(57)【要約】【課題】局部腐食が起き難いＮｉ基合金からなる表面の耐食部材を製造することができる方法を提供する。【解決手段】本発明の製造方法により製造される耐食部材は、Ｎｉ基合金からなる表面が腐食環境下に露出する状態で使用されるものである。この製造方法は、少なくとも表面がＮｉ基合金からなる素材に対して表面処理を行うことにより、表面にＮｉ基合金の塑性加工層を有する耐食部材３を製造する。例えば、耐食部材は、ボイラチューブとして用いられる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｉ基合金からなる表面が腐食環境下に露出する状態で使用される耐食部材の製造方法であって、
少なくとも表面がＮｉ基合金からなる素材に対して表面処理を行うことにより、表面にＮｉ基合金の塑性加工層を有する耐食部材を製造する、耐食部材の製造方法。
【請求項２】
前記表面処理はブラスト処理である、請求項１に記載の耐食部材の製造方法。
【請求項３】
前記Ｎｉ基合金は、質量％で表示して、Ｎｉを４０〜７０％、Ｃｒを１５〜２５％、Ｆｅを１〜４０％含む、請求項１または２に記載の耐食部材の製造方法。
【請求項４】
腐食性ガスが流れるガス通路と、
表面が前記ガス通路を流れる腐食性ガスに接するように配置された、前記表面にＮｉ基合金の塑性加工層を有するボイラチューブと、
を備える、ボイラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐食性に優れた耐食部材の製造方法、およびこの耐食部材をボイラチューブとして用いたボイラに関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼は、表面に形成される不動態被膜により、優れた耐食性を有する。このようなステンレス鋼は、ショットピーニングにより応力腐食割れを抑制することができるが、環境によっては耐全面腐食性が低下することがある。あるいは、特許文献１に記載されているように、ショットピーニングを特定の条件で行うことにより、特定の化学組成のステンレス鋼の耐孔食性および耐全面腐食性を向上させることができる場合もある。
【０００３】
ところで、例えばごみ焼却炉に併設されるボイラの中には、ごみ焼却炉から腐食性の強いガスが供給されるものもある。このような過酷な腐食環境下では、ステンレス鋼よりも耐食性に優れたＮｉ基合金を用いることが望ましい。
【０００４】
例えば、特許文献２には、Ｎｉ基合金からなる基材の表面上に、溶融塩腐食に強い材料を溶射してコーティング層を形成した耐食部材が開示されている。なお、特許文献２には、基材の表面がブラスト処理されていることが好ましいと記載されているが、その目的はコーティング層との密着性を向上させるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１９８８２８号公報
【特許文献２】特開２００６−２４１５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、Ｎｉ基合金は耐全面腐食性に非常に優れているため、例えばボイラチューブをＮｉ基合金のみで構成することも考えられる。しかしながら、本発明の発明者らがＮｉ基合金を用いて腐食試験を行ったところ、Ｎｉ基合金ではステンレス鋼に比べて全体的な肉厚減少（全面腐食）量は低減したものの、局所的に深い窪み（局部腐食）が確認された。このような局部腐食が進行すると、ボイラチューブの補修や、ボイラチューブに穴が空いた場合は交換などが必要になる。
【０００７】
そこで、本発明は、局部腐食が起き難いＮｉ基合金からなる表面の耐食部材を製造することができる方法を提供することを目的とする。また、本発明は、その耐食部材をボイラチューブとして用いたボイラを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明の発明者らは、鋭意研究の結果、Ｎｉ基合金において生じる局部腐食は耐全面腐食性が非常に優れていることに起因することを突き止めた。そして、全面腐食による肉厚減少に対しては元々の肉厚を厚くしておくことで対応可能であるため、耐全面腐食性を表面処理により意図的に低下させることによって局部腐食を抑制することを思い付いた。本発明は、このような観点からなされたものである。
【０００９】
すなわち、本発明の耐食部材の製造方法は、Ｎｉ基合金からなる表面が腐食環境下に露出する状態で使用される耐食部材の製造方法であって、少なくとも表面がＮｉ基合金からなる素材に対して表面処理を行うことにより、表面にＮｉ基合金の塑性加工層を有する耐食部材を製造する、ことを特徴とする。
【００１０】
例えば、前記表面処理はブラスト処理であってもよい。前記Ｎｉ基合金は、質量％で表示して、Ｎｉを４０〜７０％、Ｃｒを１５〜２５％、Ｆｅを１〜４０％含んでもよい。
【００１１】
また、本発明のボイラは、腐食性ガスが流れるガス通路と、表面が前記ガス通路を流れる腐食性ガスに接するように配置された、前記表面にＮｉ基合金の塑性加工層を有するボイラチューブと、を備える、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の製造方法によれば、局部腐食が起き難いＮｉ基合金からなる表面の耐食部材を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】ごみ焼却炉およびボイラの概略構成図である。
【図２】耐食部材であるボイラチューブの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態に係る製造方法により得られる耐食部材をボイラチューブ３として用いたボイラ２を示す。このボイラ２はごみ焼却炉１に併設されており、ボイラ２にはごみ焼却炉１から腐食性ガスを含む排ガスが供給される。
