地熱タービン設備の防食方法及び装置並びに地熱タービン設備の構成機器
【課題】地熱タービン設備の腐食環境下においても電気防食機能を発揮する犠牲陽極コーティング層を、作業性が良好で且つ低コストに、しかも残留熱応力等の熱影響を生じさせることなく施工できること。
【解決手段】腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の防食対象部位２９（例えば、蒸気タービンのタービンロータ、タービン動翼のそれぞれの表面）に、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を、ショットコーティング装置３３によるショットコーティング技術を用いて吹き付けて付着させ、前記防食対象部位２９に犠牲コーティング層３１を形成するものである。
【解決手段】腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の防食対象部位２９（例えば、蒸気タービンのタービンロータ、タービン動翼のそれぞれの表面）に、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を、ショットコーティング装置３３によるショットコーティング技術を用いて吹き付けて付着させ、前記防食対象部位２９に犠牲コーティング層３１を形成するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、犠牲陽極を用いた蒸気タービン設備の防食方法及び装置、並びにこの防食方法により表面に犠牲陽極コーティング層が形成された地熱タービン設備の構成機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、腐食疲労、孔食および応力腐食割れなどが発生し易い腐食環境下で使用される機器、例えば、地熱発電プラントにおける地熱タービン設備の地熱タービンでは、タービンロータにタービン動翼を植設するためのタービン動翼の動翼側植込部やタービンロータのロータ側植込部において、材料の耐食性向上や耐応力腐食割れ対策が求められている。
【０００３】
しかし、地熱タービン設備は、硫化水素、塩素等の強い腐食因子を含む地熱蒸気を使用する腐食環境にあるため、運転年数や運転停止中の保管状態によって腐食が進行し易く、硫化水素による水素脆化誘起応力腐食割れの深さ、または局部的に発生する孔食の深さが発電プラントの管理基準値を超えると、遠心応力や振動応力によって応力腐食割れや孔食を起点とした疲労き裂が成長する恐れがある。
【０００４】
このような腐食を抑制するために、Ｃｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を添加したり、Ｃ（炭素）を低減してタービン構成部材（タービンロータ、タービン動翼等）の材質を改善することが考えられるが、この場合、機械的な特性を考慮すると、コストや製造性等の点で課題がある。また、腐食環境を改善するために、地熱タービン設備の気水分離器にアルカリ性薬品を注入する方法があるが、この場合にもコスト面で不利がある。
【０００５】
そこで、地熱タービン設備における地熱タービン等の構成機器の表面に耐腐食性コーティング層を形成し、この構成機器を腐食から保護することが考えられており、このようなコーティング層を作業性よく、低コストで形成する技術が望まれている。このうち、タービン構成部材の金属材料の腐食を、犠牲陽極を用いることで抑制する技術が特許文献１に開示されている。
【０００６】
この特許文献１には、タービンロータのロータディスクとタービン動翼との接合面に、犠牲陽極用金属としてＺｎ（亜鉛）を設けている。このＺｎは、タービン構成部材（タービンロータとタービン動翼など）を構成する金属材料よりも腐食電位が低いため、このＺｎを犠牲陽極として用いることで、タービン構成部材を腐食疲労や孔食、応力腐食割れなどの腐食損傷から保護できる。
【０００７】
前記Ｚｎは、Ｚｎ製の薄板の挿入、溶融めっき、電気めっき、またはＺｎ粉末をペーストに混入して塗布すること等によって、タービンロータのロータディスクとタービン動翼との間に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２０４９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、地熱蒸気中にＮａＣｌ（塩化ナトリウム）やＨ２Ｓ（硫化水素）、Ｓｉ（ケイ素）、ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）などが含まれる地熱タービン設備の環境下では、犠牲陽極（Ｚｎ）とタービン構成部材（タービンロータ、タービン動翼など）との腐食電位差が減少してしまうため、犠牲陽極による電気防食効果が低下してしまう。
【００１０】
また、タービン動翼とタービンロータのロータディスクとの隙間寸法が極めて狭く、形状も３次元の複雑な形状であるため、Ｚｎの薄板の挿入は極めて困難であり、しかも薄板の挿入によって重量が変化してタービンの回転バランスに影響を及ぼす恐れがある。
【００１１】
更に、溶融めっきや電気めっきによってタービン動翼とタービンロータとの接合面にＺｎを設ける場合には、煩雑な表面処理作業やめっき作業が必要となり、作業性及びコストの面で課題がある。更に、タービン動翼やタービンロータが加熱されて、これらのタービン動翼などに残留熱応力や熱変形が生ずる恐れがある。
【００１２】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、地熱タービン設備の腐食環境下においても電気防食機能を発揮する犠牲陽極コーティング層を、作業性が良好で且つ低コストに、しかも残留熱応力等の熱影響を生じさせることなく施工できる地熱タービン設備の防食方法及び装置、並びにこの防食方法により表面に犠牲陽極コーティング層が形成された地熱タービン設備の構成機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る地熱タービン設備の防食方法は、腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面に、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子を、ショットコーティング技術を用いて吹き付けて付着させ、前記構成機器の表面に犠牲陽極コーティング層を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る地熱タービン設備の防食装置は、腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面を防食処理する地熱タービン設備の防食装置であって、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子と、この粉末粒子を前記構成機器の表面に吹き付けて付着させ犠牲陽極コーティング層を形成するショットコーティング手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明に係る地熱タービン設備の構成機器は、前述に記載の地熱タービン設備の防食方法により、表面に犠牲陽極コーティング層が形成されたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る地熱タービン設備の防食方法及び装置によれば、腐食損傷が発生し易い地熱タービン設備の腐食環境下においても地熱タービン設備の構成機器との腐食電位差が大きなＭｇまたはＭｇ合金を犠牲陽極として用いることで、前記構成機器の電気防食を良好に実現できる。
