火炉管の長寿命化を目的とした耐腐食性材料を肉盛溶接した火炉壁パネルの更新工事をご依頼いただきました。その際、都市ごみ焼却廃熱ボイラ火炉壁全面への適用については三菱重工パワーインダストリーに実績がなかったため、モックアップ試験を行い各種検討、確認を実施しました。そのレポートをご紹介します。都市ごみ焼却廃熱ボイラの火炉管は耐火被覆の上端から露出した管が高温のガスに含まれた腐食成分に曝されていて、他の部位に比べて減肉速度が速いです。このことから頻繁に部分更新工事を実施する必要があり、維持管理費を圧迫する要因の一つとなっています。ご依頼いただきました。その中に改良工事の柱の1つとなる火炉管の長寿命化を目的とした、耐腐食性材料を肉盛溶接した火炉壁パネルの更新工事がありました。実績は有していましたが、都市ごみ焼却廃熱ボイラ火炉壁全面への適用については実績がなかったため、モックアップ試験を行い各種検討、確認を実施しました。図1に廃熱ボイラの全体側面図を示し、主なボイラ仕様を表1に示します。今回の更新範囲は耐火上端部から管が露出する部分を中心に計画しました。その内、ボイラ1パス耐圧部の肉盛溶接施工範囲は図2に示す範囲です。選定し、試作パネルを製作して変形量の把握及び肉盛溶接部の健全性を評価しました。以下のパネルを試作し評価しました。材の指定があり、本火炉壁パネルへ適用について、三菱日立パワーシステムズ株式会社(MHPS)(当時)の協力を得て、実機での付着灰を採取し成分分析の結果にて確認しました。エネルギー分散型X線分析(EDX)による半定量の分析結果では、主成分であるO、Al、Si、Caの他に腐食性のあるP、Cl、Sが確認されましたが、他所の同型都市ごみ焼却用廃熱ボイラと大差ない結果でした。材が最適であることを確認しました。以上、肉盛溶接後の表面は浸透探傷試験(PT)及び、断面観察でも肉盛溶接部に異常がないこと、希釈率はCr、Ni量の耐腐食性の観点より10%以下としました。気になる事がございましたら下記よりお気軽にご相談ください。図3及び図4に修正後の平パネル、スクリーン管、ベンドパネルの写真を示します。平パネルの溶接法としては、アルゴン(Ar)100%シールドガスのパルスMIG溶接法を適用し、希釈率を下げるために試験体を垂直に立てて立向き下進溶接で施工を行いました。肉盛溶接後には幅方向及び長さ方向で収縮、歪みを確認しましたが、収縮量を考慮した設計及び修正を実施することで一般パネルと同じ社内検査基準値内で製作可能であることを確認しました。健全性確認のため、当社テクノサービス部にて試作パネルのサンプル調査を実施しました。図5に平パネル及びスクリーン管断面のマクロ・ミクロ組織を、表2にベンドパネル、平パネル、スクリーン管の定量分析結果を示します。以上肉盛溶接されていることを確認しました。断面観察からは有害な線状指示模様は認められませんでした。2より希釈率は、ベンドパネル、平パネル、スクリーン管いずれも10%以下であり、基準値を満たしました。今回、モックアップ試験結果を反映した実機は2014年9月に1缶目である2号ボイラを引き渡し、2年運転後に開放確認しましたが、外観検査で顕著な減肉は認められず、今後も経過観察を継続し、耐腐食性を検証する予定です。肉盛溶接した火炉壁パネルで更新することによる、火炉管の長寿命化により、管理維持費の低減が見込めることから、今回の実績は各所への適用が期待されています。その後の追跡調査においても、顕著な減肉は認められておりません。出典:『MHPS-IDS技報VOL.1』より気になる事がございましたら下記よりお気軽にご相談ください。