JPH0882499A - 耐熱型防食被膜 - Google Patents
耐熱型防食被膜Info
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Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 各種ボイラのような高温部伝熱器表面に付着
形成される耐熱型防食被膜に関する。 【構成】 高温部伝熱器管表面に、Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＣ
Ｏ3 及びＮａ2 ＳＯ4 の混合物をアルミン酸系バインダ
にて付着させ、形成後の被膜のＣａＣＯ3 ／Ａｌ 2 Ｏ3
（モル比）が０．０７〜０．９、Ｎａ2 ＳＯ4 ／Ａｌ2
Ｏ3 （モル比）が０．１〜０．５となるようにした耐熱
型防食被膜。
形成される耐熱型防食被膜に関する。 【構成】 高温部伝熱器管表面に、Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＣ
Ｏ3 及びＮａ2 ＳＯ4 の混合物をアルミン酸系バインダ
にて付着させ、形成後の被膜のＣａＣＯ3 ／Ａｌ 2 Ｏ3
（モル比）が０．０７〜０．９、Ｎａ2 ＳＯ4 ／Ａｌ2
Ｏ3 （モル比）が０．１〜０．５となるようにした耐熱
型防食被膜。
Description
【０００１】
【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。
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。
【０００２】
【従来の技術】近年重油専焼ボイラ等において、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り、
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りつつある。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Ｖ2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系の物質であるこ
とが知られている。ここで、高温部とは付着燃焼灰の表
面温度が２００〜１０００℃の温度域である。
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り、
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りつつある。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Ｖ2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系の物質であるこ
とが知られている。ここで、高温部とは付着燃焼灰の表
面温度が２００〜１０００℃の温度域である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような付着燃焼灰
による腐食対策としては周知のように大別して、 高
温部伝熱器管の材質の改良、 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）、 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るが、い
ずれの方法も経済性、防食性、耐久性等の点で問題がな
いとは云えない。従来、前述の分類に従えば、の応用
によるの改良に関するもので、ボイラ等の高温部伝熱
器管表面に、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、アルミン酸塩系バインダにて付着形成さ
せたことを特徴とする耐熱型防食被膜がある（特願昭６
２−２６４９９号）。
による腐食対策としては周知のように大別して、 高
温部伝熱器管の材質の改良、 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）、 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るが、い
ずれの方法も経済性、防食性、耐久性等の点で問題がな
いとは云えない。従来、前述の分類に従えば、の応用
によるの改良に関するもので、ボイラ等の高温部伝熱
器管表面に、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、アルミン酸塩系バインダにて付着形成さ
せたことを特徴とする耐熱型防食被膜がある（特願昭６
２−２６４９９号）。
【０００４】しかしながら、この防食被膜はボイラ等の
高温伝熱器管表面に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｂｅ等のアル
カリ土類金属炭酸塩をアルミン酸塩系バインダで付着形
成させたものであり、比較的に熱膨張率が小さいため、
熱膨張率が大きいオーステナイト系鋼に適用した場合、
熱膨張率の違いにより、昇、降温時に剥離、脱落が顕著
であるという不具合があった。
高温伝熱器管表面に、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｂｅ等のアル
カリ土類金属炭酸塩をアルミン酸塩系バインダで付着形
成させたものであり、比較的に熱膨張率が小さいため、
熱膨張率が大きいオーステナイト系鋼に適用した場合、
熱膨張率の違いにより、昇、降温時に剥離、脱落が顕著
であるという不具合があった。
【０００５】
【課題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解消するためになされたもので、
