報告書番号

EX24004

タイトル（和文）

ボイラ伝熱管ステンレス鋼に適応したクリーピーコートの開発

タイトル（英文）

Development of CRIEPI coat adapted to boiler tubes stainless steel substrate

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
火力発電所のボイラ伝熱面の過熱器管等の一部において耐食性、高温・高圧部の耐久性の観点からオーステナイト系ステンレス材が用いられている。ステンレス材であっても、燃焼による高温の熱、燃料に含まれる硫黄、また溶融灰の付着による腐食や灰によるエロージョンの影響を受ける。それらの影響を軽減する対策の一つとして当所の開発したクリーピーコート🄬 ）があり、実機での適用事例もある [1-2]。しかし600℃かつ酸化雰囲気におけるステンレス材での耐食試験においてクリーピーコートH0型がはく離する現象が見られた。
目　　的
ステンレス材上でのクリーピーコートのはく離要因を解明するとともに、現状のボイラ伝熱面の最高温度（650℃程度注 ））に耐えうるクリーピーコートを開発する。
主な成果
1. はく離要因の解明
オーステナイト系ステンレス鋼の線膨張係数は水冷壁管等で使用されているSTBA材のような低合金鋼よりも大きいため、550℃を超える温度でクリーピーコートH0型がはく離すると考えられる。さらに、はく離はクリーピーコート4層構造(SiO2/TiO2/Al2O3系/TiO2)の2層目TiO2層で生じることを特定した。
2. ステンレス材に適応したクリーピーコートの開発
・ クリーピーコートH0型の4層構造から2層目TiO2層を省き、3層構造 (SiO2/Al2O3系/TiO2)とするクリーピーコートHR0型を開発した。ラボ試験よりHR0型は650℃においてもはく離することなく、耐食性能についてもH0 型と遜色ないことを確認した。
・ 実機過熱器管（材質SUS347HTB）における検証試験の結果、5ヶ月後のボイラ運転中の中赤外線カメラ画像において、HR0型施工部は均一な薄青色の色調であり、はく離は生じていない。さらに23ヶ月後もHR0型施工部は均一な薄青色の色調であり、HR0型ははく離しておらず、ステンレス材に施工して実機環境に耐えられることを確認した。
今後の展開
今回開発したHR0型をクリーピーコートのラインナップに含めた上で、実機に施工されたクリーピーコートの評価を実施し、複数の実機データから、各発電所における保修計画のサポートを行う。

概要 （英文）

In thermal power generation equipment, austenitic stainless steel is used for specific parts of boiler tubes, such as superheater tubes, due to its corrosion resistance and durability under high-temperature and high-pressure conditions. However, even stainless steel is vulnerable to damage from the high heat generated during combustion, as well as corrosion or erosion caused by molten ash and sulfur present in the fuel. To mitigate these effects, we developed a four-layer coating consisting of a SiO2/TiO2/Al2O3-base/TiO2 film (CRIEPI coat H0 type) applied via liquid spraying. Corrosion resistance tests on stainless steel substrates at 600C revealed that the second TiO2 layer of the CRIEPI coat delaminated. This issue was attributed to the higher coefficient of linear thermal expansion of austenitic stainless steel compared to low-alloy steel, which is commonly used for water-wall tubes. To resolve this issue, we developed the CRIEPI coat HR0 type by modifying the H0 type's four-layer structure and removing the second TiO2 layer, resulting in a three-layer structure (SiO2/Al2O3-base/TiO2). Laboratory tests confirmed that the HR0 type did not delaminate even at 650C and exhibited corrosion resistance comparable to the H0 type. Further verification tests on actual superheater tubes made of SUS347HTB demonstrated that the HR0 type did not delaminate even after 23 months, confirming its ability to withstand the operational conditions of an actual boiler.

報告者

キーワード