特許 7471103 硫酸露点腐食試験装置および硫酸露点腐食試験方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-11

(45)【発行日】2024-04-19

(54)【発明の名称】硫酸露点腐食試験装置および硫酸露点腐食試験方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/00 20060101AFI20240412BHJP

【ＦＩ】

G01N17/00

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2020027766

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021131340

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2023-01-16

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000156581

【氏名又は名称】日鉄環境株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】弁理士法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】長澤 慎

(72)【発明者】

【氏名】菰田 一平

【審査官】前田 敏行

(56)【参考文献】

【文献】特開平０４－１６９８３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭５７－０１９４５０（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１５－０７８８８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－１１７８１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５６０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－１８３３６０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０１Ｎ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験片に対して硫酸露点腐食試験を行う試験装置であって、
Ｏ_２を供給するＯ_２供給源と、
ＳＯ_２を供給するＳＯ_２供給源と、
前記Ｏ_２供給源から供給されたＯ_２、および前記ＳＯ_２供給源から供給されたＳＯ_２を、触媒を介して反応させることでＳＯ_３を生成するＳＯ_３生成部と、
水蒸気を供給する水蒸気供給源と、
前記ＳＯ_３生成部で生成されたＳＯ_３と前記水蒸気供給源から供給された水蒸気とを含む混合ガスが充填され、かつ、前記試験片を収容する試験槽と、
前記試験槽内に設置可能であり、硫酸を含む活性炭を前記試験片に付着させた状態で前記試験片を保持する試験片保持部と、を備え、
前記試験槽内においてＳＯ_３と水蒸気を混合させる、
硫酸露点腐食試験装置。

【請求項2】

試験片に対して硫酸露点腐食試験を行う試験装置であって、
Ｏ_２を供給するＯ_２供給源と、
ＳＯ_２を供給するＳＯ_２供給源と、
前記Ｏ_２供給源から供給されたＯ_２、および前記ＳＯ_２供給源から供給されたＳＯ_２を、触媒を介して反応させることでＳＯ_３を生成するＳＯ_３生成部と、
水蒸気を供給する水蒸気供給源と、
前記ＳＯ_３生成部で生成されたＳＯ_３と前記水蒸気供給源から供給された水蒸気とを含む混合ガスが充填され、かつ、前記試験片を収容する試験槽と、
前記試験槽内に設置可能であり、硫酸を含む活性炭を前記試験片に付着させた状態で前記試験片を保持する試験片保持部と、を備える、
硫酸露点腐食試験装置。

【請求項3】

前記ＳＯ_３生成部は、前記触媒として五酸化二バナジウムまたは白金を含む、
請求項１または２に記載の硫酸露点腐食試験装置。

【請求項4】

前記ＳＯ_３生成部は、管状炉と、前記管状炉に挿入された燃焼管と、前記燃焼管内に設けられた前記触媒とを有する、
請求項１から３のいずれかに記載の硫酸露点腐食試験装置。

【請求項5】

前記触媒は、多孔質体に付着した状態で前記燃焼管内に設けられている、
請求項４に記載の硫酸露点腐食試験装置。

【請求項6】

前記試験槽は、前記試験片が前記混合ガスと接触するように前記試験片を収容する、
請求項１から５のいずれかに記載の硫酸露点腐食試験装置。

【請求項7】

請求項１から６のいずれかに記載の硫酸露点腐食試験装置を用いて、前記試験片の耐硫酸露点腐食性を評価する、
硫酸露点腐食試験方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、硫酸露点腐食試験装置および硫酸露点腐食試験方法に関する。

【背景技術】

【0002】

火力発電所の火炉および廃棄物焼却施設の焼却炉では、水蒸気、ＳＯ_２、ＳＯ_３などを含む排ガスが発生する。この排ガスは、排ガス煙道などにおいて冷却されると、水蒸気とＳＯ_３が凝縮して硫酸となり、硫酸露点腐食として知られるように、排ガス煙道を構成する材料（例えば、鋼材）に対し、著しい腐食を引き起こす。このような排ガス煙道に使用される材料の開発には、耐硫酸露点腐食性の評価が必須である。