【００１７】
また、犠牲陽極用金属としてのＭｇ等の粉末粒子を、ショットコーティング技術を用いて吹き付けて犠牲陽極コーティング層を形成するので、常温で簡易に犠牲陽極コーティング層を形成できる。このため、作業性が良好で且つ低コスト化を実現できると共に、犠牲陽極コーティング層が形成される地熱タービン設備の構成機器に残留熱応力等の熱影響を生じさせることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第１の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱タービンを示し、（Ａ）は地熱タービンの全体構成図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＢ部の拡大構成図。
【図２】図１のタービン動翼を、タービンロータのロータ側植込部と共に示す分解斜視図。
【図３】図２のタービン動翼とタービンロータのそれぞれの表面に犠牲陽極コーティング層を形成するためのショットコーティング装置を示す構成図。
【図４】図３の粉末粒子を説明する図であり、（Ａ）はＭｇの粉末粒子の説明図、（Ｂ）はＭｇ合金の粉末粒子の説明図。
【図５】図３のショットコーティング装置にて噴射される粉末粒子の噴射角度を説明する図であり、（Ａ）は噴射角度１０°の場合の断面図、（Ｂ）は噴射角度９０°の場合の断面図。
【図６】図３のショットコーティング装置にて形成された犠牲陽極コーティング層の膜厚を説明する断面図。
【図７】図３のショットコーティング装置にて２層構造の犠牲陽極コーティング層を形成する手順を示す説明図。
【図８】本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第２の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱気水分離器を示し、（Ａ）は全体側面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＶＩＩＩＢ部を拡大して示す断面図。
【図９】本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第３の実施の形態が実施される地熱タービン設備の復水器の内部構成を示し、（Ａ）は地熱タービンと共に示す全体構成図、（Ｂ）は図９（Ａ）のＩＸＢ部を拡大して示す断面図、（Ｃ）は図９（Ｂ）のＩＸＣ部を拡大して示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図７）
図１は、本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第１の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱タービンを示し、（Ａ）は地熱タービンの全体構成図、（Ｂ）は図１（Ａ）の１Ｂ部の拡大構成図である。
【００２１】
図１（Ａ）に示すように、地熱タービン設備の構成機器である地熱タービン１１は、タービンハウジング１２の内部に配置されたタービンケーシング１３の内側に、動翼群１４を備えるタービンロータ１５が回転自在に支持され、このタービンロータ１５にカップリング１６を介して発電機１７が連結され、タービンハウジング１２に地熱蒸気導入管１８及び地熱蒸気排出管１９が設置されて構成される。
【００２２】
図１（Ｂ）に示すように、タービンロータ１５には、軸方向に所定間隔で複数のロータディスク２０が一体に形成され、各ロータディスク２０にロータ側植込部２１が周方向に形成されている。前記動翼群１４を構成するタービン動翼２２は、その動翼側植込部２３がロータ側植込部２１に嵌合されることで、タービンロータ１５に一体化される。このタービン動翼２２は、図２に示すように、基端側の前記動翼側植込部２３と、先端側の動翼有効部２４とが一体成形されて構成される。
【００２３】
ここで、タービンロータ１５は例えば１２Ｃｒ鋼から構成され、タービン動翼２２は例えば３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼から構成されている。
【００２４】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、地熱蒸気導入管１８を経てタービンケーシング１３内に導入された地熱蒸気は、矢印Ａに示すように、タービンケーシング１３に支持されたノズル２５に案内されてタービン動翼２２に衝突し、このタービン動翼２２が植設されたタービンロータ１５を回転させ、これにより発電機１７を回転駆動させる。タービンロータ１５を回転させた後の地熱蒸気は、地熱蒸気排出管１９を通って地熱タービン１１外へ排出される。尚、符号２６は、ノズル２５に設けられたシールであり、ノズル２５にて案内された地熱蒸気を漏洩させることなくタービン動翼２２へ導く機能を果たす。
【００２５】
ところで、地熱蒸気中にはＮａＣｌやＨ２Ｓ、Ｓｉ、ＣａＣＯ３等の強い腐食因子が含まれているため、上記地熱タービン設備は、その地熱タービン１１等の構成機器に腐食疲労や孔食、応力腐食割れなどの腐食損傷が発生し易い腐食環境下にある。そこで、本実施形態では、地熱タービン１１における防食対象部位としてのタービンロータ１５とタービン動翼２２のそれぞれの表面に犠牲陽極コーティング層を形成して、電気防食処理を施している。
【００２６】
防食対象部位としてのタービンロータ１５の表面は、例えばロータ側植込部２１（図２）の嵌合外面２１Ａと、ロータ軸受部２７（図１）の外表面である。また、防食対象部位としてのタービン動翼２２の表面は、例えば動翼側植込部２３の嵌合内面２３Ａと、動翼側植込部２３のグランド面２３Ｂと、動翼有効部２４のテノン部２４Ａなどである。尚、ロータ側植込部２１の嵌合外面２１Ａに動翼側植込部２３の嵌合内面２３Ａが嵌合されて、タービン動翼２２がタービンロータ１５に一体化される。
【００２７】
この防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）の全てまたは一部に犠牲陽極コーティング層３１を形成する地熱タービン設備の防食装置３０を図３に示す。この地熱タービン設備の防食装置３０は、犠牲陽極用金属としてのＭｇ（マグネシウム）またはＭｇ合金の粉末粒子３２と、この粉末粒子３２を吹き付けるショットコーティング手段としてのショットコーティング装置３３とを有して構成される。
【００２８】
ここで、犠牲陽極を用いる電気防食法は、防食対象金属に、その金属よりも低い電位（腐食電位）を有する金属を犠牲陽極として接触させ、両金属の腐食電位差を利用して犠牲陽極から電子を放出させ、この犠牲電極を優先的に腐食させることで防食対象金属を防食するものである。
【００２９】
