JPH09272934A - 高温耐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管 - Google Patents
高温耐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管Info
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Abstract
たごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管を提供する。 【解決手段】 重量%で、Cr:18.5〜25%、M
o:16.6〜25%、Nb:0.5〜5%、Fe:
0.01〜7%、C:0.001〜0.05%、Mg:
0.001〜0.1%、B:0.001〜0.1を含有
し、さらに、必要に応じて、下記の(a)および/また
は(b)を含有し、残りがNiからなる組成を有するN
i基合金、或はこれらNi基合金にさらに下記の(c)
含有するNi基合金で構成した伝熱管。ただし、(a)
W:0.1〜2%、(b)希土類元素:0.001〜
0.1%、Y:0.001〜0.1%、Zr:0.00
1〜0.1%、Hf:0.001〜0.1%の内の1種
または2種以上、(c)Mn:0.01〜1.0%およ
びCa:0.001〜0.1%の内の1種または2種。
Description
に高温耐粒界腐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボ
イラの伝熱管に関するものである。
高温潜熱を利用する目的で、廃熱ボイラが設置されてい
る。また、前記廃熱ボイラの構造部材である伝熱管は、
腐食性の強いHClやSO2 ガス、Na2 SO4 などの
溶融硫酸塩、さらにNaClやKClなどの溶融塩化物
などの腐食性生成物を含有する高温の排ガスにさらさ
れ、かつ前記硫酸塩や塩化物などが表面に堆積した環境
下におかれることから、その製造には高温耐食性の優れ
た各種の材料が用いられている。
利用する廃熱ボイラの伝熱管の材料として、重量%で
(以下、%は重量%を示す)、Cr:20〜25%、M
o:18〜25%、Nb:0.5〜5%、Fe:0.0
1〜7%、C:0.05%以下、Si:0.1%以下、
P:0.03%以下、S:0.03%以下を含有し、さ
らに必要に応じて、(a) W:0.1〜2%、(b)
希土類元素:0.001〜0.1%、Y:0.00l
〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、Hf:0.
001〜0.1%、B:0.001〜0.01%のうち
の1種または2種以上、以上(a)および/または
(b)を含有し、残りがNiと不可避不純物からなる組
成を有するNi基合金で構成された伝熱管が提案されて
いる(特開平7−258781号公報参照)。このNi
基合金で構成された伝熱管を廃熱ボイラに組み込み、こ
の廃熱ボイラを処理能力:200ton /日のごみ焼却施
設に設置し、前記伝熱管の表面温度:500℃、排ガス
温度:650℃の条件で1000時間の操業を行ない、
操業終了後伝熱管を取り出し、表面に付着した灰分や生
成スケールを除去した状態で周方向における肉厚および
断面ミクロ組織を測定した結果、最大減肉量は0.18
〜0.25mm、最大粒界腐食長さは0.01〜0.0
4mmとなっており、優れた高温耐食性を示していた。
エネルギー事情から、ごみ焼却による廃熱を最大限に利
用するために廃熱ボイラの蒸気条件を高温高圧化する傾
向にあり、これに伴ない伝熱管の管壁温度はさらに上昇
し、かつごみの高カロリー化およびプラスチックの増加
により排ガスの腐食性も一段と激しさを増す傾向にあ
り、かかる点から廃熱ボイラの伝熱管には、より一層の
高温耐食性が要求され、さらに伝熱効率向上の点から管
の薄肉化を可能にする高温強度が強く要求されている。
この要求に対して提供された上記従来の特開平7−25
8781号公報記載のNi基合金は、排ガスに対する高
温耐食性がかなり向上しているが未だ十分でなく、した
がって、この従来のNi基合金からなる伝熱管の寿命は
満足のいくものではなかった。
上述のような観点から、より一段と優れた高温耐食性に
優れた長寿命のごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラ用伝熱管
を開発すべく研究を行なった結果、(a)従来の特開平
7−258781号公報記載のNi基合金からなるごみ
焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管は、高温耐粒界腐食
性が十分でないために、腐食性の強いHClやSO2 ガ
ス、Na2 SO4 、K2 SO4 などの溶融硫酸塩、さら
にNaCl、KCl、PbCl2 、ZnCl2 などの溶
融塩化物などが表面に付着堆積した状態で300〜10
00℃の高温の排ガスにさらされると、粒界腐食が進行
し、その結果として十分な高温耐食性が得られず、従っ
て、十分な寿命が得られない、(b)上記従来の特開平
7−258781号公報記載のNi基合金にMg:0.