【0003】

従来、材料の腐食性を評価する種々の方法が提案されている。例えば、特許文献１では、腐食性液体を５℃から９０℃の範囲で、加熱および冷却を繰り返すことにより、試料表面に腐食性液体を凝縮させ、試料の耐腐食性を評価する試験方法が開示されている。また、腐食性液体として、塩酸、硫酸および苛性ソーダが使用できると記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００８－１２８７６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、水蒸気とＳＯ_３とを試料表面で凝縮させることは困難であり、材料の耐硫酸露点腐食性を評価できない。

【0006】

本発明は、上記の問題を解決し、材料の耐硫酸露点腐食性を評価するための試験装置および試験方法の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、下記の硫酸露点腐食試験装置および硫酸露点腐食試験方法を要旨とする。

【0008】

（１）試験片に対して硫酸露点腐食試験を行う試験装置であって、
Ｏ_２を供給するＯ_２供給源と、
ＳＯ_２を供給するＳＯ_２供給源と、
前記Ｏ_２供給源から供給されたＯ_２、および前記ＳＯ_２供給源から供給されたＳＯ_２を、触媒を介して反応させることでＳＯ_３を生成するＳＯ_３生成部と、
水蒸気を供給する水蒸気供給源と、
前記ＳＯ_３生成部で生成されたＳＯ_３と前記水蒸気供給源から供給された水蒸気とを含む混合ガスが充填され、かつ、前記試験片を収容する試験槽と、を備える、
硫酸露点腐食試験装置。

【0009】

（２）前記ＳＯ_３生成部は、前記触媒として五酸化二バナジウムまたは白金を含む、
上記（１）に記載の硫酸露点腐食試験装置。

【0010】

（３）前記ＳＯ_３生成部は、管状炉と、前記管状炉に挿入された燃焼管と、前記燃焼管内に設けられた前記触媒とを有する、
上記（１）または（２）に記載の硫酸露点腐食試験装置。

【0011】

（４）前記触媒は、多孔質体に付着した状態で前記燃焼管内に設けられている、
上記（３）に記載の硫酸露点腐食試験装置。

【0012】

（５）前記試験槽は、前記試験片が前記混合ガスと接触するように前記試験片を収容する、
上記（１）から（４）のいずれかに記載の硫酸露点腐食試験装置。

【0013】

（６）前記試験槽内に設置可能であり、硫酸を含む活性炭を前記試験片に付着させた状態で前記試験片を保持する試験片保持部をさらに備える、
上記（１）から（４）のいずれかに記載の硫酸露点腐食試験装置。

【0014】

（７）上記（１）から（６）のいずれかに記載の硫酸露点腐食試験装置を用いて、前記試験片の耐硫酸露点腐食性を評価する、
硫酸露点腐食試験方法。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、材料の耐硫酸露点腐食性を評価することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態に係る硫酸露点腐食試験装置を示す模式図である。

【図2】ＳＯ_３生成部の構成の一例を示す模式図である。

【図3】試験片保持部の構成の一例を示す模式図である。

【図4】実施例における硫酸露点腐食試験結果を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

本発明における硫酸露点腐食とは、硫酸浸漬試験または硫酸全面腐食試験などにより評価される硫酸腐食ではなく、上記のとおり、ＳＯ_３を含むガスと水蒸気が冷却され、材料表面で硫酸となることで生じる硫酸露点腐食を対象とする。

【0018】

本発明の実施形態に係る硫酸露点腐食試験装置の各構成要素について、以下に詳細を示す。ただし、本発明は下記の実施形態に限定されるものではない。

【0019】

（１）硫酸露点腐食試験装置の構成
図１は、本発明の一実施形態に係る硫酸露点腐食試験装置１を示す模式図である。硫酸露点腐食試験装置１は、Ｏ_２供給源２、ＳＯ_２供給源３、ＳＯ_３生成部４、水蒸気供給源５、試験槽６、温度調整部７、および排気部８を含む。