地熱蒸気中にＮａＣｌやＨ２Ｓ、Ｓｉ、ＣａＣＯ３等が含まれた地熱タービン設備の腐食環境下では、Ｍｇの腐食電位は−１．６Ｖｖｓ．ＳＳＳＣであり、Ｚｎ（亜鉛）の腐食電位−１．０Ｖｖｓ．ＳＳＳＣよりも低い。また、地熱タービン設備の腐食環境下におけるタービン構成部材（タービンロータ１５、タービン動翼２２等）の腐食電位は−０．６〜−０．８Ｖｖｓ．ＳＳＳＣとなる。従って、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を用いて犠牲陽極コーティング層３１を形成した場合、上記地熱タービン設備の腐食環境下でも、犠牲陽極コーティング層３１とタービン構成部材（タービンロータ１５、タービン動翼２２等）との腐食電位差が大きく維持されるので、この犠牲陽極コーティング層３１によるタービン構成部材の電気防食効果が果たされる。
【００３０】
また、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２は、図４に示すように、直径が１μｍ〜１００μｍの球状の粉末粒子である。これにより、犠牲陽極コーティング層３１の緻密性が向上する。更に、Ｍｇ合金は、ＭｇとＡｌ（アルミニウム）とからなる合金、ＭｇとＺｎとからなる合金、またはＭｇとＡｌとＺｎからなる合金が単独で、もしくは混合して用いられる。
【００３１】
前記ショットコーティング装置３３は、図３に示すように、ショットコーティング技術を用いて、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を地熱タービン１１における防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）に吹き付けて付着させ、この防食対象部位２９に犠牲陽極コーティング層３１を形成するものであり、粉末粒子供給装置３４、圧縮ガス供給装置３５及び噴射ノズル３６を有して構成される。
【００３２】
粉末粒子供給装置３４は、配管３７の一端側に接続され、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を貯留すると共に、この貯留した粉末粒子３２を配管３７に供給する。圧縮ガス供給装置３５は、配管３７の前記一端側の開口近傍に設置され、粉末粒子供給装置３４から配管３７の一端側に供給された粉末粒子３２に圧縮ガス３８を作用する。噴射ノズル３６は、配管３７の他端側に接続され、圧縮ガス３８が作用した粉末粒子３２を防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）へ噴射させる。
【００３３】
この噴射ノズル３６からの粉末粒子３２の噴射速度について述べる。噴射されたＭｇ等の粉末粒子３２が防食対象部位２９に付着して容易に堆積され易くするために、粉末粒子３２の噴射速度は４０ｍ／秒〜８００ｍ／秒の範囲に調整される。この噴射速度を実現させるために、圧縮ガス供給装置３５における圧縮ガス３８の圧力は、噴射ノズル３６の形状等を考慮して０．１ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲に調整される。
【００３４】
また、Ｍｇなどの粉末粒子３２が防食対象部位２９に付着し堆積され易くするために、図５に示すように、噴射ノズル３６から噴射される粉末粒子３２が防食対象部位２９に対してなす噴射角度θ（つまり、噴射ノズル３６と防食対象部位２９とのなす角）は、１０°〜９０°の範囲に調整される。
【００３５】
上述のショットコーティング装置３３により防食対象部位２９に付着され堆積されて形成される犠牲陽極コーティング層３１の膜厚Ｔは、１μｍ〜２ｍｍの範囲に設定される。これは、防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）の表面形状や防食期間、防食対象部位２９の隙間寸法（例えばタービンロータ１５のロータ側植込部２１の嵌合外面２１Ａとタービン動翼２２の動翼側植込部２３の嵌合内面２３Ａとの隙間寸法）などを考慮したものである。
【００３６】
また、防食対象部位２９に形成される犠牲陽極コーティング層３１は、ＭｇもしくはＭｇ合金の粉末粒子３２を用いて単層に構成され、またはＭｇの粉末粒子３２による層とＭｇ合金の粉末粒子３２による層とが積層されて複数層に構成される。例えば図７（Ａ）に示すように、ショットコーティング装置３３の噴射ノズル３６から最初にＭｇ合金の粉末粒子３２を噴射させて、防食対象部位２９にＭｇ合金層３９Ａを形成する。次に、図７（Ｂ）に示すように、噴射ノズル３６からＭｇの粉末粒子３２を噴射させて、Ｍｇ合金層３９Ａの表面にＭｇ層３９Ｂを形成する。このように犠牲陽極コーティング層３１は、Ｍｇ合金層３９ＡまたはＭｇ層３９Ｂによる単層でもよく、Ｍｇ合金層３９ＡとＭｇ層３９Ｂとをそれぞれ１層または複数層積層させた複数層構造であってもよい。
【００３７】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
【００３８】
（１）地熱蒸気にはＮａＣｌやＨ２Ｓ、Ｓｉ、ＣａＣＯ３等の強い腐食因子が存在するので、地熱タービン設備の環境下では、構成機器としての地熱タービン１１のタービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面に、腐食疲労や孔食、応力腐食割れなどの腐食損傷が発生し易い。本実施形態では、地熱タービン１１の防食対象部位２９であるタービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面に、上述の地熱タービン設備の腐食環境下においてもタービンロータ１５及びタービン動翼２２との腐食電位差が大きなＭｇまたはＭｇ合金を用いて、犠牲陽極コーティング層３１を形成している。この結果、タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面（防食対象部位２９）を犠牲陽極コーティング層３１によって良好に電気防食して、腐食損傷から保護できる。従って、これらのタービンロータ１５及びタービン動翼２２を備える地熱タービン１１の耐用年数を向上させることができる。
【００３９】
（２）犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を、ショットコーティング装置３３によるショットコーティング技術を用いて防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）に吹き付けて犠牲陽極コーティング層３１を形成するので、常温で簡易に犠牲陽極コーティング層３１を形成できる。このため、作業性が良好で且つ低コスト化を実現できると共に、表面に犠牲陽極コーティング層３１が形成される地熱タービン１１のタービンロータ１５、タービン動翼２２に残留応力や熱変形などの熱影響を生じさせることがない。
【００４０】
［Ｂ］第２の実施の形態（図８）
図８は、本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第２の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱気水分離器を示し、（Ａ）は全体側面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＶＩＩＩＢ部を拡大して示す断面図である。
【００４１】
この第２の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、ＭｇまたはＭｇ合金を用いた犠牲陽極コーティング層３１による電気防食を施行する地熱タービン設備の構成機器が、地熱タービン１１ではなく、地熱気水分離器４０である点である。
【００４２】
