JPS6354598A - 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
耐高温水蒸気醗化性を適切に図り、しかも使用中に劣化
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９１４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５００〜６５０℃
という高温水蒸気に曝されるため、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１００μ以上に成長する場合があ）、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詩吟の
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
ル翼等の破損や摩耗の原因となる。またこの剥離スケー
ルが大量になると管内に堆積して過熱器醇の曲管部勢に
おいて管閉塞を起し、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なることがある。

こ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
な作業を定期的に夾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万
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
があシ、対策としては完全力ものとは言い難い。乙のよ
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、その内容本上述し
たよりに煩雑且つ不完全なものであシ、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。

オた、上記したような過熱器管や再熱管は高温条件下で
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〕

本発明はこのような従来の問題点に鑑みなされたもので
、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止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
に回復せしめるような処理を施すようにしたものであり
、その基本的特徴とするところは、既設ボイラから取如
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、内面脱スケールを目的とした
化学洗浄を施し、しかる後管体内面に対し、加工層形成
または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
熱器管等があわ、これらは各管単位或いは複数本の管体
をスペーサにより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。

とのようにして取り外された管体に対し、木兄り］では
まず、溶体化熱処理を行い、次いで管体内面に対し化学
洗浄を行い、しかる後ショツトブラスト加工を行うもの
であわ、このような一連の処理において、まず溶体化熱
処理に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
ーズにな夛除去され易い状態になる。そして続く化学洗
浄によって内面スケールが除去され、さらに続くショツ
トブラスト加工によって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護被膜を形成し得る加工層
が形成される。また、化学洗浄によって内面スケールが
完全には除去されず、局部的にスケールが残存すること
がらシ、とれを長時間化学洗浄してもいたずらに母材を
浸食させるため、この場合には化学洗浄に続くショツト
ブラスト加工によシ内面スケールを除去せしめ、スケー
ル除去をほぼ完全に行う。そして、さらにこのショツト
ブラストによって上記と同様管内面に冷間加工が施され
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脆化を起し易く長期間の使用に
よシ強度が低下するものであわ、本発明では上記溶体化
熱処理によυその強度を回復させる。またこの高温熱処
理によシスケールがルーズな状態にカシ、後工程の化学
洗浄による脱スケール効果を十分に確保することができ
る。ボイラの管体内面のスケール層は、溶体化処理温度
よシもかなシ低目の５００〜６５０℃温度域で生成する
ものであシ、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。この溶体化処理は一般に１０５０℃以上の
温度、１分以上の条件で行うことが好ましい・ 上記化学洗浄は、各種の酸等の組み合せ溶液を管内に通
す等の方法で行われるもので、これによって内面スケー
ルがほぼ完全に除去される。

続く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いは他の硬質粒子を適当
な圧力と吹き付は量で管内面に吹き付けるもので、その
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
で粒子を全内面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、或い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。

上記したようにこのショツトブラスト加工によって、管
内面に加熱によって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
によシ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
工層をある程度の厚みで均一に形成させることが好オし
く、通常は上記加工層はｌＯμ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
４．０　Ｋｙ／ｌｙｐ？以上の吹き付は圧力、０．０２
　Ｋ４７ｃｍ”／ｍｉｎ以上の吹き付は量でショツト粒
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（Ｈｖ２８０）程度以上となるよ
うに加工を行うように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
電用大型ボイラの二次過熱器から使用期間約５年の過熱
器管（ＳＵＳ　３２１　ＨＴＢ　。

測定平均外径４５．０　ｆｌＪ同肉厚８．２　ｍｍ　）
を取り出し、本発明法で処理を行った。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
（何回か剥離を繰り返したものと推定される）であった
。本発明法によって１１７０℃×５分の溶体化熱処理を
施した後、化学洗浄を施し、しかる後ショツトブラスト
加工な施したものであ勺、ショツトブラスト加工にはス
チールショットヲ用い、このスチールショットを径２０
箇のノズルから吹付圧カニ　６．５Ｋｆ／／、吹付量１
０　Ｋｆ／ｍｉｎの条件で内面全周方向に噴射し、ノズ
ルを管長方向に移動させて施工した。第１図は取り外し
たｔまの管の組織であり、炭化物の析出、σ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シ、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
断面ミクロ組織（６５０℃Ｘ２時間析出処理後顕微鏡拡
大３００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。

以上のような供試管の耐高温水蒸気酸化性を６５０℃×
５００時間の促進試験によシ調査した。比較のため、同
様の材質及びサイズの新。

管（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５０μのスケール
層が生成したのに対し、本発明による処理材では１μ以
下のスケール生成がみられるだけであシ、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た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。着た第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ｉｔＯ管体（
比較材）と比較して示したものであυ、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全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等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ｌ−＼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ョツトブラスト加工
後６５０℃×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。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オまの管体と比較して示
すものである。 第　　１　　図 第　　３　　凶

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （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、 内面脱スケールを目的とした化学洗浄を施し、しかる後
   管体内面に対し、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。
2. （２）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、 内面脱スケールを目的とした化学洗浄を施し、しかる後
   管体内面に対し、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。