【0020】

Ｏ_２供給源２は、ＳＯ_３生成部４にＯ_２を供給し、ＳＯ_２供給源３は、ＳＯ_３生成部４にＳＯ_２を供給する。Ｏ_２供給源２としては、Ｏ_２ボンベ、Ｏ_２および不活性ガスを含むボンベ、または空気ボンベを使用することができる。ＳＯ_２供給源３としては、ＳＯ_２ボンベ、またはＳＯ_２および不活性ガスを含むボンベを使用することができる。本実施形態では、Ｏ_２およびＳＯ_２の供給量は、例えば、図示しない流量計によって測定される。

【0021】

ＳＯ_３生成部４は、Ｏ_２供給源２から供給されたＯ_２、およびＳＯ_２供給源３から供給されたＳＯ_２を反応させることによってＳＯ_３を生成する。ＳＯ_３生成部４において生成されたＳＯ_３は、ＳＯ_３流路９１を介して試験槽６に供給される。

【0022】

図２は、ＳＯ_３生成部４の構成の一例を示す模式図である。本実施形態では、ＳＯ_３生成部４は、管状炉４１と、管状炉４１に挿入された燃焼管４２と、燃焼管４２内に設けられた触媒部４３と、燃焼管４２内において触媒部４３を挟むように設けられた一対の固定部材４４とを有する。

【0023】

管状炉４１は、燃焼管４２内に設けられた触媒部４３および固定部材４４を加熱できるように構成されている。管状炉４１としては、公知の種々の管状炉を利用できるので、管状炉４１の詳細な説明は省略する。燃焼管４２は、ＳＯ_３を生成させるための加熱温度に耐える材質によって構成されていればよい。本実施形態においては、燃焼管４２として、例えば、セラミックスチューブを使用することができる。

【0024】

Ｏ_２供給源２から供給されたＯ_２およびＳＯ_２供給源３から供給されたＳＯ_２は、燃焼管４２に流入する。触媒部４３は、燃焼管４２に流入したＯ_２およびＳＯ_２を、触媒を介して反応させることでＳＯ_３を生成する。本実施形態では、触媒部４３は、触媒（図示せず）としての五酸化二バナジウム（以下、Ｖ_２Ｏ_５と示す。）と、該Ｖ_２Ｏ_５（触媒）が付着した複数の多孔質体４３ａとを備える。すなわち、本実施形態では、該Ｖ_２Ｏ_５（触媒）は、複数の多孔質体４３ａに付着した状態で燃焼管４２内に設けられる。多孔質体としては、例えば、沸石を用いることができる。

【0025】

触媒部４３は、例えば、以下のようにして作製することができる。まず、Ｖ_２Ｏ_５を約７５０℃に加熱して溶融し、複数の多孔質体（沸石）を混合する。以下、このようにして得られた混合物を、混合物Ａとする。次に、粉状のＶ_２Ｏ_５に常温の水を加え、複数の多孔質体（沸石）を混合する。以下、このようにして得られた混合物を、混合物Ｂとする。そして、混合物Ａと混合物Ｂとを９：１の割合で混合したものを、燃焼管４２に詰めることで、触媒部４３が形成される。多孔質体（沸石）に触媒を付着させることにより、触媒部４３における触媒の付着面積を大きくすることができ、効率的にＳＯ_３を生成させることができる。

【0026】

一対の固定部材４４は、燃焼管４２内において、触媒部４３を挟むように設けられる。これにより、燃焼管４２内において触媒部４３の位置を固定することができ、Ｏ_２およびＳＯ_２のガス圧力によって触媒部４３（より具体的には、触媒が付着した多孔質体４３ａ）が移動することを防止できる。

【0027】

本実施形態では、固定部材４４は、触媒が付着した状態で燃焼管４２内に詰められている。本実施形態では、固定部材４４として石英ウールが用いられる。また、石英ウールに付着させる触媒としては、触媒部４３において用いられる触媒と同様の触媒を用いることができる。本実施形態では、例えば、粉状のＶ_２Ｏ_５（触媒）に常温の水を加え、石英ウール（固定部材４４）を混合することで、石英ウール（固定部材４４）にＶ_２Ｏ_５（触媒）を付着させる。このようにして触媒が付着された固定部材４４が、燃焼管４２内に詰められる。この場合、固定部材４４に付着したＶ_２Ｏ_５（触媒）においてもＳＯ_３を生成することができるので、ＳＯ_３生成部４において効率よくＳＯ_３を生成することができる。

