JPS62284103A - 溶射処理管理方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶射処理管理方法の改良に関する。

〔従来の技術〕

周知の如く、ボイラ炉内の伝熱面外表面には燃料中の不
純物が燃料灰として堆積し、激しい高温腐蝕を生じ、伝
熱管の減肉を進行させることがある。ところで、伝熱管
減肉部の補修工法の一つとして、伝熱管表面に耐食性に
優れた合金（例えば、５０Ｃｒ、５ＯＮｉなどの高クロ
ム合金類）を溶射法によって被覆する方法がある。この
溶射法は、純金°属はもちろん各種の合金、セラミック
スなどを被覆させることができる上、ボイラ炉内のよう
な環境でも直接現地にて処理できる利点がある。

しかし、この方法によって得られる被覆層（溶射層）は
伝熱面上を物理的な結合としているに過ぎ　　□ないた
め、折角処理してもしばしば剥離する問題　　□がある
。このため、溶射設備の改良に前処理の改善などが精力
的に行われているが、ボイラ炉内で燃料灰や酸化スケー
ルが付着している伝熱面に対する溶射処理方法は開発さ
れていない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来技術によれば、以下に述べる問題点
を有する。

即ち、前述した溶射法により耐食性合金をコ−ティング
する方法においては、管材と密着性に優れた溶射被膜を
得るには管表面に付着している燃料灰や酸化スケールな
どをグリッドブラストによって除去した後、管材表面の
発錆や結露を防ぐため環境の湿度を低くく押えるととも
に、なるべく短期間に溶射処理を行う必要がある。

ところで、従来グリッドブラストから溶射までの時間は
湿度８０％以下で４時間以内が目安とされていたが、こ
れは清浄な溶射工場内での目安である。しかるに、吸収
性が強く、ｐＨが低く、発錆を誘発し易い燃料灰の粉塵
が浮遊するボイラ炉内の、既に高温腐蝕により表面に凹
凸が発生し厚い酸化スケールが精製している伝熱面に対
しては、不適切であり、炉内環境に応じた適切な管理基
準が必要であるが、これらの点についての知見は全く知
られていない。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、ボイラ炉内
のような劣悪な環境下でもグリッドブラスト後の管材表
面の発生や結露を防止し、管材との密着性に優れた被膜
を得ることができる溶射処理管理方法を提供することを
目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、ボイラ炉内における伝熱面外表面への溶射に
際し、グリッドプラス、トから溶射処理開始までの時間
を次式より求め、この時間内において少なくとも第１層
の溶射処理を行うことを特徴とし、ボイラ炉内のような
劣悪な環境下でもグリッドブラスト後の管材表面の発錆
や結露を防止、管材との密着性に優れた被膜を得ること
ができるものである。×二手−〇、ｉ（１１ｍ−’ｒｔ
）ン−Ｏ，Ｑ！１（Ｔ−２０）−ｏ−３（４−ｐＨ）−
Ｖｌ／但し、Ｘはグリッドブラスト処理から溶射処理開
始までの時間（Ｈｒ）、Ｆは湿度（％）、Ｔは温度（℃
）、ｐＨは付着物の水素イオン濃度、Ｗは溶射面の腐蝕
程度による補正係数。

〔作用〕

本発明によれば、ボイラ炉内のような劣悪な環境下でも
グリッドブラスト後の管材表５の発錆や結露を防止、管
材との密着性に優れた被膜を得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例について図を参照して説明する。

まず、本発明においては、ボイラ炉内における伝熱面外
表面への溶射に際して、グリッドブラストから溶射処理
開始までの時間を次式（１）より求め、この時間内にお
いて少なくとも第１層の溶射処理を行う。

Ｘ−４−０，１（Ｆ−７０）−０，０５Ｘ（Ｔ−２０）
　−０，３（４−ｐＨ）　−Ｗ・・・（１） 但し、ｐＨ＞４時は全て４とする。また、（１）式で、
Ｘはグリッドブラストがら溶射処理開始までの時間即ち
余裕時間（Ｈｒ）、Ｆは湿度（％）、Ｔは温度（℃）、
ｐＨは付着物の水素イオン濃度、Ｗは溶射面の腐蝕程度
による補正係数を夫々示す。

次に、実験式と湿度、温度、付着物のｐＨ１溶射面の腐
蝕程度等各項目に対する補正の考え方について説明する
。

■湿度 鉄鋼材の空気中での腐蝕は第２図に示すように湿度に大
きな影響を受け、特に湿度７０％を越えると著しく増加
する。そこで、さび限界湿度７０％を臨界湿度とし、こ
の臨界湿度より湿度が高くなるに従って余裕時間Ｘは一
定割合（ｘＱ、１）で減少することとした。

■温度 本発明における腐蝕反応は前記のように湿度が大きく関
与しているが、腐蝕反応も化学反応の一種であるため、
温度が高いほど腐蝕度も当然大きくなる。温度（気温）
による腐蝕速度の違いについては第３図及び第４図のよ
うな資料が有るが、本発明ではボイラ炉内（屋内）とい
うことを考慮して８０℃を基準温度とし、余裕時間に対
する補正項としてこの基準温度との高低差に定数。

