JP4711779B2 - Method for suppressing oxidation of steam pipe and steam supply device - Google Patents
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Description
本発明は、水蒸気を供給する水蒸気配管の酸化を抑制する技術に関する。 The present invention relates to a technique for suppressing oxidation of a steam pipe for supplying steam.
水蒸気を使用するプラントとして、火力発電プラントが知られている。火力発電プラントの一例の概略構成を図8に示す。
図8に示す火力発電プラントは、ボイラ、蒸気タービン、発電機、復水器等により構成されている。蒸気タービンは、高圧タービン、中圧タービン、低圧タービンを有し、発電機と連結されている。
図8に示す火力発電プラントは、以下のように動作する。
ボイラで発生した水蒸気は、過熱器で過熱された後、高圧タービンに供給される。高圧タービンから排出された蒸気は、再熱器で再過熱された後、中圧タービンに供給される。中圧タービンから排出された蒸気は、低圧タービンに供給される。発電機は、蒸気タービンにより駆動されて電力を発生し、発生した電力を電力系統等に供給する。低圧タービンから排出された蒸気は、復水器を介してボイラに戻される。
水蒸気を供給する水蒸気配管(例えば、過熱された水蒸気を供給する主蒸気管や再過熱された水蒸気を供給する再熱蒸気管)等は、高温耐熱材料(例えば、Cr−Mo鋼等)により形成されている。
一方、このような水蒸気配管は、高温、高圧の水蒸気が通過することによって、水蒸気通過側が酸化される。例えば、Cr−Mo鋼により形成された水蒸気配管の場合、図9に示すように、水蒸気配管を形成する母材の水蒸気通過側(内面側)に酸化スケール(水蒸気酸化スケール)が生成される。酸化スケールは、例えば、内面側に生成される外層スケールと外面側に生成される内層スケールの二層構造を有している。外層スケールには、鉄酸化物(主に、Fe3O4)が含まれ、内層スケールには、Cr等の酸化物が含まれる。酸化スケールは、水蒸気が通過することによって成長する。
Thermal power plants are known as plants that use steam. A schematic configuration of an example of a thermal power plant is shown in FIG.
The thermal power plant shown in FIG. 8 includes a boiler, a steam turbine, a generator, a condenser, and the like. The steam turbine includes a high-pressure turbine, an intermediate-pressure turbine, and a low-pressure turbine, and is connected to a generator.
The thermal power plant shown in FIG. 8 operates as follows.
The steam generated in the boiler is heated by the superheater and then supplied to the high-pressure turbine. The steam discharged from the high-pressure turbine is re-superheated by the reheater and then supplied to the intermediate-pressure turbine. The steam discharged from the intermediate pressure turbine is supplied to the low pressure turbine. The generator is driven by a steam turbine to generate electric power, and supplies the generated electric power to an electric power system or the like. Steam discharged from the low-pressure turbine is returned to the boiler via the condenser.
Steam pipes for supplying steam (for example, main steam pipes for supplying superheated steam and reheat steam pipes for supplying reheated steam) are made of high-temperature heat-resistant materials (for example, Cr-Mo steel). Has been.
On the other hand, in such a water vapor pipe, when the high temperature and high pressure water vapor passes, the water vapor passage side is oxidized. For example, in the case of a steam pipe formed of Cr—Mo steel, an oxide scale (steam oxide scale) is generated on the steam passage side (inner surface side) of the base material forming the steam pipe as shown in FIG. The oxide scale has, for example, a two-layer structure of an outer layer scale generated on the inner surface side and an inner layer scale generated on the outer surface side. The outer scale includes iron oxide (mainly Fe 3 O 4 ), and the inner scale includes oxides such as Cr. The oxide scale grows through the passage of water vapor.
このような火力発電プラントでは、蒸気タービンが起動されると、水蒸気配管の温度が低温から高温に変化し、また、蒸気タービンが停止されると、水蒸気配管の温度が高温から低温に変化する。そして、この水蒸気配管の温度変化によって、母材及び酸化スケールが膨張あるいは収縮する。ここで、母材と酸化スケールの熱膨張係数が異なるため、蒸気タービンの起動時や停止時等に、酸化スケールに、母材と酸化スケールの熱膨張係数の差による応力が発生する。
このため、蒸気タービンの起動及び停止が繰り返されると、酸化スケールが母材から剥離し、剥離した酸化スケールにより高圧タービンや中圧タービンが損傷する虞がある。
そこで、酸化スケールの生成を抑制するためのコーティングを水蒸気配管の内面に施すことによって水蒸気配管の内面の酸化を抑制する方法や、水蒸気配管内を化学洗浄することによって水蒸気配管の内面に生成されている酸化スケールを除去する方法が用いられている。
なお、炭素や炭化ケイ素等の炭素系材料により形成され、1100℃を超える高温環境下で使用される炭素系基体に耐酸化性を付与するために、炭素系基体表面に電子伝導性層を形成するとともに、電子伝導性層表面に酸化物層を形成する技術が提案されている。(特許文献1参照)
For this reason, when the start and stop of the steam turbine are repeated, the oxide scale is peeled off from the base material, and the peeled oxide scale may damage the high-pressure turbine and the intermediate-pressure turbine.
Therefore, a method for suppressing the oxidation of the inner surface of the steam pipe by applying a coating for suppressing the generation of oxide scale to the inner surface of the steam pipe, or a chemical cleaning of the inside of the steam pipe is generated on the inner surface of the steam pipe. A method of removing the oxidized scale is used.
In addition, an electron conductive layer is formed on the surface of the carbon-based substrate in order to provide oxidation resistance to the carbon-based substrate that is formed of a carbon-based material such as carbon or silicon carbide and is used in a high temperature environment exceeding 1100 ° C. In addition, a technique for forming an oxide layer on the surface of the electron conductive layer has been proposed. (See Patent Document 1)
水蒸気配管の内面にコーティングを施す方法を用いて水蒸気配管の内面の酸化を抑制する方法では、水蒸気配管の内面の酸化を抑制する効果には限界がある。
また、水蒸気配管内を化学洗浄する方法は、コストがかかり、さらに、水蒸気配管の内面に生成されている酸化スケールを十分に除去することができない。
また、特許文献1に記載の技術は、炭素系材料により形成された炭素系基体に耐酸化性を付与するための技術であり、また、炭素系基体表面に電子伝導性層を形成するとともに、電子伝導性層表面に酸化物層を形成するものである。このため、電子伝導性層及び酸化物層を形成する必要があり、作業負担が大きいとともに、コストがかかる。
本発明は、このような点に鑑みて創案されたものであり、Cr−Mo鋼により形成された水蒸気配管の内面に生じた酸化スケールの成長を、簡単に、安価に、効果的に抑制することができる水蒸気配管の酸化抑制方法及び水蒸気供給装置を提供することを目的とする。
In the method of suppressing the oxidation of the inner surface of the steam pipe using the method of coating the inner surface of the steam pipe, the effect of suppressing the oxidation of the inner surface of the steam pipe has a limit.
In addition, the method of chemically cleaning the inside of the steam pipe is costly, and furthermore, the oxide scale generated on the inner surface of the steam pipe cannot be sufficiently removed.
The technique described in
The present invention was devised in view of the above points, and effectively suppresses the growth of oxide scale generated on the inner surface of a water vapor pipe formed of Cr-Mo steel simply and inexpensively. It is an object of the present invention to provide a method for suppressing oxidation of a water vapor pipe and a water vapor supply device.