高温部伝熱器管表面に、Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、Ｎａ
2 ＳＯ4 の混合物をアルミン酸塩系バインダにて付着形
成させ、形成後の被膜のＣａＣＯ3 ／Ａｌ2 Ｏ 3 （モル
比）が０．０７〜０．９、Ｎａ2 ＳＯ4 ／Ａｌ2 Ｏ
3 （モル比）が０．１〜０．５となるようにしてなるこ
とを特徴とする耐熱型防食被膜である。
の方法における欠点を解消するためになされたもので、
高温部伝熱器管表面に、Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、Ｎａ
2 ＳＯ4 の混合物をアルミン酸塩系バインダにて付着形
成させ、形成後の被膜のＣａＣＯ3 ／Ａｌ2 Ｏ 3 （モル
比）が０．０７〜０．９、Ｎａ2 ＳＯ4 ／Ａｌ2 Ｏ
3 （モル比）が０．１〜０．５となるようにしてなるこ
とを特徴とする耐熱型防食被膜である。
【０００６】
【作用】耐熱型防食被膜にＭｇ、Ｃａ、Ｂａ、Ｂｅ等の
アルカリ土類金属化合物が存在すると、伝熱器官に付着
したスケールが高温に加熱されて溶融し耐熱型防食被膜
の内部に存在する空隙に浸透しても、スケールはこの空
隙を通過する間に空隙表面上のアルカリ土類金属化合物
を取込み反応して、例えばＣａ化合物の場合ＣａＯ−Ｖ
2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系のスケールに変化するため、ス
ケールの融点が上昇して空隙内で凝固する。
アルカリ土類金属化合物が存在すると、伝熱器官に付着
したスケールが高温に加熱されて溶融し耐熱型防食被膜
の内部に存在する空隙に浸透しても、スケールはこの空
隙を通過する間に空隙表面上のアルカリ土類金属化合物
を取込み反応して、例えばＣａ化合物の場合ＣａＯ−Ｖ
2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系のスケールに変化するため、ス
ケールの融点が上昇して空隙内で凝固する。
【０００７】無機バインダとしてアルミン酸塩系バイン
ダを用いることで、アルカリ土類金属の炭酸塩がアルミ
ン酸塩系バインダ、例えばアルミン酸ナトリウム水溶液
によく分散し、塗布形成後の被膜の密着性、均一性、緻
密性が良好となる。
ダを用いることで、アルカリ土類金属の炭酸塩がアルミ
ン酸塩系バインダ、例えばアルミン酸ナトリウム水溶液
によく分散し、塗布形成後の被膜の密着性、均一性、緻
密性が良好となる。
【０００８】そして、この耐熱性防食被膜にＮａ2 ＳＯ
4 を添加することにより、被膜の熱膨張率が大きくな
り、フェライト鋼よりも熱膨張率が大きいオーステナイ
ト鋼に対しても、昇、降温時の熱膨張率の違いによる剥
離、脱落が防止できる。
4 を添加することにより、被膜の熱膨張率が大きくな
り、フェライト鋼よりも熱膨張率が大きいオーステナイ
ト鋼に対しても、昇、降温時の熱膨張率の違いによる剥
離、脱落が防止できる。
【０００９】本発明を図１に従って説明する。図１にお
いて、１は高温部伝熱器官表面の金属、２は金属１の表
面にアルミン酸塩系バインダによって形成されたＣａＣ
Ｏ3を含有した耐熱型防食被膜、２ａは耐熱型防食被膜
２の内部に存在する空隙、３は耐熱型防食被膜２の表面
に付着する腐食性の強いＶ2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系のス
ケールである。
いて、１は高温部伝熱器官表面の金属、２は金属１の表
面にアルミン酸塩系バインダによって形成されたＣａＣ
Ｏ3を含有した耐熱型防食被膜、２ａは耐熱型防食被膜
２の内部に存在する空隙、３は耐熱型防食被膜２の表面
に付着する腐食性の強いＶ2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系のス
ケールである。
【００１０】この図１において、耐熱型防食被膜２がＣ
ａＣＯ3 を含有しない耐熱型防食被膜の場合、スケール
３は高温に加熱されると溶融して耐熱型防食被膜２の内
部に存在する空隙２ａを浸透し、結局金属１の表面に到
達する。ここで後記の反応式（１）式、（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。
ａＣＯ3 を含有しない耐熱型防食被膜の場合、スケール
３は高温に加熱されると溶融して耐熱型防食被膜２の内
部に存在する空隙２ａを浸透し、結局金属１の表面に到
達する。ここで後記の反応式（１）式、（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。
【００１１】
【化１】
【００１２】ところが、前述の耐熱型防食被膜２にＣａ
ＣＯ3 が存在すると、図１においてスケール３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
隙２ａに浸透しても、スケール３はこの空隙２ａを通過
する間に空隙表面上のＣａＣＯ3 を取込み反応して、Ｃ
ａＯ−Ｖ2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系のスケールに変化する
ため、スケール３の融点が上昇して空隙２ａ内で凝固す
る。
ＣＯ3 が存在すると、図１においてスケール３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
隙２ａに浸透しても、スケール３はこの空隙２ａを通過
する間に空隙表面上のＣａＣＯ3 を取込み反応して、Ｃ
ａＯ−Ｖ2 Ｏ5 −Ｎａ2 ＳＯ4 系のスケールに変化する
ため、スケール３の融点が上昇して空隙２ａ内で凝固す
る。
【００１３】しかし、耐熱型防食被膜２にＮａ2 ＳＯ4
が存在しない従来の耐熱型防食被膜の場合、熱膨張率の
違いにより、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Ｖ2 Ｏ5 −Ｎ
