JPH0117042B2 - - Google Patents
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- JPH0117042B2 JPH0117042B2 JP56006239A JP623981A JPH0117042B2 JP H0117042 B2 JPH0117042 B2 JP H0117042B2 JP 56006239 A JP56006239 A JP 56006239A JP 623981 A JP623981 A JP 623981A JP H0117042 B2 JPH0117042 B2 JP H0117042B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tube
- double
- steel
- corrosion resistance
- phase
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)
Description
本発明は耐高温腐食性、高温強度のすぐれたボ
イラー用二重鋼管に関するものである。 ボイラー用鋼管は570℃前後の水蒸気に接する
環境で使用され、この程度の高圧高温で使用され
得る材質としては18Cr−8Ni系オーステナイトス
テンレス鋼が知られているが、将来発電効率の向
上や燃料事情によりNa、Ｋ、Ｖ、Ｓなどの含有
量の多い燃料の使用など、現在よりも酷しい環境
での使用が予想され、現在使用されている18Cr
−8Ni系オーステナイトステンレス鋼のような材
質では腐食性の面で不十分であり、さらに高温強
度、耐高温腐食性のすぐれた材料が要求される。 従来、ボイラー用鋼管の高温腐食対策としては
高Cr化や高Cr−高Ni化がすぐれていることがよ
く知られているが、30％Cr以上の高Cr−高Ni合
金は、熱間加工性及び冷間加工性があまり良くな
いため鋳造品として使用されることが多く、ボイ
ラーチユーブのように薄肉、細径かつ長尺の管を
製造することが困難である。このほか、ボイラー
チユーブに対する肉盛溶接は製造が困難でコスト
が高くなり適用が難しく、又溶射は母材との密着
性が弱く、加工性が悪いなどの欠点を有してい
る。このため50Cr−50NiとNCF2TB（20Cr−
32Ni鋼）とを組合せた二重管をボイラーチユー
ブへ適用することが試みられているが、50Cr−
50Niはオーステナイト一相でなく、一部フエラ
イト相も生じて熱間加工性が低く高温耐食性も劣
り、又高NiのNCF2TBとの二重管のためコスト
も高くボイラーチユーブへの適用を考えると不利
となる点がある。 本発明は上記欠点を解消し、高温での強度と耐
食性とを兼ね備えたボイラー用鋼管を提供するこ
とを目的とするもので、その特徴とするところ
は、管を二重構造とし、腐食環境のさらされるい
ずれか一方の管を耐食性のよいCr30〜45％を含
有し、かつ式Cr−0.5Ni19.0％を満足するオー
ステナイトステンレス鋼管とし、他方を高温強度
にすぐれている25％以下のCrを含有するオース
テナイトステンレス鋼管とすること、さらに必要
に応じ高温使用中、Fe又はCrの拡散を防止し、
σ相の析出を防止するために内管と外管との間に
ニツケル層を設けたことである。こゝにおいて上
記のCr−0.5Ni19.0％なる条件式は第２図に示
した実験結果を基にして導いたCrとNiとの含有
量の関係を示した数式である。 管を二重構造としたのは、腐食環境をさらされ
る方の管に耐食性のよいCr30〜45％を含有し、
かつ式Cr−0.5Ni19.0％を満足するオーステナ
イトステンレス鋼管を使用して腐食を防止し、他
の管は高温強度にすぐれているCrを25％以下含
有するオーステナイトステンレス鋼管を使用して
高温での強度を持たせるためである。このように
二重構造管とすることにより耐食性と高温強度に
すぐれた管を得ることができる。従つて耐食のた
めに用いる管の肉厚は薄くするのがよい。 一方の管をCr30〜45％を含有し、かつ式Cr−
0.5Ni19.0％を満足するオーステナイトステン
レス鋼管としたのはCrが30％以上になると後述
の実験結果が示す如く耐食性が著しく向上し、ボ
