JPS6353212A - 既設ボイラのステンレス管体処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は既設ボイラにおいて、過熱器管、再熱器管等に
使用されていたステンレス管体の内表面を処理する方法
に関し、既使用管内面の水蒸気酸化スケールの除去及び
耐高温水蒸気酸化性を適切に図シ、シかも使用中に劣化
した材質を適切に回復せしめることができる処理方法を
提供せんとするものである。

〔従来の技術及びその問題点〕

火力発電用ボイラ等の大型ボイラ用鋼管としてオーステ
ナイト系ステンレス鋼のような鉄系合金管が用いられる
が、このような管体はその内面がＳＯＯ〜６５０℃とい
う高温水蒸気に＠されるため、スケールの生成が著しい
。このような管内面のスケールは、例えばボイラ使用開
始後数年で１００４以上に成長する場合があり、このス
ケール層は管体の合金元素を含む内層と、合金元素をほ
とんど含まない外層という物理的性質が異なる内外スケ
ール層からなるため、その外層スケールがボイラの停止
時等の温度変化によって剥離し易く、このような剥離ス
ケールが蒸気とともに蒸気タービンに運ばれ、タービン
のノズル翼等の破損−？摩耗の原因となる。ま九、この
剥離スケールが大量になると管内に堆積して過熱器等の
曲管部等において管閉塞を起こし、蒸気流を阻害して管
壁温度を異常に上昇せしめ、管の噴破事故の原因と々る
ことがある。

とのような問題に対し、従来耐高温水蒸気酸化性が増強
されたボイラ用鋼管の製造方法が種々提案されているが
、このような鋼管を使用する対策は、新たに製造される
ボイラには有効ではあるが、既に継続的に使用されてい
る未対策の既設ボイラについては全く関与しない。一般
にこのような既設ボイラについては、定期的に放射線検
査等によってスケール閉塞状態を検知し、状況によって
曲管部を切断離脱せしめてその中のスケールを除去し、
再び溶接接合するという対策が採られているが、このよ
うな作業を定期的に実施することは極めて煩雑であると
ともに、そのためのメンテナンス費用もかかシ、またス
ケールが堆積するまでの期間も種々の条件によシ一定し
ないためスケール閉塞状態に対応させて適用できない場
合があり、対策としては完全なものとは言い離い。この
ように未対策既設ボイラについては、生成し剥離したス
ケールを管外に除去するという面からだけの対策が採ら
れているに過ぎないのが現状であって、その内容も上述
したように煩雑且つ不完全なものであ）、このような既
設ボイラに対する効果的な処理手段の実用化が望まれて
いたものである。

また、上記したよう々過熱器管や再熱器管は高温条件下
での長期間の使用によってその強度が劣化し、一定の使
用寿命を有するものであるが、このような材質劣化につ
いても何ら対策が採られていないのが現状である。

〔発明の構成及び実施例〕

本発明はとのような従来の問題点に鑑みなされたｔので
、既設ボイラの管体に対し、生成したスケールの除去と
ともに、耐高温水蒸気酸化性を向上させスケールの生成
防止を適切に図ることができ、しかも材質の劣化を適切
−回復せしめるような処理を施すようにしたものであシ
、その基本的特徴とするところは、既設ボイラから取）
外したステンレス管体に対し、スケール層の除去を容易
にし且つ劣化した材質を回復せしめることを目的として
溶体化熱処理を施した後、管体内面に対し脱スケールと
加工層形成を目的としたショツトブラスト加工を施すよ
うにしたことにある。

以下本発明を具体的に説明する。

本発明の対象となるボイラ用鋼管としては過熱器管、再
熱器管等があシ、これらは各単位或は複数本の管体をス
ペーサによシ連結してなるパネル単位で取り外され、本
発明の処理が施される。