ａ2 ＳＯ4 系のスケール５が侵入し、腐食が進行するの
である。
が存在しない従来の耐熱型防食被膜の場合、熱膨張率の
違いにより、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Ｖ2 Ｏ5 −Ｎ
ａ2 ＳＯ4 系のスケール５が侵入し、腐食が進行するの
である。
【００１４】ところが高温部伝熱器管表面の金属１に、
Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、Ｎａ2 ＳＯ4 の混合物をアル
ミン酸塩系バインダにて付着形成させた本発明の耐熱型
防食被膜の場合、たとえ高温部伝熱管材１が熱膨張係数
が大きいオーステナイト系鋼でも、Ｎａ2 ＳＯ4 の添加
効果によって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ること
がなく、剥離も起こらないのである。
Ａｌ2 Ｏ3 、ＣａＣＯ3 、Ｎａ2 ＳＯ4 の混合物をアル
ミン酸塩系バインダにて付着形成させた本発明の耐熱型
防食被膜の場合、たとえ高温部伝熱管材１が熱膨張係数
が大きいオーステナイト系鋼でも、Ｎａ2 ＳＯ4 の添加
効果によって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ること
がなく、剥離も起こらないのである。
【００１５】以上の如く、本発明は腐食性スケールとＣ
ａＣＯ3 が反応して耐熱型防食被膜２中の空隙２ａをふ
さぎ、腐食性スケールと金属との接触を断つことによっ
て腐食を抑制することと、ＣａＣＯ3 を金属表面に塗布
成形させる方法としてアルミン酸塩系バインダを用いる
ことと、金属と被膜との熱膨張率の違いを減じるために
Ｎａ2 ＳＯ4 を添加することを特徴とするものである。
ａＣＯ3 が反応して耐熱型防食被膜２中の空隙２ａをふ
さぎ、腐食性スケールと金属との接触を断つことによっ
て腐食を抑制することと、ＣａＣＯ3 を金属表面に塗布
成形させる方法としてアルミン酸塩系バインダを用いる
ことと、金属と被膜との熱膨張率の違いを減じるために
Ｎａ2 ＳＯ4 を添加することを特徴とするものである。
【００１６】次に関連する各化合物の熱膨張率を表１に
示した。
示した。
【００１７】
【表１】
【００１８】以上の表１から分るように、Ａｌ2 Ｏ3 、
ＣａＣＯ3 にさらに熱膨張率の大きいＮａ2 ＳＯ4 を添
加しオーステナイト鋼のそれと合わせることにより、高
温時においても剥離、脱落等が生じなくなる。
ＣａＣＯ3 にさらに熱膨張率の大きいＮａ2 ＳＯ4 を添
加しオーステナイト鋼のそれと合わせることにより、高
温時においても剥離、脱落等が生じなくなる。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例をあげ本発明の効果
を説明する。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（実缶灰の組成を後記
表２に示す）を採取し、粉砕後、この腐食性のスケール
を充填した磁性ルツボに後記表３のＮｏ．１〜Ｎｏ．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：５ｖｏｌ％、炭酸ガス濃度：
１５ｖｏｌ％、亜硫酸ガス濃度：０．５ｖｏｌ％、残り
窒素ガスの雰囲気とし、試験温度：６５０℃、試験時間
合計：２００時間とした。
を説明する。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（実缶灰の組成を後記
表２に示す）を採取し、粉砕後、この腐食性のスケール
を充填した磁性ルツボに後記表３のＮｏ．１〜Ｎｏ．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：５ｖｏｌ％、炭酸ガス濃度：
１５ｖｏｌ％、亜硫酸ガス濃度：０．５ｖｏｌ％、残り
窒素ガスの雰囲気とし、試験温度：６５０℃、試験時間
合計：２００時間とした。
【００２０】表３の試験片は２０ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍ
ｍのＳＵＳ３０４（オーステナイト鋼）を用い、耐熱・
耐水防食被膜は５０ｗｔ％のアルミン酸ナトリウム水溶
液を５０．０ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 粉末を２５ｗｔ％、Ｃ
ａＣＯ3 粉末を２５ｗｔ％とした溶液を試験片に塗布
し、付着成形させたものと、５０ｗｔ％のアルミン酸ナ
トリウム水溶液を５０．０ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 粉末：２
０．０ｗｔ％、ＣａＣＯ 3 粉末：２０．０ｗｔ％、Ｎａ
2 ＳＯ4 粉末：１０．０ｗｔ％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。その結
果、後記表４に示すような腐食試験結果が得られた。
ｍのＳＵＳ３０４（オーステナイト鋼）を用い、耐熱・
耐水防食被膜は５０ｗｔ％のアルミン酸ナトリウム水溶
液を５０．０ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 粉末を２５ｗｔ％、Ｃ
ａＣＯ3 粉末を２５ｗｔ％とした溶液を試験片に塗布
し、付着成形させたものと、５０ｗｔ％のアルミン酸ナ
トリウム水溶液を５０．０ｗｔ％、Ａｌ2 Ｏ3 粉末：２
０．０ｗｔ％、ＣａＣＯ 3 粉末：２０．０ｗｔ％、Ｎａ
2 ＳＯ4 粉末：１０．０ｗｔ％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。その結
果、後記表４に示すような腐食試験結果が得られた。
【００２１】さらに、後記表５、表６に示したように、
