JPS60216192A - 耐高温腐食性の優れた伝熱管 - 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】 本発明は耐高温腐食性の優れた伝熱管に関し、詳細には
、１３重量％以上のＣｒを含むステンレス鋼又はＣｒ−
Ｎｉ合金（以下Ｃｒ合金ということがある）からなる管
体の外面及び／若しくは内面に普通鋼製被覆層を形成し
、更にその表面にＭめつき層を形成してなる耐高温腐食
性の優れた伝熱管に関するものである。

都市ごみや各種産業廃棄物の焼却時に発生する高温排ガ
スの有効利用を期して、燃焼用空気の予熱や蒸気発生に
よる発電等が種々検討されている。

この様な空気予熱器やボイラとしては多管式熱交換器を
用いたものが大部分を占めており、伝熱管の外側又は内
側に燃焼排ガスを通すと共に、内側又は外側に空気や蒸
気を通すことによシ熱交換が行なわれる。

ところで燃焼排ガス中にはＮａＣｌ、ＫＣｌ、Ｎａ２Ｓ
Ｏ４等を含むダストが多量存在しておシ、このダストが
伝熱管の一部に付着堆積すると、この部分において金属
材料の高温腐食が激しく進行することが確認されている
。こうした高温腐食の防止対策としては、 ■排ガスの流速を高めてダストの堆積を抑制する方法、 ■伝熱管素材として５ＵＳ３１０Ｓ鋼の様な高耐食性の
ステンレス鋼を使用する方法、等が知られている。しか
しながら上記■の方法ではダストの堆積を完全に阻止す
ることが技術的に不可能であシ、特に管外周側に排ガス
を流す場合には伝熱管支持部材等によって排ガスの流れ
が妨害される為、支持部材との接合部近辺にダストが堆
積し易く、当該部分で腐食が局部的且つ急速に進行する
。また前記■の方法では、コストが高くなって経済的に
不利である他、Ｃｒ量のかなシ多い高級ステンレス鋼と
いえども粒界腐食を完全になくすことができる訳ではな
い。

本発明者等はこうした事情に着目し、高温耐食性が良好
で特にダストの堆積があっても容易に腐食することのな
い様な伝熱管の開発を期して種々研究を重ねてきた。

本発明はこの様な研究の結果完成されたものであって、
その構成は、１３重量−以上のＣｒを含むＣｒ合金製の
管体外面及び／若しくは内面に普通鋼製の被覆層を形成
し、更に該鋼製被覆層の表面にＡｌめっき層を形成して
なるところに要旨を有するものである。

以下実験の経緯を追って本発明の構成及び作用効果を詳
細に説明する。まず本発明者等は、伝熱管として不可欠
の高温強度を確保する為素管の化学成分について種々研
究を行なった結果、少なくとも１３重量％以上のＣｒを
含むステンレス鋼又はＣｒ−Ｎｉ合金（以下これらを総
称してＣｒ合金ということがある）を使用すべきである
ことが明らかとなった。これらのＣｒ合金は耐高温腐食
性の優れたものではあるが、堆積ダストとの複合的影響
を受けた場合には耐食性が低下し、粒界腐食等を確実に
阻止することができる訳ではない。

そこでＣｒ合金が本来保有する優れた高温強度を維持し
つつ耐食性を改善する為、該Ｃｒ合金の表面に耐食性被
覆を形成すればよいとの着想を得、目的にかなう耐食性
被覆素材をめて研究を進めた。その結果、不働態被膜の
形成によって高レベルの耐食性被覆となるＡＪを選択し
、とれを高温強度の優れた上記Ｃｒ合金製素管の内・外
面に被覆層として形成することを考え実験を行なった。

ところがＡＩは上記Ｃｒ合金製素管に対する密着性が悪
い為ＡＩ被被覆簡単に剥離し、期待される程の耐食性向
上効果を得ることはできなかった。

そこでＡＩ被被覆よる優れた耐食性向上効果を有効に発
揮させる為には、Ｃｒ合金製素管とＡノ被覆層との密着
性を改善する必要があると考え更に研究を進めた結果、
軟鋼等の普通鋼を介してＣｒ合金とＡＡを接合すれば３
者を強固に密着させることができ、表面はダスト付着下
においても優れた耐食性を示し、高温強度はＣｒ合金製
素管によって十分に確保されることを知り、上記本発明
に想到したものである。

即ち本発明では５ＵＳ４１０．５ＵＳ３１０　。

５ＵＳ３１６の様なＣｒ含有量が１３チ以上であるステ
ンレス鋼或はＣｒ含有量が１３％以上であるＮｉ−Ｃｒ
合金製の管を素管とし、その内周面及び／又は外周面に
普通鋼製の中間層を介してＡＩ被覆層を形成してなるも
のであシ、普通鋼は上記の様なＣｒ合金との密着性が良
好であると共に１ＡＪとは鉄−ＡＩＣ又はＮ１−ＡＩ）
金属間化合物を形成して強固に密着する。しかもこの鉄
−Ｍ（又はＮ１−ＡＪ）金属間化合物は優れた耐食性を
有しているので、Ａノ被覆表面に形成される不働態被膜
の形成とも相まって、排ガス、空気、工業用水、水蒸気
に対して卓越した耐食性を示し、且つダストの付着堆積
によっても粒界腐食等は殆んど起こさない。尚普通鋼と
ＡＪの接合界面では常態においてもある程度の鉄−Ａｌ
（又はＮ１−ＡＪ）金属間化合物が生成するが、加熱或
は圧接等の拡散促進処理を施してやれば上記鉄−Ａｌ又
はＮ　ｉ　−ＡＪ　）金属間化合物の生成が促進され、
密着性及び耐食性を一段と高めることができる。