このようにして取〕外された管体に対し、本発明ではま
ず、溶体化熱処理を行い、次いで管体内面に対しショツ
トブラスト加工を行うものであり、このような一連の処
理において、まず溶体化熱処理よよって劣化した管体の
強度が回復せしめられるとともに、その際の高温加熱と
急冷によってスケールがルーズになシ除去され易い状態
流なる。これにショツトブラスト加工を行うものでち）
、加工の前半部でスケールが除去されるとともに、続く
加工の後半部で管内面に冷間加工が施され、耐高温水蒸
気酸化性に優れた保証被膜を形成し得る加工層が形成さ
れる。

前記溶体化熱処理は固溶化に必要な加熱温度で行われる
ことは言うまでもない。大型ボイラに用いられる１８−
８系ステンレス鋼管はσ脆化を起こし易く、長期間の使
用によ）強度が低下するものであシ、本発明では上記溶
体化熱処理によシその強度を回復させる。

また、との高温熱処理によシスケールがルーズな状態に
なシ、後工程のショツトブラスト加工（よる脱スケール
効果を十分く確保することができる。ポイ２の管体内面
のスケール層は、溶体化熱処理温度よ）もかなシ低目の
５００〜６５０°０の温度域で生成するものでら夛、こ
のようにして生成したスケール層は溶体化熱処理のよう
な高温、域での加熱と急冷を受けるとクラック等を生じ
て極めてルーズな状態となシ、その除去が容易になる。

この溶体化熱処理は一般に１０５０　’Ｏ以上の温度。

１分以上の条件で行うことが好ましい。

ショツトブラスト加工では、炭素鋼、合金鋼、ステンレ
ス鋼等のスチールボール或は他の硬質粒子を適当な圧力
と吹き付は量で管内Ｘに吹き付けるもので、そＯ実施方
法としては、例えば先端に噴射ノズルを有する導入管を
管体内に挿入し、そのノズルから約４５度の角度で粒子
を全内直方向に噴射させながらノズルを管長方向で移動
させる方法、或はノズルから粒子を特定方向に噴射させ
つつ管体を回転させながらノズルを管長方向に移動させ
る方法等を採ることができる。なお、このショツトブラ
スト加工で用いられる粒子としては、脱スケールを主体
として考えた場合スケールの研削を行い易い角付外面形
状のもの（例えばアルミナ）が、また冷間加工による加
工歪層の形成を主体として考えた場合、上記スチールボ
ール等の平滑外面形状のものが適していると言うことが
でき、このため例えばショツトブラスト加工の工程を２
段階に分け、前段階では脱スケール性に主体をおいてこ
れに適したアルミナ等の粒子（角付外面形状の粒子）を
用い、後Ｒｎでは冷間加工に適したスチールボール等の
粒子（平滑外面形状の粒子）を用いる等■方法を採ると
とができるＯ 上記したように、このショツトブラスト加工によってス
ケールがほとんど完全に除去されるとともに、管内両国
加熱によってＣｒが拡散し易い加工層が形成され、ボイ
ラ使用による加熱状態時にＣｒが拡散することによって
、上記加工層に保護被膜が形成され、この被膜により高
度の耐高温水蒸気酸化性が得られる。ここで、このよう
な加工層によシ十分な耐酸化性を得るには、該加工層を
おる程度の厚みで均一に形成させることが好ましく、通
常は上記加工層は１０μ程度以上の層厚で形成せしめら
れる。また、このような層を均一に得るため、通常４．
ＯＳ／♂以上の吹き付は圧力、０．０２　＆Ｆ／ｃｍ”
　７ｍ　ｉｎ以上の吹き付は量でり１ット粒子が吹き付
けられる。またショツトブラスト加工による加工層の形
成はその表面硬さによっても評価することができ、通常
所定の層厚（例えば４０μ）の部分がビッカース硬度で
２８０（Ｈマ２８０）程度以上となるように加工を行う
ようセすることが好ましい。