【0028】

水蒸気供給源５は、水蒸気流路９２を介して試験槽６に水蒸気を供給する。水蒸気供給源５は、水を加熱することで水蒸気を発生させることができる。さらに、水の中にガスを送り込み、効率的に水蒸気を発生させるようにしてもよい。ここで使用するガスは、例えば空気ガスのような、水および混合ガスと反応しないものを用いればよい。本実施形態では、水蒸気の供給量は、例えば、水の加熱温度、または上記ガスの流量により調整される。上記ガスの流量は、例えば、図示しない流量計によって測定される。

【0029】

試験槽６は、評価対象となる材料から作製された試験片１１を収容する。本実施形態では、試験槽６は、複数の試験片１１を収容することができる。また、上記のように、試験槽６には、ＳＯ_３生成部４で生成されたＳＯ_３が供給されるとともに、水蒸気供給源５から水蒸気が供給される。これにより、試験槽内には、ＳＯ_３および水蒸気を含む混合ガスが充填される。

【0030】

本実施形態では、試験槽６は、複数の試験片１１の表面が上記混合ガスに接触するように、複数の試験片１１を収容する。試験槽６の材質については特に制限は設けないが、例えば、テフロン（登録商標）等の、水蒸気、混合ガスおよび硫酸と反応が生じない材質のものを選択することが好ましい。

【0031】

図１に示すように、本実施形態では、ＳＯ_３流路９１の一端および水蒸気流路９２の一端は、試験槽６内において開口している。ＳＯ_３流路９１の一端から流出したＳＯ_３および水蒸気流路９２の一端から流出した水蒸気が試験片に直接接触すると、その試験片は他の試験片よりも早く腐食するおそれがある。そのため、試験槽６内に配置された複数の試験片１１の腐食スピードが均一となるように、試験槽６内におけるＳＯ_３流路９１および水蒸気流路９２の開口位置を調節することが望ましい。

【0032】

温度調整部７は、試験槽６内の混合ガスの温度を、目的の温度に調整することができる。本実施形態では、温度調整部７は、ＳＯ_３温度調整部７１、水蒸気温度調整部７２、および恒温槽７３を含む。試験槽６の混合ガスの温度は、例えば、試験槽６内に熱電対（図示せず）を設けることによってモニターすることができる。

【0033】

ＳＯ_３温度調整部７１は、ＳＯ_３生成部４と試験槽６との間に設けられ、ＳＯ_３を含むガスの温度を調整することができる。本実施形態では、例えば、ＳＯ_３温度調整部７１としてリボンヒーターを採用し、ＳＯ_３流路９１をリボンヒーターで覆うことにより、ＳＯ_３ガスの温度を調整することができる。

【0034】

水蒸気温度調整部７２は、水蒸気供給源５と試験槽６との間に設けられ、水蒸気の温度を調整することができる。本実施形態では、例えば、水蒸気温度調整部７２としてリボンヒーターを採用し、水蒸気流路９２をリボンヒーターで覆うことにより、水蒸気の温度を調整することができる。

【0035】

恒温槽７３は、試験槽６を収容するように設けられ、試験槽６の周囲の雰囲気の温度を調整することができる。本実施形態では、例えば、恒温槽７３としては、温度設定機能を備えたインキュベーターを用いることができる。

【0036】

排気部８は、混合ガスを無害化して排気することができる。ＳＯ_２およびＳＯ_３は有害であり、試験槽６で使用された混合ガスをそのまま排気すると環境を汚染する。また、試験終了後に、ＳＯ_３生成部４、ＳＯ_３流路９１、および試験槽６に、ＳＯ_３を含むガスが残ったままにしておくと、腐食するおそれがある。そのため、硫酸露点腐食試験装置１には、排気部８が備えられていることが望ましい。

【0037】

排気部８としては、公知の無害化装置を用いることができるので詳細な説明は省略するが、例えば、Ｈ_２Ｏ_２水溶液、ＮａＯＨ水溶液、および活性炭を用いて排気部８を構成することができる。