一方高温強度についてはＣｒ合金製素管によって高レベ
ルの性能が保証されるので、伝熱管としては優れた耐食
性と高温強度を兼備した極めて優秀なものとなる。ちな
みに第１図は、普通鋼、各種耐食性ステンレス鋼及びＡ
！溶融めっき普通鋼の夫々についてダスト付着下の耐食
性（都市ごみ焼却プラント内で６４０℃×１か月）試験
結果を示したもので、ＡＪめつき普通鋼は耐食性ステン
レス鋼に比べても極めて優れた高温耐食性を有している
。

第２〜４図は本発明に係る伝熱管を例示する一部横断面
図であシ、図中１はＣｒ合金製素管、２−は普通鋼層、
３はＡＪめっき層、４は鉄−Ａｌ（又はＮ１−ＡＡり金
属間化合物層を夫々示し、第２図は内面側に、第３図は
外面側に、また第４図は内・外面側に耐食性処理を施し
た伝熱管を夫々示している。

この様な多層構造伝熱管の製法は特に限定されないが、
代表的な方法を例示すれば下記の通シである。

鋼 （Ａ）Ｃｒ合金及“普ジぞ１シな６２層構造０クラツド
管材を製造し、普通鋼層側にＡＪめっきを施す方法。

（Ｂ）Ｃｒ合金製の管の内面及び／又は外面に鉄めっき
を施し、該鉄めっき層の表面にＡＪめつきを形成する方
法。

尚本発明で使用する普通鋼は、前述の何（Ｃｒ合金製素
管とＡＪめつき層との密着性を改善する為に使用される
ものでアシ、ガス配管用鋼やボイ用 シーλ声等をはじめとし１・０′＋“°等を少量含有す
る低合金鋼でも支障なく使用し得るものであり、Ｃｒ合
金鋼及びＡＩめっきに対し優れた密着性を示すものであ
る限シ合金元素の種類や量等は一切制限されない。また
伝熱管の肉厚も用途に応じて任意に決めることができる
。更にＡｌのめつきも種々の方法によって行なうことが
できるが、最も一般的なのは溶融めっき法である。従っ
て本発明でいう普通鋼とは、低合金鋼を含む意味に解釈
しなければならない。

本発明は以上の様に構成されるが、要は高温強度の優れ
たＣｒ合金製素管の内側及び／又は外側に普通鋼を介し
てＡｌめっき層を形成することによシ、優れた高温強度
と耐食性を兼備した伝熱管を提供し得ることになった。

次に実験例を挙げて本発明の効果を一層明確にする。

実験例 ５ＵＳ３０４製内管（外径２５ｍｍφ、肉厚１＋ｎｎ＋
）と普通鋼製外管（外径２７ｍｍφ、肉厚１ｍｍ）より
なるクラツド管（長さ１００１００Ｏの外周面に、５０
μｍのＡＪめつき層を溶融めっき法によシ形成し、下記
の条件で耐食性試験を行なった。また比較の為５ＵＳ３
０４！Ａ管（外径２７ｍ＋ｎφ、肉厚２ｍ＋ｕ）及び普
通鋼製管（ＩＡ径２りｎ＋＋ｎφ、肉厚２　ｍｍ）につ
いても同様の耐食試験を行なった。

〔耐食性試験法〕

ＮｎＣ１，ＫＣｌ及びＮａ、ＳＯ４を１＝１：ｌ（モル
比）の割合で調合した混合塩をアセトンで湿らせた後、
上記各管の外表面に塗布し、６００℃で２４時間保持し
た後、混合塩を洗浄除去して内・外面の腐食状況を調べ
た。

結果は第１図に示した通シであシ、Ａｌｌめっきクラツ
ド管（本発明伝熱管）は、普通鋼製管はもとよシ耐食性
の５ＵＳ３０４管と比べても卓越した耐食性を有してい
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は普通鋼、耐食性ステンレス鋼及びＭめつき普通
鋼の耐食性試験結果を示すグラフ、第２〜４図は本発明
に係る伝熱管を例示する一部横断面図である。 １・・・Ｃｒ合金層　２・・・普通鋼層３・・・Ａｌめ
っき層 ４・・・鉄−Ａｌ（又はＮ１−ＡＩ）金属間化合物第１
図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １３重量−以上のＣｒを含むステンレス鋼製又はＣｒ−
   Ｎｉ合金製の管体外面及び／若しくは内面に普通鋼製の
   被覆層を形成し、更に該鋼製被覆層の表面にＡＪｊめつ
   き層を形成してなることを特徴とする耐高温腐食性の優
   れた伝熱管。