次に本発明の一実施例について説明すると、既設火力発
電用大量ボイラの二次過熱器から使用期間約５年の過熱
器管（８ＵＳ　３２１　Ｉ（ＴＢ。

測定平均外径４五Ｏｍ　、同肉厚８．２　ｍ　）を取り
出し、本発明法で処還を行った。なお、上記管体内面の
スケール層は平均値で内層が５２μ、外層が１８μ（何
回か剥離を繰シ返したものと推定される）であった。本
発明法によって１１７０°０×５分の溶体化熱処理を施
した後、管内面に対し、ア、／Ｉ／ミナ粒を吹付圧力＝
６．５　Ｅｌ／ｃｍ”で全周方向に向けて吹き付けて脱
スケールを行った後、スチールショットを管長方向で移
動する径２０四のノズルから吹付圧カニ　６．５０７ｃ
ｍ”　、吹付量：　１０　Ｑ／ｍｉｎで全周方向に噴射
し、冷間加工を施した。第１図は取り外したｉまの管体
の組織であシ、炭化物の析出、ｌ相の析出が生じておシ
、材質的に劣化した組織となっている。第２図は本発明
による処理材の組織を示すものであり、炭化物の固溶が
生じ、材質的に回復していることが示されている。また
第３図はショツトブラスト後の内表面近傍の断面ミクワ
組織（６５０°０×２時間析出処理後、顕微鏡拡大３０
０倍）を示すもので、内嵌層側に上記ショツトブラスト
加工による加工層（Ａ）が形成されていることが判る。

以上のよう麦供試管の耐高温水蒸気酸化性を６５０°０
Ｘ５００時間の促進試験によ）ｐ！査した。比較のため
、同様の材質及びサイズの新雪（未処理）についても試
験を行った。この促進試験の結果、上記未処理の比較材
では平均約５０ｐのスチール層が形成されたのに対し、
本発明による処理材では１μ以下のスケール付着がみら
れるだけであり、極めて高い耐高温水蒸気酸化性が得ら
れていることが判明した。そして、このような促進試験
による本発明処理材と比較材との比較から、本発明法で
処理され九管体は剥離を生じるようなスケールの生成が
長期間に亘って抑えられることが推定される。また第４
図は本発明処理材のクリープ破断強度の回復状態をボイ
ラから取り出したままの管体（比較材）と比較して示し
たものであシ、比較材に対し本発明処理材では新材並み
に強度が回復していることが判る。

〔発明の効果〕

以上述べた本発明によれば、既設ボイラにおける過熱器
管や再熱器管等の管体のスケールを確実に除去し、しか
もその耐高温水蒸気酸化性を向上させ剥離を生じるよう
なスケールの生成を長期間に亘って確実に防止すること
ができ、加えて長期間の使用によって劣化した強度を十
分に回復せしめ、過熱器管や再熱器管等の寿命を大幅に
延長せしめることができるものであシ、スケール生成の
防止や材質劣化の防止に何らの対策も採られなかった既
設ボイラのスケール対策及び材質劣化対策として極めて
有効なものであるということができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はボイラから取り外しままの管体の組織の顕微鏡
拡大写真（倍率１００倍）である。第２図は本発明処理
材の組織の顕微鏡拡大写真（倍率１００倍）である。第
３図は本発明実施例においてシ冒ットプ２スト加工後６
５０℃×２時間析出処理を行った処理材の管体内表面近
傍断面ミクロ組織の顕微鏡拡大写真（倍率３００倍）で
ある０第４図は本発明処理材のクリープ破断強度の回復
状態をボイラから取り外しままの管体と比較して示すも
のである〇 第　　７　　図 第　　２　　図 第３凶 第４図 Ｉ温間（ｈｒ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 既設ボイラから取り外したステンレス管体に対し、溶体
   化熱処理を施した後、内面脱スケールと冷間加工層形成
   を目的としたショットブラスト加工を施すことを特徴と
   する既設ボイラのステンレス管体処理方法。