以下の各発明の技術は、400℃〜600℃の水蒸気を供給する水蒸気配管であって、Cr−Mo鋼により形成され、400℃〜600℃の水蒸気を供給することにより内面に酸化スケールが生成される水蒸気配管を対象とし、このような水蒸気配管の内面に生成された酸化スケールの成長を抑制する技術として好適に用いられる。
本発明の第1発明は、請求項1に記載されたとおりの水蒸気配管の酸化抑制方法である。
本発明では、Cr−Mo鋼により形成され、400℃〜600℃の水蒸気を供給することにより内面に酸化スケールが生成される水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定している。
「水蒸気配管の内面側」とは、水蒸気配管の内面に生成されている酸化スケールを除く母材の内面側を意味する。本発明では、水蒸気配管の内面側が負電位に設定されていればよく、水蒸気配管全体(例えば、水蒸気配管の内面側及び外面側)が負電位に設定されていてもよい。
水蒸気配管を形成するCr−Mo鋼としては、好適には、[1.25Cr−0.5Mo鋼](STPA23、STBA23)あるいは[2.25Cr−1Mo鋼](STPA24、STBA24)が用いられる。
Cr−Mo鋼により形成された水蒸気配管では、水蒸気に接触する内面で、水蒸気によって発生した酸化イオンが水蒸気配管の母材の外面側に拡散し、外層スケール及び内層スケールからなる酸化スケールが生成及び成長する。本発明では、水蒸気配管の内面側を負電位に設定することによって、酸化イオンが水蒸気配管の外面側に拡散するのを抑制している。これにより、水蒸気配管の内面に生成される酸化スケールの成長を抑制、すなわち、水蒸気配管の内面の酸化を抑制している。
さらに、本発明では、水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定している。水蒸気配管の内面側の電位Dをこの範囲の負電位に設定することによって、酸化スケールの密着力及び酸化スケールの熱的衝撃に対する非剥離性を高めることができ、酸化スケールの剥離を効果的に防止することができる。
水蒸気配管の内面側を負電位に設定する方法としては、種々の方法を用いることができる。
The technology of each of the following inventions is a water vapor pipe for supplying water vapor at 400 ° C. to 600 ° C., which is formed of Cr—Mo steel, and an oxide scale is formed on the inner surface by supplying water vapor at 400 ° C. to 600 ° C. It is used suitably as a technique for suppressing the growth of oxide scale generated on the inner surface of such a steam pipe.
1st invention of this invention is the oxidation suppression method of water vapor piping as described in
In the present invention, the potential D on the inner surface side of the water vapor pipe formed of Cr—Mo steel and generating an oxide scale on the inner surface by supplying steam at 400 ° C. to 600 ° C. is set to [−10V ≦ D ≦ −0. .5V].
The “inner surface side of the steam pipe” means the inner face side of the base material excluding the oxide scale generated on the inner face of the steam pipe. In the present invention, it is only necessary that the inner surface side of the steam pipe is set to a negative potential, and the entire steam pipe (for example, the inner surface side and the outer surface side of the steam pipe) may be set to a negative potential.
As the Cr-Mo steel forming the steam pipe, [1.25Cr-0.5Mo steel] (STPA23, STBA23) or [2.25Cr-1Mo steel] (STPA24, STBA24) is preferably used.
In the steam pipe formed of Cr-Mo steel, the oxide ions generated by the steam diffuse on the outer surface side of the base material of the steam pipe on the inner surface in contact with the steam, and an oxide scale composed of an outer layer scale and an inner layer scale is generated and grow up. In the present invention, by setting the inner surface side of the steam pipe to a negative potential, the diffusion of oxide ions to the outer surface side of the steam pipe is suppressed. Thereby, the growth of the oxide scale produced | generated on the inner surface of a water vapor piping is suppressed, ie, the oxidation of the inner surface of a water vapor piping is suppressed.
Furthermore, in the present invention, the electric potential D on the inner surface side of the steam pipe is set in the range of [-10V≤D≤-0.5V]. By setting the potential D on the inner surface side of the steam pipe to a negative potential within this range, the adhesion strength of the oxide scale and the non-peelability against thermal shock of the oxide scale can be improved, and the oxide scale can be effectively peeled off. Can be prevented.
Various methods can be used as a method of setting the inner surface side of the steam pipe to a negative potential.
本発明の第2発明は、請求項2に記載されたとおりの水蒸気配管の酸化抑制方法である。
本発明では、水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−5V<D≦−0.5V]の範囲に設定している。
水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定することによって、酸化スケールの密着力及び酸化スケールの熱的衝撃に対する非剥離性を高めることができるが、さらに、[−5V<D≦−0.5V]の範囲に設定することによって、酸化スケールの厚さを減少させることができる。これにより、酸化スケールの成長をより効果的に抑制することができ、酸化スケールの剥離をより効果的に防止することができる。
The second invention of the present invention is a method for inhibiting oxidation of a steam pipe as described in
In the present invention, the electric potential D on the inner surface side of the steam pipe is set in a range of [−5V <D ≦ −0.5V].
By setting the electric potential D on the inner surface side of the water vapor pipe in the range of [−10 V ≦ D ≦ −0.5 V], it is possible to improve the adhesion of the oxide scale and the non-peelability to the thermal shock of the oxide scale. However, the thickness of the oxide scale can be reduced by setting in the range of [−5V <D ≦ −0.5V]. Thereby, the growth of oxide scale can be more effectively suppressed, and peeling of the oxide scale can be more effectively prevented.
本発明の第3発明は、請求項3に記載されたとおりの水蒸気配管の酸化抑制方法である。
本発明では、水蒸気配管と接地電極との間に、負極が水蒸気配管に接続され、正極が接地電極に接続されるように直流電源を配設することによって、水蒸気配管の内面側を負電位に設定している。
直流電源装置としては、種々の直流電源装置を用いることができる。
直流電源装置の負極及び正極は、それぞれ水蒸気配管及び接地電極に直接に接続していてもよいし間接的に(例えば、抵抗器等を介して)接続してもよい。
A third invention of the present invention is a method for inhibiting oxidation of a steam pipe as described in
In the present invention, by arranging a DC power source between the steam pipe and the ground electrode so that the negative electrode is connected to the steam pipe and the positive electrode is connected to the ground electrode, the inner surface side of the steam pipe is set to a negative potential. It is set.
Various DC power supply devices can be used as the DC power supply device.
The negative electrode and the positive electrode of the DC power supply device may be directly connected to the water vapor pipe and the ground electrode, respectively, or may be connected indirectly (for example, via a resistor).
本発明の第4発明は、請求項4に記載されたとおりの水蒸気配管の酸化抑制方法である。
本発明では、水蒸気配管内に、水蒸気配管と絶縁状態で電極を配設し、水蒸気配管と電極との間に、負極が水蒸気配管に接続され、正極が電極に接続されるように直流電源装置を配設することによって、水蒸気配管の内面側を負電位に設定している。
本発明では、水蒸気配管内に、直流電源の正極に接続され、水蒸気配管と絶縁した状態で配設された電極による静電誘導作用によって、水蒸気配管の内面側を負電位に設定している。
水蒸気配管内に配設する電極の形状や位置は、負電位に設定する水蒸気配管の内面側の位置や領域等に応じて適宜決定される。
直流電源装置の負極及び正極は、それぞれ水蒸気配管及び電極に直接に接続してもよいし間接的に接続してもよい。
A fourth aspect of the present invention is a method for inhibiting oxidation of a steam pipe as described in
In the present invention, an electrode is disposed in the steam pipe in an insulated state from the steam pipe, and the direct current power supply device is connected between the steam pipe and the electrode so that the negative electrode is connected to the steam pipe and the positive electrode is connected to the electrode. By disposing, the inner surface side of the steam pipe is set to a negative potential.