（０，０５）を乗じた。

■付着物のｐＨ（水素イオン濃度） 重（原）油等のボイラ燃料中にはＳ（イオウ）分を始め
、Ｎａ（ナトリウム）、■（バナジウム）その他の不純
物が含まれており、それらは燃焼によって天分となって
伝熱管の表面に付着したり、堆積する。これら灰分の組
成は、例えばＳＳＶ。

Ｎａを主成分としそのｐＨは２．６から４．０を示すも
のが多い。前述したように溶射面はブラストなどにより
付着物は除去され清浄化されるが、ボイラ炉内には溶射
面以外のところに多量の配分が付着しており、それらが
溶射雰囲気に浮遊し、溶射面へ付着する。ところで、鉄
鋼材の腐蝕は前記のように鋼材の表面がぬれて促進され
るが、その腐蝕速度は水分のｐＨに大きく依存する。特
に、第５図に示すようにｐＨ−４より低くなると腐蝕速
度は急激に大きくなる。このため、燃料灰のｐＨとして
、４を基準（ｐＨが４より大きな場合も４とする）とし
、ｐＨがこの基準値より低くなると、一定割合（０，３
）で余裕時間を減じた。

■腐蝕程度による補正係数 ボイラ伝熱面は燃料灰の付着、堆積により高温腐蝕を生
じ肌アレを生じる。この結果、ブラストによる清浄化が
難しくなる。腐蝕生成物を完全に除去するため、ブラス
トを入念に行うと管表面には大小さまざまな凹凸がその
腐蝕程度に応じてできる。従って、溶射中、炉内に浮遊
する灰分も付着しやすく、また除去が困難となる。また
、微細な隙間や穴の部分は湿度が１００％にならなくと
も結露することはよく知られている。これらの本発明で
は溶射面の腐蝕程度を次の如く３ランクに分け、余裕時
間を補正することにした。

（ア）Ｗ−０，５；腐蝕が激しく、肌アレがひどい。

（イ）Ｗ−０，３；腐蝕発生、肌アレも認められる。

（つ）Ｗ−０；腐蝕はほとんどなし、肌アレもない。

次に、本発明を実施した重油燃焼ボイラについて第１図
を参照して説明する。

ボイラにおいては、バーナ１から燃焼室２へ注入された
重油はここで燃焼して高温のガス（１５００〜１６００
℃）となり、燃焼室２を構成している蒸発管３に熱を与
えつつ上昇する。その後、重油は一時過熱器４、二次過
熱器５、高温過熱器６、三次過熱器７、低温過熱器８、
低温再熱器９及び節炭器１０を経てボイラ系外へ排出さ
れる。

本実施例では、蒸発管３へＮｉＣｒ合金（５０Ｃｒ−５
ＱＮｉ重量％）を膜厚２００ｐを目標にプラズマ溶射（
以下、単に溶射という）を行うこととしたが、蒸発管３
の外表面には硫黄（３３，５％５ａｓＳＯ３）、バナジ
ウム（３２，Ｏ％ＶａｓＶ２０５　）　、ナトリウム（
２５，１％Ｎａ２ｓＮａ２０）を主成分とする付着物が
１．０〜１．５％程度の厚さで付着し、そのｐＨは３．
１５であった。また、付着物を除去後の管表面はやや腐
蝕の徴候が見られ、肌アレを生じていた。

（１）環境湿度が８５％もあり、溶射環境不良と考えら
れる条件下の溶射例 溶射処理に先立ち溶射面の清浄化を図るために、サンド
ブラストに引続き、スチールブラッドブラストを行った
が、その時の炉内の温度及び湿度は夫々２５°Ｃ１８５
％であったので、溶射開始までの余裕時間Ｘを前述した
式（１）により計算した。

式（１）において、Ｆ−８５、Ｔ−２５、ｐＨ−３，１
５、Ｗ−０，３とすると、 Ｘ−４−０，１（８５−７０）−０，０５Ｘ（２５”−
２０）　　−０，３（４−３，１５）−〇、　　３−１
．　６　９　５　　（Ｈｒ）となる。この結果、余裕時
間は約１．７時間となった。そこで、溶射材料として５
０Ｃｒ−５−′Ｎｉ合金を用い、スチールグリッドブラ
スト処理　　・□から溶射処理開始までの時間を種々変
化させて２００ｐ厚さになるように溶射した。その後、
溶　　□射伝熱管の上部１ｍの位置から５００ｇの鋼球
を自然落下させ溶射層の密着性を調査した。下記に示す
第１表は、ブラスト処理から溶射処理開始までの時間と
溶射層が剥離するまでの鋼球の自然落下回数を示したち
のある。この第１表により、溶射作業の湿度が８５％で
あっても本発明のように環境因子を考慮した管理を行う
ことによって密着性に優れた溶射層が得られることが確
認された。