イラー用鋼管として問題なく使用できるが、45％
を超えるとオーステナイト一相域を確保できなく
なり、熱間加工性を害し、なおかつ耐食性も劣化
するためであり、また上記の式を満足することに
より熱間加工性も良好となるためで、他の成分と
しては、オーステナイト一相の組織とするために
Niを主成分とし、Cr量は30〜45％、Ni量は36〜
60％程度で上記の式を満足するものである。又こ
のような範囲であればボイラーの使用時にσ相の
析出も起らない。耐食性を確保するためにCrを
30％以上含有せしめるが、Cr量が30％以上にな
れば加工性が若干劣るため、必要に応じTi、
Nb、Zrを単独又は複合して、それぞれ１％以下
となるように含有せしめるか又はMg、Ca、La
−Ce、Ｙを単独又は複合して合計で0.1％以下含
有せしめることにより加工性をよくすることがで
きる。即ちこれらの元素を添加して熱間加工性を
低下させる不純物のＳやＯを固定することによ
り、熱間加工性を向上する。Ti、Nb、Zrはフエ
ライト形成元素であり、これらを多くするとオー
ステナイトを安定にするためにNi量を高める必
要があり、これはコスト高となるために添加する
場合は１％以下でよい。又Mg、Ca、La−Ce、
Ｙはこれらが多くなると逆に熱間加工性が劣化す
るので添加する場合は0.1％以下とする必要があ
る。一方、他方の管を25％以下のCrを含有する
オーステナイト鋼管としたのは、Cr含有量が25
％以下では耐食性の点では劣るが、高温強度、加
工性の点においてはすぐれており、Cr量は15〜
25％、Ni量は８〜23％程度のオーステナイトス
テンレス鋼が二重管の基材として好適である。 次に二重管の内管と外管との間にニツケル層を
設けるのは、鋼中のFe、Crの拡散を防止してσ
相の析出を防止するためである。Cr含有鋼は長
時間、高温度にさらされるとFe、Crの拡散が生
じ約900℃以下の高温でσ相が生成し合金属が脆
くなり外管が剥離することが懸念される。この問
題を解決するためにニツケル層を設けるもので、
ニツケル層は二重管の素材となるビレツトの内管
となるビレツトの外周面を電気メツキするか又は
ニツケル箔を内管となるビレツトの外周面に巻き
付け、通常の製管法により製管することにより得
ることができ、ニツケル層の厚さは５〜40μ程度
でよい。 本発明の二重管を製造するには、クラツド、溶
射、肉盛溶接などの方法が適用できるが、複合鋼
塊を製造し、これを継目無鋼管の製造方式に基い
て押出、圧延、引抜などによつて製造するのが好
適である。 以上は種々実験検討の結果得られたもので、以
下にその実験内容について説明する。 高Cr−高Ni−合金鋼中のCr量の高温腐食性に
及ぼす影響について検討するために第１表に示す
如くCr量を種々変えた。 下記第１表に示す成分の30Kg鋼塊を大気中で溶
製し鍛造後、熱延、冷延し、厚さ14mmの厚板とし
た後厚板より15×15×３mmの高温腐食性試験片を
切出し下記条件で試験を行なつた。
イラー用二重鋼管に関するものである。 ボイラー用鋼管は570℃前後の水蒸気に接する
環境で使用され、この程度の高圧高温で使用され
得る材質としては18Cr−8Ni系オーステナイトス
テンレス鋼が知られているが、将来発電効率の向
上や燃料事情によりNa、Ｋ、Ｖ、Ｓなどの含有
量の多い燃料の使用など、現在よりも酷しい環境
での使用が予想され、現在使用されている18Cr
−8Ni系オーステナイトステンレス鋼のような材
質では腐食性の面で不十分であり、さらに高温強
度、耐高温腐食性のすぐれた材料が要求される。 従来、ボイラー用鋼管の高温腐食対策としては
高Cr化や高Cr−高Ni化がすぐれていることがよ
く知られているが、30％Cr以上の高Cr−高Ni合
金は、熱間加工性及び冷間加工性があまり良くな
いため鋳造品として使用されることが多く、ボイ
ラーチユーブのように薄肉、細径かつ長尺の管を
製造することが困難である。このほか、ボイラー
チユーブに対する肉盛溶接は製造が困難でコスト
が高くなり適用が難しく、又溶射は母材との密着
性が弱く、加工性が悪いなどの欠点を有してい
る。このため50Cr−50NiとNCF2TB（20Cr−
32Ni鋼）とを組合せた二重管をボイラーチユー
