JPH11230892A - ボイラ用過熱器管の寿命推定方法 - Google Patents

ボイラ用過熱器管の寿命推定方法

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JPH11230892A
JPH11230892A JP10034750A JP3475098A JPH11230892A JP H11230892 A JPH11230892 A JP H11230892A JP 10034750 A JP10034750 A JP 10034750A JP 3475098 A JP3475098 A JP 3475098A JP H11230892 A JPH11230892 A JP H11230892A
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JP
Japan
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test piece
superheater tube
larson
boiler
corrosion
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JP10034750A
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English (en)
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Yutaka Tomono
裕 友野
Ryuichi Hotta
隆一 堀田
Momoyo Sawai
百世 澤井
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Hitachi Zosen Corp
Original Assignee
Hitachi Zosen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 多大な労力を必要としない。短期間でボイラ
用過熱器管の寿命を推定する。 【解決手段】 過熱器管と同一材料からなりかつ周壁に
肉厚の異なる複数の部分2〜4が形成されている管状テ
ストピース1を用意する。テストピース1を過熱器管に
組み込み、テストピース1の肉厚の異なる各部分2〜4
の外表面の温度を測定しつつ、ボイラを所定期間稼働さ
せた後テストピース1を過熱器管から取り外す。テスト
ピース1の肉厚の異なる各部分2〜4のラーソン−ミラ
ーパラメータを求めるとともに、テストピース1の肉厚
の異なる各部分2〜4の外表面の腐食量を測定し、ラー
ソン−ミラーパラメータと腐食量との関係をグラフにす
る。グラフに基いて過熱器管の限界腐食量に該当するラ
ーソン−ミラーパラメータを求め、このラーソン−ミラ
ーパラメータから過熱器管の寿命を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、たとえばごみ焼
却設備におけるごみを燃料とするボイラに用いられる過
熱器管の寿命を推定する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】上述したようなボイラ用過熱器管には燃
焼排ガスとともに飛散した焼却灰の融摘が付着し、溶融
塩により過熱器管の腐食が進行するので、過熱器管とし
ては、一般にオーステナイト系耐熱鋼からなるものが用
いられている。しかしながら、オーステナイト系耐熱鋼
からなる過熱器管においても長期間の使用による腐食は
避けられず、寿命を予測することが重要である。
【0003】従来、過熱器管の寿命は次のような方法で
予測されていた。すなわち、ごみ焼却設備の定期点検時
または定期修理時の度毎に、過熱器管の外径または肉厚
を測定し、これに基いて寿命を予測していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、過熱器管の表面の腐食の進行状況を観察する
には作業者がボイラの中に入って行わなければならず、
しかも定期点検時または定期修理時の度毎に何度も行わ
なければならなくて、多大な労力を必要とするという問
題があった。
【0005】この発明の目的は、上記問題を解決し、多
大な労力を必要とせず、しかも短期間でボイラ用過熱器
管の寿命を推定することのできる方法を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段と発明の効果】この発明に
よるボイラ用過熱器管の寿命推定方法は、過熱器管と同
一材料からなりかつ周壁に肉厚の異なる複数の部分が形
成されている管状テストピースを用意し、このテストピ
ースを過熱器管に組み込み、テストピースの肉厚の異な
る各部分の外表面の温度を測定しつつ、ボイラを所定期
