JPH03130644A - エロージョン速度検出方法 - Google Patents
エロージョン速度検出方法Info
- Publication number
- JPH03130644A JPH03130644A JP26792189A JP26792189A JPH03130644A JP H03130644 A JPH03130644 A JP H03130644A JP 26792189 A JP26792189 A JP 26792189A JP 26792189 A JP26792189 A JP 26792189A JP H03130644 A JPH03130644 A JP H03130644A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- erosion
- aluminum oxide
- thickness
- heat transfer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
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。
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、石炭焚きボイラ等で問題となる伝熱管のエロ
ージョンによる減肉量及び減肉速度を測定する方法に関
するものである。
ージョンによる減肉量及び減肉速度を測定する方法に関
するものである。
石炭を燃料とする発電用ボイラにおいては、石炭中に含
まれる灰分がフライアッシュとなって燃焼ガスの流れに
乗って飛散する際にボイラ内に設置されている伝熱管群
に衝突し、伝熱管が減肉損傷を受ける現象、すなわちア
ッシュエロージョンが発生することはよく知られている
。第５図はボイラの概略図であって、図中６は１次過熱
器、７は節炭器、８は再熱器、９は節炭器出口管寄、１
０は節炭器入口管寄、１１は１次過熱器入口管寄を示し
、アッシュエロージョン現象は主に１次過熱器６や節炭
器７が設けられているボイラ燃焼室壁面１３付近の燃焼
ガス流が集中したり、あるいは偏流して燃焼ガスの流れ
が速くなる部位（特に第５図中、符号１２で示す位置）
において特に問題となっている。
まれる灰分がフライアッシュとなって燃焼ガスの流れに
乗って飛散する際にボイラ内に設置されている伝熱管群
に衝突し、伝熱管が減肉損傷を受ける現象、すなわちア
ッシュエロージョンが発生することはよく知られている
。第５図はボイラの概略図であって、図中６は１次過熱
器、７は節炭器、８は再熱器、９は節炭器出口管寄、１
０は節炭器入口管寄、１１は１次過熱器入口管寄を示し
、アッシュエロージョン現象は主に１次過熱器６や節炭
器７が設けられているボイラ燃焼室壁面１３付近の燃焼
ガス流が集中したり、あるいは偏流して燃焼ガスの流れ
が速くなる部位（特に第５図中、符号１２で示す位置）
において特に問題となっている。
アッシュエロージョンによる伝熱管の摩耗減肉速度は石
炭の燃焼によって生じる燃焼ガス中の灰分の組成、形状
、大きさ、ボイラ伝熱管の温度、材質（通常は炭素鋼ま
たは低合金鋼が使用される）及び燃焼ガス流速によって
異なるが、甚だしい場合には年間の減肉量が数■に達す
る例もあり、ボイラの運転上重要な問題となっている。
炭の燃焼によって生じる燃焼ガス中の灰分の組成、形状
、大きさ、ボイラ伝熱管の温度、材質（通常は炭素鋼ま
たは低合金鋼が使用される）及び燃焼ガス流速によって
異なるが、甚だしい場合には年間の減肉量が数■に達す
る例もあり、ボイラの運転上重要な問題となっている。
したがって、運転中の伝熱管の噴破事故を未然に防止す
るためには、アッシュエロージョンが発生する可能性の
ある部位に存在する伝熱管の減肉量を定量的に評価し、
噴破の可能性がある場合には事前に伝熱管を交換する必
要がある。
るためには、アッシュエロージョンが発生する可能性の
ある部位に存在する伝熱管の減肉量を定量的に評価し、
噴破の可能性がある場合には事前に伝熱管を交換する必
要がある。
従来、伝熱管のアッシュエローシロンによる減肉程度を
評価する方法としてボイラ停止中に目視及び手触りによ
る調査する方法、ノギスによる伝熱管の外径または超音