ブへ適用することが試みられているが、50Cr−
50Niはオーステナイト一相でなく、一部フエラ
イト相も生じて熱間加工性が低く高温耐食性も劣
り、又高NiのNCF2TBとの二重管のためコスト
も高くボイラーチユーブへの適用を考えると不利
となる点がある。 本発明は上記欠点を解消し、高温での強度と耐
食性とを兼ね備えたボイラー用鋼管を提供するこ
とを目的とするもので、その特徴とするところ
は、管を二重構造とし、腐食環境のさらされるい
ずれか一方の管を耐食性のよいCr30〜45％を含
有し、かつ式Cr−0.5Ni19.0％を満足するオー
ステナイトステンレス鋼管とし、他方を高温強度
にすぐれている25％以下のCrを含有するオース
テナイトステンレス鋼管とすること、さらに必要
に応じ高温使用中、Fe又はCrの拡散を防止し、
σ相の析出を防止するために内管と外管との間に
ニツケル層を設けたことである。こゝにおいて上
記のCr−0.5Ni19.0％なる条件式は第２図に示
した実験結果を基にして導いたCrとNiとの含有
量の関係を示した数式である。 管を二重構造としたのは、腐食環境をさらされ
る方の管に耐食性のよいCr30〜45％を含有し、
かつ式Cr−0.5Ni19.0％を満足するオーステナ
イトステンレス鋼管を使用して腐食を防止し、他
の管は高温強度にすぐれているCrを25％以下含
有するオーステナイトステンレス鋼管を使用して
高温での強度を持たせるためである。このように
二重構造管とすることにより耐食性と高温強度に
すぐれた管を得ることができる。従つて耐食のた
めに用いる管の肉厚は薄くするのがよい。 一方の管をCr30〜45％を含有し、かつ式Cr−
0.5Ni19.0％を満足するオーステナイトステン
レス鋼管としたのはCrが30％以上になると後述
の実験結果が示す如く耐食性が著しく向上し、ボ
イラー用鋼管として問題なく使用できるが、45％
を超えるとオーステナイト一相域を確保できなく
なり、熱間加工性を害し、なおかつ耐食性も劣化
するためであり、また上記の式を満足することに
より熱間加工性も良好となるためで、他の成分と
しては、オーステナイト一相の組織とするために
Niを主成分とし、Cr量は30〜45％、Ni量は36〜
60％程度で上記の式を満足するものである。又こ
のような範囲であればボイラーの使用時にσ相の
析出も起らない。耐食性を確保するためにCrを
30％以上含有せしめるが、Cr量が30％以上にな
れば加工性が若干劣るため、必要に応じTi、
Nb、Zrを単独又は複合して、それぞれ１％以下
となるように含有せしめるか又はMg、Ca、La
−Ce、Ｙを単独又は複合して合計で0.1％以下含
有せしめることにより加工性をよくすることがで
きる。即ちこれらの元素を添加して熱間加工性を
低下させる不純物のＳやＯを固定することによ
り、熱間加工性を向上する。Ti、Nb、Zrはフエ
ライト形成元素であり、これらを多くするとオー
ステナイトを安定にするためにNi量を高める必
要があり、これはコスト高となるために添加する
場合は１％以下でよい。又Mg、Ca、La−Ce、
Ｙはこれらが多くなると逆に熱間加工性が劣化す
るので添加する場合は0.1％以下とする必要があ
る。一方、他方の管を25％以下のCrを含有する
オーステナイト鋼管としたのは、Cr含有量が25
％以下では耐食性の点では劣るが、高温強度、加
工性の点においてはすぐれており、Cr量は15〜
25％、Ni量は８〜23％程度のオーステナイトス
テンレス鋼が二重管の基材として好適である。 次に二重管の内管と外管との間にニツケル層を
設けるのは、鋼中のFe、Crの拡散を防止してσ
相の析出を防止するためである。Cr含有鋼は長
時間、高温度にさらされるとFe、Crの拡散が生
じ約900℃以下の高温でσ相が生成し合金属が脆
くなり外管が剥離することが懸念される。この問
題を解決するためにニツケル層を設けるもので、
ニツケル層は二重管の素材となるビレツトの内管
となるビレツトの外周面を電気メツキするか又は
ニツケル箔を内管となるビレツトの外周面に巻き
付け、通常の製管法により製管することにより得
ることができ、ニツケル層の厚さは５〜40μ程度
