JPH11323526A - 高硬度溶射皮膜の補修方法 - Google Patents

高硬度溶射皮膜の補修方法

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JPH11323526A
JPH11323526A JP10136258A JP13625898A JPH11323526A JP H11323526 A JPH11323526 A JP H11323526A JP 10136258 A JP10136258 A JP 10136258A JP 13625898 A JP13625898 A JP 13625898A JP H11323526 A JPH11323526 A JP H11323526A
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JP
Japan
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hardness
thermal spray
spray coating
sprayed
high hardness
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Pending
Application number
JP10136258A
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English (en)
Inventor
Yuji Fukuda
祐治 福田
Yoshiaki Ishiguro
淑亮 石黒
Takashi Atsuji
崇志 阿津地
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Mitsubishi Power Ltd
Original Assignee
Babcock Hitachi KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】伝熱管の表面に形成された高硬度溶射皮膜の補
修に際し、補修高硬度溶射皮膜が剥離し難い補修方法を
提供する。 【解決手段】伝熱管1の表面上に残存する高硬度溶射皮
膜2の表面に、ガスノズル6によって不活性ガスを供給
して雰囲気を不活性雰囲気に維持しながら、ガスバーナ
4で、高硬度溶射皮膜2表面の硬度がビッカース硬度5
00HV以下となる温度以上、融点以下の温度に加熱
し、溶射粉末供給器7から供給された高硬度溶射皮膜2
と同一組成の材料を溶射ノズル5から溶射して、補修高
硬度溶射皮膜3を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は高硬度溶射皮膜の補
修方法に関し、特に微粉炭焚ボイラ伝熱管や流動層ボイ
ラ伝熱管等の表面に形成された摩耗防止用の高硬度溶射
皮膜の補修方法に関する。
【0002】
【従来の技術】微粉炭焚ボイラ伝熱管においては、伝熱
管表面に燃焼灰が衝突するため、伝熱管表面が摩耗し、
減肉が生じやすい。また、流動層ボイラの伝熱管におい
ても、伝熱管は流動媒体中に設置されているので、伝熱
管表面に流動媒体が衝突するため、伝熱管表面が摩耗
し、減肉が生じやすい。このため、これらのボイラを長
期間安定して運用するためには、伝熱管表面の摩耗対策
が必要不可欠である。
【0003】この摩耗対策としては、伝熱管表面に耐熱
・耐摩耗性に優れた高硬度物質からなる溶射被膜を形成
する方法が従来から採用されてきている。高硬度物質と
しては、例えば、炭化クロム(Cr32)−ニッケルク
ロム(NiCr)混合物、炭化タングステン(WC)−
ニッケルクロム(NiCr)混合物等が用いられる。
【0004】しかし、これらの高硬度溶射皮膜を用いて
も、摩耗を完全に防止することは不可能であり、長時間
使用した場合には、高硬度溶射皮膜に次第に摩耗が生じ
る。また、プラントの起動・停止時の熱サイクルによっ
て、高硬度溶射皮膜が剥離する場合もある。
【0005】このように、高硬度溶射皮膜に部分的な減
肉が生じたり、剥離が生じた場合には、従来は、高硬度
溶射被膜が形成された新しい伝熱管と交換するか、ある
いは現場で高硬度物質を溶射して補修していた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高硬度
溶射被膜が形成された新しい伝熱管は一般に高価であ
り、その交換には、多大の費用を要するという問題があ
る。
【0007】一方、高硬度物質溶射による補修は、伝熱
管の交換に比して安価に実施することが可能であるが、
補修を施す高硬度溶射皮膜の表面に同じ組成の高硬度物
質を溶射して補修高硬度溶射皮膜を形成した場合、ボイ
ラ運転中に補修高硬度溶射皮膜がしばしば剥離するとい
う問題があった。これは、溶射皮膜の密着力は基材との
反応によって生じるものではなく、溶射物質粒子の基材
への進入(食い込み)によるものであるが、基材が高硬
度物質の場合には、溶射物質粒子の進入が十分には行わ
れ難いためである。補修高硬度溶射皮膜の密着性を改善
するために、高硬度溶射被膜形成前の伝熱管表面への溶
射前処理の場合と同様に、補修を施す残存高硬度溶射被