In the present invention, the inner surface side of the steam pipe is set to a negative potential by electrostatic induction action by an electrode connected to the positive electrode of the DC power source and insulated from the steam pipe in the steam pipe.
The shape and position of the electrode disposed in the steam pipe are appropriately determined according to the position and area on the inner surface side of the steam pipe set to a negative potential.
The negative electrode and the positive electrode of the DC power supply device may be connected directly or indirectly to the water vapor pipe and the electrode, respectively.
本発明の第5発明は、請求項5に記載されたとおりの水蒸気供給装置である。
本発明は、水蒸気発生装置と、水蒸気発生装置で発生した400℃〜600℃の水蒸気を供給する、Cr−Mo鋼により形成された水蒸気配管であって、400℃〜600℃の水蒸気を供給することにより内面に酸化スケールが生成される水蒸気配管を備えている。さらに、水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定する負電位設定装置を備えている。
水蒸気配管を形成するCr−Mo鋼としては、第1発明と同様のCr−Mo鋼が好適に用いられる。
本発明の負電位設定装置は、水蒸気配管の内面側を負電位に設定することができればよく、水蒸気配管全体を負電位に設定するものでもよい。
さらに、水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定することにより、酸化スケールの密着力及び酸化スケールの熱的衝撃に対する非剥離性を高めることができ、酸化スケールの剥離を効果的に防止することができる。
水蒸気配管の内面側を負電位に設定する負電位設定装置としては、種々の負電位設定装置を用いることができる。
A fifth aspect of the present invention is a water vapor supply device as set forth in the fifth aspect.
The present invention is a steam pipe formed of Cr-Mo steel for supplying a steam generator and steam at 400 ° C to 600 ° C generated by the steam generator, and supplying steam at 400 ° C to 600 ° C. Thus, a water vapor pipe for generating an oxide scale on the inner surface is provided. Furthermore, a negative potential setting device is provided for setting the potential D on the inner surface side of the steam pipe in a range of [−10 V ≦ D ≦ −0.5 V].
As the Cr—Mo steel forming the steam pipe, the same Cr—Mo steel as in the first invention is preferably used.
The negative potential setting device of the present invention only needs to be able to set the inner surface side of the steam pipe to a negative potential, and may set the entire steam pipe to a negative potential.
Furthermore, by setting the potential D on the inner surface side of the steam pipe to a range of [-10 V ≦ D ≦ −0.5 V], the adhesion strength of the oxide scale and the non-peelability against the thermal shock of the oxide scale are improved. And the oxide scale can be effectively prevented from peeling off.
Various negative potential setting devices can be used as a negative potential setting device that sets the inner surface side of the steam pipe to a negative potential.
本発明の第6発明は、請求項6に記載されたとおりの水蒸気供給装置である。
本発明では、負電位設定装置は、水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−5V<D≦−0.5V]の範囲に設定する。
水蒸気配管の内面側の電位Dを、[−5V<D≦−0.5V]の範囲に設定することによって、酸化スケールの成長をより効果的に抑制することができ、酸化スケールの剥離をより効果的に防止することができる。
A sixth aspect of the present invention is a water vapor supply device as set forth in the sixth aspect.
In the present invention, the negative potential setting device sets the potential D on the inner surface side of the steam pipe in a range of [−5V <D ≦ −0.5V].
By setting the potential D on the inner surface side of the water vapor pipe to the range of [-5V <D ≦ -0.5V], the growth of the oxide scale can be more effectively suppressed, and the oxide scale can be further peeled off. It can be effectively prevented.
本発明の第7発明は、請求項7に記載されたとおりの水蒸気供給装置である。
本発明では、負電位設定装置は、負極が水蒸気配管に接続され、正極が接地電極に接続されている直流電源装置を有している。
直流電源装置としては、種々の直流電源装置を用いることができる。
直流電源装置の負極及び正極は、それぞれ水蒸気配管及び接地電極に直接に接続してもよいし間接的に接続してもよい。
A seventh aspect of the present invention is a water vapor supply device as set forth in the seventh aspect.
In the present invention, the negative potential setting device has a DC power supply device in which the negative electrode is connected to the water vapor pipe and the positive electrode is connected to the ground electrode.
Various DC power supply devices can be used as the DC power supply device.
The negative electrode and the positive electrode of the DC power supply device may be connected directly or indirectly to the water vapor pipe and the ground electrode, respectively.
本発明の第8発明は、請求項8に記載されたとおりの水蒸気供給装置である。
本発明では、負電位設定装置は、水蒸気配管内に、水蒸気配管と絶縁された状態で配設された電極と、負極が水蒸気配管に接続され、正極が電極に接続されている直流電源装置を有している。
本発明では、正電位に設定された電極による静電誘導作用によって、水蒸気配管の内面側を負電位に設定している。
水蒸気配管内に配設する電極の形状や位置は、負電位に設定する、水蒸気配管の内面側の位置や領域等に応じて適宜決定される。
直流電源装置の負極及び正極は、それぞれ水蒸気配管及び電極に直接に接続してもよいし間接的に接続してもよい。
An eighth aspect of the present invention is a water vapor supply device as set forth in the eighth aspect.
In the present invention, the negative potential setting device includes an electrode disposed in a state where the water vapor pipe is insulated from the water vapor pipe, a DC power supply device in which the negative electrode is connected to the water vapor pipe and the positive electrode is connected to the electrode. Have.
In the present invention, the inner surface side of the steam pipe is set to a negative potential by the electrostatic induction action by the electrode set to a positive potential.
The shape and position of the electrode disposed in the steam pipe are appropriately determined according to the position and area on the inner surface side of the steam pipe set to a negative potential.
The negative electrode and the positive electrode of the DC power supply device may be connected directly or indirectly to the water vapor pipe and the electrode, respectively.
請求項1〜4に記載の水蒸気配管の酸化抑制方法及び請求項5〜8に記載の水蒸気供給装置を用いれば、Cr−Mo鋼により形成され、400℃〜600℃の水蒸気を供給することにより内面に酸化スケールが生成される水蒸気配管の酸化を、簡単に、安価に、効果的に抑制することができる。これにより、高圧タービンや中圧タービンの翼のエロージョン(損傷による肉厚減)を抑制することができる。
By using the method for suppressing oxidation of a steam pipe according to any one of
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
水蒸気を供給する水蒸気配管、例えば、火力発電プラントの過熱器で過熱された水蒸気を高圧タービンに供給する主蒸気管や再熱器で再過熱された水蒸気を中圧タービンに供給する再熱蒸気管は、Cr−Mo鋼により形成されることが多い。
過熱器や再熱器から供給される水蒸気は、通常、400℃〜600℃の温度で、17MPa以上の圧力を有している。
このような水蒸気配管を形成するCr−Mo鋼としては、典型的には、[1.25Cr−0.5Mo鋼](STPA23、STBA23)あるいは[2.25Cr−1Mo鋼](STPA24、STBA24)が用いられる。
Cr−Mo鋼により形成された水蒸気配管内を水蒸気が通過すると、水蒸気によって、水蒸気配管の内面に酸化イオン(酸素イオンO2−や水酸基イオンOH−)が発生し、この酸化イオンによって、水蒸気配管の内面に酸化スケールが生成される。酸化スケールは、図9に示すように、鉄の酸化物を含む外層スケールと、クロムの酸化物を含む内層スケールの二層構造を有している。酸化イオンが水蒸気配管の内面側から水蒸気配管の外面側に拡散すると、酸化スケールが成長する。
そして、蒸気タービンの起動時、停止時あるいは蒸気タービンの負荷の増減時等における、水蒸気配管及び酸化スケールの熱膨張あるいは熱収縮によって酸化スケールに応力が発生し、内層スケールと母材との境界部近傍の、内層スケール側の箇所に生成されるボイド(空洞)の数が多くなり、また、ボイドが大きくなる。このため、酸化スケールが水蒸気配管から剥離する可能性がある。この場合、内層スケールと母材の境界部近傍の、内層スケール側の箇所に生成されるボイドの数が多いほど、また、ボイドが大きいほど酸化スケールが剥離する虞が高くなる。
そこで、本実施の形態では、水蒸気配管の母材の内面側を負電位に設定している。この場合、水蒸気配管の内面に発生した酸化イオンと、水蒸気配管の内面側の負電位に設定されている箇所の電子との間に電気的反発力が発生するため、酸化イオンの、水蒸気配管の外面側への拡散が抑制される。これにより、酸化スケールの成長、すなわち、水蒸気配管の酸化を抑制することができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
Steam pipe for supplying steam, for example, a main steam pipe for supplying steam heated by a superheater of a thermal power plant to a high-pressure turbine, or a reheat steam pipe for supplying steam reheated by a reheater to an intermediate pressure turbine Is often formed of Cr-Mo steel.