【0038】

（２）硫酸露点腐食試験方法
試験槽６に試験片１１を設置し、試験槽６内が目的の使用環境となるように、Ｏ_２、ＳＯ_２および水蒸気の供給量、ならびに混合ガスの温度を調節することにより、所望の条件で硫酸露点腐食試験を実施することができる。

【0039】

本実施形態において、ＳＯ_３生成部４にＶ_２Ｏ_５を含む触媒を使用する場合には、管状炉４１によって触媒部４３および固定部材４４を約５５０℃に加熱することが好ましい。

【0040】

試験片１１の材質については特に制限はなく、例えば、鋼材、合金等が含まれる。また、試験片の形状、寸法についても特に制限はない。例えば、板材、円柱状、管状等の形状とすればよい。

【0041】

試験片１１の耐硫酸露点腐食性の評価方法については特に制限は設けないが、例えば、試験前に試験片１１の厚みを測定しておき、試験後、試験片１１を試験槽６から取り出して、試験片１１表面に堆積したＦｅＳＯ_４等の腐食生成物を取り除き、試験片１１の厚みを測定する。試験前後の試験片１１の厚みの変化から、試験片１１の耐硫酸露点腐食性を評価することができる。また、試験前後の試験片１１の重量を測定することにより、試験片１１の耐硫酸露点腐食性を評価してもよい。

【0042】

その他、回収した試験片１１の耐硫酸露点腐食性を分析するために、公知の分析装置を用いてもよい。さらに、得られた試験片１１の機械的性質を分析するために、強度、硬さ、応力腐食割れ性等を評価する試験を実施してもよい。

【0043】

試験終了後、ＳＯ_２供給源３の代わりに置換用空気ボンベを設け、ＳＯ_３流路９１に空気を流し、ＳＯ_３生成部４、試験槽６内のＳＯ_３を含むガスを排気部８へ流し、排気部８でＳＯ_２およびＳＯ_３を含むガスを酸化・中和して、吸着させた後に排気する。

【0044】

（３）効果
本実施形態に係る硫酸露点腐食試験装置１によれば、試験槽６内にＳＯ_３と水蒸気の混合ガスを供給することで、試験片上で硫酸を凝縮させることが可能となる。特に、本実施形態では、試験槽６内においてＳＯ_３と水蒸気を混合させるため、効率良く試験片上に硫酸を凝縮させることができる。したがって、排ガス煙道を再現した環境において、試験片の耐硫酸露点腐食性を評価することができる。

【0045】

（４）他の実施形態
上述の実施形態では、Ｏ_２供給源２から供給されたＯ_２、およびＳＯ_２供給源３から供給されたＳＯ_２が、ＳＯ_３生成部４にて混合される場合について説明したが、Ｏ_２供給源２から供給されたＯ_２、およびＳＯ_２供給源３から供給されたＳＯ_２が、ＳＯ_３生成部４へ至る前に混合されてもよい。

【0046】

さらに、上述の実施形態では、Ｏ_２供給源２およびＳＯ_２供給源３が別々の装置である場合について説明したが、一つの装置を、Ｏ_２供給源およびＳＯ_２供給源として用いてもよい。具体的には、例えば、空気を含むＳＯ_２ボンベを、Ｏ_２供給源およびＳＯ_２供給源として用いることができる。

【0047】

上述の実施形態では、ＳＯ_３生成部４の触媒部４３として、混合物Ａおよび混合物Ｂを９：１の割合で混合させたものを使用する場合について説明したが、混合物Ａおよび混合物Ｂを混合する割合は、上述の例に限定されない。触媒部４３として、混合物Ａのみを使用してもよいし、混合物Ｂのみを使用してもよい。

【0048】

また、上述の実施形態では、ＳＯ_３生成部４の触媒部４３にＶ_２Ｏ_５が付着した沸石を用いる場合について説明したが、Ｖ_２Ｏ_５が付着した石英ウールを使用してもよい。

【0049】

上述の実施形態では、ＳＯ_３生成部の触媒部４３の多孔質体として、沸石を用いる場合について説明した。しかし、触媒部４３の多孔質体として、Ｏ_２およびＳＯ_２ガスが通過可能であり、かつ、加熱温度に耐えるものを用いることができる。本実施形態として、例えば、ＳｉＯ_２ハニカム構造体を用いることができる。