間稼働させた後テストピースを過熱器管から取り外し、
テストピースの肉厚の異なる各部分のラーソン−ミラー
パラメータを求め、テストピースの肉厚の異なる各部分
の外表面の腐食量を測定し、これによりラーソン−ミラ
ーパラメータと腐食量との関係をグラフにし、このグラ
フに基いて過熱器管の限界腐食量に該当するラーソン−
ミラーパラメータを求め、このラーソン−ミラーパラメ
ータから過熱器管の寿命を算出することを特徴とするも
のである。
【0007】この発明の方法によれば、過熱器管と同一
材料からなりかつ周壁に肉厚の異なる複数の部分が形成
されている管状テストピースを過熱器管に組み込んだ場
合、管外部側から管内部の蒸気側への伝熱量が、肉厚の
大きい部分では小さい部分よりも少なくなり、その結果
肉厚の異なる各部分の外表面の温度は異なったものとな
り、各部分のラーソン−ミラーパラメータも異なった値
となる。しかも、肉厚の異なる各部分の外表面の温度が
異なることに起因して、肉厚の異なる各部分の外表面の
腐食量も異なる。したがって、1つのテストピースを用
いるだけで、ラーソン−ミラーパラメータと腐食量との
関係をグラフにすることができる。
【0008】そして、テストピースの腐食量の測定は、
テストピースをボイラの外側に取出して行うことができ
るとともに、ボイラ稼働後所定期間経過した1度だけ行
えばよいので、その作業が簡単になる。しかも、ボイラ
稼働後所定期間経過した1度だけ行えばよいので、短期
間に過熱器管の寿命を推定することができる。
【0009】この発明の方法において、テストピースの
肉厚の異なる各部分のラーソン−ミラーパラメータを求
めるとともに、各部分の外表面の腐食量を測定するまで
のボイラの稼働時間は、1年程度であることが好まし
い。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を説
明する。
【0011】まず、ボイラ用過熱器管と同一材料からな
りかつ周壁に肉厚の異なる複数の部分(2)(3)(4) が形成
されている図1に示すような管状テストピース(1) を用
意する。最も肉厚の大きい第1部分を(2) 、2番目に肉
厚の大きい第2部分を(3) 、最も肉厚の小さい第3部分
を(4) で示す。ついで、このテストピース(1) の周壁に
おける肉厚の異なる各部分(2) 〜(4) に熱電対(図示
略)を取り付けた後、実際のボイラ用過熱器に組み込
む。この状態でボイラを稼働させ、熱電対によりテスト
ピース(1) の肉厚の異なる各部分(2) 〜(4) の外表面の
温度を測定する。そして、所定期間、たとえば1年経過
した後のボイラの定期点検時または定期修理時に、テス
トピース(1) を過熱器管から取り外し、外表面の温度お
よびボイラの稼動時間を基にして各部分(2) 〜(4) のラ
ーソン−ミラーパラメータ(以下、LMと称する)を求
めるとともに、各部分(2) 〜(4) の外表面の腐食量を測
定し、その結果からLMと腐食量との関係をグラフにす
る。
【0012】すなわち、管状テストピース(1) を過熱器
管に組み込んだ場合、外部の燃焼ガス側から内部の蒸気
側への伝熱量が、肉厚の大きい部分では小さい部分より
も少なくなり、その結果肉厚の異なる各部分(2) 〜(4)
の外表面の温度は異なったものとなり、各部分(2) 〜
(4) のラーソン−ミラーパラメータも異なった値とな
る。しかも、肉厚の異なる各部分(2) 〜(4) の外表面の
温度が異なることに起因して、肉厚の異なる各部分(2)
〜(4) の外表面の腐食量も異なる。したがって、1つの
テストピース(1) を用いるだけで、ラーソン−ミラーパ
ラメータと腐食量との関係をグラフにすることができ
る。
【0013】その後、上記グラフに基いて過熱器管の限
界腐食量に該当するLMを求め、このLMから過熱器管
の寿命を算出する。
【0014】ここで、LMが次式で表されることは公
知である。
【0015】LM=T(logt+C)… 式中T:温度(K)、t:時間、C:定数(一般に20
が使用される)である。
【0016】そして、過熱器管の限界腐食量に該当する
LMが上記グラフから求められ、過熱器管の限界腐食量
が既知であり、しかも過熱器管の外表面の温度は、たと
えば400℃となるように制御されるので、上記式から
tを求めることにより、寿命を算出することができる。
【0017】ここで、テストピース(1) をボイラの過熱
器管に組み込んでボイラを稼働させた場合、テストピー
ス(1) の肉厚の異なる各部分(2) 〜(4) の外表面の温度
が異なったものになることを実証するために、次の実験
を行った。
【0018】すなわち、図1に示す管状テストピース
(1) をCr2.25wt%およびMo1wt%を含む鋼
で形成した。テストピース(1) の全長Lは720mm、
外径Oは40mm、内径Iは22mmであり、第1部分