The water vapor supplied from the superheater or the reheater usually has a pressure of 17 MPa or more at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C.
Typically, [1.25Cr-0.5Mo steel] (STPA23, STBA23) or [2.25Cr-1Mo steel] (STPA24, STBA24) is used as the Cr-Mo steel forming such a steam pipe. Used.
When water vapor passes through a water vapor pipe formed of Cr—Mo steel, the water vapor generates oxide ions (oxygen ions O 2− and hydroxyl ions OH − ) on the inner surface of the water vapor pipe, and the water vapor pipe is generated by the oxide ions. An oxide scale is generated on the inner surface of the substrate. As shown in FIG. 9, the oxide scale has a two-layer structure of an outer layer scale containing an iron oxide and an inner layer scale containing a chromium oxide. When oxide ions diffuse from the inner surface side of the water vapor pipe to the outer surface side of the water vapor pipe, an oxide scale grows.
When the steam turbine is started, stopped, or when the load of the steam turbine is increased or decreased, stress is generated in the oxide scale due to thermal expansion or contraction of the steam pipe and the oxide scale, and the boundary portion between the inner scale and the base material. The number of voids (cavities) generated near the inner scale side increases, and the voids increase. For this reason, there exists a possibility that an oxide scale may peel from water vapor piping. In this case, the greater the number of voids generated at the location on the inner layer scale side in the vicinity of the boundary between the inner layer scale and the base material, and the greater the void, the higher the risk that the oxide scale will peel off.
Therefore, in this embodiment, the inner surface side of the base material of the steam pipe is set to a negative potential. In this case, an electric repulsive force is generated between the oxidized ions generated on the inner surface of the water vapor pipe and the electrons at the negative potential on the inner surface side of the water vapor pipe. Diffusion to the outer surface side is suppressed. Thereby, the growth of the oxide scale, that is, the oxidation of the steam pipe can be suppressed.
ここで、本発明者は、水蒸気配管の内面側を負電位に設定した状態で水蒸気を通過させることにより、水蒸気配管の内面に生成された酸化スケールの成長の抑制効果を確認するため、以下の実験を行った。
使用した試験装置の概略図を図1に示す。
図1に示す試験装置は、水タンク10、ポンプ11、水蒸気発生器20、反応管30、直流電源装置34等により構成されている。
水タンク10に蓄積されている水は、ポンプ11によって、配管40a及びバルブ50aを介して配管40cに供給される。また、空気が、配管40b及びバルブ50bを介して配管40cに供給される。配管40cは、バルブ50aを介して供給された水とバルブ50bを介して供給された空気を混合して水蒸気発生器20に供給する。
水蒸気発生器20にはヒーター21が設けられており、水蒸気発生器20で発生した水蒸気は、ヒーター21によって加熱される。ヒーター21によって加熱された水蒸気は、配管40d及び絶縁リング60aを介して反応管30に供給される。反応管30は、ステンレス鋼(SUS304)により形成されている。
反応管30にはヒーター31が設けられており、反応管30に供給された水蒸気は、ヒーター31によって加熱される。反応管30から排出された水蒸気は、バルブ50c、絶縁リング60b及び配管40cを介して水タンク10に戻される。
なお、絶縁リング60a及び絶縁リング60bは、反応管30を配管40d及び配管40cから絶縁するためのものである。
Here, in order to confirm the effect of suppressing the growth of oxide scale generated on the inner surface of the steam pipe by passing the steam in a state where the inner surface side of the steam pipe is set to a negative potential, The experiment was conducted.
A schematic diagram of the test apparatus used is shown in FIG.
The test apparatus shown in FIG. 1 includes a
The water accumulated in the
The
The reaction tube 30 is provided with a heater 31, and the water vapor supplied to the reaction tube 30 is heated by the heater 31. The water vapor discharged from the reaction tube 30 is returned to the
The insulating ring 60a and the insulating ring 60b are for insulating the reaction tube 30 from the
図1に示した試験装置を用いて、以下の方法で試験を行った。
試験片(1)〜(6)として、酸化スケール(水蒸気酸化スケール)が生成された状態の水蒸気配管(例えば、過熱器管や再熱器管)に相当する実機使用試験片を用意した。そして、試験片(1)〜(6)をアルミナ容器32に収容した状態で、アルミナ容器32を反応管30内に配設した。
また、反応管30に絶縁用のアルミナ管33を挿通し、アルミナ管33に、一端側が各試験片(1)〜(6)に接続され、他端側が直流電源装置34の負極に接続された複数本のリード線を配設した。また、直流電源装置34の正極を反応管30に接続した。これにより、各試験片(1)〜(6)が、反応管30に対して負電位に設定される。なお、各試験片(1)〜(6)の電位Dが、それぞれ[0V]、[−0.5V]、[−2V]、[−5V]、[−10V]、[−20V]となるように調整されている。
そして、反応管30内の試験温度を550℃、試験圧力を1atmに設定した状態で、実機環境において酸化スケール(水蒸気スケール)の成長を確認することができる時間間隔である500時間の試験を行った。
The test was performed by the following method using the test apparatus shown in FIG.
As the test pieces (1) to (6), actual machine use test pieces corresponding to steam pipes (for example, a superheater pipe and a reheater pipe) in a state where an oxide scale (steam oxidation scale) was generated were prepared. And the alumina container 32 was arrange | positioned in the reaction tube 30 in the state which accommodated the test pieces (1)-(6) in the alumina container 32. FIG.
In addition, an insulating alumina tube 33 was inserted into the reaction tube 30, one end side was connected to each of the test pieces (1) to (6), and the other end side was connected to the negative electrode of the DC power supply 34. A plurality of lead wires were provided. Further, the positive electrode of the DC power supply 34 was connected to the reaction tube 30. Thereby, each test piece (1) to (6) is set to a negative potential with respect to the reaction tube 30. The potentials D of the test pieces (1) to (6) are [0V], [−0.5V], [−2V], [−5V], [−10V], and [−20V], respectively. Have been adjusted so that.
Then, with the test temperature in the reaction tube 30 set to 550 ° C. and the test pressure set to 1 atm, a test for 500 hours, which is a time interval in which the growth of the oxide scale (water vapor scale) can be confirmed in an actual machine environment, is performed. It was.
