ）を使用した。
【００３１】被溶射基材に、Ｃ：０．１５重量％、Ｓ
ｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．５８重量％および残部Ｆ
ｅからなるボイラー用炭索鋼鋼管（ＳＴＢ４５）を使用
した。まず基材表面の粗面化のため、ブラスト処理を行
い、Ｒａ７〜１０に粗面処理した。
ｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．５８重量％および残部Ｆ
ｅからなるボイラー用炭索鋼鋼管（ＳＴＢ４５）を使用
した。まず基材表面の粗面化のため、ブラスト処理を行
い、Ｒａ７〜１０に粗面処理した。
【００３２】次いで、図１に示す溶射ガン１を使用して
粗面化された基材表面に、溶射距離２５０ｍｍにて前記
溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては１．０３Ｍ
Ｐａ、２６５ＳＬＭの酸素と、０．６９ＭＰａ、７４Ｓ
ＬＭのプロパンとの混合ガスを用い、さらにに０．５２
ＭＰａ、３５０ＳＬＭの圧縮空気を使用した。火炎温温
度は２７００℃、火炎速度１３００ｍ／秒の条件で高速
ガス炎溶射を行った。得られた皮膜の厚さは４００μｍ
であり、硬さはＨｖ８９０てあつた。
粗面化された基材表面に、溶射距離２５０ｍｍにて前記
溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては１．０３Ｍ
Ｐａ、２６５ＳＬＭの酸素と、０．６９ＭＰａ、７４Ｓ
ＬＭのプロパンとの混合ガスを用い、さらにに０．５２
ＭＰａ、３５０ＳＬＭの圧縮空気を使用した。火炎温温
度は２７００℃、火炎速度１３００ｍ／秒の条件で高速
ガス炎溶射を行った。得られた皮膜の厚さは４００μｍ
であり、硬さはＨｖ８９０てあつた。
【００３３】皮膜の高温（２５〜９００℃）硬さを測定
した結果を、図２に示す。また、前記同様に耐高温粒子
摩耗試験を行った。その結果を図３に示すが、本実施例
においても摩耗量は、後で説明する比較例１に比較する
と１／２にまで低下し、ボイラーチューブの耐久寿命を
著しく向上し得ることが分かった。
した結果を、図２に示す。また、前記同様に耐高温粒子
摩耗試験を行った。その結果を図３に示すが、本実施例
においても摩耗量は、後で説明する比較例１に比較する
と１／２にまで低下し、ボイラーチューブの耐久寿命を
著しく向上し得ることが分かった。
【００３４】そこで実機の流動床ボイラーの著しく摩耗
の激しいキャスタブル上部のチューブに、上記厚さ４０
０μｍの溶射皮膜を形成したチューブを用い、１年間使
用した結果、皮膜厚さが２００μｍ減少し、月平均１６
μｍの摩耗であった。従来品の月平均１００μｍの摩耗
に比べ１／６に減少した。
の激しいキャスタブル上部のチューブに、上記厚さ４０
０μｍの溶射皮膜を形成したチューブを用い、１年間使
用した結果、皮膜厚さが２００μｍ減少し、月平均１６
μｍの摩耗であった。従来品の月平均１００μｍの摩耗
に比べ１／６に減少した。
【００３５】また、試験後の断面組織の拡大写真を撮影
したところ、試験前と変化がみられず、耐食性にも優れ
ていることが分かった。
したところ、試験前と変化がみられず、耐食性にも優れ
ていることが分かった。
【００３６】実施例３ マトトリックス材にＣｒ：２０重量％および残部Ｎｉか
らなるＮｉ基合金を用い、このマトリックス材：２５重
量％とＣｒ3 Ｃ2 が７５重量％の溶射原料の溶射材粉末
（粒度５〜４５μｍ）を使用した。
らなるＮｉ基合金を用い、このマトリックス材：２５重
量％とＣｒ3 Ｃ2 が７５重量％の溶射原料の溶射材粉末
（粒度５〜４５μｍ）を使用した。
【００３７】被溶射基材として、Ｃ：０．１５重量％、
Ｓｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．４重量％および残部Ｆ
ｅからなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ３３）を使用
した。
Ｓｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．４重量％および残部Ｆ
ｅからなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ３３）を使用
した。
【００３８】まず基材表面の粗面化のため、ブラスト処
理を行い、Ｒａ７〜１０に粗面処理した。
理を行い、Ｒａ７〜１０に粗面処理した。
【００３９】次いで、図１に示す溶射ガン１を使用して
粗面化された基材表面に、溶射距離２００ｍｍにて前記
溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては、０．９３
ＭＰａ、２６５ＳＬＭの酸素と、０．５２ＭＰａ、７０
ＳＬＭのプロパンとの混合ガスを用い、さらに０．５２
ＭＰａ、３２５ＳＬＭの圧縮空気を使用した。火炎温度
は２６５０℃、火炎速度１２００ｍ／秒であった。得ら
れた皮膜の厚さは４００μｍであり、硬さはＨｖ７００
であった。
粗面化された基材表面に、溶射距離２００ｍｍにて前記
溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては、０．９３
ＭＰａ、２６５ＳＬＭの酸素と、０．５２ＭＰａ、７０
ＳＬＭのプロパンとの混合ガスを用い、さらに０．５２
ＭＰａ、３２５ＳＬＭの圧縮空気を使用した。火炎温度
は２６５０℃、火炎速度１２００ｍ／秒であった。得ら
れた皮膜の厚さは４００μｍであり、硬さはＨｖ７００
であった。
【００４０】皮膜の高温（２５〜９００℃）硬さを測定
した結果を、図２に示す。また、前記同様に耐高温粒子
摩耗試験を行った結果、この摩耗量は、後で説明する比
較例１に比べ低下したことが図３から理解できる。従っ
て本発明によれば、ボイラーチューブの耐久寿命が著し
く向上する。
した結果を、図２に示す。また、前記同様に耐高温粒子
摩耗試験を行った結果、この摩耗量は、後で説明する比
較例１に比べ低下したことが図３から理解できる。従っ
て本発明によれば、ボイラーチューブの耐久寿命が著し
く向上する。
【００４１】また、試験後の断面組織の拡大写真を撮影
したところ、試験前と変化がみられず、耐食性にも優れ
ていることが分かった。
したところ、試験前と変化がみられず、耐食性にも優れ
ていることが分かった。
【００４２】比較例１ 前記Ｎｉ基自溶性合金（成分はＣｒ：１７重量％、Ｂ：
４重量％、Ｓｉ：４重量％、Ｆｅ：４重量％、Ｃ：１重
量％および残部Ｎｉ）を用い、被溶射基材に、Ｃ：０．
１５重量％、Ｓｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．４重量％
および残部Ｆｅからなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ
３３）の表面に通常のガス炎溶射法によるＮｉ基自溶性
合金の溶射皮膜を形成し１０００℃以上に昇温するヒュ
ージング処理をした皮膜でその厚さは７００μｍてあ
り、硬さはＨｖ７００であった。この皮膜を用いて前記
耐高温粒子摩耗試験を行った。その結果として摩耗量を
図３に示し、本発明の高速ガス炎溶射法を用いて作製し
た皮膜と比較した。
４重量％、Ｓｉ：４重量％、Ｆｅ：４重量％、Ｃ：１重
量％および残部Ｎｉ）を用い、被溶射基材に、Ｃ：０．
１５重量％、Ｓｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．４重量％
および残部Ｆｅからなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ
３３）の表面に通常のガス炎溶射法によるＮｉ基自溶性
合金の溶射皮膜を形成し１０００℃以上に昇温するヒュ
ージング処理をした皮膜でその厚さは７００μｍてあ
り、硬さはＨｖ７００であった。この皮膜を用いて前記
耐高温粒子摩耗試験を行った。その結果として摩耗量を
図３に示し、本発明の高速ガス炎溶射法を用いて作製し
た皮膜と比較した。
【００４３】実施例４ マトリックス材にＣｒ：２０重量％、Ｍｏ：５重量％お
よび残部ＮｉからなるＮｉ基合金を用い、このマトリッ
クス材４００重量％とＣｒ3 Ｃ2 が６０重量％の溶射原
料粉末（粒度５〜４５μｍ）を使用した。
よび残部ＮｉからなるＮｉ基合金を用い、このマトリッ
クス材４００重量％とＣｒ3 Ｃ2 が６０重量％の溶射原
料粉末（粒度５〜４５μｍ）を使用した。
【００４４】被溶射基材として、Ｃ：０．１５重量％、
Ｓｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．５２重量％および残部
Ｆｅからなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ３５）を使
用した。
Ｓｉ：０．３重量％、Ｍｎ：０．５２重量％および残部
Ｆｅからなるボイラー用炭素鋼鋼管（ＳＴＢ３５）を使
用した。
【００４５】まず基材表面の粗面化のため、ブラスト処
理を行い、Ｒａ６〜１０に粗面処理した。
理を行い、Ｒａ６〜１０に粗面処理した。
【００４６】次いで、図１に示す溶射ガン１を使用して
粗面化された基材表面に、溶射距離２３０〜３００ｍｍ
にて前記溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては
１．０３ＭＰａ、２９０ＳＬＭの酸素と、０．４９ＭＰ
ａ、８３ＳＬＭのプロピレンとの混合ガスを用い、さら
にに０．５２ＭＰａ、３９０ＳＬＭの圧縮空気を使用し
た。火炎温度は２７００℃、火炎速度１４００ｍ／秒で
あった。
粗面化された基材表面に、溶射距離２３０〜３００ｍｍ
にて前記溶射原料粉末を溶射した。燃焼ガスとしては
１．０３ＭＰａ、２９０ＳＬＭの酸素と、０．４９ＭＰ
ａ、８３ＳＬＭのプロピレンとの混合ガスを用い、さら
にに０．５２ＭＰａ、３９０ＳＬＭの圧縮空気を使用し
た。火炎温度は２７００℃、火炎速度１４００ｍ／秒で
あった。
【００４７】得られた皮膜の厚さは４００μｍであり、
硬さはＨｖ７３０であった。皮膜の高温（２５〜９００
℃）硬さを測定した結果を、図２に示す。また、前記耐
高温粒子摩耗試験を行った結果、摩耗量は前記で説明し
た比較例１に比ベると２／３にまで低下したことが図３