001〜0.1%含有せしめると、熱間加工性が優れる
と共に高温耐粒界腐食性が向上したNi基合金が得ら
れ、このNi基合金からなるごみ焼却排ガス利用廃熱ボ
イラの伝熱管は特に高温耐粒界腐食性が向上し、その結
果として高温耐食性が一層向上し、伝熱管の寿命が一層
伸びる、(c)上記従来の特開平7−258781号公
報記載のNi基合金にMg:0.001〜0.1%含有
せしめ、これにさらにMn:0.01〜1.0%および
Ca:0.001〜0.1%の内の1種または2種を含
有させることが一層好ましい、などの研究結果を得たの
である。
なされたものであって、 (I)Cr:18.5〜25%、Mo:16.6〜25
%、Nb:0.5〜5%、Fe:0.01〜7%、C:
0.001〜0.05%、Mg:0.001〜0.1
%、B:0.001〜0.1を含有し、さらに、必要に
応じて、(a)W:0.1〜2%、(b)希土類元素:
0.001〜0.1%、Y:0.001〜0.1%、Z
r:0.001〜0.1%、Hf:0.001〜0.1
%の内の1種または2種以上、上記(a)および/また
は(b)を含有し、残りがNiと不可避不純物からな
り、不可避不純物として含まれるSi、PおよびSをそ
れぞれSi:0.1%以下、P:0.03%以下、S:
0.03%以下に制限した組成を有するNi基合金で構
成した高温耐食性、特に高温耐粒界腐食性に優れたごみ
焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管、 (II)前記(I)記載のNi基合金に、さらにMn:
0.01〜1.0%およびCa:0.001〜0.1%
の内の1種または2種を含有した組成を有するNi基合
金で構成した高温耐食性、特に高温耐粒界腐食性に優れ
たごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管、に特徴を有
するものである。
成分組成を上記の通りに限定した理由を説明する。 (a) CrおよびMo これらの成分には、共存した状態で高温のごみ焼却排ガ
スに対する高温耐食性および高温耐酸化性を向上させる
と共に、高温強度を向上させる作用があるが、その含有
量がCrおよびMoのいずれかでもCr:18.5%未
満およびMo:16.6%未満になると前記作用に所望
の効果が得られず、一方その含有量が同じくCrおよび
MoのいずれかでもCr:25%およびMo:25%を
越えると熱間加工性が低下するようになることから、そ
の含有量を、Cr:18.5〜25%(望ましくは1
8.5〜23%)、Mo:16.6〜25%(望ましく
は16.6〜21%)と定めた。
塩や塩化物などに対する耐食性を向上させる作用がある
が、その含有量が0.5%未満では前記の高温耐食性に
所望の向上効果が得られず、一方その含有量が5%を越
えると熱間加工性が低下するようになることから、その
含有量を0.5〜5%、望ましくは0.5〜2%と定め
た。
の含有量が0.01%未満では所望の熱間加工性を確保
することができず、一方その含有量が7%を越えると靱
性が低下するようになることから、その含有量を0.0
1〜7%、望ましくは0.5〜5%と定めた。
量が0.001%未満では所望の高温強度を確保するこ
とができず、一方、C成分の含有量が0.05%を越え
ると、粒界に存在する炭化物の量が増大するようになっ
て、特に高温排ガス中に含有する溶融塩化物による粒界
腐食の進行が促進されるようになることから、その含有
量を0.001〜0.05%と定めた。
食性を向上させる作用があるが、その含有量が0.00
1%未満では所望の効果が得られず、一方その含有量が
0.1%を越えると粒界に金属化合物を生成し、熱間加
工性および高温耐粒界腐食性が低下するようになること
から、その含有量を0.001〜0.1%、望ましくは
0.001〜0.05%と定めた。
含有量が0.001%未満では所望の効果が得られず、
一方その含有量が0.1%を越える粒界に硼化合物を生
成し、熱間加工性および高温耐粒界腐食性を低下するよ
うになることから、その含有量を0.001〜0.1
%、望ましくは0.001〜0.01%と定めた。
あるので必要に応じて含有されるが、その含有量が0.