次に、以上のようにして試験を行った試験片(1)〜(6)について、各試験片(1)〜(6)に生成されている酸化スケールの密着力と酸化スケールの非剥離性を評価した。
各試験片(1)〜(6)に生成されている酸化スケールの密着力の評価は、図2に示す方法で行った。すなわち、試験片(表面積:5.86cm2)に生成されている酸化スケールに引張部材を接着剤で接着(接着面積:0.785cm2)し、試験片を固定部材に固定した状態で、引張部材により引張荷重を加えた。そして、酸化スケールが剥離した時の引張荷重(N)を測定した。
また、各試験片(1)〜(6)に生成されている酸化スケールの非剥離性の評価は、以下の方法で行った。すなわち、試験片を500℃の状態で1時間保持した後に水滴を滴下する操作(熱的衝撃を付与する操作)を、水滴の滴下により酸化スケールが剥離するまで行った回数を測定した(但し、10回を上限とした)。
Next, with respect to the test pieces (1) to (6) tested as described above, the adhesion strength of the oxide scale generated in each of the test pieces (1) to (6) and the non-peelability of the oxide scale. Evaluated.
Evaluation of the adhesion strength of the oxide scale generated in each of the test pieces (1) to (6) was performed by the method shown in FIG. That is, the tensile member was bonded to the oxide scale generated on the test piece (surface area: 5.86 cm 2 ) with an adhesive (adhesion area: 0.785 cm 2 ), and the test piece was fixed to the fixing member. A tensile load was applied by the member. And the tensile load (N) when an oxide scale peeled was measured.
Moreover, evaluation of the non-peelability of the oxide scale produced | generated by each test piece (1)-(6) was performed with the following method. That is, the number of times that the operation of dropping a water droplet after holding the test piece at 500 ° C. for 1 hour (operation for applying a thermal shock) until the oxide scale was peeled off by dropping the water droplet was measured (however, 10 was the upper limit).
各試験片(1)〜(6)に対して、酸化スケールの密着力の評価を行った結果を、図3に示す。ここで、引張荷重が400Nを超える場合には、実機使用に耐え得ると推測される。図3から、試験片の電位Dを、[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定した場合の引張荷重(酸化スケールの密着力)が、実機使用に耐え得る引張荷重400Nをいずれも上回っていることが理解できる。
このように、試験片の電位Dを[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定することにより、蒸気タービンの起動時や停止時等に、熱膨張あるいは熱収縮による応力が酸化スケールに作用した場合に、酸化スケールが水蒸気配管から剥離するのを防止することができる。
なお、酸化スケールの引張荷重が大きいことは、水蒸気配管の酸化が抑制され、内層スケールの緻密化が促進されていることを意味する。
FIG. 3 shows the results of the evaluation of the adhesion strength of the oxide scale to each of the test pieces (1) to (6). Here, when a tensile load exceeds 400N, it is estimated that it can endure use of an actual machine. From FIG. 3, the tensile load (the adhesion force of the oxide scale) when the potential D of the test piece is set in the range of [−10 V ≦ D ≦ −0.5 V] is any tensile load 400 N that can withstand the actual use. I can understand that
In this way, by setting the potential D of the test piece in the range of [−10 V ≦ D ≦ −0.5 V], the stress due to thermal expansion or contraction is reduced when the steam turbine is started or stopped. When it acts on, it can prevent that an oxide scale peels from water vapor | steam piping.
In addition, that the tensile load of an oxide scale is large means that the oxidation of water vapor piping is suppressed and the densification of the inner layer scale is promoted.
各試験片(1)〜(6)に対して、酸化スケールの熱的衝撃に対する非剥離性の評価を行った結果を、図4に示す。ここで、熱的衝撃回数が2回を超える場合は、実機使用に耐え得ると推測される。図4から、試験片の電位Dを、[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定することにより、実機使用に耐え得る熱的衝撃回数2回をいずれも上回っていることが理解できる。
このように、試験片の電位Dを[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定することにより、水蒸気配管に熱的衝撃が加わった場合に、酸化スケールが水蒸気配管から剥離するのを防止することができる。
なお、酸化スケールを剥離するのに必要な熱的衝撃の付与回数が多いことは、水蒸気配管の酸化が抑制され、内層スケールの緻密化が促進されていることを意味する。
FIG. 4 shows the results of evaluating the non-peelability of each test piece (1) to (6) against the thermal shock of the oxide scale. Here, when the number of thermal shocks exceeds two, it is presumed that it can withstand the actual use. From FIG. 4, it is understood that by setting the potential D of the test piece within the range of [−10 V ≦ D ≦ −0.5 V], the number of thermal shocks that can withstand use of the actual machine exceeds both. it can.
As described above, by setting the potential D of the test piece in the range of [−10 V ≦ D ≦ −0.5 V], the oxide scale is peeled off from the steam pipe when a thermal shock is applied to the steam pipe. Can be prevented.
A large number of thermal shocks required to peel the oxide scale means that the oxidation of the steam pipe is suppressed and the densification of the inner scale is promoted.
以上の、酸化スケールの密着力の評価及び酸化スケールの非剥離性の評価結果から、試験片の電位Dを[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定することにより、水蒸気配管の酸化を抑制して内層スケールの緻密化を促進することができ、水蒸気配管に生成されている酸化スケールが、応力及び熱的衝撃によって剥離することが防止可能となる。 From the above evaluation of the adhesion strength of the oxide scale and the evaluation result of the non-peelability of the oxide scale, by setting the potential D of the test piece in the range of [−10 V ≦ D ≦ −0.5 V], It is possible to suppress the oxidation and promote the densification of the inner scale, and it is possible to prevent the oxide scale generated in the water vapor pipe from being peeled off due to stress and thermal shock.
さらに、試験を行った試験片(1)〜(6)について、断面ミクロ組織観察を行った。
その結果、実機状態である電位D[0V]に設定されている状態で試験を行った試験片(1)と比較すると、電位Dが[−5V]及び[−10V]に設定された状態で試験を行った試験片(4)及び(5)では、内層スケールに生成されていたボイド(空洞)が修復されており、酸化スケールが厚くなっていることが分かった。
また、水蒸気配管の電位Dが[−20V]に設定されている状態で試験を行った試験片(6)では、内層スケールのボイドの数が増え、また、ボイドが大きくなっていることが分かった。さらに、試験片(6)では、酸化スケールが剥離していることが分かった。
一方、水蒸気配管の電位Dが[−0.5V]及び[−2V]に設定されている試験片(2)及び(3)では、内層スケールのボイド(空洞)が修復されているとともに、酸化スケールの厚さが減少していることが分かった。酸化スケールの厚さが減少することは、水蒸気配管の酸化抑制効果が特に大きいことを示している。
これにより、水蒸気配管の電位Dを、[−0.5V]以下で、[−5V]より大きい範囲、すなわち、[−5V<D≦−0.5V]の範囲に設定することにより、水蒸気配管の酸化を、より抑制することができる。
さらに、図3に示す酸化スケールの密着力の評価及結果及び図4に示す酸化スケールの非剥離性の評価結果を考慮すると、水蒸気配管の電位Dを[−5V<D≦−2V]の範囲に設定するのが好ましい。水蒸気配管の電位を[−5V<D≦−2V]の範囲に設定することにより、水蒸気配管の酸化を格段に抑制することができる。
Furthermore, cross-sectional microstructure observation was performed about test piece (1)-(6) which tested.
As a result, when compared with the test piece (1) tested in the state where the potential D is set to the actual state D [0V], the potential D is set to [−5V] and [−10V]. In the test pieces (4) and (5) in which the test was performed, it was found that the void (cavity) generated in the inner layer scale was repaired and the oxide scale was thickened.
In addition, in the test piece (6) that was tested in the state where the potential D of the steam pipe was set to [−20V], it was found that the number of voids in the inner layer scale increased and the voids increased. It was. Furthermore, in the test piece (6), it was found that the oxide scale was peeled off.