Ａｌ2 Ｏ3 粉末、ＣａＣＯ3 粉末、Ｎａ2 ＳＯ4 粉末及
びアルミン酸ソーダ５０ｗｔ％水溶液の組成を各々変化
させ６００℃にて５時間焼成、冷却したものについて熱
衝撃試験によって被膜の剥離状況を調べた。
Ａｌ2 Ｏ3 粉末、ＣａＣＯ3 粉末、Ｎａ2 ＳＯ4 粉末及
びアルミン酸ソーダ５０ｗｔ％水溶液の組成を各々変化
させ６００℃にて５時間焼成、冷却したものについて熱
衝撃試験によって被膜の剥離状況を調べた。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【表３】
【００２４】
【表４】
【００２５】
【表５】
【００２６】
【表６】
【００２７】この結果、表４より明らかなようにＡｌ2
Ｏ3 とＣａＣＯ3 とＮａ2 ＳＯ4 との混合物をアルミン
酸ソーダ水溶液によって付着成形させた耐熱型防食被膜
（Ｎｏ．３）は従来のＡｌ2 Ｏ3 とＣａＣＯ3 とをアル
ミン酸ナトリウム水溶液によって付着成形させた無機質
塗料の被膜（Ｎｏ．２）に比して約１／２０前後の腐食
減量であり、耐食性が著しく向上することが判る。ま
た、Ａｌ2 Ｏ3 とＣａＣＯ3 とＮａ2 ＳＯ4 との混合物
をＮａ2 ＳＯ4 ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比で０．１〜０．５、
ＣａＣＯ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比で０．０７〜０．９にな
るようにアルミン酸ソーダで付着させた後６００℃で焼
成したものは表５、表６に示したように、その後急冷し
ても被膜の剥離はなく、耐食性被膜として有効であるこ
とがわかる。
Ｏ3 とＣａＣＯ3 とＮａ2 ＳＯ4 との混合物をアルミン
酸ソーダ水溶液によって付着成形させた耐熱型防食被膜
（Ｎｏ．３）は従来のＡｌ2 Ｏ3 とＣａＣＯ3 とをアル
ミン酸ナトリウム水溶液によって付着成形させた無機質
塗料の被膜（Ｎｏ．２）に比して約１／２０前後の腐食
減量であり、耐食性が著しく向上することが判る。ま
た、Ａｌ2 Ｏ3 とＣａＣＯ3 とＮａ2 ＳＯ4 との混合物
をＮａ2 ＳＯ4 ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比で０．１〜０．５、
ＣａＣＯ3 ／Ａｌ2 Ｏ3 モル比で０．０７〜０．９にな
るようにアルミン酸ソーダで付着させた後６００℃で焼
成したものは表５、表６に示したように、その後急冷し
ても被膜の剥離はなく、耐食性被膜として有効であるこ
とがわかる。
【００２８】
【発明の効果】本発明により、各種ボイラの高温伝熱器
表面や煙道の鋼材に付着形成させる優れた耐熱、耐水性
型防食被膜が提供され、特に熱膨張係数の高いオーステ
ナイト系鋼材に対しても優れた同被膜を提供することが
できる。
表面や煙道の鋼材に付着形成させる優れた耐熱、耐水性
型防食被膜が提供され、特に熱膨張係数の高いオーステ
ナイト系鋼材に対しても優れた同被膜を提供することが
できる。
【図１】本発明の耐熱型防食被膜の作用の説明図。
Claims (1)
- 【請求項１】 高温部伝熱器管表面に、Ａｌ2 Ｏ3 、Ｃ
ａＣＯ3 及びＮａ2ＳＯ4 の混合物をアルミン酸塩系バ
インダにて付着形成させ、形成後の被膜のＣａＣＯ3 ／
Ａｌ2 Ｏ3 （モル比）が０．０７〜０．９、Ｎａ2 ＳＯ
4 ／Ａｌ2 Ｏ 3 （モル比）が０．１〜０．５となるよう
にしてなることを特徴とする耐熱型防食被膜。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21700094A JPH0882499A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 耐熱型防食被膜 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21700094A JPH0882499A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 耐熱型防食被膜 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0882499A true JPH0882499A (ja) | 1996-03-26 |
Family
ID=16697252
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21700094A Withdrawn JPH0882499A (ja) | 1994-09-12 | 1994-09-12 | 耐熱型防食被膜 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0882499A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109280875A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-29 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种锅炉受热面抗腐蚀涂层结构 |
-
1994
- 1994-09-12 JP JP21700094A patent/JPH0882499A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109280875A (zh) * | 2018-10-12 | 2019-01-29 | 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 | 一种锅炉受热面抗腐蚀涂层结构 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011120 |