【００１５】
図１に示す例では、ごみ焼却炉１が流動床式焼却炉であるが、ごみ焼却炉１はストーカ式焼却炉であってもよい。
【００１６】
ボイラ２は、ごみ焼却炉１の上方に配置された放射室２５と、放射室２５の側方に配置された第２煙道２６および第３煙道２７を含む。第２煙道２６および第３煙道２７は共に上下に延びており、その下部同士がつながっている。これらの放射室２５、第２煙道２６および第３煙道２７は、腐食性ガスが流れるガス通路を形成する。すなわち、腐食性ガスは、図１中に矢印Ａ，Ｂ，Ｃで示すようにガス通路を流れ、その後に排出路２８を通じてボイラ２から排出される。
【００１７】
また、ボイラ２は、ガス通路を区画する壁上に設けられた水管２２と、水管２２内に水を供給するとともに水管２２内で発生した水蒸気を収集するボイラドラム２１と、第３煙道２７内に配置された複数の過熱器２３を備えている。ボイラチューブ３は、水管２２および過熱器２３の構成要素であり、表面３１（図２参照）がガス通路を流れる腐食性ガスに接するように配置されている。換言すれば、ボイラチューブ３の表面３１は腐食環境下に露出している。腐食性ガス中の腐食成分の濃度は、一般的にはＨＣｌ：１００〜１０００ｐｐｍ、ＳＯx：１０〜１００ｐｐｍであり、ときには、ＨＣｌ：２０００ｐｐｍ、ＳＯ２：６００ｐｐｍにまで上昇する。
【００１８】
図２は、ボイラチューブ３の一部断面図である。ボイラチューブ３は、例えば、Ｎｉ基合金のみからなる単一材料の部材である。ただし、本発明の製造方法により得られる耐食部材は、必ずしも単一材料の部材である必要はなく、少なくとも表面がＮｉ基合金からなっていればよい。例えば、耐食部材が密着ニ重管、溶接肉盛管、溶射管などであり、耐食部材の内部と表層とが異なる材料で構成されていてもよい。
【００１９】
Ｎｉ基合金は、例えば、質量％で表示して、Ｎｉを４０〜７０％、Ｃｒを１５〜２５％、Ｆｅを１〜４０％含む。このようなＮｉ基合金としては、インコネル（ＩＮＣＯＮＥＬ：登録商標）６２５，８２５、ハステロイ（登録商標）Ｃ−２２，Ｃ−２７６などが挙げられる。Ｎｉ基合金には、上記成分の他に、必要に応じて種々の成分（例えば、Ｍｏ、Ｎｂなど）が添加されていてもよい。
【００２０】
ボイラチューブ３は、表面３１にＮｉ基合金の塑性加工層３２を有している。塑性加工層３２は、少なくとも表面がＮｉ基合金からなる素材に対して表面処理を行うことにより形成される。塑性加工層３２を形成するための表面処理は、特に限定されるものではない。例えば、ブラスト処理によって塑性加工層３２を形成してもよいし、ショットピーニング、レーザーピーニング、キャビテーションピーニングのようなピーニング処理によって塑性加工層３２を形成してもよい。ブラスト処理またはピーニング処理では、ボイラチューブ３の表面３１が粗面化される。あるいは、素材を成形する際の加工、例えば、圧延、鍛造、押し出し加工、引き抜き加工、スピニングなどにより塑性加工層３２を形成してもよい。
【００２１】
塑性加工層３２の厚さは、腐食により経時的に減少していく。このような塑性加工層３２の厚さが減少したボイラチューブ３に対して表面処理を施すことにより、ボイラチューブ３の表面３１に塑性加工層３２を新たに形成することができる。すなわち、素材は、塑性加工層３２の厚さが減少したボイラチューブ３であってもよい。
【００２２】
塑性加工層３２の厚さは、ボイラチューブ３の使用状態を考慮して決めればよい。例えば、定期的に表面処理を行う場合は、次の表面処理を行うまでに減肉すると予想される厚みよりも、塑性加工層３２が厚くなるように表面処理を行えばよい。
【００２３】
次に、ボイラチューブ（耐食部材）３をブラスト処理により製造する方法を説明する。
【００２４】
ボイラチューブ３を製造するには、少なくとも表面がＮｉ基合金からなる筒状の素材の表面を全周に亘ってブラスト処理するだけでよい。具体的には、基材の表面にブラスト材を吹き付ける。これにより、素材の表層が塑性加工層３２に変換され、ボイラチューブ３が得られる。
【００２５】
ブラスト材の基材表面への吹き付けは、例えば、基材を中心軸回りに回転させながら行う。ブラスト材は、砂であってもよいし、金属、ガラス、セラミックスなどからなる球状体であってもよい。すなわち、ブラスト処理は、サンドブラストであってもよいしショットブラストであってもよい。
【００２６】
以上説明した製造方法により、局部腐食が起き難いＮｉ基合金からなる表面３１の耐ボイラチューブ（耐食部材）３を得ることができる。局部腐食が起き難いことは、孔食電位を測定することにより確認することができる。
【００２７】
ボイラ２の操業中にはボイラチューブ３上に灰が積もるため、その灰を定期的に除去してボイラチューブ３の腐食の状態を確認することが望ましい。この灰の除去には、サンドブラストを用いることができる。もし塑性加工層３２が全面腐食により消失していた場合には、その部分にサンドブラストを継続して行うことにより、新たに塑性加工層３２を形成することができる。
【００２８】
なお、本発明の製造方法により得られる耐食部材は、ボイラだけでなく種々の用途に用いることができる。また、耐食部材の形状は、必ずしもチューブである必要はなく、用途によっては例えば平板であってもよい。あるいは、耐食部材は、ボイラチューブの表面を覆う円弧状のパネル（プロテクタ）であってもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１    ごみ焼却炉
２    ボイラ
３    ボイラチューブ（耐食部材）
３１  表面
３２  塑性加工層
【図１】
2015058496.tif 000003
【図２】
2015058496.tif 000004