【0050】

上述の実施形態では、ＳＯ_３生成部の固定部材４４として、石英ウールを用いる場合について説明した。しかし、固定部材４４として、Ｏ_２およびＳＯ_２ガスが通過可能であり、加熱温度に耐え、かつ、触媒部４３の多孔質体を燃焼管４２内に固定できるものを用いることができる。本実施形態として、例えば、白金リングを用いることができる。

【0051】

上述の実施形態では、ＳＯ_３生成部４の触媒にＶ_２Ｏ_５を使用する場合について説明したが、触媒として、白金等の他の公知の触媒を採用することができる。その場合であっても、触媒にＶ_２Ｏ_５を使用する場合と同様に、採用した触媒を多孔質体に付着させたものを、燃焼管４２に詰めることで、触媒部４３を形成することができる。また、採用した触媒を固定部材に付着させたものが、燃焼管４２内の触媒部４３を挟むように詰められる。

【0052】

触媒として白金等の他の公知の触媒を採用する場合は、硫酸露点腐食試験において、採用した触媒が効率的にＳＯ_３を生成することができるように、管状炉４１の温度を適宜設定することが望ましい。

【0053】

上述の実施形態では、ＳＯ_３温度調整部７１は、ＳＯ_３流路９１の全領域に設けられている場合について説明したが、ＳＯ_３温度調整部７１は、ＳＯ_３流路９１の一部に設けられていてもよい。また、水蒸気温度調整部についても同様である。

【0054】

なお、ＳＯ_３温度調整部７１および／または水蒸気温度調整部７２により、試験槽６へ供給されるＳＯ_３を含むガスおよび／または水蒸気の温度を調整し、試験槽６内を目的の温度に設定することが可能であれば、恒温槽７３は設けなくてもよい。

【0055】

また、ＳＯ_３流路９１および／または水蒸気流路９２の長さを適宜調整することで、試験槽６内を目的の温度に設定してもよい。その場合は、ＳＯ_３温度調整部７１、水蒸気温度調整部７２、恒温槽７３のいずれかまたは全てを設けなくてもよい。

【0056】

上述の実施形態では、ＳＯ_３生成部４で生成されたＳＯ_３および水蒸気供給源５から供給された水蒸気が、試験槽６内で混合される場合について説明したが、ＳＯ_３と水蒸気とが試験槽６へ至る前に混合され、混合ガスとして試験槽６へ供給されてもよい。

【0057】

上述の実施形態では、ＳＯ_３と水蒸気とが試験槽６へ供給される場合について説明したが、実際の排ガスには塩化水素が含まれているため、実際の使用環境をより忠実に再現する場合には、ＳＯ_３および水蒸気に加えて塩化水素が試験槽６へ供給されてもよい。ＳＯ_３および水蒸気に加えて塩化水素を試験槽６へ供給する場合は、図示しない塩化水素供給源から、図示しない塩化水素流路を介して塩化水素が試験槽６へ供給される。なお、試験槽６内を目的の温度に設定するために、塩化水素流路に図示しない温度調整部を設けてもよい。ＳＯ_３および水蒸気に加えて塩化水素を試験槽６へ供給することにより、塩化水素が存在する環境における試験片の耐硫酸および耐塩酸露点腐食性を評価することが可能である。

【0058】

上述の実施形態では、試験槽６内に試験片１１を直接収容する場合について説明したが、焼却炉において材料表面に未燃炭素が付着する状況を模擬したい場合には、以下に説明するように、試験片１１に硫酸を含む活性炭を付着させた状態で保持し、試験槽６内に設置することが好ましい。

【0059】

実際の使用環境、特に、焼却炉近傍で排ガスが未だ高温である領域においては、材料表面に未燃炭素が付着している。ここで水蒸気およびＳＯ_３が凝縮して硫酸が生成されると、未燃炭素が、硫酸の材料を腐食する反応の触媒として作用し、材料に対してより激しい腐食を引き起こすと考えられている。そこで、本発明者らは、硫酸を含有させた活性炭を試験片に付着させた状態で、試験槽内に設置することで、材料に未燃炭素が付着する場合を模擬した。