波厚み針による肉厚測定による減肉量を算出する方法が
知られている。
評価する方法としてボイラ停止中に目視及び手触りによ
る調査する方法、ノギスによる伝熱管の外径または超音
波厚み針による肉厚測定による減肉量を算出する方法が
知られている。
目視及び手触りによる方法ではエロージョンが発生して
いるかどうかはある程度判定することができるが、減肉
量を正確に測定することは不可能である。一方、外形測
定や肉厚測定による方法では初期値との比較で減肉量を
、また定期的に同一位置を測定することによって、減肉
速度を求めることができる。しかしこれらの方法の欠点
として、各点検時に同じ位置を測定するのは困難であり
、得られた値にバラツキが生じる。また、一般的にボイ
ラ炉内の１次過熱器６や節炭器７では多数の伝熱管が密
に配置されており、伝熱管群内部の伝熱管の肉厚や外径
を測定するのは困難である。
いるかどうかはある程度判定することができるが、減肉
量を正確に測定することは不可能である。一方、外形測
定や肉厚測定による方法では初期値との比較で減肉量を
、また定期的に同一位置を測定することによって、減肉
速度を求めることができる。しかしこれらの方法の欠点
として、各点検時に同じ位置を測定するのは困難であり
、得られた値にバラツキが生じる。また、一般的にボイ
ラ炉内の１次過熱器６や節炭器７では多数の伝熱管が密
に配置されており、伝熱管群内部の伝熱管の肉厚や外径
を測定するのは困難である。
これを解決する方法としては、あるコイルを切断吊り上
げ後測定する方法が採られている。しかし、この方法は
多大な作業時間がかかり、ボイラの停止時間が短い場合
にはこの方法は採用できないという問題があった。
げ後測定する方法が採られている。しかし、この方法は
多大な作業時間がかかり、ボイラの停止時間が短い場合
にはこの方法は採用できないという問題があった。
本発明の目的は、伝熱管を切断することなく容易にアッ
シュエローシロンによる伝熱管の減肉量を定量的に評価
することができる方法を提供するにある。
シュエローシロンによる伝熱管の減肉量を定量的に評価
することができる方法を提供するにある。
上記目的は、測定しようとする伝熱管の表面に伝熱管材
料と同じ耐エロージヨン性を有し、かっ色調が異なる材
料皮膜層を多層に設けることにより達成される。
料と同じ耐エロージヨン性を有し、かっ色調が異なる材
料皮膜層を多層に設けることにより達成される。
上記皮膜を形成する方法はプラズマ溶射が好適である。
また、伝熱管材料と同じ耐エロージヨン性を有する溶射
皮膜としては、酸化アルミニウム（Ａ１２０３）、酸化
チタニウム（Ｔｉ０２）、Ｎｉ−Ｃｒ合金及びこれらの
混合層があげられる。
皮膜としては、酸化アルミニウム（Ａ１２０３）、酸化
チタニウム（Ｔｉ０２）、Ｎｉ−Ｃｒ合金及びこれらの
混合層があげられる。
伝熱管表面に設けた多層の被膜、例えば（溶射層）はア
ッシュの衝突により伝熱管と同じ速度で摩耗減肉する。
ッシュの衝突により伝熱管と同じ速度で摩耗減肉する。
色調の異なる各層の厚さを事前に測定しておけば、目視
により溶射施工した位置の表面を観察することにより容
易に減肉量を知ることができ、同じ環境にある伝熱管の
減肉量も容易に予測することが可能となる。
により溶射施工した位置の表面を観察することにより容
易に減肉量を知ることができ、同じ環境にある伝熱管の
減肉量も容易に予測することが可能となる。
以下に本発明の実施例を図面を参照しながら更に具体的
に説明する。
に説明する。
第１図は本発明の一実施例を示し、エロージョン速度測
定用の溶射皮膜を伝熱管表面に形成させた模式図、第２
図は第１図の要部断面図である。
定用の溶射皮膜を伝熱管表面に形成させた模式図、第２
図は第１図の要部断面図である。
低合金鋼製伝熱管１の表面をショツトブラスト処理した
あと、プラズマ溶射により青色のＮｉ−Ｃｒ合金粉末を
０．２ｍｍ厚さに溶射しＮ ｉ −Ｃｒｊｉｉ２を形成
させた。次にＮｉ−Ｃｒ層の上に酸化アルミニウムとＮ
ｉ−Ｃｒとの混合比を１：２とした混合物をプラズマ溶
射で溶射し、０．２ｍｍの酸化アルミニウムとＮｆ−Ｃ
ｒの混合層３を形成させた。
あと、プラズマ溶射により青色のＮｉ−Ｃｒ合金粉末を
０．２ｍｍ厚さに溶射しＮ ｉ −Ｃｒｊｉｉ２を形成