この地熱気水分離器４０は、円筒形状の胴体４１の軸方向中央位置に導入配管４２が接続され、胴体４１の軸方向に一端に地熱蒸気導出配管４３が、他端に熱水導出配管４４がそれぞれ接続されて構成される。この地熱気水分離器４０は、導入配管４２から導入された地熱蒸気と熱水の２層流体を胴体４１内で気水分離し、地熱蒸気を地熱蒸気導出配管４３から排出して地熱タービン１１（図１）へ導き、熱水を熱水導出配管４４から排出する。
【００４３】
この地熱気水分離器４０の胴体４１を構成する胴体壁４５の内面が防食対象部位であり、この内面に、ＭｇまたはＭｇ合金からなる粉末粒子３２の犠牲陽極コーティング層３１が、ショットコーティング装置３３を用いて形成され、胴体壁４５が電気防食される。
【００４４】
従って、この第２の実施の形態においても、地熱タービン設備の構成機器を地熱気水分離器４０と置き換え、防食対象部位２９を、地熱気水分離器４０の胴体４１における胴体壁４５の内面と置き換えることで、前記第１の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏する。
【００４５】
［Ｃ］第３の実施の形態（図９）
図９は、本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第３の実施の形態が実施される地熱タービン設備の復水器の内部構成を示し、（Ａ）は地熱タービンと共に示す全体構成図、（Ｂ）は図９（Ａ）のＩＸＢ部を拡大して示す断面図、（Ｃ）は図９（Ｂ）のＩＸＣ部を拡大して示す側面図である。
【００４６】
この第３の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、ＭｇまたはＭｇ合金を用いた犠牲陽極コーティング層３１による電気防食を施行する地熱タービン設備の構成機器が、地熱タービン１１ではなく、復水器５０である点である。
【００４７】
この復水器５０は、入口水室５１と出口水室５２とが複数本の冷却水配管５３で接続され、地熱タービン１１に連通して構成される。冷却水配管５３は、入口水室５１と出口水室５２とをそれぞれ構成する管板５４に接続される。入口水室５１に供給された冷却水が冷却水配管５３内を流れる間に、地熱タービン１１から復水器５０内へ導入された地熱蒸気が冷却水により冷却され、凝縮されて復水になる。また、冷却水配管５３内を流れて地熱蒸気と熱交換された冷却水は、出口水室５２を経て排出される。
【００４８】
この復水器５０では、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、地熱蒸気に接する入口水室５１及び出口水室５２における管板５４の水室外側面５５と冷却水配管５３の外表面が防食対象部位２９となる。これらの管板５４の水室外側面５５と冷却水配管５３の外表面に、ＭｇまたはＭｇ合金からなる粉末粒子３２の犠牲陽極コーティング層３１が、ショットコーティング装置３３を用いて形成され、これらの管板５４及び冷却水配管５３が電気防食される。
【００４９】
従って、この第３の実施の形態においても、地熱タービン設備の構成機器を復水器５０と置き換え、防食対象部位２９を、入口水室５１及び出口水室５２における管板５４の水室外側面５５と冷却水配管５３の外表面とに置き換えることで、前記第１の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏する。
【００５０】
尚、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。例えば、地熱タービン設備以外であっても、腐食疲労、孔食、応力腐食割れ等が発生する腐食環境で使用される他の金属機器にも本発明を適用することが可能である。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせてもよく、またはこれらの全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１１ 地熱タービン（構成機器）
１５ タービンロータ
２１ ロータ側植込部
２２ タービン動翼
２３ 動翼側植込部
２４ 動翼有効部
２９ 防食対象部位
３０ 地熱タービン設備の防食装置
３１ 犠牲陽極コーティング層
３２ 粉末粒子
３３ ショットコーティング装置（ショットコーティング手段）
３４ 粉末粒子供給装置
３５ 圧縮ガス供給装置
３６ 噴射ノズル
３７ 配管
３８ 圧縮ガス
４０ 地熱気水分離器（構成機器）
４１ 胴体
５０ 復水器（構成機器）
５３ 冷却水配管
５４ 管板
Ｄ 直径
Ｔ 膜厚
θ 噴射角度
【技術分野】
【０００１】
本発明は、犠牲陽極を用いた蒸気タービン設備の防食方法及び装置、並びにこの防食方法により表面に犠牲陽極コーティング層が形成された地熱タービン設備の構成機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、腐食疲労、孔食および応力腐食割れなどが発生し易い腐食環境下で使用される機器、例えば、地熱発電プラントにおける地熱タービン設備の地熱タービンでは、タービンロータにタービン動翼を植設するためのタービン動翼の動翼側植込部やタービンロータのロータ側植込部において、材料の耐食性向上や耐応力腐食割れ対策が求められている。
【０００３】
しかし、地熱タービン設備は、硫化水素、塩素等の強い腐食因子を含む地熱蒸気を使用する腐食環境にあるため、運転年数や運転停止中の保管状態によって腐食が進行し易く、硫化水素による水素脆化誘起応力腐食割れの深さ、または局部的に発生する孔食の深さが発電プラントの管理基準値を超えると、遠心応力や振動応力によって応力腐食割れや孔食を起点とした疲労き裂が成長する恐れがある。
【０００４】
このような腐食を抑制するために、Ｃｒ（クロム）やＮｉ（ニッケル）を添加したり、Ｃ（炭素）を低減してタービン構成部材（タービンロータ、タービン動翼等）の材質を改善することが考えられるが、この場合、機械的な特性を考慮すると、コストや製造性等の点で課題がある。また、腐食環境を改善するために、地熱タービン設備の気水分離器にアルカリ性薬品を注入する方法があるが、この場合にもコスト面で不利がある。
【０００５】
そこで、地熱タービン設備における地熱タービン等の構成機器の表面に耐腐食性コーティング層を形成し、この構成機器を腐食から保護することが考えられており、このようなコーティング層を作業性よく、低コストで形成する技術が望まれている。このうち、タービン構成部材の金属材料の腐食を、犠牲陽極を用いることで抑制する技術が特許文献１に開示されている。
【０００６】
この特許文献１には、タービンロータのロータディスクとタービン動翼との接合面に、犠牲陽極用金属としてＺｎ（亜鉛）を設けている。このＺｎは、タービン構成部材（タービンロータとタービン動翼など）を構成する金属材料よりも腐食電位が低いため、このＺｎを犠牲陽極として用いることで、タービン構成部材を腐食疲労や孔食、応力腐食割れなどの腐食損傷から保護できる。
【０００７】
前記Ｚｎは、Ｚｎ製の薄板の挿入、溶融めっき、電気めっき、またはＺｎ粉末をペーストに混入して塗布すること等によって、タービンロータのロータディスクとタービン動翼との間に設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−２０４９０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、地熱蒸気中にＮａＣｌ（塩化ナトリウム）やＨ２Ｓ（硫化水素）、Ｓｉ（ケイ素）、ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）などが含まれる地熱タービン設備の環境下では、犠牲陽極（Ｚｎ）とタービン構成部材（タービンロータ、タービン動翼など）との腐食電位差が減少してしまうため、犠牲陽極による電気防食効果が低下してしまう。
