JPH01167382A - 耐熱型防食被膜 - 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〕 本発明は重油専焼ボイラ、発電用ボイラ、ソーダ回収ボ
イラ、ゴミ焼却ボイラ等の高温部伝熱器管表面に付着形
成させる耐熱型防食被膜に関するものである。

〔従来の技術〕

近年重油専焼ボイラ等に於いて、　ＮＯｘ対策のための
燃焼法改善による火炉上部温度の上昇や脱硫装置の普及
による高硫黄燃料の採用等の要因によシ、高温部伝熱器
管表面に付着する燃焼灰によって高温部伝熱器管の腐食
が起こシつつある。

この高温部伝熱器管表面に付着する燃焼灰はＶ、　Ｎａ
、　Ｓ、　Ｏを主成分とする腐食性の強いｖ２０３−Ｎ
ａ２ＳＯ＜系の物質である事が知られている。ここで、
高温部とは付着燃焼灰の表面温度が２００〜１５００℃
の温度域である。

このような付着燃焼灰による脳食対策としては周知のよ
うに大別して。

ｌ）高温部伝熱器管の材質の改良 ２）高温部伝熱器管表面に付着する燃焼灰の改質（低Ｓ
、Ｖ燃料への転換や、燃料への防食剤の添加） ３）高温部伝熱器管の表面加工処理 等の方法が現在各方面で研究開発されつつあり。

特に、前述の分類に従えば２）の応用による３）の改良
に関するもので、特開昭５９−４６６１号公報に記載さ
れているボイラ等の高温部伝熱器管表面に、　Ｍｇ、　
Ｏａ、　　Ｂａ、　Ｂｅ等のアルカリ土類金属炭酸塩の
１種以上を含有した混合物を、珪酸塩系バインダーにて
付着形成させた耐熱型防食被膜がある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

この特開昭５９−４６６１号公報に記載されているもの
は、ボイラ等の高温伝熱器管表面に＝Ｍｇ＋Ｏａ、　Ｂ
ａ、　Ｂｅ等のアルカリ土類金属炭酸塩を珪酸塩系バイ
ンダーでたんに付着形成させただけのものであシ、急熱
、急冷等の繰返しの熱衝撃でひび割れ、剥離などが生じ
る欠点があった。

特に高温伝熱器管が高温にさらされた時、フェライト系
鋼、マルテンサイト系鋼のように比較的に熱膨張係数が
小さいものについては前記防食被膜は剥離しにくいが、
オーステナイト系鋼のように熱膨張系数が大きいもので
は熱膨張係数の違いによシ剥離してしまい、被膜の形成
ができなかった。

〔問題点を解決するための手段〕 本発明はこのような従来の方法における欠点を除去する
ためになされたもので、前述の特開昭５９−４６６１号
公報に記載されている耐熱型防食被膜の改良に関するも
のであり、ボイラ等の高温部伝熱器管表面に、　Ｍｇ、
　Ｏａ、　Ｂａ、　Ｂｅ等のアルカリ土類金属炭酸塩の
１種以上を含有した混合物と前記高温部伝熱管材の金属
又は金属酸化物、あるいはそれと同等の熱膨張係数を有
する金属化合物の粉末との混合物を、珪酸塩系バインダ
ーにて付着形成させた。ことを特徴とする耐熱型防食被
膜である。

〔作用〕

アルカリ土類金属の炭酸塩は、珪酸塩系バインダーに良
く分散し、塗布の際、均一にかつ緻密に伝熱器管表面に
密着し、又、高温部伝熱管材の金属又は金属酸化物、る
るいはそれと同等の熱膨張係数を有する金属化合物の粉
末を分散させる事で管材との熱膨張係数の違いが少なく
なシ、熱衝撃によるひび割れ、剥離等が起らない。

〔実施例〕

本発明を第１図に従って説明する。第１図において、１
は高温部伝熱器管表面の金属、２は金属１の表面に珪酸
塩系バインダーによって形成されたＭｇ、　Ｏａ、　Ｂ
ａ、　　Ｂｅ等のアルカリ土類金属炭酸塩の１棟以上を
含有した耐熱型防食被膜、３は耐熱型防食被膜２の内部
に分散した高温部伝熱管材の金属１又は金属酸化物、あ
るいはそれと同等の熱膨張係数を有する金属化合物の粉
末、４は耐熱型防食被膜２の内部に存在する空隙、５は
耐熱型防食被膜２の表面に付着する腐食性の強いＶ２Ｏ
５−Ｎａ２ＳＯ４系のスケールである。

