報告書番号

M18004

タイトル（和文）

火力ボイラ伝熱管の高温酸化腐食に対する耐腐食コーティング(クリーピーコート)の効果

タイトル（英文）

Effects of CRIEPI coat on high-temperature oxidation of boiler tubes in a thermal power plant

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背景
石炭および石油火力発電所ボイラの過熱器、再熱器等の蒸発管は高温酸化雰囲気にさらされ、管表面温度は 400℃～630℃となる。またスラッギング、ファウリング、熱疲労等の影響を受けることから、局所的に高温酸化腐食が著しい部分がある。当所はバーナ近傍の還元雰囲気で生じる硫化腐食の防止用に安価なコーティング(クリーピーコート注1))を開発・実用化しており、高温酸化腐食に対しても利用できる可能性がある。一方、この従来型クリーピーコート(型式：F0 注 2))は硫化腐食環境下での使用上限温度が 600℃であり、主蒸気温度の高いボイラでは耐熱性が足らず適用できない可能性がある。
目的
耐熱性を向上させたクリーピーコートを開発するとともに、クリーピーコートの高温酸化腐食に対する耐食性能を確認する。
主な成果
1. 従来型および高温改良型クリーピーコートの耐食効果
従来型のクリーピーコートを改良し、耐熱性を向上させた高温改良型クリーピーコート注 3)は、700℃まで高温酸化による重量増加がほとんどなく、高い耐食性能を示している。また、600℃では従来型でも十分な耐食性能があることが分かった。（図1）
2. 実機でのクリーピーコートの高温酸化腐食への適用と耐食効果
従来型および高温改良型クリーピーコートの実機検証試験を管寄スタブ管、板型過熱器管、吊下型2次再熱器管において実施した(曝露期間2年、図2)。
・いずれの管においても、外観観察からコーティング部と未施工部が明確に区別でき、コーティングによる耐食効果が見込まれた。
・クリンカが付着して著しい腐食が生じている吊下型 2 次再熱器管では、コーティングにより腐食層厚さが1/10程度に抑えられることが分かった。(図3)
なお、管表面温度が 600℃を超える場合は高温改良型クリーピーコートを選定することになる。高温改良型の施工時間は従来型に比べ 1.2 倍程度となるため、実機施工の際は工期を考慮する必要がある。
今後の展開
実機での定期検査間隔の延伸に伴い、4 年間、6 年間を見据えて本コーティングの耐食効果を確認するとともに、さらなる耐久性向上に向けた改良を行う。

概要 （英文）

In coal- and oil-fired boilers, the superheater, reheater, steam piping and steam headers are exposed to high-temperature oxidizing atmospheres. Moreover, corrosion tends to be particularly severe on the surface of the superheater/reheater tubes which are affected by slagging and fouling. Corrosion-induced thinning of boiler tubes is normally countered with periodic inspections of tube thickness followed by, if necessary, simple replacement of the affected part, weld cladding, or installation of protective plates. Such work can be expensive and time-consuming. We previously developed a specialized coating (CRIEPI coat) that increases the sulfide corrosion resistance of boiler tubes and can be applied with relative ease at low cost. Given that the coating displays high gas barrier properties at high temperatures, it may be possible to slow the progression of oxidation and corrosion. In this work, improvements were made to the coating in order to better protect against high-temperature oxidation and corrosion, and the anti-corrosion resistance properties were confirmed. As a result, we succeeded in developing a new coating with high corrosion resistance up to 700C. Also, the conventional coating type developed for sulfide corrosion was found to exhibit sufficient corrosion resistance at 600C or less. Verification testing in an operational coal-fired boiler demonstrated that the coating could suppress the progression of oxidation and corrosion without thermal stress-induced peeling or cracking, even when applied to areas with severe corrosion and circumferential cracks caused by clinker ash.

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