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Elucidation of the effect of organic amine additives on corrosion behavior of boiler equipment materials in power plants

Research Project

Project/Area Number 20K04158
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 18010:Mechanics of materials and materials-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

NIU LIBIN  信州大学, 学術研究院工学系, 准教授 (20262694)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords腐食 / ボイラ設備材料 / ボイラ水 / 有機アミン / 蟻酸 / 酢酸 / 塩化物イオン / 有機酸 / ボイラチューブ鋼
Outline of Research at the Start

本研究では、火力発電プラントボイラ設備材料を用い、各種の有機アミンで調製した模擬ボイラ水および、有機アミンの生成物として有機酸(蟻酸や酢酸)および塩化物イオンなどの不純物を添加した模擬ボイラ水における電気化学的腐食試験、浸漬腐食試験および形成皮膜分析などの一連の試験を行い、各種形態の腐食機構および不働態皮膜の形成と破壊機構に及ぼす有機アミンならびに有機酸の影響を明らかにする。また、得られた結果に基づき、水処理薬剤として各種の有機アミンを採用する場合のボイラ設備材料の腐食抑制対策を検討する。

Outline of Final Research Achievements

Various corrosion tests were carried out on STBA24, STBA12 low-alloy steels for boiler equipment and 13Cr steel for low-pressure steam turbine blades in the simulated boiler waters prepared with organic amines and the waters containing organic acids. Comparing with the conventional water treatment agent of ammonia, the corrosion rate of the low-alloy steels decreased in the simulated boiler waters added with the organic amines. Based on the analysis results of the corroded surfaces, the corrosion inhibition mechanism of the organic amine additives was discussed. Pitting corrosion and crevice corrosion of the 13Cr steel in chloride ions (Cl-) added boiler water was suppressed by the addition of acetic acid and formic acid into the test water. However, it is suggested that formic acid in chloride-containing boiler water is a factor that promotes the corrosion of STBA24 and its weldments over long-term service.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

火力発電プラントのボイラ給水・補給水には水処理薬剤として各種有機アミンを使用する傾向が見られる。しかし、これらの有機アミンはボイラ設備材料の腐食挙動に与える影響が不明である。さらに、これらのアミンは熱分解により有機酸の蟻酸や酢酸などを生成し、プラント設備材料腐食の一要因になることも懸念されている。本研究では、火力発電プラントボイラ設備材料ならびに低圧蒸気タービン材料の腐食挙動に及ぼすこれらの有機アミンおよび有機酸の影響を解明し、得られた研究成果は火力発電プラントの安全運転などに貢献できる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results)

  • [Journal Article] Effect of Formic Acid on Pitting Corrosion of Steam Turbine Blade Material 13Cr Steel in Simulated Boiler Water Containing Chloride Ions2022

    • Author(s)
      Niu Li-Bin、Kubota Hayato
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 63 Issue: 7 Pages: 1065-1071

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-C2022000

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2022-07-01
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effect of Formic Acid on Corrosion Behavior of STBA24 Low-Alloyed Steel and Its Weldment in Simulated Boiler Water Containing Chloride Ions2020

    • Author(s)
      Niu Li-Bin、Kosaka Shoichi、Yoshida Masaki、Suetake Yusuke、Marugame Kazuo
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 61 Issue: 9 Pages: 1775-1781

    • DOI

      10.2320/matertrans.mt-m2020129

    • NAID

      130007890395

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ボイラ設備用STBA12低合金鋼の腐食挙動に及ぼす有機アミンの影響2022

    • Author(s)
      中村亮太、原颯杜、牛立斌
    • Organizer
      日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 令和4年度連合講演会
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      大竹香菜、牛立斌
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      日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 令和4年度連合講演会
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      和田竜太朗、牛立斌
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      和田竜太郎、牛 立斌
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      馬野雄矢、牛 立斌
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      日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 令和3年度連合講演会
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      早坂僚太、牛 立斌
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      日本金属学会北陸信越支部・日本鉄鋼協会北陸信越支部 令和2年度連合講演会
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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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