なお、第１表において、Ａ、Ｂは本発明の管理範囲内で
密着性のよい溶射層が得られるものと予想できるもので
あり、Ｃ，Ｄは管理範囲外で密着性の乏しい溶射層が得
られるものと予想できるものである。

（２）環境湿度が７０％で、一般に良好な溶射環境であ
るとされている条件下の溶射例ボイラ炉内温度２０℃、
湿度６０％、燃料灰のｐＨ３，５、伝熱管の腐蝕程度０
．３の環境条件におイテ、５−Ｃｒ−５ＯＮｉ合金を厚
さ２００ｐにて溶射したものについて密着性を調査した
。

この環境における余裕時間Ｘは３．５５時間であるので
、ブラスト時間から溶射開始までの時間（Ｘ）を第２表
のように設定し、合せて各時間に対応して溶射層が剥離
するまでの鋼球の自然落下回数を示した。

この結果から明らかなように、湿度が７０％と一般１．
溶射□境とし、良好源も。とじ、考えらゎている場合で
も、ＧやＨの時間では溶射層が剥離し易く、本発明方法
によって溶射する必要があることが明らかである。

（３）溶射開始までの余裕時間（Ｘ）の有効範囲 ところで、上記実施例（１）、（２）では主として環境
湿度が変化した場合の余裕時間（Ｘ）についてその有用
性を述べた。しかし、実際の溶射作業では、余裕時間内
に溶射処理を開始しても終了時にはこの時間を大幅に超
過することが予想される。そこで、本実施例では余裕時
間（Ｘ）の有効範囲について実験した結果を述べる。な
お、対象した環境及び伝熱面は（１）と同様である。従
って、余裕時間（Ｘ）は１．７時間であるので、次に示
すような条件で溶射処理を行った。

１．１．０時間後から溶射を開始し、１，７時間以内に
所定の厚さ２００ｍに５０Ｃｒ−５ＯＮｉ合金を溶射終
了した。

に１．０時間から溶射を開始し、１．７時間以内に３０
〜４（ｉｐの溶射を行った。その後、２時間を要して２
００ｕｒｓに処理した。

Ｋ、１．７時間後から溶射を開始し、２．５時間以内に
３０〜４０ｊＪＯ！Ｒの溶射を行った。その後、１．５
時間を要して２００ｐ厚さに処理した。

Ｌ、２．５時間後から溶射を開始し１，５時間以内に３
０〜４０．の溶射を行った。その後、１．５時間を要し
て２００ｘ厚さに処理した。

下記第３表は夫々の溶射層の密着試験結果を示したもの
で、■の条件は勿論密着性のよい溶射層が得られている
が、Ｊの条件のように余裕時間（Ｘ）１．７時間以内に
３０〜４０４の溶射層を施しておけば、その上の処理は
少々遅れても密着性のよい溶射層が得られることが明ら
かとなった。なお、厚さ２００ａｘｘの溶射層を処理す
るには何回か溶射処理を施す必要があり、３０〜４０ｍ
の溶射層は通常１回の処理で得られる厚さである。

以上より、上記実施例（１）、（２）では余裕時間（Ｘ
）をブラスト後溶射開始するまでの時間として取扱って
きたが、この時間内に３０〜４０ｐのように薄くても第
１層に当たる溶射層を施すことが、密着性のよい溶射層
を得る位置条件であることが判明した。

〔発明の効果〕

以上詳述した如く本発明によれば、ボイラ炉内伝熱面へ
の溶射に際し、グリッドブラスト処理から溶射までの時
間を環境中の湿度、温度、伝熱面付着物のｐＨ，伝熱面
の腐蝕状況等を考慮して溶射条件を管理することにより
、ボイラ炉内のような劣悪な環境下でもグリッドブラス
ト処理後の管材表面の発生や結露を防止、管材との密着
性に優れた被膜を得ることができる溶射処理管理方法を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る重油燃焼ボイラの説明図、第２図
は湿度と腐蝕量との関係を示す特性図、第３図及び第４
図は夫々は気温と腐蝕量との関係を示す特性図、第５図
は鉄鋼の腐蝕速度と純粋のｐＨとの関係を示す特性図で
ある。 １・・・バーナ、２・・・燃焼室、３・・・蒸発管、４
・・・一時過熱器、５・・・二次過熱器、６・・・高温
過熱器、７・・・三次過熱器、８・・・低温過熱器、９
・・・低温再熱器、１０・・・節炭器。 出願人復代理人　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図 ｐ）ｌ 第５　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ボイラ炉内における伝熱面外表面への溶射に際し、グリ
   ッドブラストから溶射処理開始までの時間を次式より求
   め、この時間内において少なくとも第１層の溶射処理を
   行うことを特徴とする溶射処理管理方法。 Ｘ＝４−０．１（Ｆ−７０）−０．０５× （Ｔ−２０）−０．３（４−ｐＨ）−Ｗ 但し、Ｘはグリッドブラストから溶射処理開始までの時
   間（Ｈｒ）、Ｆは湿度（％）、Ｔは温度（℃）、ｐＨは
   付着物の水素イオン濃度、Ｗは溶射面の腐蝕程度による
   補正係数を示す。