【００１０】
また、タービン動翼とタービンロータのロータディスクとの隙間寸法が極めて狭く、形状も３次元の複雑な形状であるため、Ｚｎの薄板の挿入は極めて困難であり、しかも薄板の挿入によって重量が変化してタービンの回転バランスに影響を及ぼす恐れがある。
【００１１】
更に、溶融めっきや電気めっきによってタービン動翼とタービンロータとの接合面にＺｎを設ける場合には、煩雑な表面処理作業やめっき作業が必要となり、作業性及びコストの面で課題がある。更に、タービン動翼やタービンロータが加熱されて、これらのタービン動翼などに残留熱応力や熱変形が生ずる恐れがある。
【００１２】
本発明の目的は、上述の事情を考慮してなされたものであり、地熱タービン設備の腐食環境下においても電気防食機能を発揮する犠牲陽極コーティング層を、作業性が良好で且つ低コストに、しかも残留熱応力等の熱影響を生じさせることなく施工できる地熱タービン設備の防食方法及び装置、並びにこの防食方法により表面に犠牲陽極コーティング層が形成された地熱タービン設備の構成機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る地熱タービン設備の防食方法は、腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面に、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子を、ショットコーティング技術を用いて吹き付けて付着させ、前記構成機器の表面に犠牲陽極コーティング層を形成することを特徴とするものである。
【００１４】
また、本発明に係る地熱タービン設備の防食装置は、腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面を防食処理する地熱タービン設備の防食装置であって、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子と、この粉末粒子を前記構成機器の表面に吹き付けて付着させ犠牲陽極コーティング層を形成するショットコーティング手段と、を有することを特徴とするものである。
【００１５】
更に、本発明に係る地熱タービン設備の構成機器は、前述に記載の地熱タービン設備の防食方法により、表面に犠牲陽極コーティング層が形成されたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係る地熱タービン設備の防食方法及び装置によれば、腐食損傷が発生し易い地熱タービン設備の腐食環境下においても地熱タービン設備の構成機器との腐食電位差が大きなＭｇまたはＭｇ合金を犠牲陽極として用いることで、前記構成機器の電気防食を良好に実現できる。
【００１７】
また、犠牲陽極用金属としてのＭｇ等の粉末粒子を、ショットコーティング技術を用いて吹き付けて犠牲陽極コーティング層を形成するので、常温で簡易に犠牲陽極コーティング層を形成できる。このため、作業性が良好で且つ低コスト化を実現できると共に、犠牲陽極コーティング層が形成される地熱タービン設備の構成機器に残留熱応力等の熱影響を生じさせることがない。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第１の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱タービンを示し、（Ａ）は地熱タービンの全体構成図、（Ｂ）は図１（Ａ）のＩＢ部の拡大構成図。
【図２】図１のタービン動翼を、タービンロータのロータ側植込部と共に示す分解斜視図。
【図３】図２のタービン動翼とタービンロータのそれぞれの表面に犠牲陽極コーティング層を形成するためのショットコーティング装置を示す構成図。
【図４】図３の粉末粒子を説明する図であり、（Ａ）はＭｇの粉末粒子の説明図、（Ｂ）はＭｇ合金の粉末粒子の説明図。
【図５】図３のショットコーティング装置にて噴射される粉末粒子の噴射角度を説明する図であり、（Ａ）は噴射角度１０°の場合の断面図、（Ｂ）は噴射角度９０°の場合の断面図。
【図６】図３のショットコーティング装置にて形成された犠牲陽極コーティング層の膜厚を説明する断面図。
【図７】図３のショットコーティング装置にて２層構造の犠牲陽極コーティング層を形成する手順を示す説明図。
【図８】本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第２の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱気水分離器を示し、（Ａ）は全体側面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＶＩＩＩＢ部を拡大して示す断面図。
【図９】本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第３の実施の形態が実施される地熱タービン設備の復水器の内部構成を示し、（Ａ）は地熱タービンと共に示す全体構成図、（Ｂ）は図９（Ａ）のＩＸＢ部を拡大して示す断面図、（Ｃ）は図９（Ｂ）のＩＸＣ部を拡大して示す側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づき説明する。但し、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。
【００２０】
［Ａ］第１の実施の形態（図１〜図７）
図１は、本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第１の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱タービンを示し、（Ａ）は地熱タービンの全体構成図、（Ｂ）は図１（Ａ）の１Ｂ部の拡大構成図である。
【００２１】
図１（Ａ）に示すように、地熱タービン設備の構成機器である地熱タービン１１は、タービンハウジング１２の内部に配置されたタービンケーシング１３の内側に、動翼群１４を備えるタービンロータ１５が回転自在に支持され、このタービンロータ１５にカップリング１６を介して発電機１７が連結され、タービンハウジング１２に地熱蒸気導入管１８及び地熱蒸気排出管１９が設置されて構成される。
【００２２】
図１（Ｂ）に示すように、タービンロータ１５には、軸方向に所定間隔で複数のロータディスク２０が一体に形成され、各ロータディスク２０にロータ側植込部２１が周方向に形成されている。前記動翼群１４を構成するタービン動翼２２は、その動翼側植込部２３がロータ側植込部２１に嵌合されることで、タービンロータ１５に一体化される。このタービン動翼２２は、図２に示すように、基端側の前記動翼側植込部２３と、先端側の動翼有効部２４とが一体成形されて構成される。
【００２３】
ここで、タービンロータ１５は例えば１２Ｃｒ鋼から構成され、タービン動翼２２は例えば３．５ＮｉＣｒＭｏＶ鋼から構成されている。
【００２４】