On the other hand, in the test pieces (2) and (3) in which the potential D of the steam pipe is set to [−0.5 V] and [−2 V], voids (cavities) on the inner layer scale are repaired and oxidation is performed. It was found that the thickness of the scale was decreasing. A decrease in the thickness of the oxide scale indicates that the oxidation suppression effect of the steam pipe is particularly great.
Thus, by setting the potential D of the steam pipe to a range that is [−0.5V] or less and greater than [−5V], that is, a range of [−5V <D ≦ −0.5V], the steam pipe Can be further suppressed.
Further, considering the evaluation result of the adhesion strength of the oxide scale shown in FIG. 3 and the evaluation result of the non-peelability of the oxide scale shown in FIG. 4, the potential D of the water vapor pipe is in the range of [−5V <D ≦ −2V]. It is preferable to set to. By setting the potential of the steam pipe to a range of [−5V <D ≦ −2V], oxidation of the steam pipe can be remarkably suppressed.
次に、水蒸気配管の電位Dを負電位に設定する方法の一例を図5に示す。
図5に示す方法では、導電性の水蒸気配管(通常、円筒形状に形成される)を、他の配管と、絶縁リング等の絶縁部材を介して絶縁状態で配設する。そして、水蒸気配管と接地電極(アース電極)との間に直流電源装置を接続する。この時、直流電源装置の負極を水蒸気配管に接続し、正極を接地電極に接続する。そして、直流電源装置の電圧を調整することによって、水蒸気配管の電位D(水蒸気配管の内面側の電位D)を前記した負電位に設定する。
この場合、図5に示すように、水蒸気配管の母材内の電子の量が多くなる。これにより、水蒸気配管の内面に発生する酸化イオンと、水蒸気配管の母材中の電子との間に電気的反発力が作用するため、酸化イオンが水蒸気配管の母材の外面側に拡散するのを抑制することができる。したがって、水蒸気配管の酸化を抑制することができる。
なお、直流電源装置の負極および正極は、水蒸気配管および接地電極に直接接続してもよいし間接的に接続してもよい。
また、直流電源装置の負極を水蒸気配管に接続する位置は、適宜選択することができる。
Next, an example of a method for setting the potential D of the steam pipe to a negative potential is shown in FIG.
In the method shown in FIG. 5, a conductive water vapor pipe (usually formed in a cylindrical shape) is provided in an insulated state with another pipe through an insulating member such as an insulating ring. Then, a DC power supply device is connected between the water vapor pipe and the ground electrode (ground electrode). At this time, the negative electrode of the DC power supply device is connected to the steam pipe, and the positive electrode is connected to the ground electrode. Then, by adjusting the voltage of the DC power supply device, the potential D of the steam pipe (potential D on the inner surface side of the steam pipe) is set to the negative potential described above.
In this case, as shown in FIG. 5, the amount of electrons in the base material of the steam pipe increases. As a result, an electrical repulsive force acts between the oxidized ions generated on the inner surface of the steam pipe and the electrons in the base material of the steam pipe, so that the oxidized ions diffuse to the outer surface side of the base material of the steam pipe. Can be suppressed. Therefore, the oxidation of the steam pipe can be suppressed.
The negative electrode and the positive electrode of the DC power supply device may be directly connected to the steam pipe and the ground electrode, or may be indirectly connected.
Moreover, the position which connects the negative electrode of a direct-current power supply device to water vapor | steam piping can be selected suitably.
水蒸気配管の電位Dを負電位に設定する方法の他の例を図6に示す。
図6に示す方法では、水蒸気配管内に、水蒸気配管と絶縁した状態で電極を配設する。例えば、円筒形状の電極を、絶縁材料で形成されたリング形状の支持部を介して水蒸気配管の内面に固定する。電極と支持部との結合方法あるいは電極と水蒸気配管との結合方法としては、溶接による結合方法や接着剤を用いた結合方法等を用いることができる。
そして、この電極と接地電極の間に直流電源装置を接続するとともに、水蒸気配管を接地電極に接続する。この時、直流電源装置の正極を電極に接続し、負極を接地電極に接続する。また、直流電源装置の正極と水蒸気配管を接続するリード線は、水蒸気配管と絶縁する。
この場合、図6に示すように、正電位に設定されている電極によって、水蒸気配管の母材の、電極と対向する側の電位(水蒸気配管の内面側の電位)Dが負電位となる。そして、直流電源装置の電圧を調整することによって、水蒸気配管の母材の、電極と対向する側の電位D(水蒸気配管の内面側の電位D)を前記した負電位に設定する。
これにより、水蒸気配管の内面に発生する酸化イオンと、水蒸気配管の母材の、電極と対向する側に集められた電子との間に電気的反発力が作用するため、酸化イオンが水蒸気配管の母材の外面側に拡散するのを抑制することができる。したがって、水蒸気配管の酸化を抑制することができる。
Another example of a method for setting the potential D of the steam pipe to a negative potential is shown in FIG.
In the method shown in FIG. 6, the electrode is disposed in the water vapor pipe while being insulated from the water vapor pipe. For example, a cylindrical electrode is fixed to the inner surface of the water vapor pipe via a ring-shaped support portion made of an insulating material. As a method for joining the electrode and the support portion or a method for joining the electrode and the steam pipe, a joining method by welding, a joining method using an adhesive, or the like can be used.
And while connecting a direct-current power supply device between this electrode and a ground electrode, water vapor piping is connected to a ground electrode. At this time, the positive electrode of the DC power supply device is connected to the electrode, and the negative electrode is connected to the ground electrode. Further, the lead wire connecting the positive electrode of the DC power supply device and the steam pipe is insulated from the steam pipe.
In this case, as shown in FIG. 6, due to the electrode set to a positive potential, the potential (potential on the inner surface side of the steam pipe) D of the base material of the steam pipe facing the electrode becomes a negative potential. Then, by adjusting the voltage of the DC power supply device, the potential D (potential D on the inner surface side of the steam pipe) of the base material of the steam pipe facing the electrode is set to the negative potential described above.
As a result, an electrical repulsive force acts between the oxide ions generated on the inner surface of the water vapor pipe and the electrons collected on the side of the base material of the water vapor pipe facing the electrode. Diffusion to the outer surface side of the base material can be suppressed. Therefore, the oxidation of the steam pipe can be suppressed.
なお、直流電源装置の負極および正極は、電極および接地電極に直接接続してもよいし間接的に接続してもよい。また、水蒸気配管は、接地電極に直接接続してもよいし間接的に接続してもよい。
電極を配置する位置や電極の形状は、適宜選択することができる。例えば、水蒸気配管の内面と対向する面が、水蒸気配管の軸方向に直角な断面で見て、円形形状を有する円筒形状の電極を用いたが、円弧形状を有する電極や直線形状を有する電極を用いることもできる。この場合、水蒸気配管の内面の周方向に沿った所望の位置に1つの電極を配置することもできるし、水蒸気配管の内面の周方向に沿った複数の位置に複数の電極を離散的に配置することもできる。また、水蒸気配管の軸方向に沿って1つの電極を配置したが、水蒸気配管の軸方向に沿った複数の位置に複数の電極を配置することもできる。いずれの場合も、電極の、水蒸気配管の内面と対向する側の面と、水蒸気配管の内面との間の距離が略等しくなるように、電極の形状や配置位置を選択するのが好ましい。電極の形状や配置位置を選択することによって、水蒸気配管の母材の、電子を集める箇所や領域を所望の箇所や領域に設定することができる。
また、直流電源装置の負極を、接地電極を介することなく水蒸気配管に接続してもよい。この場合にも、直流電源装置の負極および正極は、電極および水蒸気配管に直接接続してもよいし間接的に接続してもよい。
The negative electrode and the positive electrode of the DC power supply device may be directly connected to the electrode and the ground electrode, or may be indirectly connected. Further, the water vapor pipe may be directly connected to the ground electrode or may be indirectly connected.