膜の表面にブラスト処理を行うことがあるが、対象が高
硬度物質であるため粗面化することは困難であり、密着
性の改善は期待し難い。
【0008】本発明の目的は、上記問題点を解決して、
補修高硬度溶射皮膜がボイラの運転中に剥離し難い高硬
度溶射皮膜の補修方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の高硬度溶射皮膜の補修方法は、伝熱管表面に
形成された高硬度溶射皮膜の補修方法において、補修を
施す高硬度溶射皮膜の表面を、上記高硬度溶射皮膜表面
の硬度がビッカース硬度500HV以下となる温度以
上、融点以下の温度に、不活性雰囲気中で加熱し、上記
補修を施す高硬度溶射皮膜の表面に、上記高硬度溶射皮
膜と同一組成の材料を溶射して、補修高硬度溶射皮膜を
形成する。
【0010】この場合、上記不活性雰囲気はアルゴンガ
スまたは窒素ガスで形成する。
【0011】またこの場合、上記補修を施す高硬度溶射
皮膜の表面に、ビッカース硬度300HV以下の材料か
らなる中間溶射層を形成した後、該中間溶射層の上に上
記補修高硬度溶射皮膜を形成する。
【0012】またこの場合、上記高硬度溶射皮膜は、炭
化物、硼化物、酸化物、金属の単独または2種類以上の
複合物からなる。
【0013】
【作用】図4は、代表的な高硬度材料であるCr32
20%NiCrの高速ガス溶射皮膜の硬度(HV(ビッ
カース)硬度)と温度(℃)との関係を示す図である。
図に示すように、この高硬度溶射皮膜の硬度は、室温で
は1000HV以上の高硬度であるが、温度の上昇とと
もに低下し、500℃以上では500HV以下となる。
【0014】発明者等は、補修を施す残存高硬度溶射皮
膜表面の加熱温度、加熱雰囲気と、補修高硬度溶射皮膜
の耐剥離性との関係を調べるため以下のような実験を行
った。先ず、SUS304ステンレス鋼管(45mmφ
×5mmt)の表面に、Cr32−20%NiCrを高
速ガス溶射法によって溶射し、厚さ300μmの高硬度
溶射皮膜を形成した。次いで、グラインダーで研磨し
て、残存高硬度溶射皮膜の厚さを100μmとした。更
に、このようにして作成した試験片の残存高硬度溶射皮
膜の表面に、加熱温度と加熱雰囲気とを種々に変えて、
Cr32−20%NiCrを高速ガス溶射法によって溶
射して補修高硬度溶射皮膜を形成した。残存高硬度溶射
皮膜と補修高硬度溶射皮膜との合計厚さは300μmと
した。その後、600℃で1時間加熱した後、水冷し
て、熱衝撃試験を行った。表1は、その実験結果を示す
表である。
【0015】
【表1】
【0016】表から明らかなように、加熱温度500℃
以下で残存溶射皮膜表面に補修高硬度溶射皮膜を形成し
た場合には補修高硬度溶射皮膜の熱衝撃によって剥離が
発生しているのに対し、500℃以上に加熱して補修高
硬度溶射皮膜を形成した場合には、熱衝撃を加えても剥
離は殆ど生じなかった。また、加熱雰囲気が大気の場合
には、加熱温度が700℃以上では剥離が生じているの
で、加熱雰囲気を窒素ガスやアルゴンガス等の不活性雰
囲気とする必要があることが分かった。
【0017】実験にはCr32−20%NiCrを溶射
材料として使用したが、溶射材料としては、WC−Ni
Cr、MoB3−Ni、Al23−NiCr等の炭化
物、硼化物、酸化物と金属との混合物等からなる高硬度
物質を使用することが可能である。
【0018】上記の検討結果から、Cr32のような高
硬度物質の被溶射物との密着力は、被溶射物表面への高
硬度物質粒子の進入(食い込み)の程度に大きく影響さ
れ、被溶射物表面の硬度が低いほど高硬度物質粒子の進
入が容易となり、被溶射物の硬度が500HV以下の場
合には、被溶射物表面と高硬度溶射被膜との密着力は良
好となることが分かった。
【0019】従って、補修を施す高硬度溶射皮膜と同一
の溶射材料を使用して高硬度溶射皮膜補修を行う場合に
は、補修を施す高硬度溶射皮膜の表面温度を500℃以
上にすれば、補修を施す高硬度溶射皮膜の硬度は500
V以下となり、補修高硬度溶射皮膜と補修を施す高硬
度溶射皮膜との密着力は向上し、ボイラ運転中に補修高
硬度溶射皮膜が剥離することはなくなる。一方、補修を
施す高硬度溶射皮膜の温度が融点以上になった場合に
は、補修を施す高硬度溶射皮膜が溶融状態になり、溶射
物質粒子の食い込みは不可能となって補修高硬度溶射皮
膜の形成が不可能になるので、補修を施す高硬度溶射皮
膜の温度は融点以下とする必要がある。
【0020】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照して説明する。
【0021】(第1の実施の形態)図1は、本発明に係
る第1の実施の形態を説明するための部分断面図であ
る。伝熱管1の材質はSUS304HTB、外径は45
mm、肉厚は5mmである。伝熱管1の表面には、Cr
32−20%NiCrからなる高硬度溶射被膜2が形成
されている。この高硬度溶射被膜2の減肉した部位に、
ガスノズル6によってアルゴンガスを供給して雰囲気を
不活性雰囲気に維持しながら、ガスバーナ4で加熱し、
溶射粉末供給器7から供給されたCr32−20%Ni
Crを溶射ノズル5から溶射して、補修高硬度溶射被膜
3を形成する。