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、地熱蒸気導入管１８を経てタービンケーシング１３内に導入された地熱蒸気は、矢印Ａに示すように、タービンケーシング１３に支持されたノズル２５に案内されてタービン動翼２２に衝突し、このタービン動翼２２が植設されたタービンロータ１５を回転させ、これにより発電機１７を回転駆動させる。タービンロータ１５を回転させた後の地熱蒸気は、地熱蒸気排出管１９を通って地熱タービン１１外へ排出される。尚、符号２６は、ノズル２５に設けられたシールであり、ノズル２５にて案内された地熱蒸気を漏洩させることなくタービン動翼２２へ導く機能を果たす。
【００２５】
ところで、地熱蒸気中にはＮａＣｌやＨ２Ｓ、Ｓｉ、ＣａＣＯ３等の強い腐食因子が含まれているため、上記地熱タービン設備は、その地熱タービン１１等の構成機器に腐食疲労や孔食、応力腐食割れなどの腐食損傷が発生し易い腐食環境下にある。そこで、本実施形態では、地熱タービン１１における防食対象部位としてのタービンロータ１５とタービン動翼２２のそれぞれの表面に犠牲陽極コーティング層を形成して、電気防食処理を施している。
【００２６】
防食対象部位としてのタービンロータ１５の表面は、例えばロータ側植込部２１（図２）の嵌合外面２１Ａと、ロータ軸受部２７（図１）の外表面である。また、防食対象部位としてのタービン動翼２２の表面は、例えば動翼側植込部２３の嵌合内面２３Ａと、動翼側植込部２３のグランド面２３Ｂと、動翼有効部２４のテノン部２４Ａなどである。尚、ロータ側植込部２１の嵌合外面２１Ａに動翼側植込部２３の嵌合内面２３Ａが嵌合されて、タービン動翼２２がタービンロータ１５に一体化される。
【００２７】
この防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）の全てまたは一部に犠牲陽極コーティング層３１を形成する地熱タービン設備の防食装置３０を図３に示す。この地熱タービン設備の防食装置３０は、犠牲陽極用金属としてのＭｇ（マグネシウム）またはＭｇ合金の粉末粒子３２と、この粉末粒子３２を吹き付けるショットコーティング手段としてのショットコーティング装置３３とを有して構成される。
【００２８】
ここで、犠牲陽極を用いる電気防食法は、防食対象金属に、その金属よりも低い電位（腐食電位）を有する金属を犠牲陽極として接触させ、両金属の腐食電位差を利用して犠牲陽極から電子を放出させ、この犠牲電極を優先的に腐食させることで防食対象金属を防食するものである。
【００２９】
地熱蒸気中にＮａＣｌやＨ２Ｓ、Ｓｉ、ＣａＣＯ３等が含まれた地熱タービン設備の腐食環境下では、Ｍｇの腐食電位は−１．６Ｖｖｓ．ＳＳＳＣであり、Ｚｎ（亜鉛）の腐食電位−１．０Ｖｖｓ．ＳＳＳＣよりも低い。また、地熱タービン設備の腐食環境下におけるタービン構成部材（タービンロータ１５、タービン動翼２２等）の腐食電位は−０．６〜−０．８Ｖｖｓ．ＳＳＳＣとなる。従って、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を用いて犠牲陽極コーティング層３１を形成した場合、上記地熱タービン設備の腐食環境下でも、犠牲陽極コーティング層３１とタービン構成部材（タービンロータ１５、タービン動翼２２等）との腐食電位差が大きく維持されるので、この犠牲陽極コーティング層３１によるタービン構成部材の電気防食効果が果たされる。
【００３０】
また、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２は、図４に示すように、直径が１μｍ〜１００μｍの球状の粉末粒子である。これにより、犠牲陽極コーティング層３１の緻密性が向上する。更に、Ｍｇ合金は、ＭｇとＡｌ（アルミニウム）とからなる合金、ＭｇとＺｎとからなる合金、またはＭｇとＡｌとＺｎからなる合金が単独で、もしくは混合して用いられる。
【００３１】
前記ショットコーティング装置３３は、図３に示すように、ショットコーティング技術を用いて、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を地熱タービン１１における防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）に吹き付けて付着させ、この防食対象部位２９に犠牲陽極コーティング層３１を形成するものであり、粉末粒子供給装置３４、圧縮ガス供給装置３５及び噴射ノズル３６を有して構成される。
【００３２】
粉末粒子供給装置３４は、配管３７の一端側に接続され、ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を貯留すると共に、この貯留した粉末粒子３２を配管３７に供給する。圧縮ガス供給装置３５は、配管３７の前記一端側の開口近傍に設置され、粉末粒子供給装置３４から配管３７の一端側に供給された粉末粒子３２に圧縮ガス３８を作用する。噴射ノズル３６は、配管３７の他端側に接続され、圧縮ガス３８が作用した粉末粒子３２を防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）へ噴射させる。
【００３３】
この噴射ノズル３６からの粉末粒子３２の噴射速度について述べる。噴射されたＭｇ等の粉末粒子３２が防食対象部位２９に付着して容易に堆積され易くするために、粉末粒子３２の噴射速度は４０ｍ／秒〜８００ｍ／秒の範囲に調整される。この噴射速度を実現させるために、圧縮ガス供給装置３５における圧縮ガス３８の圧力は、噴射ノズル３６の形状等を考慮して０．１ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲に調整される。
【００３４】
また、Ｍｇなどの粉末粒子３２が防食対象部位２９に付着し堆積され易くするために、図５に示すように、噴射ノズル３６から噴射される粉末粒子３２が防食対象部位２９に対してなす噴射角度θ（つまり、噴射ノズル３６と防食対象部位２９とのなす角）は、１０°〜９０°の範囲に調整される。
【００３５】
上述のショットコーティング装置３３により防食対象部位２９に付着され堆積されて形成される犠牲陽極コーティング層３１の膜厚Ｔは、１μｍ〜２ｍｍの範囲に設定される。これは、防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）の表面形状や防食期間、防食対象部位２９の隙間寸法（例えばタービンロータ１５のロータ側植込部２１の嵌合外面２１Ａとタービン動翼２２の動翼側植込部２３の嵌合内面２３Ａとの隙間寸法）などを考慮したものである。
【００３６】
また、防食対象部位２９に形成される犠牲陽極コーティング層３１は、ＭｇもしくはＭｇ合金の粉末粒子３２を用いて単層に構成され、またはＭｇの粉末粒子３２による層とＭｇ合金の粉末粒子３２による層とが積層されて複数層に構成される。例えば図７（Ａ）に示すように、ショットコーティング装置３３の噴射ノズル３６から最初にＭｇ合金の粉末粒子３２を噴射させて、防食対象部位２９にＭｇ合金層３９Ａを形成する。次に、図７（Ｂ）に示すように、噴射ノズル３６からＭｇの粉末粒子３２を噴射させて、Ｍｇ合金層３９Ａの表面にＭｇ層３９Ｂを形成する。このように犠牲陽極コーティング層３１は、Ｍｇ合金層３９ＡまたはＭｇ層３９Ｂによる単層でもよく、Ｍｇ合金層３９ＡとＭｇ層３９Ｂとをそれぞれ１層または複数層積層させた複数層構造であってもよい。
【００３７】
以上のように構成されたことから、本実施の形態によれば、次の効果（１）及び（２）を奏する。