The position where the electrode is disposed and the shape of the electrode can be appropriately selected. For example, a cylindrical electrode having a circular shape is used when the surface facing the inner surface of the water vapor pipe is viewed in a cross section perpendicular to the axial direction of the water vapor pipe, but an electrode having an arc shape or an electrode having a linear shape is used. It can also be used. In this case, one electrode can be arranged at a desired position along the circumferential direction of the inner surface of the steam pipe, or a plurality of electrodes are discretely arranged at a plurality of positions along the circumferential direction of the inner face of the steam pipe. You can also Moreover, although one electrode was arrange | positioned along the axial direction of water vapor piping, a some electrode can also be arrange | positioned in the several position along the axial direction of water vapor piping. In any case, it is preferable to select the shape and the arrangement position of the electrode so that the distance between the surface of the electrode facing the inner surface of the water vapor pipe and the inner surface of the water vapor pipe is substantially equal. By selecting the shape and arrangement position of the electrodes, it is possible to set the location and area where electrons are collected in the base material of the steam pipe to a desired location and area.
Moreover, you may connect the negative electrode of a DC power supply device to water vapor piping, without passing through a ground electrode. Also in this case, the negative electrode and the positive electrode of the DC power supply device may be directly connected to the electrode and the steam pipe, or may be indirectly connected.
図6では、水蒸気配管内に配設する電極として、水蒸気配管の内面と対向する箇所が、水蒸気配管の内面の周方向及び水蒸気配管の軸方向に沿って延びる面状に形成されている電極を用いたが、点状に形成されている電極を用いることもできる。
例えば、図7に示すように、複数の針形状の電極を、絶縁材料で形成されたリング形状の支持部を介して水蒸気配管の内面に固定する。電極と支持部との結合方法としては、支持部に形成した孔に電極を挿入する結合方法、溶接による結合方法や接着剤を用いた結合方法を用いることができる。電極と水蒸気配管との結合方法としては、溶接による結合方法や接着剤を用いた結合方法等を用いることができる。針状の電極は、針状の電極の軸方向が水蒸気配管の内面に略直角に(径方向に)なるように配置するのが好ましい。そして、この電極と水蒸気配管の間に直流電源装置を、前述した方法で接続する。
この場合には、水蒸気配管の母材の、針状の電極の先端部に対向する箇所の周りに、静電誘導作用によって電子が集まる。これにより、水蒸気配管の母材の、電極の先端部と対向する箇所の近傍の電位が負電位となる。そして、直流電源装置の電圧を調整することによって、水蒸気配管の母材の、電極と対向する側の電位D(水蒸気配管の内面側の電位D)を前記した負電位に設定する。
このような電極を用いることにより、水蒸気配管の内面側の所望の箇所を負電位に設定することができる。
なお、針形状の電極を用いたが、棒形状の電極を用いることもできる。また、水蒸気配管内に配設する針形状の電極の数は1つを含めて適宜選択することができる。また、複数の針形状の電極を配設する方法としては、水蒸気配管の内面の周方向に沿って配設する方法、水蒸気配管の軸方向に沿って配設する方法、水蒸気配管の内面の周方向及び水蒸気配管の軸方向に沿って配設する方法を用いることができる。
In FIG. 6, as electrodes arranged in the steam pipe, electrodes facing the inner surface of the steam pipe are formed in a planar shape extending along the circumferential direction of the inner face of the steam pipe and the axial direction of the steam pipe. Although used, an electrode formed in a dot shape can also be used.
For example, as shown in FIG. 7, a plurality of needle-shaped electrodes are fixed to the inner surface of the water vapor pipe via a ring-shaped support portion made of an insulating material. As a method for joining the electrode and the support portion, a joining method for inserting the electrode into a hole formed in the support portion, a joining method by welding, or a joining method using an adhesive can be used. As a method for joining the electrode and the steam pipe, a joining method by welding, a joining method using an adhesive, or the like can be used. The needle-like electrode is preferably arranged so that the axial direction of the needle-like electrode is substantially perpendicular to the inner surface of the steam pipe (in the radial direction). Then, a DC power supply device is connected between the electrode and the steam pipe by the method described above.
In this case, electrons are collected by electrostatic induction around the portion of the base material of the steam pipe that faces the tip of the needle-like electrode. Thereby, the electric potential of the vicinity of the location which opposes the front-end | tip part of an electrode of the preform | base_material of water vapor piping becomes a negative electric potential. Then, by adjusting the voltage of the DC power supply device, the potential D (potential D on the inner surface side of the steam pipe) of the base material of the steam pipe facing the electrode is set to the negative potential described above.
By using such an electrode, a desired location on the inner surface side of the steam pipe can be set to a negative potential.
In addition, although the needle-shaped electrode was used, a rod-shaped electrode can also be used. Further, the number of needle-shaped electrodes disposed in the water vapor pipe can be appropriately selected including one. In addition, as a method of arranging a plurality of needle-shaped electrodes, a method of arranging along the circumferential direction of the inner surface of the steam pipe, a method of arranging along the axial direction of the steam pipe, a circumference of the inner surface of the steam pipe The method of arrange | positioning along the direction and the axial direction of water vapor | steam piping can be used.
以上のように、本実施の形態は、Cr−Mo鋼により形成される水蒸気配管の内面側(水蒸気が通過する側)を負電位に設定することによって水蒸気配管の内面側に電子を配置するように構成している。これにより、水蒸気配管の内面に発生した酸化イオンは、水蒸気配管の内面側の電子との間に発生する電気的反発力を受ける。したがって、酸化イオンが水蒸気配管の外面側に拡散することを抑制することができ、Cr−Mo鋼の内面に、水蒸気の供給によって酸化スケールが生成される水蒸気配管の酸化を安価かつ簡単に抑制することができる。これにより、高圧タービンや中圧タービンの翼のエロージョン(損傷による肉厚減)を抑制することができる。
また、本実施の形態では、水蒸気配管の内面側を負電位に設定するのみでよいため、安価に、簡単に水蒸気配管の酸化を抑制することができる。
また、水蒸気配管の内面側の電位Dを[−10V≦D≦−0.5V]の範囲に設定することによって水蒸気配管の内面の酸化を効果的に抑制することができる。
また、水蒸気配管の内面側の電位Dを[−5V<D≦−0.5V]、さらには、[−5V<D≦−2V]の範囲に設定することにより、水蒸気配管の内面の酸化をより効果的に抑制することができる。
なお、本発明の酸化抑制技術は、Cr−Mo鋼により形成され、400℃〜600℃の水蒸気を供給する水蒸気配管の酸化を抑制するために好適に用いることができる。
As described above, the present embodiment arranges electrons on the inner surface side of the steam pipe by setting the inner surface side (side through which the steam passes) of the steam pipe formed of Cr-Mo steel to a negative potential. It is configured. Thereby, the oxide ion generated on the inner surface of the water vapor pipe receives an electric repulsion force generated between electrons on the inner surface side of the water vapor pipe. Therefore, it is possible to suppress the diffusion of oxide ions to the outer surface side of the steam pipe, and to suppress the oxidation of the steam pipe where oxide scale is generated by supplying steam on the inner surface of the Cr-Mo steel at low cost and easily. be able to. Thereby, the erosion (thickness reduction by damage) of the blade | wing of a high pressure turbine or an intermediate pressure turbine can be suppressed.
