耐高温腐食封孔材料「MOFコートB」
1.緒言
あらゆる産業には、塩酸・硫酸・硝酸・ギ酸・リン酸などの過酷な腐食環境が存在する。これまで腐食環境においては、素材表面へ溶射を施すことで耐食性を付与してきた。また溶射の欠点である気孔は施工方法上、必ず発生するものであり、それを補う材料として封孔材塗布を複合してきた。しかし封孔材は樹脂系が主成分であり、各腐食環境において性能を発揮してきたが、腐食+高温環境下では耐久性が劣る。そこで腐食+高温環境下で耐久性のある封孔材を開発したため、各種試験結果に基づきMOFコートBを紹介する。
2.ノボラック系樹脂の一般的な特性
MOFコートBはノボラック系樹脂をベースとした開発材である。まずノボラック系樹脂の一般的な特性を以下表に示す。
当社ではノボラック系樹脂を、従来の溶射+封孔処理に加え、独自の特殊処理を施すことで、腐食+高温環境下での効果を発揮する材料である。
一例としてノボラック系樹脂単味およびMOFコートBを比較した試験として10％HCl×80℃で720時間腐食試験した。その値は、ノボラック系樹脂単味＝0.0507g/㎡・hr、MOFコートB＝0.0059g/㎡・hrであり、8.6倍優れているデータとなった。また塩酸のみ試験を実施しているが、本耐食性能差より硫酸や上水・海水環境においても優れた結果を持つと推察している。
【ノボラック系樹脂 特性】
| 製品名 | MOFコートB | |
| 主成分 | ノボラック系樹脂 | |
| 腐食環境 | 塩酸 | 濃度10％、120℃まで適用可 |
| 硫酸 | 濃度70%、125℃まで適用可 | |
| 上水・海水 | 150℃まで適用可 | |
3.ラボ試験
3-1： MOFコートB – 塩酸溶液による腐食および比較試験
塩酸溶液における腐食試験を実施し、As-SprayもしくはSpray+従来封孔材 を開発材料であるMOFコートBと腐食速度の比較を実施した。
試験結果より132時間の試験でも開発材は剥離が認められず、腐食速度も最遅であることから本環境において従来の封孔仕様よりも耐食性のある結果となった。
【試験概要】
- 溶射仕様
- プラズマ溶射
- 溶射材料
- ハステロイC276
- 封孔材
- ①従来材：エポキシ系or Si系 ②開発材：MOFコートB
- 試験環境
- 10%HCl×80℃
【試験結果】
| 試験内容 | 腐食速度(g/㎡・hr) | 打音検査（剥離有無） | ||||
| 試験時間 | 16時間 | 40時間 | 64時間 | 132時間 | ||
| As-Spray | 9.00g/㎡・hr以上 | 剥離あり | − | − | − | |
| Spray | 従来封孔材 | 7.83g/㎡・hr | 剥離なし | 剥離あり | − | − |
| Spray | MOFコートB | 5.52g/㎡・hr | 剥離なし | 剥離なし | 剥離なし | 剥離なし |
3-2：MOFコートB – 硫酸溶液による腐食および比較試験
硫酸溶液における腐食試験を実施し、Spray+従来封孔材 および 開発材料であるMOFコートBと腐食速度の比較を実施した。
試験結果より、いずれも溶射皮膜の剥離は認められず、腐食速度も同程度の結果を示した。仮に剥離した際の一例は以下に示す。
【試験概要】
- 溶射仕様
- プラズマ溶射
- 溶射材料
- ハステロイC276
- 封孔材
- ①従来材：エポキシ系or Si系 ②開発材：MOFコートB
- 試験環境
- 70%H2SO4×80℃
【試験結果】
| 試験内容 | 腐食速度(g/㎡・hr) | 打音検査（剥離有無） | |||
| 試験時間 | 40時間 | 64時間 | 112時間 | ||
| Spray | 従来封孔材 | 0.13g/㎡・hr | 剥離なし | 剥離なし | 剥離なし |
| Spray | MOFコートB | 0.09g/㎡・hr | 剥離なし | 剥離なし | 剥離なし |
【写真例 10％HCl×80℃×16時間試験後の剥離状況（As-Spray）】
3-3：き裂進展速度特性について
ノボラック系樹脂単味 および MOFコートBを、230℃×30時間と100時間の熱負荷を与えて実験した。
き裂長さ-独自処理時間グラフ および 断面図よりMOFコートBの方がき裂長さが約1/2倍小さい結果となった。このことから高温+塩酸雰囲気にも、基材への影響を緩和できるものと考える。
【き裂長さ-独自処理時間グラフ】
【き裂長さ状況 – 断面図】
4.まとめ
上記の3.ラボ試験結果より、ノボラック系樹脂に独自処理を施した開発材料であるMOFコートBは、高温下の塩酸・硫酸環境において、従来の封孔材よりも高い耐久性能があることを示された。このことから鉄鋼では塩酸設備・硫酸設備（モレタナ設備）など、電力では煙道・煙突・エコノマイザー・脱硫装置など、また化学プラント設備では蒸留塔・各種設備（塩素・酢酸・ギ酸・リン酸）でも適用できると考えられ、従来よりも高い延命化を期待できる。