1%未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一
方その含有量が2%を越えると熱間加工性が低下するよ
うになることから、その含有量を0.1〜2%、望まし
くは0.5〜1.5%と定めた。
ので必要に応じて含有させるが、その含有量が、いずれ
かの成分も0.001%未満では所望の熱間加工性向上
効果が得られず、一方、これらの含有量が0.1%を越
えても熱間加工性により一層の向上効果が得られないこ
とから、その含有量を、希土類元素:0.001〜0.
1%、Y:0.001〜0.1%、Zr:0.001〜
0.1%、Hf:0.001〜0.1%と定めた。
せる作用があるので、必要に応じて添加するが、その含
有量がMn成分で0.01%未満、Ca成分で0.00
1%未満では前記作用に所望の効果が得られず、一方、
その含有量がMn成分で1.0%を越え、Ca成分で
0.1%を超えると、それらの析出相が生成し、熱間加
工性お呼び耐食性が低下することから、Mn:0.01
〜1.0%、Ca:0.001〜0.1%に定めた。
有する場合があるが、Si成分の含有量が0.1%を越
えると靱性が低下するようになり、PおよびSがそれぞ
れP:0.03%およびS:0.03%を越えると、粒
界に偏析するようになって熱間加工性を低下させかつ高
温耐粒界腐食性も低下させ、TiおよびAlの含有量が
それぞれ0.4%を越えると熱間加工性が損なわれるよ
うになる。したがって、Si、P、S、TiおよびAl
はそれぞれSi:0.1%以下、P:0.03%以下、
S:0.03%以下、Ti:0.4%以下、Al:0.
4%以下にとどめなければならない。
例により具体的に説明する。通常の高周波溶解炉を用い
て、表1〜5に示される成分組成をもったNi基合金溶
湯を調製し、インゴットに鋳造し、このインゴットに1
000〜1250℃の範囲内の所定温度で熱間鍛造を施
して直径:41mmの丸棒材とし、ついでこの丸棒材から
直径:38mm×肉厚:6mmの寸法に削り出すことにより
本発明伝熱管1〜45、比較伝熱管1〜2および従来伝
熱管1〜3をそれぞれ製造した。なお、比較伝熱管1〜
2は、これを構成するNi基合金の構成成分のうち、高
温耐粒界腐食性に影響を及ぼすMgの含有量がこの発明
の範囲から外れたものである。
廃熱ボイラに組み込み、この廃熱ボイラを処理能力:2
00ton /日のごみ焼却施設に設置し、前記伝熱管の表
面温度:500℃、排ガス温度:670℃の条件で10
00時間の操業を行ない、操業終了後伝熱管を取り出
し、表面に付着した灰分や生成スケールを除去した状態
で周方向における肉厚を測定し、最大減肉量を求めると
共に、表面部の断面ミクロ組織を観察し、最大粒界腐食
長さを測定し、さらに強度を評価する目的で、上記の熱
間鍛造丸棒材から引張試験用試片を削り出し、この試片
を用い、常温で引張強さを測定し、これらの結果を表6
および表7に示した。
伝熱管1〜45は、従来伝熱管1〜3に比べてほぼ同等
の常温強度を有し、さらに高温のごみ焼却排ガス雰囲気
にさらされた場合、最大減肉量が少なくかつ最大粒界腐
食長さも短いところから、優れた高温耐食性を示すこと
が分かる。しかし、比較伝熱管1〜2に見られるよう
に、これを構成するNi基合金のMg含有量がこの発明
の範囲から外れると高温耐食性、特に高温耐粒界腐食性
が劣ったものになることもわかる。上述のように、この
発明の伝熱管は、一段と優れた高温耐食性を有するの
で、ごみ焼却による廃熱を有効に利用するための廃熱ボ
イラの蒸気条件の高温・高圧化に対応することができ、
さらに優れた常温強度を有するので、薄肉化が可能とな
るとともに、伝熱管の一層の長寿命化が可能となり、ご
み焼却による廃熱を有効に利用するための廃熱ボイラの
技術の向上に大いに貢献し得るものである。
Claims (5)
- 【請求項1】 重量%で、Cr:18.5〜25%、M
o:16.6〜25%、Nb:0.5〜5%、Fe:
0.01〜7%、C:0.001〜0.05%、Mg:
0.001〜0.1%、B:0.001〜0.1を含有
し、残りがNiと不可避不純物からなり、不可避不純物
として含まれるSi、PおよびSをそれぞれSi:0.