させた。次にＮｉ−Ｃｒ層の上に酸化アルミニウムとＮ
ｉ−Ｃｒとの混合比を１：２とした混合物をプラズマ溶
射で溶射し、０．２ｍｍの酸化アルミニウムとＮｆ−Ｃ
ｒの混合層３を形成させた。
次に酸化アルミニウムとＮｉ−Ｃｒとの混合比を２＝１
とした混合物をプラズマ溶射し、０．２ｍの酸化アルミ
ニウムとＮｉ−Ｃｒの混合層４を形成させた。次に酸化
アルミニウム粉末を溶射し、０．２ｍｍの酸化アルミニ
ウム層５を形成させた。
とした混合物をプラズマ溶射し、０．２ｍの酸化アルミ
ニウムとＮｉ−Ｃｒの混合層４を形成させた。次に酸化
アルミニウム粉末を溶射し、０．２ｍｍの酸化アルミニ
ウム層５を形成させた。
以上のプロセスにより作成した各溶射層のエロージョン
量を母材の低合金鋼と比較して第４図に示す。本データ
は実機から採取したアッシュを供試材に直角に衝突させ
た場合のエロージョン速度を示したものである０図から
明らかなように本実施例で使用した溶射層はいずれも低
合金鋼とばぼ同等の摩耗量となっており、本実施例の溶
射層の摩耗量を測定することによって伝熱管の摩耗量を
算出することが可能である。また本実施例で使用した溶
射層のうち酸化アルミニウム層は白色、Ｎｉ−Ｃｒ層は
ねずみ色であり、また中間の混合層は白色とねずみ色の
混合となっており、目視により表面の色調を観察するこ
とにより溶射位置の減肉量を容易に測定することができ
る。また本測定結果に基づき溶射位置と同じ環境にある
伝熱管の減肉量も容易に推定することができる。
量を母材の低合金鋼と比較して第４図に示す。本データ
は実機から採取したアッシュを供試材に直角に衝突させ
た場合のエロージョン速度を示したものである０図から
明らかなように本実施例で使用した溶射層はいずれも低
合金鋼とばぼ同等の摩耗量となっており、本実施例の溶
射層の摩耗量を測定することによって伝熱管の摩耗量を
算出することが可能である。また本実施例で使用した溶
射層のうち酸化アルミニウム層は白色、Ｎｉ−Ｃｒ層は
ねずみ色であり、また中間の混合層は白色とねずみ色の
混合となっており、目視により表面の色調を観察するこ
とにより溶射位置の減肉量を容易に測定することができ
る。また本測定結果に基づき溶射位置と同じ環境にある
伝熱管の減肉量も容易に推定することができる。
本実験においてプラズマ溶射による酸化アルミニウム、
酸化チタニア及びＮ１−Ｃｒ溶射層がいずれも低合金鋼
と同じ摩耗速度を示した理由としては以下のことが考え
られる。−船釣に同じ流速で同一粒子が衝突する場合に
おける各材料のエロージョン速度は材料の硬度及び材料
を構成する粒子の結合力の和で決定される。酸化アルミ
ニウムや酸化チタニアは皮膜を構成する粒子の硬度は高
いが、気孔が多く粒子間の結合力が劣っている。
酸化チタニア及びＮ１−Ｃｒ溶射層がいずれも低合金鋼
と同じ摩耗速度を示した理由としては以下のことが考え
られる。−船釣に同じ流速で同一粒子が衝突する場合に
おける各材料のエロージョン速度は材料の硬度及び材料
を構成する粒子の結合力の和で決定される。酸化アルミ
ニウムや酸化チタニアは皮膜を構成する粒子の硬度は高
いが、気孔が多く粒子間の結合力が劣っている。
一方、Ｎ＊−Ｃｒ系は酸化アルミニウムに比べて気孔は
少なく粒子間の結合力は強いが各粒子はメタルであり、
その硬度は低い（低合金鋼よりはやや高い）。このため
硬度と粒子間結合力の和は酸化物系、メタル系ともほぼ
同じでかつ低合金鋼ともほぼ同じとなっていたため、同
程度の耐エロージヨン性を示したものと考えられる。第
４図には爆発溶射による酸化アルミニウム皮膜の結果も
参考として示しているが、本溶射法の場合はプラズマ溶
射に比べて高い粒子間結合力が得られるため、プラズマ
溶射の数倍のエロージョン性を示している。従って、溶
射方法としてはプラズマ溶射の方が好適である。
少なく粒子間の結合力は強いが各粒子はメタルであり、
その硬度は低い（低合金鋼よりはやや高い）。このため
硬度と粒子間結合力の和は酸化物系、メタル系ともほぼ
同じでかつ低合金鋼ともほぼ同じとなっていたため、同
程度の耐エロージヨン性を示したものと考えられる。第
４図には爆発溶射による酸化アルミニウム皮膜の結果も
参考として示しているが、本溶射法の場合はプラズマ溶
射に比べて高い粒子間結合力が得られるため、プラズマ