【0060】

図３は、材料表面に未燃炭素が付着する状況を模擬する場合に利用される試験片保持部の一例を示す模式図である。図３に示す試験片保持部１０を用いることにより、硫酸を含む活性炭を付着させた状態で試験片１１を保持することができる。

【0061】

本実施形態では、試験片保持部１０は、椀形状を有している。試験片保持部１０としては、例えば、るつぼを使用することができる。

【0062】

以下、試験片保持部１０による試験片１１の保持方法の一例を説明する。まず、試験片保持部１０の中に、硫酸を含む活性炭１０１を加える。硫酸は、例えば、濃度が８５質量％で、活性炭１ｇに対して３．３ｍＬの割合で含有させる。活性炭に硫酸を含有させておくことで、活性炭のみの場合に比べて、混合ガスが活性炭に溶け込みやすくなるという効果がある。この硫酸を含む活性炭１０１の中に、試験片１１を埋没させ、試験槽６内に設置する。

【0063】

試験片保持部１０の材質は、特に制限は設けないが、例えば、陶器製等、水蒸気、混合ガスおよび硫酸と反応が生じない材質のものを選択することが好ましい。なお、試験片保持部１０の形状は、上述の例に限定されず、硫酸を含む活性炭１０１を付着させた状態で試験片１１を保持することが可能であればよい。例えば、試験片保持部１０の形状は、有底筒状であってもよく、皿のような形状であっても構わない。

【0064】

試験片１１は、硫酸を含む活性炭１０１が付着するように設置すればよいが、硫酸を含む活性炭１０１の中に埋没させることが好ましい。また、活性炭に含有させる硫酸の濃度は、８０～９０質量％であることが好ましく、８０～８５質量％であることがより好ましい。

【0065】

以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

【実施例】

【0066】

図１および図２に示す硫酸露点腐食装置１を用いて、硫酸露点腐食試験を行った。試験片１１として、全面湿式研磨した、縦が２０ｍｍ、横が１０ｍｍ、厚さが３ｍｍの市販の鋼材（ＳＭ４９０ＡおよびＳＵＳ３０４）を用いた。

【0067】

また、Ｏ_２供給源およびＳＯ_２供給源として、空気を含むＳＯ_２ボンベを用いた。実験条件は、試験槽内温度：１１０℃、水蒸気量：１．２体積％であり、ＳＯ_２ガス量：３体積％、ＳＯ_２ガス流量：２００ｍＬ／ｍｉｎに設定した。

【0068】

上記の実験条件で２４時間経過後、試験片を取り出し、硫酸露点腐食試験前後の試験片の厚みを比較し、腐食速度を算出した。ＳＭ４９０Ａに対するＳＵＳ３０４の腐食速度の割合を図４に示す。

【0069】

これまでに実施された硫酸浸漬試験において、ＳＭ４９０Ａに比べてＳＵＳ３０４の腐食速度が速いことが分かっており、本発明の硫酸露点腐食試験においても、硫酸浸漬試験結果と同様の結果が得られた。このことから、本発明の硫酸露点腐食試験装置の試験槽内において、ＳＯ_３と水蒸気が凝縮する実際の排ガス煙道の環境を再現し、混合ガスが試験片上に凝縮して高濃度の硫酸が試験片を腐食したことが示された。

【産業上の利用可能性】

【0070】

本発明によれば、排ガス煙道の環境を再現し、試験片の耐硫酸露点腐食性を適切に評価することが可能となる。したがって、本発明は、排ガス煙道等に使用される材料の開発に大きく貢献することができる。

【符号の説明】

【0071】

１．硫酸露点腐食試験装置
２．Ｏ_２供給源
３．ＳＯ_２供給源
４．ＳＯ_３生成部
４１．管状炉
４２．燃焼管
４３．触媒部
４３ａ．多孔質体
４４．固定部材
５．水蒸気供給源
６．試験槽
７．温度調整部
７１．ＳＯ_３温度調整部
７２．水蒸気温度調整部
７３．恒温槽
８．排気部
９１．ＳＯ_３流路
９２．水蒸気流路
１０．試験片保持部
１０１．硫酸を含む活性炭
１１．試験片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】