この第１図において、耐熱型防食被膜２がＭｇ。

Ｏａ、　　Ｂａ、　　Ｂｅ等のアルカリ土類金属化合物
を含有しない耐熱型防食被膜の場合、スケール５は高温
に加熱されると溶融して耐熱型防食被膜２の内部に存在
する空腹４を浸透し、結局金属１０表面に到達する。こ
こで後記の反応式第１式及び第２式によって金属表面が
局部的に酸化及び硫化され、これが拡大して金属１と耐
熱型防食被膜２との境界を破壊し腐食が進行する。

ところが、前述の耐熱型防食被膜２にＭｇ、　Ｃａ、Ｂ
ａ、Ｂｅ等アルカリ土類金属化合物が存在すると、第１
図においてスケール５が高温に加熱されて溶融し耐熱型
防食被膜２の内部に存在する空腹４に浸透しても、スケ
ール５はこの空腹４を通過する間に空隙４表面上のＭｇ
、　Ｏａ、　Ｄａ。

Ｂｅ等のアルカリ土類金属化合物を取込み反応して９例
えばアルカリ土類金属化合物がＣａ化合物の場合ＯａＯ
Ｖ２Ｏ５Ｎａ２ＳＯ４系のスケールに変化するため、ス
ケール５の融点が上昇して空隙内で凝固する。

しかし、耐熱型防食被膜２に高温部伝熱管材の金属ｌ又
は金属酸化物、あるいはそれと同等の熱膨張係数を有す
る金属化合物の粉末３が存在しない従来の耐熱型防食被
膜（特開昭５９−４６６１　）の場合、急熱、急冷等の
繰返しの熱衝撃でひび割れ、剥離等が生じ、そこから腐
食性の強いＶ２Ｏ５Ｎａ２ＳＯ４系のスケール５が浸入
し、腐食が進行するのである。

ところが高温部伝熱器管表面の金属１にｅ　Ｍｇ＊Ｏａ
、　　Ｂａ、　Ｂｅ等のアルカリ土類金属炭酸塩の１種
以上と高温部伝熱管材の金属１又は金属酸化物、あるい
はそれと同等の熱膨張係数を有する金属化合物の粉末の
１種以上とを含有した混合物を、珪酸塩系バインダーに
て付着形成させた本発明の耐熱型防食被膜２の場合、た
とえ高温部伝熱管材が熱膨張係数が大きいオーステナイ
ト系鋼でも、高温部伝熱管材の金属１又は金属酸化物、
あるいはそれと同等の熱膨張係数を有する金属化合物の
粉末が耐熱性防食被膜２の内部に分散しているために高
温部伝熱器管表面の金属１と耐熱性防食被膜２の熱膨張
係数の違いが少なくなり急熱、急冷等の繰返しの熱衝撃
に対してもひび割れを生じなく、剥りも起らないのでる
る。

次に、　Ａ＃、　　Ｓｉ、　Ｚｎ等の無機質を金属表面
に付着形成させるバインダーとして、リン酸塩系及び珪
酸塩系のものが知られている。本発明者等は珪酸塩系バ
インダーについて、前述のアルカリ土類金属化合物をボ
イラ等高温伝熱器管表面に付着形成させる方法を種々検
討した。その結果アルカリ土類金属の炭酸塩が珪酸塩基
バインダー例えば珪酸ナトリウム水溶液に良く分散し、
塗布形成後の被膜の密着性、均一性、緻密性が良好であ
る事を見出したのである。そして。

アルカリ土類金属の他の化合物９例えば水酸化カルシウ
ム、硫酸カルシウムなどは珪酸ナトリウム水溶液と混合
すると固化し、金属表面に塗布成形する事が出来ない。

以上の如く１本発明社腐食性のスケール５とアルカリ土
類金属炭酸塩とが反応して耐熱型防食被膜２中の空隙４
をふさぎ、腐食性のスケール５と金属との接触を断つ事
によって腐食を抑制する事とアルカリ土類金属炭酸塩を
金属表面に塗布成形させる方法として珪酸塩系バインダ
ーを用いる事と高温部伝熱管材ｌの金属又は金属酸化物
あるいはそれと同等の熱膨張係数を有する金属化合物の
粉末を分散させる事によって急熱、急冷等の繰返しの熱
衝撃性を向上させる事を特徴としている。

