先端型ごみ焼却プラント用高耐食性熱交換器材料の開発

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12555195
• Research Institution: Akita University
• Principal Investigator: 原 基 秋田大学, 工学資源学部, 教授 (50156494)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小野 昇造 三井造船株式会社, 環境エネルギー技術開発センター, 研究員
• Keywords: 先端型ごみ焼却炉 / 熱交換器材料 / 高温腐食 / 溶融塩腐食 / ニッケル-クロム合金 / ニッケル-クロム-モリブデン合金 / ニッケル-クロム-シリコン合金

Research Abstract

先端型ごみ焼却プラントとして注目される間接加熱式ガス化溶融炉においては,高温排ガスは熱交換してごみの熱分解,ボイラ発電に利用される。この場合の熱交換器管は,高温腐食性ガス,溶融灰など極めて過酷な環境にさらされるため,この環境に耐え得る耐熱合金の開発が急がれている。
本研究では,先端型ごみ焼却プラント用熱交換器材料開発の基礎研究として,高温構造材料として使用されているNi基耐熱合金のペース金属である純Niとその基本組成であるNi-Cr二元合金さらにはこの合金に第三元素としてSiおよびMoを添加した三元合金を試料とし,これらのガス化溶融炉排ガス環境を模擬した環境での高温腐食挙動を調べた。得られた結果をまとめると以下のとおりである.
1.Na_2S0_4-NaCl-KCl溶融塩が塗布されることにより純Ni,Ni-Cr合金ならびにNi-Cr-(Si,Mo)合金の酸化増量が著しく増大した。
2.Na_2S0_4-NaCl-KCl溶融塩塗布下においては,酸素雰囲気,塩化水素を含む酸素雰囲気,塩化水素ならびに水蒸気を含む酸素雰囲気とも、NiへのCrの添加は酸化増量を低下させた。とくにNi-20質量%Cr合金の酸化増量は小さかった。この場合,合金上には連続的なCr_2O_3スケールの生成が認められたことから,Ni-20質量%Cr合金の高耐食性がCr_2O_3スケールの保護性によって説明された。
3.Na_2S0_4-NaCl-KCl溶融塩付着下、塩化水素を含む酸素雰囲気では,Ni-10質量%Cr合金へのSiならびにMoの添加は合金の酸化増量を低下させた.この場合,スケールの内層に緻密なCr_2O_3層の生成が認められたことから,SiならびにMoの添加は緻密なCr_2O_3層の生成を促進し,耐酸化性を向上させたことが明らかになった。