(2) の肉厚は9mmである。また、第2部分(3) の長さ
L1は80mm、外径は34mmであり、この第2部分
(3) の肉厚は6mmである。さらに、第3部分(4) の長
さL3は80mm、外径は28mmであり、この第3部
分(4) の肉厚は3mmである。ついで、このテストピー
ス(1) の肉厚の異なる各部分(2) 〜(4) に熱電対を取付
け、内部雰囲気温度が600℃となされた加熱炉内に入
れるとともに、テストピース(1) 中に常温のアルゴンガ
スを流した。そして、1時間経過して定常状態になった
さいのテストピース(1) の肉厚の異なる各部分(2) 〜
(4) の外表面の温度を測定したところ、第1部分(2) で
は499℃、第2部分(3) では479℃、第3部分(4)
では474℃であった。
【0019】
【実施例】以下、この発明の実施例について説明する。
【0020】実施例1 Cr2.25wt%およびMo1wt%を含む鋼からな
り、かつ長さ20mm、幅15mm、厚さ3mmのテス
トピースを用意した。ついで、このテストピースの表面
に、実際のごみ焼却炉の灰をアセトンで溶かして塗布し
た。ついで、このテストピースを電気炉内に入れ、CO
2 8vol%、O2 8vol%、H2 O18vol%お
よびHCl0.1vol%を含み、残部N2 からなる腐
食ガスを、流量が760ml/分となるように電気炉内
に流しつつ、499℃で72時間加熱した。その後、テ
ストピースを過マンガン酸カリウム3wt%および水酸
化ナトリウム5wt%を含む水溶液で煮沸し、さらにク
エン酸二アンモニウム5wt%を含む水溶液で煮沸する
ことによりスケールを除去した。そして、加熱前後のテ
ストピースの重量を測定することにより腐食量を求め
た。また、加熱温度を上記式に代入し、LMを求め
た。その結果を表1に示す。
【0021】実施例2 加熱温度を479℃とした他は、上記実施例1と同様に
して腐食量およびLMを求めた。その結果を表1に示
す。
【0022】実施例3 加熱温度を474℃とした他は、上記実施例1と同様に
して腐食量およびLMを求めた。その結果を表1に示
す。
【0023】
【表1】 ついで、得られたLMと腐食量との関係をグラフにし
た。このグラフを図2に示す。ここで、過熱器管の限界
腐食量をたとえば100mg/cm2 とすると、図2の
グラフに基いて過熱器管の限界腐食量に該当するLMは
16.8×103となる。そして、過熱器管の外表面の
温度は、たとえば400℃となるように制御されるの
で、上記式にLM、温度を代入してtを求めることに
より、寿命を算出したところ、91200時間(約9
年)であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】過熱器管と同一材料からなりかつ周壁に肉厚の
異なる複数の部分を有する管状テストピースの1例を示
す縦断面図である。
【図2】実施例1〜3において求められたLMと腐食量
との関係を表すグラフである。
【符号の説明】
(1):管状テストピース (2):第1部分 (3):第2部分 (4):第4部分

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 過熱器管と同一材料からなりかつ周壁に
    肉厚の異なる複数の部分が形成されている管状テストピ
    ースを用意し、このテストピースを過熱器管に組み込
    み、テストピースの肉厚の異なる各部分の外表面の温度
    を測定しつつ、ボイラを所定期間稼働させた後テストピ
    ースを過熱器管から取り外し、テストピースの肉厚の異
    なる各部分のラーソン−ミラーパラメータを求め、テス
    トピースの肉厚の異なる各部分の外表面の腐食量を測定
    し、これによりラーソン−ミラーパラメータと腐食量と
    の関係をグラフにし、このグラフに基いて過熱器管の限
    界腐食量に該当するラーソン−ミラーパラメータを求
    め、このラーソン−ミラーパラメータから過熱器管の寿
    命を算出することを特徴とするボイラ用過熱器管の寿命
    推定方法。
JP10034750A 1998-02-17 1998-02-17 ボイラ用過熱器管の寿命推定方法 Withdrawn JPH11230892A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012132587A1 (ja) * 2011-03-31 2012-10-04 三菱重工業株式会社 熱交換器及び熱交換器の余寿命推定方法
JP2015038422A (ja) * 2014-11-25 2015-02-26 三菱重工業株式会社 熱交換器及び熱交換器の余寿命推定方法

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Effective date: 20050510