から理解でき、本実施例においてもボイラーチューブの
耐久寿命が向上し得ることが分かつた。
硬さはＨｖ７３０であった。皮膜の高温（２５〜９００
℃）硬さを測定した結果を、図２に示す。また、前記耐
高温粒子摩耗試験を行った結果、摩耗量は前記で説明し
た比較例１に比ベると２／３にまで低下したことが図３
から理解でき、本実施例においてもボイラーチューブの
耐久寿命が向上し得ることが分かつた。
【００４８】そこで実機の石炭焚き放射形ボイラーの著
しく摩耗の激しいデスラガー周辺に、ブラスト処理を行
いＲａ５〜１１に粗面化して、上記粉末材料を厚さ４０
０μｍの溶射皮膜を形成したチューブを用いた。３年間
使用した結果、皮膜厚さの減少は０〜３０μｍであり、
摩耗量は正確に確認できないほど少なかった。
しく摩耗の激しいデスラガー周辺に、ブラスト処理を行
いＲａ５〜１１に粗面化して、上記粉末材料を厚さ４０
０μｍの溶射皮膜を形成したチューブを用いた。３年間
使用した結果、皮膜厚さの減少は０〜３０μｍであり、
摩耗量は正確に確認できないほど少なかった。
【００４９】また、試験後の断面組織の拡大写真を撮影
したところ、試験前と変化がみられず、耐食性にも優れ
ていることが分かった。
したところ、試験前と変化がみられず、耐食性にも優れ
ていることが分かった。
【００５０】
【発明の効果】本発明により、ボイラーチューブ表面
に、耐高温摩耗性および耐食性に優れた皮膜を形成でき
るため、本発明方法により得たボイラーチューブを、微
粉炭を燃料とする流動床式ボイラー等の摩耗の激しいた
ボイラーに用いることにより、ボイラーチューブの耐久
寿命が著しく向上し、維持管理に要するコストの大幅な
削減が可能となった。
に、耐高温摩耗性および耐食性に優れた皮膜を形成でき
るため、本発明方法により得たボイラーチューブを、微
粉炭を燃料とする流動床式ボイラー等の摩耗の激しいた
ボイラーに用いることにより、ボイラーチューブの耐久
寿命が著しく向上し、維持管理に要するコストの大幅な
削減が可能となった。
【図１】溶射装置の概略構成図。
【図２】溶射皮膜の温度と皮膜硬さの関係を示すグラ
フ。
フ。
【図３】耐高温粒子摩耗試験における、溶射皮膜の高温
粒子噴き付け時間と重量減の関係を示すグラフ。
粒子噴き付け時間と重量減の関係を示すグラフ。
１ 溶射ガン ２ 溶射材粉末投入ポート ３ ノズルインサート ４ シェル ５ エアキャップ ６ エアキャップボディ ７ 圧縮空気通路 ８ 燃焼ガス通路 ９ 圧縮空気通路 １０ 被溶射基材 １１ 溶射皮膜
Claims (6)
- 【請求項１】 ボイラーのチューブの表面の一部あるい
は全部を、粗面化処理した後、マトリックス材：１５〜
５０重量％およびＣｒ3Ｃ2 :５０〜８５重量％からなる
溶射材粉末を、高速ガス炎溶射法によりボイラーチュー
ブの表面に溶射することを特徴とするボイラーチューブ
への皮膜形成方法。 - 【請求項２】 粗面化処理が、グリットブラスト法また
は高圧水噴射法により処理面の粗さをＲａ＝５〜１２に
することを特徴とする請求項１記載のボイラーチューブ
ヘの皮膜形成方法。 - 【請求項３】 高速ガス炎溶射に用いる燃焼ガスが、酸
素とプロピレンの混合ガス、酸素とプロバンの混合ガ
ス、酸素とエチレンの混合ガス、酸素とアセチレンの混
合ガス、酸素と水素の混合ガス、酸索と灯油の混合ガ
ス、または圧縮空気と灯油の混合ガスから選ばれる１種
であることを特徴とする請求項１または２記載のボイラ
ーチューブヘの皮膜形成方法。 - 【請求項４】 高速ガス炎溶射の条件が、火炎温度を２
３００〜３０００℃で、火炎速度を１０００〜２５００
ｍ／秒にて、チューブ表面との距離を１５０〜４５０ｍ
ｍで溶射することを特徴とすることを特徴とする請求項
１、２または３記載のボイラーチューブヘの皮膜形成方
法。 - 【請求項５】 溶射材粉末のマトリックス材が、Ｎｉ：
６０〜８０重量％、Ｃｒ：１０〜３０重量％、Ｂ：０〜
６重量％、Ｓｉ：０〜５重量％、Ｗ：０〜５重量％、Ｃ
ｕ：０〜５重量％、Ｍｏ：０〜８重量％、Ｃ：０〜１重
量％からなる合金組成を有することを特徴とする請求項
１、２、３または４記載のボイラーチューブへの皮膜形
成方法。 - 【請求項６】 溶射材粉末の粒度が５〜５５μｍの範囲
であることを特徴とする請求項１、２、３、４または５
記載のボイラーチューブヘの皮膜形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7054742A JPH08253855A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | ボイラーチューブへの皮膜形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7054742A JPH08253855A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | ボイラーチューブへの皮膜形成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08253855A true JPH08253855A (ja) | 1996-10-01 |
