JPH07258781A - 高温耐食性および高温強度のすぐれたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管材 - Google Patents

高温耐食性および高温強度のすぐれたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管材

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JPH07258781A
JPH07258781A JP7659394A JP7659394A JPH07258781A JP H07258781 A JPH07258781 A JP H07258781A JP 7659394 A JP7659394 A JP 7659394A JP 7659394 A JP7659394 A JP 7659394A JP H07258781 A JPH07258781 A JP H07258781A
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JP
Japan
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high temperature
less
heat transfer
transfer tube
corrosion resistance
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JP7659394A
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English (en)
Inventor
Hideo Kitamura
英男 北村
Tomoyoshi Kiwake
友義 木分
Saburo Wakita
三郎 脇田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高温耐食性および高温強度のすぐれたごみ焼
却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管材を提供する。 【構成】 伝熱管材が、重量%で、Cr:20〜25
%、Mo:18〜25%、Nb:0.5〜5%、Fe:
0.01〜7%、C:0.05%以下、Si:0.1%
以下、P:0.03%以下、S:0.03%以下を含有
し、さらに必要に応じてW:0.1〜2%、希土類元
素:0.001〜0.1%、Y:0.001〜0.1
%、Zr:0.001〜0.1%、Hf:0.001〜
0.01%、およびB:0.001〜0.01%のうち
の1種または2種以上を含有し、残りがNiとその他の
不純物からなる組成を有するNi基合金からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、腐食性が強く、かつ
高温のごみ焼却排ガスに対して、すぐれた高温耐食性を
示し、加えてすぐれた高温強度を有するごみ焼却排ガス
利用廃熱ボイラの伝熱管材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、ごみ焼却施設には排ガスのもつ
高温潜熱を利用する目的で、廃熱ボイラが設置されてい
る。また、前記廃熱ボイラの構造部材である伝熱管材
は、腐食性の強いHClやSO2 ガス、Na2 SO4
どの溶融硫酸塩、さらにNaClやKClなどの溶融塩
化物などの腐食性生成物を含有する高温の排ガスにさら
され、かつ前記硫酸塩や塩化物などが表面に堆積した環
境下におかれることから、その製造には高温耐食性のす
ぐれた各種の材料が用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の切迫した
エネルギー事情から、ごみ焼却による廃熱を最大限に利
用するために廃熱ボイラの蒸気条件を高温高圧化する傾
向にあり、これに伴ない伝熱管の管壁温度はさらに上昇
し、かつごみの高カロリー化およびプラスチックの増加
により排ガスの腐食性も一段と激しさを増す傾向にあ
り、かかる点から廃熱ボイラの伝熱管材には、より一層
の高温耐食性が要求され、さらに伝熱効率向上の点から
管材の薄肉化を可能にする高温強度が強く要求されてい
るが、上記の従来伝熱管材は、高温耐食性および高温強
度の点で未だ不十分なため、これらの要求には満足に対
応することができないのが現状である。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、より一段とすぐれた高温耐食性
および高温強度を有するごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラ
の伝熱管材を開発すべく研究を行なった結果、上記伝熱
管材を、重量%で(以下、%は重量%を示す)、Cr:
20〜25%、 Mo:18〜25%、Nb:0.