【００３８】
（１）地熱蒸気にはＮａＣｌやＨ２Ｓ、Ｓｉ、ＣａＣＯ３等の強い腐食因子が存在するので、地熱タービン設備の環境下では、構成機器としての地熱タービン１１のタービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面に、腐食疲労や孔食、応力腐食割れなどの腐食損傷が発生し易い。本実施形態では、地熱タービン１１の防食対象部位２９であるタービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面に、上述の地熱タービン設備の腐食環境下においてもタービンロータ１５及びタービン動翼２２との腐食電位差が大きなＭｇまたはＭｇ合金を用いて、犠牲陽極コーティング層３１を形成している。この結果、タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面（防食対象部位２９）を犠牲陽極コーティング層３１によって良好に電気防食して、腐食損傷から保護できる。従って、これらのタービンロータ１５及びタービン動翼２２を備える地熱タービン１１の耐用年数を向上させることができる。
【００３９】
（２）犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子３２を、ショットコーティング装置３３によるショットコーティング技術を用いて防食対象部位２９（タービンロータ１５、タービン動翼２２のそれぞれの表面）に吹き付けて犠牲陽極コーティング層３１を形成するので、常温で簡易に犠牲陽極コーティング層３１を形成できる。このため、作業性が良好で且つ低コスト化を実現できると共に、表面に犠牲陽極コーティング層３１が形成される地熱タービン１１のタービンロータ１５、タービン動翼２２に残留応力や熱変形などの熱影響を生じさせることがない。
【００４０】
［Ｂ］第２の実施の形態（図８）
図８は、本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第２の実施の形態が実施される地熱タービン設備の地熱気水分離器を示し、（Ａ）は全体側面図、（Ｂ）は図８（Ａ）のＶＩＩＩＢ部を拡大して示す断面図である。
【００４１】
この第２の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、ＭｇまたはＭｇ合金を用いた犠牲陽極コーティング層３１による電気防食を施行する地熱タービン設備の構成機器が、地熱タービン１１ではなく、地熱気水分離器４０である点である。
【００４２】
この地熱気水分離器４０は、円筒形状の胴体４１の軸方向中央位置に導入配管４２が接続され、胴体４１の軸方向に一端に地熱蒸気導出配管４３が、他端に熱水導出配管４４がそれぞれ接続されて構成される。この地熱気水分離器４０は、導入配管４２から導入された地熱蒸気と熱水の２層流体を胴体４１内で気水分離し、地熱蒸気を地熱蒸気導出配管４３から排出して地熱タービン１１（図１）へ導き、熱水を熱水導出配管４４から排出する。
【００４３】
この地熱気水分離器４０の胴体４１を構成する胴体壁４５の内面が防食対象部位であり、この内面に、ＭｇまたはＭｇ合金からなる粉末粒子３２の犠牲陽極コーティング層３１が、ショットコーティング装置３３を用いて形成され、胴体壁４５が電気防食される。
【００４４】
従って、この第２の実施の形態においても、地熱タービン設備の構成機器を地熱気水分離器４０と置き換え、防食対象部位２９を、地熱気水分離器４０の胴体４１における胴体壁４５の内面と置き換えることで、前記第１の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏する。
【００４５】
［Ｃ］第３の実施の形態（図９）
図９は、本発明に係る地熱タービン設備の防食方法における第３の実施の形態が実施される地熱タービン設備の復水器の内部構成を示し、（Ａ）は地熱タービンと共に示す全体構成図、（Ｂ）は図９（Ａ）のＩＸＢ部を拡大して示す断面図、（Ｃ）は図９（Ｂ）のＩＸＣ部を拡大して示す側面図である。
【００４６】
この第３の実施の形態が前記第１の実施の形態と異なる点は、ＭｇまたはＭｇ合金を用いた犠牲陽極コーティング層３１による電気防食を施行する地熱タービン設備の構成機器が、地熱タービン１１ではなく、復水器５０である点である。
【００４７】
この復水器５０は、入口水室５１と出口水室５２とが複数本の冷却水配管５３で接続され、地熱タービン１１に連通して構成される。冷却水配管５３は、入口水室５１と出口水室５２とをそれぞれ構成する管板５４に接続される。入口水室５１に供給された冷却水が冷却水配管５３内を流れる間に、地熱タービン１１から復水器５０内へ導入された地熱蒸気が冷却水により冷却され、凝縮されて復水になる。また、冷却水配管５３内を流れて地熱蒸気と熱交換された冷却水は、出口水室５２を経て排出される。
【００４８】
この復水器５０では、図９（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、地熱蒸気に接する入口水室５１及び出口水室５２における管板５４の水室外側面５５と冷却水配管５３の外表面が防食対象部位２９となる。これらの管板５４の水室外側面５５と冷却水配管５３の外表面に、ＭｇまたはＭｇ合金からなる粉末粒子３２の犠牲陽極コーティング層３１が、ショットコーティング装置３３を用いて形成され、これらの管板５４及び冷却水配管５３が電気防食される。
【００４９】
従って、この第３の実施の形態においても、地熱タービン設備の構成機器を復水器５０と置き換え、防食対象部位２９を、入口水室５１及び出口水室５２における管板５４の水室外側面５５と冷却水配管５３の外表面とに置き換えることで、前記第１の実施の形態の効果（１）及び（２）と同様な効果を奏する。
【００５０】
尚、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形してもよい。例えば、地熱タービン設備以外であっても、腐食疲労、孔食、応力腐食割れ等が発生する腐食環境で使用される他の金属機器にも本発明を適用することが可能である。また、上述の実施形態に開示されている複数の構成要素を適宜組み合わせてもよく、またはこれらの全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１１ 地熱タービン（構成機器）
１５ タービンロータ
２１ ロータ側植込部
２２ タービン動翼
２３ 動翼側植込部
２４ 動翼有効部
２９ 防食対象部位
３０ 地熱タービン設備の防食装置
３１ 犠牲陽極コーティング層
３２ 粉末粒子
３３ ショットコーティング装置（ショットコーティング手段）
３４ 粉末粒子供給装置
３５ 圧縮ガス供給装置
３６ 噴射ノズル
３７ 配管
３８ 圧縮ガス
４０ 地熱気水分離器（構成機器）
４１ 胴体
５０ 復水器（構成機器）
５３ 冷却水配管
５４ 管板
Ｄ 直径
Ｔ 膜厚
θ 噴射角度
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面に、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子を、ショットコーティング技術を用いて吹き付けて付着させ、前記構成機器の表面に犠牲陽極コーティング層を形成することを特徴とする地熱タービン設備の防食方法。
【請求項２】