溶射の数倍のエロージョン性を示している。従って、溶
射方法としてはプラズマ溶射の方が好適である。
本実施例を実機に適用することによって肉厚測定が困難
な位置でも目視により溶射位置の表面を観察することに
より容易にエロージョンによる減肉量を計測することが
可能である。また、伝熱管群内部で目視が困難な位置で
も光フアイバースコープ等を使用すれば容易に表面の色
調の判定ができる。
な位置でも目視により溶射位置の表面を観察することに
より容易にエロージョンによる減肉量を計測することが
可能である。また、伝熱管群内部で目視が困難な位置で
も光フアイバースコープ等を使用すれば容易に表面の色
調の判定ができる。
本実施例では酸化アルミニウムとＮｉ−Ｃｒを溶射する
例を示したが、同等の耐エロージヨン性を有するものと
しては酸化チタニアがあり（色調は黒色）、この材料も
使用可能であり酸化アルミニウムと混合物も使用可能で
ある。ボイラ伝熱管は数１００°Ｃに加熱されるために
溶射層の構成としては下層に低合金鋼とほぼ同じ熱膨張
係数を有するＮｉ−Ｃｒ層を設け、その外側に酸化アル
ミニウム等の酸化物層を設けるのが好適である。また各
溶射層の膜厚及び層数はエロージョン損傷がマイルドな
場合は各層の膜厚を薄くするなど、エロージョンの程度
によって使い分けが必要であり特に限定するものではな
い。
例を示したが、同等の耐エロージヨン性を有するものと
しては酸化チタニアがあり（色調は黒色）、この材料も
使用可能であり酸化アルミニウムと混合物も使用可能で
ある。ボイラ伝熱管は数１００°Ｃに加熱されるために
溶射層の構成としては下層に低合金鋼とほぼ同じ熱膨張
係数を有するＮｉ−Ｃｒ層を設け、その外側に酸化アル
ミニウム等の酸化物層を設けるのが好適である。また各
溶射層の膜厚及び層数はエロージョン損傷がマイルドな
場合は各層の膜厚を薄くするなど、エロージョンの程度
によって使い分けが必要であり特に限定するものではな
い。
本発明の他の実施例を第３図に示す０本実施例では、０
．２＋ｍａ厚さのＮｉ−Ｃｒ層を５層とし、その各層間
に０．１層ｍの酸化アルミニウム層を設けている。この
場合にも、エロージョンによる減肉を目視で測定できる
のは前記の実施例の場合と同じである０本実施例の場合
は母材との熱膨張差の大きい酸化物層を薄くしており、
かつＮｉ−Ｃｒ層の中間に設置しているため前記の実施
例に比べて耐熱性及び耐熱衝撃性が良好でより温度の高
い再熱器や１次過熱器の高温部での使用に好適である。
．２＋ｍａ厚さのＮｉ−Ｃｒ層を５層とし、その各層間
に０．１層ｍの酸化アルミニウム層を設けている。この
場合にも、エロージョンによる減肉を目視で測定できる
のは前記の実施例の場合と同じである０本実施例の場合
は母材との熱膨張差の大きい酸化物層を薄くしており、
かつＮｉ−Ｃｒ層の中間に設置しているため前記の実施
例に比べて耐熱性及び耐熱衝撃性が良好でより温度の高
い再熱器や１次過熱器の高温部での使用に好適である。
以上説明したように、本発明によれば、多層皮膜のエロ
ージョン損傷に基づいて他の部位の伝熱管等の損傷を予
測するものであるので、ノギスや超音波厚み計を使用す
ることなく、また伝熱管も切断することなく広範囲にわ
たって伝熱管のエロージョン量を定量的に測定すること
が可能となり、検査時間の大幅な短縮が可能となる効果
がある。
ージョン損傷に基づいて他の部位の伝熱管等の損傷を予
測するものであるので、ノギスや超音波厚み計を使用す
ることなく、また伝熱管も切断することなく広範囲にわ
たって伝熱管のエロージョン量を定量的に測定すること
が可能となり、検査時間の大幅な短縮が可能となる効果
がある。
第１図は本発明の一実施例を示す模式図、第２図は第１
図の要部断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す模
式図、第４図は実施例及び比較材のエロージョン試験結
果を示すグラフ、第５図はエロージョンの発生位置を示
すためのボイラ概略図である。 ■・・・・・・低合金鋼製伝熱管、２・・・・・・Ｎｉ
−Ｃｒ溶射層、３・・・・・・Ｎｉ−Ｃｒ／酸化アルミ
ナ混合溶射層、 ４・・・・・・Ｎｉ−Ｃ ｒ／酸化アルミナ混合溶射層、 ５・・・・・・酸化アルミナ溶射層。
図の要部断面図、第３図は本発明の他の実施例を示す模