1%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下に
制限した組成を有するNi基合金で構成したことを特徴
とする高温耐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイ
ラの伝熱管。 - 【請求項2】 重量%で、Cr:18.5〜25%、M
o:16.6〜25%、Nb:0.5〜5%、Fe:
0.01〜7%、C:0.001〜0.05%、Mg:
0.001〜0.1%、B:0.001〜0.1を含有
し、さらに、W:0.1〜2%を含有し、残りがNiと
不可避不純物からなり、不可避不純物として含まれるS
i、PおよびSをそれぞれSi:0.1%以下、P:
0.03%以下、S:0.03%以下に制限した組成を
有するNi基合金で構成したことを特徴とする高温耐食
性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管。 - 【請求項3】 重量%で、Cr:18.5〜25%、M
o:16.6〜25%、Nb:0.5〜5%、Fe:
0.01〜7%、C:0.001〜0.05%、Mg:
0.001〜0.1%、B:0.001〜0.1を含有
し、 さらに、希土類元素:0.001〜0.1%、Y:0.
001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、H
f:0.001〜0.1%の内の1種または2種以上を
含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、不可避不
純物として含まれるSi、PおよびSをそれぞれSi:
0.1%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以
下に制限した組成を有するNi基合金で構成したことを
特徴とする高温耐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱
ボイラの伝熱管。 - 【請求項4】 重量%で、Cr:18.5〜25%、M
o:16.6〜25%、Nb:0.5〜5%、Fe:
0.01〜7%、C:0.001〜0.05%、Mg:
0.001〜0.1%、B:0.001〜0.1を含有
し、 さらに、W:0.1〜2%を含有し、 さらに、希土類元素:0.001〜0.1%、Y:0.
001〜0.1%、Zr:0.001〜0.1%、H
f:0.001〜0.1%の内の1種または2種以上を
含有し、残りがNiと不可避不純物からなり、不可避不
純物として含まれるSi、PおよびSをそれぞれSi:
0.1%以下、P:0.03%以下、S:0.03%以
下に制限した組成を有するNi基合金で構成したことを
特徴とする高温耐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱
ボイラの伝熱管。 - 【請求項5】 請求項1、2、3または4記載のNi基
合金に、さらにMn:0.01〜1.0%およびCa:
0.001〜0.1%の内の1種または2種を含有した
Ni基合金で構成したことを特徴とする高温耐食性に優
れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP00955797A JP3319317B2 (ja) | 1996-02-05 | 1997-01-22 | 高温耐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-18835 | 1996-02-05 | ||
JP1883596 | 1996-02-05 | ||
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Publications (2)
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JPH09272934A true JPH09272934A (ja) | 1997-10-21 |
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ID=26344316
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00955797A Expired - Fee Related JP3319317B2 (ja) | 1996-02-05 | 1997-01-22 | 高温耐食性に優れたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011046974A (ja) * | 2009-08-25 | 2011-03-10 | Mitsubishi Materials Corp | Ni基合金製ハロゲン系ガス用ボンベのバルブ部材 |
CN103290297A (zh) * | 2013-06-06 | 2013-09-11 | 陕西钛普稀有金属材料有限公司 | 一种含锆钼镁合金及其制备工艺 |
CN103866174A (zh) * | 2013-06-06 | 2014-06-18 | 陕西钛普稀有金属材料有限公司 | 一种高强度镍钼镁三元合金及其制备工艺 |
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1997
- 1997-01-22 JP JP00955797A patent/JP3319317B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN103290297B (zh) * | 2013-06-06 | 2015-07-15 | 陕西钛普稀有金属材料有限公司 | 一种含锆钼镁合金及其制备工艺 |
CN103866174B (zh) * | 2013-06-06 | 2016-01-27 | 陕西钛普稀有金属材料有限公司 | 一种高强度镍钼镁三元合金及其制备工艺 |
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