でよい。 本発明の二重管を製造するには、クラツド、溶
射、肉盛溶接などの方法が適用できるが、複合鋼
塊を製造し、これを継目無鋼管の製造方式に基い
て押出、圧延、引抜などによつて製造するのが好
適である。 以上は種々実験検討の結果得られたもので、以
下にその実験内容について説明する。 高Cr−高Ni−合金鋼中のCr量の高温腐食性に
及ぼす影響について検討するために第１表に示す
如くCr量を種々変えた。 下記第１表に示す成分の30Kg鋼塊を大気中で溶
製し鍛造後、熱延、冷延し、厚さ14mmの厚板とし
た後厚板より15×15×３mmの高温腐食性試験片を
切出し下記条件で試験を行なつた。
【表】
試験条件
雰囲気ガス組成：−１％SO2−５％O2−15％CO2
−残部N2 腐食灰組成：−1.5M K2SO4−1.5M Na2SO4−
1M Fe2O3 腐食試験条件：−ルツボ浸漬法（アルミナルツ
ボ）腐食灰５ｇ中に試験片埋込み 浸漬温度、時間：−650℃×100hr 腐食量の評価は加熱試験後、脱スケール処理を
行ない重量減少量を求めて行なつた。結果を第１
図に示す。 図より明らかなようにCr量が30％以上と多量
になれば耐食性が極めて向上していることがわか
る。 次に高Cr−高Ni−合金鋼の熱間加工性につい
て検討するために高温捩り試験を行なつた。第２
表に示す成分のオーステナイト一相とオーステナ
イト＋フエライトの二相組織の鋼塊を大気中で溶
製し、この鋼塊より平行部直径８mm、長さ50mmの
捩り試験片を作成し、1250℃で試験を行ない、熱
間加工性の評価を行なつた。捻回値は破断までの
捩り回数を示し、各２本の平均値である。
−残部N2 腐食灰組成：−1.5M K2SO4−1.5M Na2SO4−
1M Fe2O3 腐食試験条件：−ルツボ浸漬法（アルミナルツ
ボ）腐食灰５ｇ中に試験片埋込み 浸漬温度、時間：−650℃×100hr 腐食量の評価は加熱試験後、脱スケール処理を
行ない重量減少量を求めて行なつた。結果を第１
図に示す。 図より明らかなようにCr量が30％以上と多量
になれば耐食性が極めて向上していることがわか
る。 次に高Cr−高Ni−合金鋼の熱間加工性につい
て検討するために高温捩り試験を行なつた。第２
表に示す成分のオーステナイト一相とオーステナ
イト＋フエライトの二相組織の鋼塊を大気中で溶
製し、この鋼塊より平行部直径８mm、長さ50mmの
捩り試験片を作成し、1250℃で試験を行ない、熱
間加工性の評価を行なつた。捻回値は破断までの
捩り回数を示し、各２本の平均値である。
【表】
結果は第２図に示す通りで、オーステナイト一
相域、即ち図中斜線部γ域においては高温での加
工性がよくなつており、又α＋γの二相域では加
工性が低下している。 次に本発明の実施例を示す。 第３表に示す成分の合金鋼を溶製し、二重管及
び比較用として通常の管（一重）を製造し、
JIS12B号の円弧状引張試験片を作成し、650℃で
の高温引張試験を実施した。二重管は次の方法で
製造した。内管用として第３表の鋼番17の鋼、外
管用として第２表の鋼番８の鋼を用い、二重ビレ
ツトを作成、又外管と内管との間にニツケル層を
有する二重管用としては内側のビレツト外周面に
ニツケルメツキを施した。このようなビレツトを
ユジーン押出で素管を製造し、冷間抽伸、軟化焼
鈍、冷間抽伸工程を経て外径51mm、内径34mmの二
重管を作成し、1220℃で仕上焼鈍を施して供試材
とした。
相域、即ち図中斜線部γ域においては高温での加
工性がよくなつており、又α＋γの二相域では加
工性が低下している。 次に本発明の実施例を示す。 第３表に示す成分の合金鋼を溶製し、二重管及
び比較用として通常の管（一重）を製造し、
JIS12B号の円弧状引張試験片を作成し、650℃で
の高温引張試験を実施した。二重管は次の方法で
製造した。内管用として第３表の鋼番17の鋼、外
管用として第２表の鋼番８の鋼を用い、二重ビレ
ツトを作成、又外管と内管との間にニツケル層を
有する二重管用としては内側のビレツト外周面に
ニツケルメツキを施した。このようなビレツトを
ユジーン押出で素管を製造し、冷間抽伸、軟化焼
鈍、冷間抽伸工程を経て外径51mm、内径34mmの二
重管を作成し、1220℃で仕上焼鈍を施して供試材