Family
ID=12979243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7054742A Pending JPH08253855A (ja) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | ボイラーチューブへの皮膜形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08253855A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001255098A (ja) * | 2000-03-09 | 2001-09-21 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 再生式空気予熱器 |
| WO2002002839A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Caterpillar Inc. | Method of surface treating ferrous-based substrates |
| JP2012047349A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-08 | Tocalo Co Ltd | スートブロワ用噴射管、及びスートブロワ装置 |
| CN104264102A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 西安石油大学 | 锅炉水冷壁上镍基合金涂层的制备方法 |
| CN104388879A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-03-04 | 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 | 一种搅拌块再制造工艺 |
| CN105671475A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-06-15 | 河南普莱姆涂层科技有限公司 | 一种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法 |
| CN113430480A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-24 | 安徽工业大学 | 一种Cr3C2增强NiCrMoW减摩耐磨耐蚀涂层、制备方法及其应用 |
-
1995
- 1995-03-14 JP JP7054742A patent/JPH08253855A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001255098A (ja) * | 2000-03-09 | 2001-09-21 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 再生式空気予熱器 |
| WO2002002839A1 (en) * | 2000-06-30 | 2002-01-10 | Caterpillar Inc. | Method of surface treating ferrous-based substrates |
| WO2002002845A3 (en) * | 2000-06-30 | 2002-03-14 | Caterpillar Inc | Method of treating ferrous-based substrates |
| JP2012047349A (ja) * | 2010-08-24 | 2012-03-08 | Tocalo Co Ltd | スートブロワ用噴射管、及びスートブロワ装置 |
| CN104264102A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 西安石油大学 | 锅炉水冷壁上镍基合金涂层的制备方法 |
| CN104388879A (zh) * | 2014-10-30 | 2015-03-04 | 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 | 一种搅拌块再制造工艺 |
| CN104388879B (zh) * | 2014-10-30 | 2017-03-08 | 安徽鼎恒再制造产业技术研究院有限公司 | 一种搅拌块再制造工艺 |
| CN105671475A (zh) * | 2016-02-19 | 2016-06-15 | 河南普莱姆涂层科技有限公司 | 一种在无缝钢管穿孔芯棒顶端制备保护涂层的方法 |
| CN113430480A (zh) * | 2021-06-15 | 2021-09-24 | 安徽工业大学 | 一种Cr3C2增强NiCrMoW减摩耐磨耐蚀涂层、制备方法及其应用 |
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