対流管束の材質を適切に選択する方法

対流管束の材質を適切に選択するには、ボイラーの運転条件、運転環境、経済性、および製造技術要件を総合的に考慮する必要があります。以下は、対流管束の材質を選択するための重要な手順と要素です。

1. 運転条件を理解する
温度：対流管束は通常、中高温の煙道ガス環境（約300〜800℃、ボイラーの種類と管束の位置によって異なる）にあります。この温度範囲に耐えられる材質を選択する必要があります。高温クリープや強度の低下を避けるためです。
圧力：管内の作動流体（水や蒸気など）の圧力（低圧、中圧、または超高圧）によって、材質の強度要件が決まります。高圧ボイラーでは、より高強度の材質を選択する必要があります。
循環方式：自然循環、強制循環、または貫流ボイラーでは、材質の耐疲労性能に対する要求が異なります。

2. 煙道ガス環境を考慮する
腐食性：煙道ガスには硫化物、塩化物、または酸化物が含まれている可能性があり、高温腐食または低温露点腐食を引き起こす可能性があります。低合金鋼やステンレス鋼など、耐腐食性のある材質を選択する必要があります。
摩耗：石炭焚きボイラーの飛灰は、特に高速煙道ガス領域で管束の摩耗を引き起こす可能性があります。硬度が高い、または表面を強化処理できる材質を選択する必要があります。
灰の付着：特定の燃料（高灰分炭など）は灰の付着を引き起こしやすく、伝熱効率に影響を与えます。材質の表面特性（滑らかさなど）または追加の保護対策（フィン設計など）を考慮する必要があります。

3. 一般的な材質の選択
ボイラーの種類と運転条件に応じて、以下は一般的な対流管束の材質です。

炭素鋼（20#鋼、SA-106Bなど）：
低圧、低温ボイラー（工業用小型ボイラーなど）に適しています。
利点：コストが低く、加工性が良好です。
欠点：耐高温性と耐腐食性が限られており、煙道ガスの温度が400℃未満に適しています。

低合金鋼（15CrMo、12Cr1MoV、SA-213 T11/T22など）：
中圧、高圧ボイラーに適しており、煙道ガスの温度は400〜600℃です。
利点：良好な高温強度と耐酸化性を持ち、コストパフォーマンスが高いです。
欠点：高温腐食に敏感であり、煙道ガスの成分を制御する必要があります。

高合金鋼/ステンレス鋼（SA-213 TP304、TP321、TP347など）：
超高圧、超臨界ボイラー、または高腐食性環境（廃棄物焼却ボイラーなど）に適しています。
利点：優れた耐高温腐食性と耐酸化性を持ち、煙道ガスの温度が600℃を超える場合に適しています。
欠点：コストが高く、加工が困難です。

耐摩耗性および耐腐食性複合材料：
摩耗の激しい領域では、表面溶接（ニッケル基合金など）またはセラミックコーティングを施した複合管を使用できます。
利点：耐用年数を延ばし、メンテナンスを削減します。
欠点：製造コストが高いです。

4. 経済性と性能のバランスを取る
初期コスト：炭素鋼のコストが最も低く、合金鋼とステンレス鋼のコストは段階的に高くなります。予算と予想寿命に応じて選択する必要があります。
運転およびメンテナンスコスト：耐腐食性および耐摩耗性の材質は、停止および点検の頻度を減らし、長期的なメンテナンスコストを削減できます。
寿命の予想：高圧または高温ボイラーでは、長期的な安全運転を確保するために高性能の材質を優先的に選択する必要があり、低圧ボイラーでは、経済的な材質を適切に選択できます。

5. 製造および加工性能を考慮する
溶接性：対流管束はヘッダーまたは管板に溶接する必要があり、材質の溶接性能（溶接継手の強度、割れ傾向など）が重要です。低合金鋼と炭素鋼は溶接性が良好ですが、高合金鋼には特殊な溶接プロセスが必要です。
曲げ性能：対流管束は通常、曲げ成形する必要があり、材質は良好な可塑性と靭性を備えている必要があり、曲げによる亀裂を避ける必要があります。
熱処理要件：特定の合金鋼は、性能を改善するために熱処理（焼ならし、焼戻しなど）が必要であり、製造プロセスの複雑さを評価する必要があります。

6. 基準と規格を参照する
関連する業界標準に従ってください。例：
中国：GB/T 5310（高圧ボイラー用シームレス鋼管）、GB/T 3087（低中圧ボイラー用シームレス鋼管）。
国際：ASME SA-213（ボイラー用シームレスフェライトおよびオーステナイト合金鋼管）、ASTM A106（高温用シームレス炭素鋼管）。
ボイラーの設計パラメータに基づいて、標準で推奨されている材質を参照し、材質が認証要件を満たしていることを確認してください。

7. 実際のアプリケーション経験と組み合わせる
燃料の種類：石炭、石油、天然ガス、またはバイオマスボイラーの煙道ガス成分は大きく異なります。たとえば、石油焚きボイラーでは、硫黄腐食に対する耐性が高い材質が必要です。
運転状況の変化：ボイラーの頻繁な起動と停止（耐熱疲労が必要）または運転負荷の変動（耐クリープが必要）を考慮してください。
過去のデータ：同タイプのボイラーの運転記録を参照し、一般的な材質の性能と故障モードを理解し、選択を最適化します。

8. 追加の保護対策
材質自体が要件を完全に満たすことが難しい場合は、次の方法で性能を向上させることができます。
表面処理：耐摩耗性および耐腐食性コーティングの噴霧、窒化、または圧延強化など。
構造の最適化：耐摩耗性スリーブ、フィン、または整流要素を追加して、摩耗と灰の付着を減らします。
運転の最適化：煙道ガスの流速を制御するか、定期的にすす払いを行うことで、材質の腐食と摩耗を軽減します。