5〜5%、 Fe:0.01〜7%、C:0.05
%以下、 Si:0.1%以下、P:0.03%以
下、 S:0.03%以下、を含有し、さらに必要
に応じて、(a) W:0.1〜2%、(b) 希土類
元素:0.001〜0.1%、Y:0.00l〜0.1
%、Zr:0.001〜0.1%、Hf:0.001〜
0.01%、B:0.001〜0.01%、のうちの1
種または2種以上、以上(a)および/または(b)を
含有し、残りがNiとその他の不純物からなる組成を有
するNi基合金で構成すると、この結果のNi基合金製
伝熱管材は、きわめて苛酷な高温腐食環境下ですぐれた
耐食性を示すばかりでなく、高い高温強度を有するので
薄肉化が可能となり、伝熱効率の向上をはかることがで
きるという研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果にもとづいて
なされたものであって、以下に伝熱管材を構成するNi
基合金の成分組成を上記の通りに限定した理由を説明す
る。 (a) CrおよびMo これらの成分には、共存した状態で高温のごみ焼却排ガ
スに対する高温耐食性および高温耐酸化性を向上させる
と共に、高温強度を向上させる作用があるが、その含有
量がCrおよびMoのいずれかでもCr:20%未満お
よびMo:18%未満になると前記作用に所望の効果が
得られず、一方その含有量が同じくCrおよびMoのい
ずれかでもCr:25%およびMo:25%を越えると
熱間加工性が低下するようになることから、その含有量
を、Cr:20〜25%、望ましくは20〜23%、M
o:18〜25%、望ましくは18〜21%と定めた。
【0006】(b) Nb Nb成分には、高温排ガス中の腐食性生成物である硫酸
塩や塩化物などに対する耐食性を向上させる作用がある
が、その含有量が0.5%未満では前記の高温耐食性に
所望の向上効果が得られず、一方その含有量が5%を越
えると熱間加工性が低下するようになることから、その
含有量を0.5〜5%、望ましくは0.5〜2%と定め
た。
【0007】(c) Fe Fe成分には熱間加工性を向上させる作用があるが、そ
の含有量が0.01%未満では所望の熱間加工性を確保
することができず、一方その含有量が7%を越えると靭
性が低下するようになることから、その含有量を0.0
1〜7%、望ましくは0.5〜5%と定めた。
【0008】(d) C 不純物としてのC成分の含有量が0.05%を越える
と、粒界に存在する炭化物の量が増大するようになっ
て、特に高温排ガス中に含有する溶融塩化物による粒界
腐食の進行が促進されるようになることから、その含有
量を0.05%以下と定めた。
【0009】(e) Si Si成分には脱酸作用があるので、溶湯の脱酸に用いる
場合があるが、この場合でもその含有量が0.1%を越
えると靭性が低下するようになることから、その含有量
を0.1%以下と定めた。
【0010】(f) PおよびS 不純物としてのこれらの成分がそれぞれP:0.03%
およびS:0.03%を越えると、粒界に偏析するよう
になって熱間加工性を低下させ、かつ高温耐食性も低下
するようになることから、その含有量をP:0.03%
以下およびS:0.03%以下と定めた。
【0011】(g) W W成分には、より一段と高温耐食性を向上させる作用が
あるので必要に応じて含有されるが、その含有量が0.
1%未満では前記作用に所望の向上効果が得られず、一
方その含有量が2%を越えると熱間加工性が低下するよ
うになることから、その含有量を0.1〜2%、望まし
くは0.5〜1.5%と定めた。
【0012】(h) 希土類元素、Y,Zr,Hf、お
よびB これらの成分には、熱間加工性を向上させる作用がある
ので必要に応じて含有させるが、その含有量が、いずれ
かの成分も0.001%未満では所望の熱間加工性向上
効果が得られず、一方その含有量が、希土類元素、Y、
およびZrにあっては0.1%、HfおよびBにあって
は0.01%を越えても熱間加工性により一層の向上効
果が得られないことから、その含有量を、希土類元素:
0.001〜0.1%、Y:0.001〜0.1%、Z
r:0.001〜0.1%、Hf:0.001〜0.0
1%、およびB:0.001〜0.01%と定めた。
【0013】(i) その他不純物 その他不純物としてMn,Ti、およびAlを含有する
場合があるが、これらの成分の含有量がそれぞれ0.4
%を越えると熱間加工性が損なわれるようになることか
ら、その含有量をそれぞれ0.4%以下にとどめなけれ
ばならない。
【0014】
【実施例】つぎに、この発明の伝熱管材を実施例により
具体的に説明する。通常の高周波溶解炉を用いて、表1
〜3に示される成分組成をもったNi基合金溶湯を調製
し、インゴットに鋳造し、このインゴットに1000〜
1250℃の範囲内の所定温度で熱間鍛造を施して直
径:40mmの丸棒材とし、ついでこの丸棒材から直径:
38mm×肉厚:5mmの寸法に削り出すことにより本発明
伝熱管材1〜26および比較伝熱管材1〜4をそれぞれ
製造した。なお、比較伝熱管材1〜4は、これを構成す
るNi基合金の構成成分のうち、高温耐食性および高温
強度に影響を及ぼす成分のいずれかの成分含有量(表3
には※印を付す)がこの発明の範囲から外れたものであ