また９本発明においてはＭｇ、　Ｏａ、　　Ｂａ、　Ｂ
ｅ等′　のアルカリ土類金属炭酸塩ＫＡ１．　　Ｓｉ、
　　Ｚｎ、　　Ｚｒ等の金属及びその酸化物を添加して
もその効果がある事、そして、　Ｍｇ、　Ｏａ、　　Ｂ
ａ、　　Ｂｅ等のアルカリ土類金属炭酸塩としては、そ
れらの化合物を含む石灰石（ＣａＯ０３）　＊　白亜（
０ａＣＯ３）　、方解石（０ａＣＯａ　）　＋あられ石
（０ａＯＯａ　）　＃大理石（ＯａＣ！Ｏａ　）　ｓ白
雲石（ＣａＣＯ３・ＭｇＣ０３）、菱苦土鉱（Ｍｇ００
ａ　）ｅ毒重石（ＢａＯＯｓ　）等の如き鉱石でも良い
事。

さらに、珪酸塩系バインダーとしては珪酸ナトリウムを
はじめｓ　Ｏａ、　Ａｍ’、　Ｚｎ、　Ｃｏ、　Ｆｅ、
　Ｂａ。

Ｂｅ、　Ｍｇ、　Ｍｎ、　Ｌｉなどの珪酸塩及びその２
種類以上を組合せたものでも良い事、は云うまでもない
。

反応式 Ｎａ２ＳＯ４＋８Ｒ十Ｍ−＋ＮａｚＯ＋８ＲＯ＋ＭＳ　
−−−−第２式但し、Ｒ：不特定の環元剤 Ｍ：金属 次に、実施例によって本発明を具体的に示す。

腐食事故を起した重油専焼゛ボイラの高温部伝熱器管に
付着していたスケールを採取し、粉砕後、この腐食性の
スケール５を充填した磁性ルツボに第１表の陽１〜翫３
の試験片を浸漬して電気炉にて腐食試験を行った。

なお、試験条件は、酸素濃度：　５　ＶＯＲ％、炭酸ガ
ス濃度：１５Ｖ（Ｍ％、亜硫酸ガス濃度：０．５ｖＯ１
％、残シ窒素ガスの雰囲気とし、試験温度：６５０°Ｃ
９試験時間合計：２００時間で、その間２４時間毎に試
験片を浸漬した磁性ルツボを電気炉から室内に取出し、
急熱、急冷の熱衝撃を繰返し与えた。

又、試験片は２０ＩＩＩ１１×５０ｆＩｆｆｌ×５閣の
８Ｕａ８０４を用い、耐熱型防食被膜２は５０ｗｔ％の
珪酸す）　ＩＪウム水溶液を５０ｗｔ％、炭酸カルシウ
ム粉末を５（）ｗｔ％とじた溶液を試験片に塗布し、付
着成形させたものと５０ｗｔ％の珪酸ナトリウム水溶液
を５０ｗｔ％、炭酸カルシウム粉末２５ｗｔ％、試験片
と同材の５ＵＳ８０４の粉末を２５ｗｔ％とを混合した
溶液を試験片に塗布し、付着成形させたものとを用いた
。

第１表　腐食試験片 第２表　腐賞試験結果 〔発明の効果〕 この結果、第２表の様に９本発明によるＯａ等アルカリ
土類金属炭酸塩と試験材と同材の５ＵＳ３０４の粉末と
を珪酸塩系バイ、ンダーによって付着成形せしめた耐熱
型防食被膜（磁８）は従来のＯａ等アルカリ土類金属炭
酸塩を珪酸塩系バインダーによって付着成形せしめた無
機質塗料の被膜（凪２）に比して１７１０前後の腐食減
量であシ、耐食性が著しく向上する事が判る。

又、腐食試験後の試験片を調べた結果凪２の試験片には
試験片表面にＮａ、　　Ｖ等の腐食性物質が認められ、
陽３の試験片ではそれが認められなかった。仁の事から
も本発明の無機質被膜は熱衝撃にも強く耐食性被膜とし
て有効である事がわかる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の既念図である。 ｌ・・・金属、２・・・耐熱型防食被膜、８・・・粉末
。 ４・・・空Ｆｆｉ、５・・・スケール。 代！２人　石　川 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ボイラ等の高温部伝熱器管表面に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、
   Ｂｅ等のアルカリ土類金属炭酸塩の１種以上を含有した
   混合物と、前記高温部伝熱管材の金属又は金属酸化物、
   あるいはそれと同等の熱膨張係数を有する金属化合物の
   粉末との混合物を、珪酸塩系バインダーにて付着形成さ
   せたことを特徴とする耐熱型防食被膜。