Moreover, in this Embodiment, since it is only necessary to set the inner surface side of the steam pipe to a negative potential, oxidation of the steam pipe can be easily suppressed at a low cost.
Moreover, the oxidation of the inner surface of the steam pipe can be effectively suppressed by setting the potential D on the inner face side of the steam pipe in the range of [-10V ≦ D ≦ −0.5V].
Further, by setting the potential D on the inner surface side of the steam pipe to a range of [−5V <D ≦ −0.5V] and further [-5V <D ≦ −2V], the inner surface of the steam pipe is oxidized. It can suppress more effectively.
In addition, the oxidation suppression technique of this invention can be used suitably in order to suppress the oxidation of the steam piping which is formed with Cr-Mo steel and supplies 400 to 600 degreeC steam.
本発明は、実施の形態で説明した構成に限定されず、種々の変更、追加、削除が可能である。
例えば、水蒸気配管内に電極を配置し、電極と水蒸気配管との間に、電極が正電位となるように直流電源装置を接続することによって、水蒸気配管の、電極と対向する側を負電位に設定する負電位設定方法や負電位設定装置としては、実施の形態で説明した負電位設定方法以外や負電位設定装置以外の種々の負電位設定方法や負電位設定装置を用いることができる。
また、火力発電プラントで用いられている水蒸気配管の酸化を抑制する場合について説明したが、本発明は、水蒸気を使用する種々の設備で用いられている水蒸気配管の酸化を抑制する場合に適用することができる。
また、水蒸気配管を形成するCr−Mo鋼としては、[1.25Cr−0.5Mo]鋼や[2.25Cr−1Mo]鋼に限定されず、種々のCr−Mo鋼を用いることができる。
The present invention is not limited to the configuration described in the embodiment, and various changes, additions, and deletions are possible.
For example, by placing an electrode in the steam pipe and connecting a DC power supply device between the electrode and the steam pipe so that the electrode has a positive potential, the side of the steam pipe facing the electrode is set to a negative potential. As the negative potential setting method and negative potential setting device to be set, various negative potential setting methods and negative potential setting devices other than the negative potential setting method described in the embodiment and other than the negative potential setting device can be used.
Moreover, although the case where the oxidation of the steam piping used in the thermal power plant was suppressed was described, the present invention is applied to the case where the oxidation of the steam piping used in various facilities using steam is suppressed. be able to.
Moreover, as Cr-Mo steel which forms water vapor piping, it is not limited to [1.25Cr-0.5Mo] steel or [2.25Cr-1Mo] steel, Various Cr-Mo steel can be used.
10 水タンク
20 水蒸気発生器
30 反応管
33 アルミナ管(絶縁管)
34 直流電源装置
60a、60b 絶縁リング
70 試験片
10
34 DC power supply 60a, 60b Insulating ring 70 Test piece
Claims (8)
前記水蒸気配管の内面側の電位を、[−10V≦水蒸気配管の内面側の電位≦−0.5V]の範囲に設定することを特徴とする水蒸気配管の酸化抑制方法。 Oxidation suppression of a steam pipe that is formed of Cr-Mo steel and that supplies steam at a temperature of 400 ° C. to 600 ° C. generated by a steam generator, and that generates an oxide scale on the inner surface by supplying the steam. A method,
A method for suppressing oxidation of a steam pipe, wherein the potential on the inner surface side of the steam pipe is set in a range of [-10V ≦ potential on the inner face side of the steam pipe ≦ −0.5V].
前記水蒸気配管の内面側の電位を、[−5V<水蒸気配管の内面側の電位≦−0,5V]の範囲内に設定することを特徴とする水蒸気配管の酸化抑制方法。 A method for inhibiting oxidation of a steam pipe according to claim 1,
A method for inhibiting oxidation of a steam pipe, wherein the potential on the inner face side of the steam pipe is set within a range of [-5V < potential on the inner face side of the steam pipe ≦ -0, 5V].
前記水蒸気配管と接地電極との間に、直流電源装置を、負極が前記水蒸気配管に接続され、正極が前記接地電極に接続されるように配設することによって、前記水蒸気配管の内面側の電位を前記範囲の負電位に設定することを特徴とする水蒸気配管の酸化抑制方法。 A method for inhibiting oxidation of a steam pipe according to claim 1 or 2,
Between the steam pipe and the ground electrode, a DC power supply device, the anode is connected to the steam pipe, by the positive electrode is disposed so as to be connected to the ground electrode, the inner surface of the steam pipe potential Is set to a negative potential in the above range, the method for inhibiting oxidation of water vapor piping.
前記水蒸気配管内に、前記水蒸気配管と絶縁状態で電極を配設し、前記水蒸気配管と前記電極との間に、直流電源装置を、負極が前記水蒸気配管に接続され、正極が前記電極に接続されるように配設することによって、前記水蒸気配管の内面側の電位を前記範囲の負電位に設定することを特徴とする水蒸気配管の酸化抑制方法。 A method for inhibiting oxidation of a steam pipe according to claim 1 or 2,
An electrode is disposed in the steam pipe in an insulated state from the steam pipe, a direct current power supply device is connected between the steam pipe and the electrode, a negative electrode is connected to the steam pipe, and a positive electrode is connected to the electrode By arranging as described above, the method for suppressing oxidation of the steam pipe is characterized in that the potential on the inner surface side of the steam pipe is set to a negative potential within the above range .
前記水蒸気発生装置で発生した400℃〜600℃の水蒸気を供給する、Cr−Mo鋼により形成された水蒸気配管であり、前記水蒸気を供給することにより内面に酸化スケールが生成される水蒸気配管と、
前記水蒸気配管の内面側の電位を、[−10V≦水蒸気配管の内面側の電位≦−0.5V]の範囲に設定する負電位設定装置を備えることを特徴とする水蒸気供給装置。 A steam generator,
A water vapor pipe formed of Cr-Mo steel for supplying water vapor at 400 ° C. to 600 ° C. generated by the water vapor generator, and a water vapor pipe for generating an oxide scale on the inner surface by supplying the water vapor;
A steam supply device comprising: a negative potential setting device for setting the potential on the inner surface side of the steam pipe in a range of [-10V≤potential on the inner face side of the steam pipe≤-0.5V].
前記負電位設定装置は、前記水蒸気配管の内面側の電位を、[−5V<水蒸気配管の内面側の電位≦−0.5V]の範囲に設定することを特徴とする水蒸気供給装置。 The water vapor supply device according to claim 5,
The said negative electric potential setting apparatus sets the electric potential of the inner surface side of the said steam piping in the range of [-5V < potential of the inner surface side of steam piping <=-0.5V], The steam supply device characterized by the above-mentioned.
前記負電位設定装置は、直流電源装置を有し、
前記直流電源装置は、負極が前記水蒸気配管に接続され、正極が接地電極に接続されていることを特徴とする水蒸気供給装置。 The steam supply device according to claim 5 or 6,
The negative potential setting device has a DC power supply device,
The DC power supply device is characterized in that a negative electrode is connected to the water vapor pipe and a positive electrode is connected to a ground electrode.
前記負電位設定装置は、前記水蒸気配管内に、前記水蒸気配管と絶縁された状態で配設された電極と、直流電源装置を有し、
前記直流電源装置は、負極が前記水蒸気配管に接続され、正極が前記電極に接続されていることを特徴とする水蒸気供給装置。
The steam supply device according to claim 5 or 6,
The negative potential setting device has an electrode disposed in the steam pipe in a state insulated from the steam pipe, and a DC power supply device,
The direct current power supply device has a negative electrode connected to the water vapor pipe and a positive electrode connected to the electrode.
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