る。
【0015】ついで、この結果得られた各種の伝熱管材
を廃熱ボイラに組み込み、この廃熱ボイラを処理能力:
200ton /日のごみ焼却施設に設置し、前記伝熱管材
の表面温度:500℃、排ガス温度:650℃の条件で
1000時間の操業を行ない、操業終了後伝熱管材を取
り出し、表面に付着した灰分や生成スケールを除去した
状態で周方向における肉厚を測定し、最大減肉量を求め
ると共に、表面部の断面ミクロ組織を観察し、最大粒界
腐食長さを測定し、さらに高温強度を評価する目的で、
上記の熱間鍛造丸棒材から高温引張試験用試片を削り出
し、この試片を用い、500℃で引張強さを測定した。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【表3】
【0019】
【表4】
【0020】
【表5】
【発明の効果】表1〜5に示される結果から、本発明伝
熱管材1〜26は、いずれも高温のごみ焼却排ガス雰囲
気においてすぐれた高温耐食性を示し、かつすぐれた高
温強度を有し、一方比較伝熱管材1〜4に見られるよう
に、これを構成するNi基合金のうちのCr,Mo、お
よびNbのいずれかの含有量でもこの発明の範囲から外
れて低くなると少なくとも高温耐食性および高温強度の
いずれかの特性が劣ったものになることが明らかであ
る。上述のように、この発明の伝熱管材は、一段とすぐ
れた高温耐食性を有するので、ごみ焼却による廃熱を有
効に利用するための廃熱ボイラの蒸気条件の高温・高圧
化に対応することができ、さらにすぐれた高温強度を有
するので、薄肉化を可能とすることから、伝熱効率の向
上にも寄与するなど工業上有用な特性を有するのであ
る。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で、 Cr:20〜25%、 Mo:18〜25%、 Nb:0.5〜5%、 Fe:0.01〜7%、 C:0.05%以下、 Si:0.1%以下、 P:0.03%以下、 S:0.03%以下、を含
    有し、残りがNiとその他の不純物からなる組成を有す
    るNi基合金で構成したことを特徴とする高温耐食性お
    よび高温強度のすぐれたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラ
    の伝熱管材。
  2. 【請求項2】 重量%で、 Cr:20〜25%、 Mo:18〜25%、 Nb:0.5〜5%、 Fe:0.01〜7%、 C:0.05%以下、 Si:0.1%以下、 P:0.03%以下、 S:0.03%以下、を含
    有し、さらに、 W :0.1〜2%、を含有し、残りがNiとその他の
    不純物からなる組成を有するNi基合金で構成したこと
    を特徴とする高温耐食性および高温強度のすぐれたごみ
    焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管材。
  3. 【請求項3】 重量%で、 Cr:20〜25%、 Mo:18〜25%、 Nb:0.5〜5%、 Fe:0.01〜7%、 C:0.05%以下、 Si:0.1%以下、 P:0.03%以下、 S:0.03%以下、を含
    有し、さらに、 希土類元素:0.001〜0.1%、Y:0.001〜
    0.1%、 Zr:0.001〜0.1%、 Hf:0.00
    1〜0.01%、 B:0.001〜0.01%、のうちの1種または2種
    以上、を含有し、残りがNiとその他の不純物からなる
    組成を有するNi基合金で構成したことを特徴とする高
    温耐食性および高温強度のすぐれたごみ焼却排ガス利用
    廃熱ボイラの伝熱管材。
  4. 【請求項4】 重量%で、 Cr:20〜25%、 Mo:18〜25%、 Nb:0.5〜5%、 Fe:0.01〜7%、 C:0.05%以下、 Si:0.1%以下、 P:0.03%以下、 S:0.03%以下、を含
    有し、 W :0.1〜2%、を含有し、さらに、 希土類元素:0.001〜0.1%、Y:0.001〜
    0.1%、 Zr:0.001〜0.1%、Hf:0.001〜0.
    01%、 B:0.001〜0.01%、のうちの1種または2種
    以上、を含有し、残りがNiとその他の不純物からなる
    組成を有するNi基合金で構成したことを特徴とする高
    温耐食性および高温強度のすぐれたごみ焼却排ガス利用
    廃熱ボイラの伝熱管材。
JP7659394A 1994-03-23 1994-03-23 高温耐食性および高温強度のすぐれたごみ焼却排ガス利用廃熱ボイラの伝熱管材 Pending JPH07258781A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015058496A (ja) * 2013-09-18 2015-03-30 川崎重工業株式会社 耐食部材の製造方法およびボイラ

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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20010515