式図、第４図は実施例及び比較材のエロージョン試験結
果を示すグラフ、第５図はエロージョンの発生位置を示
すためのボイラ概略図である。 ■・・・・・・低合金鋼製伝熱管、２・・・・・・Ｎｉ
−Ｃｒ溶射層、３・・・・・・Ｎｉ−Ｃｒ／酸化アルミ
ナ混合溶射層、 ４・・・・・・Ｎｉ−Ｃ ｒ／酸化アルミナ混合溶射層、 ５・・・・・・酸化アルミナ溶射層。
Claims (3)
- （１）エロージョン損傷が問題となる部位にエロージョ
ン速度を測定しようとする材料と同一乃至同等のエロー
ジョン速度を示し、かつ色調の異なる材料からなる多層
皮膜を設け、該多層皮膜のエロージョン損傷に基づいて
他の部位のエロージョン損傷を予測することを特徴とす
るエロージョン速度検出方法。 - （２）多層皮膜を形成する材料がアルミナ、チタニア、
Ｎｉ−Ｃｒ及びこれらの混合物であることを特徴とする
請求項（１）記載のエロージョン速度検出方法。 - （３）皮膜形成方法が大気中プラズマ溶射であることを
特徴とする請求項（１）記載のエロージョン速度検出方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26792189A JPH03130644A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | エロージョン速度検出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26792189A JPH03130644A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | エロージョン速度検出方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03130644A true JPH03130644A (ja) | 1991-06-04 |
Family
ID=17451469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26792189A Pending JPH03130644A (ja) | 1989-10-13 | 1989-10-13 | エロージョン速度検出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03130644A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012102747A (ja) * | 2012-02-13 | 2012-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遮熱コーティングならびにこれを用いたガスタービン部品およびガスタービン |
| JP2015157994A (ja) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 日本ゼオン株式会社 | グラビア塗工装置 |
| JP2022077540A (ja) * | 2020-11-10 | 2022-05-24 | 株式会社東芝 | 発電機器の評価装置、及び発電機器の評価方法 |
-
1989
- 1989-10-13 JP JP26792189A patent/JPH03130644A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012102747A (ja) * | 2012-02-13 | 2012-05-31 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 遮熱コーティングならびにこれを用いたガスタービン部品およびガスタービン |
| JP2015157994A (ja) * | 2014-02-25 | 2015-09-03 | 日本ゼオン株式会社 | グラビア塗工装置 |
| JP2022077540A (ja) * | 2020-11-10 | 2022-05-24 | 株式会社東芝 | 発電機器の評価装置、及び発電機器の評価方法 |
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