【0022】(第2の実施の形態)図2は、本発明に係
る第2の実施の形態を説明するための部分断面図であ
る。本実施の形態においては、第1の実施の形態のガス
バーナ4に代えて、高周波加熱コイル8を伝熱管1の表
面に設置して加熱を施す。加熱手段以外は第1の実施の
形態と同様であるので説明を省略する。高周波加熱コイ
ル8は、ガスバーナ4よりも加熱温度の制御が容易であ
り、より厳密な温度管理が必要となる高硬度溶射被膜2
の補修に好適である。例えば、WC系材料は温度が過剰
に上昇すると分解しやすく、補修溶射中に割れや剥離が
発生しやすい。このため、本実施の形態のような高周波
加熱による厳密な温度制御が望ましい。
【0023】上記ガスバーナによる加熱や高周波加熱の
他に、レーザ加熱または中周波加熱等により、補修溶射
する表面のみを所定の温度に加熱してもよい。
【0024】(第3の実施の形態)図3は、本発明に係
る第3の実施の形態を説明するための部分断面図であ
る。本実施の形態においては、補修を施す高硬度溶射被
膜2の表面にビッカース硬度300HV以下の中間溶射
層9を設けた後、該中間溶射層9の表面上に補修高硬度
溶射被膜3を形成する。中間溶射層9を設けた点以外は
第1の実施の形態または第2の実施に形態と同様である
ので説明を省略する。本実施の形態は中間溶射層9を設
けるため、第1、第2の実施の形態に比して高コストと
なるが、補修を施す高硬度溶射被膜2が極めて高硬度の
材質で形成されており、母材の融点近くの高温まで加熱
しないと硬度が低下しないような皮膜、例えばアルミナ
等の酸化物系皮膜からなる高硬度溶射被膜2の補修に有
効である。ビッカース硬度がHV300以下の材料とし
ては、AlやFe−Al系、Ni−Cr、Ni−Al等
の金属が好適である。
【0025】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ボ
イラの運転中に剥離し難い補修高硬度溶射皮膜を形成す
ることができ、プラントを長期間安定して運用すること
が可能となるという効果がある。更に、新しい伝熱管と
交換する従来の方法に比して費用を大幅に低減できると
いう効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施の形態を説明するため
の部分断面図である。
【図2】本発明に係る第2の実施の形態を説明するため
の部分断面図である。
【図3】本発明に係る第3の実施の形態を説明するため
の部分断面図である。
【図4】Cr32−20%NiCrの高速ガス溶射皮膜
の硬度と温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
1…伝熱管 2…高硬度溶射被膜 3…補修高硬度溶射被膜 4…ガスバーナ 5…溶射ノズル 6…ガスノズル 7…溶射粉末供給器 8…高周波加熱コイル 9…中間溶射層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】伝熱管表面に形成された高硬度溶射皮膜の
    補修方法において、補修を施す高硬度溶射皮膜の表面
    を、上記高硬度溶射皮膜表面の硬度がビッカース硬度5
    00HV以下となる温度以上、融点以下の温度に、不活
    性雰囲気中で加熱し、上記補修を施す高硬度溶射皮膜の
    表面に、上記高硬度溶射皮膜と同一組成の材料を溶射し
    て、補修高硬度溶射皮膜を形成することを特徴とする高
    硬度溶射皮膜の補修方法。
  2. 【請求項2】上記不活性雰囲気がアルゴンガスまたは窒
    素ガスからなることを特徴とする請求項1に記載の高硬
    度溶射皮膜の補修方法。
  3. 【請求項3】上記補修を施す高硬度溶射皮膜の表面に、
    ビッカース硬度300HV以下の材料からなる中間溶射
    層を形成した後、該中間溶射層の上に上記補修高硬度溶
    射皮膜を形成することを特徴とする請求項1に記載の高
    硬度溶射皮膜の補修方法。
  4. 【請求項4】上記高硬度溶射皮膜が、炭化物、硼化物、
    酸化物、金属の単独または2種類以上の複合物からなる
    ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一つ
    の請求項に記載の高硬度溶射皮膜の補修方法。
JP10136258A 1998-05-19 1998-05-19 高硬度溶射皮膜の補修方法 Pending JPH11323526A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007332462A (ja) * 2000-12-12 2007-12-27 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置の再生方法,プラズマ処理容器内部材,プラズマ処理容器内部材の製造方法及びプラズマ処理装置
JP2008028052A (ja) * 2006-07-20 2008-02-07 Tokyo Electron Ltd 静電吸着電極の補修方法

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