前記ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子は、直径が１μｍ〜１００μｍの球状の粉末粒子であることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項３】
前記Ｍｇ合金は、ＭｇとＡｌからなる合金、ＭｇとＺｎからなる合金、またはＭｇとＡｌとＺｎからなる合金を単独で、もしくは混合して用いることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項４】
前記犠牲陽極コーティング層は、ＭｇもしくはＭｇ合金の粉末粒子を用いて単層に構成され、またはＭｇの粉末粒子による層とＭｇ合金の粉末粒子による層とで複数層に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項５】
前記犠牲陽極コーティング層の厚さは、１μｍ〜２ｍｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項６】
前記ショットコーティング技術による粉末粒子の噴射速度は、４０ｍ／秒〜８００ｍ／秒の範囲に調整されることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項７】
前記ショットコーティング技術により噴射する粉末粒子が構成機器の表面に対してなす噴射角度は、１０°〜９０°に調整されることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項８】
前記地熱タービン設備の構成機器における防食対象部位は、地熱タービンにおける動翼の動翼側植込部、動翼有効部もしくはタービンロータのロータ側植込部、地熱汽水分離器の胴体、または復水器内の管板もしくは冷却水配管であることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項９】
腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面を防食処理する地熱タービン設備の防食装置であって、
犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子と、
この粉末粒子を前記構成機器の表面に吹き付けて付着させ犠牲陽極コーティング層を形成するショットコーティング手段と、を有することを特徴とする地熱タービン設備の防食装置。
【請求項１０】
前記ショットコーティング手段は、粉末粒子を供給する粉末粒子供給装置と、この粉末粒子供給装置から供給された前記粉末粒子に圧縮ガスを作用する圧縮ガス供給装置と、前記粉末粒子供給装置に配管を介して接続され、圧縮ガスが作用した前記粉末粒子を噴射させる噴射ノズルと、を有して構成されたことを特徴とする請求項９に記載の地熱タービン設備の防食装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の地熱タービン設備の防食方法により、表面に犠牲陽極コーティング層が形成された地熱タービン設備の構成機器。
【請求項１】
腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面に、犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子を、ショットコーティング技術を用いて吹き付けて付着させ、前記構成機器の表面に犠牲陽極コーティング層を形成することを特徴とする地熱タービン設備の防食方法。
【請求項２】
前記ＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子は、直径が１μｍ〜１００μｍの球状の粉末粒子であることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項３】
前記Ｍｇ合金は、ＭｇとＡｌからなる合金、ＭｇとＺｎからなる合金、またはＭｇとＡｌとＺｎからなる合金を単独で、もしくは混合して用いることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項４】
前記犠牲陽極コーティング層は、ＭｇもしくはＭｇ合金の粉末粒子を用いて単層に構成され、またはＭｇの粉末粒子による層とＭｇ合金の粉末粒子による層とで複数層に構成されたことを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項５】
前記犠牲陽極コーティング層の厚さは、１μｍ〜２ｍｍの範囲に設定されることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項６】
前記ショットコーティング技術による粉末粒子の噴射速度は、４０ｍ／秒〜８００ｍ／秒の範囲に調整されることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項７】
前記ショットコーティング技術により噴射する粉末粒子が構成機器の表面に対してなす噴射角度は、１０°〜９０°に調整されることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項８】
前記地熱タービン設備の構成機器における防食対象部位は、地熱タービンにおける動翼の動翼側植込部、動翼有効部もしくはタービンロータのロータ側植込部、地熱汽水分離器の胴体、または復水器内の管板もしくは冷却水配管であることを特徴とする請求項１に記載の地熱タービン設備の防食方法。
【請求項９】
腐食損傷が発生し易い腐食環境下で使用される地熱タービン設備の構成機器の表面を防食処理する地熱タービン設備の防食装置であって、
犠牲陽極用金属としてのＭｇまたはＭｇ合金の粉末粒子と、
この粉末粒子を前記構成機器の表面に吹き付けて付着させ犠牲陽極コーティング層を形成するショットコーティング手段と、を有することを特徴とする地熱タービン設備の防食装置。
【請求項１０】
前記ショットコーティング手段は、粉末粒子を供給する粉末粒子供給装置と、この粉末粒子供給装置から供給された前記粉末粒子に圧縮ガスを作用する圧縮ガス供給装置と、前記粉末粒子供給装置に配管を介して接続され、圧縮ガスが作用した前記粉末粒子を噴射させる噴射ノズルと、を有して構成されたことを特徴とする請求項９に記載の地熱タービン設備の防食装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれか１項に記載の地熱タービン設備の防食方法により、表面に犠牲陽極コーティング層が形成された地熱タービン設備の構成機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−４７１１７（Ｐ２０１２−４７１１７Ａ）
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９０７０２（Ｐ２０１０−１９０７０２）
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月８日（２０１２．３．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月２７日（２０１０．８．２７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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