とした。
【表】
【表】
した
＊＊ 時効処理：−650℃×1000hr大気
中加熱
結果は第４表に示す通りで、本発明の二重管は
従来使用されているボイラー用鋼と同等の高温強
度を有しNi層を有する二重管は伸びがNi層のな
い二重管よりも少しよくなつている。これはσ相
の析出が防止されたためと考えられる。 以上実施例より明らかなように、本発明のボイ
ラー用二重管は従来のものに比較して腐食環境の
より酷しい状況でもすぐれた耐食性を示すと共に
高温での強度も従来鋼と同等であり、苛酷な高温
腐食環境での使用に耐える優れたボイラー用二重
管である。
＊＊ 時効処理：−650℃×1000hr大気
中加熱
結果は第４表に示す通りで、本発明の二重管は
従来使用されているボイラー用鋼と同等の高温強
度を有しNi層を有する二重管は伸びがNi層のな
い二重管よりも少しよくなつている。これはσ相
の析出が防止されたためと考えられる。 以上実施例より明らかなように、本発明のボイ
ラー用二重管は従来のものに比較して腐食環境の
より酷しい状況でもすぐれた耐食性を示すと共に
高温での強度も従来鋼と同等であり、苛酷な高温
腐食環境での使用に耐える優れたボイラー用二重
管である。
第１図はCr含有量の異なるステンレス鋼の高
温腐食試験結果を示す図、第２図はオーステナイ
ト一相、オーステナイト＋フエライト二相ステン
レス鋼の高温捩り試験結果を示す図である。
温腐食試験結果を示す図、第２図はオーステナイ
ト一相、オーステナイト＋フエライト二相ステン
レス鋼の高温捩り試験結果を示す図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 二重管のいずれか一方が重量％でCr30〜45
％を含有し、かつ式Cr−0.5Ni19.0％を満足す
るオーステナイトステンレス鋼管、他方がCr25
％以下を含有するオーステナイトステンレス鋼管
より成ることを特徴とする耐高温腐食性にすぐれ
たボイラー用二重管。 ２ 二重管のいずれか一方が重量％でCr30〜45
％を含有し、かつ式Cr−0.5Ni19.0％を満足す
るオーステナイトステンレス鋼管、他方がCr25
％以下を含有するオーステナイトステンレス鋼管
より成り、内管と外管との間にニツケル層を有す
ることを特徴とする耐高温腐食性にすぐれたボイ
ラー用二重管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP623981A JPS57120002A (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Double tube for boiler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP623981A JPS57120002A (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Double tube for boiler |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120002A JPS57120002A (en) | 1982-07-26 |
| JPH0117042B2 true JPH0117042B2 (ja) | 1989-03-28 |
Family
ID=11632948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP623981A Granted JPS57120002A (en) | 1981-01-19 | 1981-01-19 | Double tube for boiler |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57120002A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59176501A (ja) * | 1983-03-28 | 1984-10-05 | 株式会社日立製作所 | ボイラチユ−ブ |
| JP3841372B2 (ja) * | 1997-02-26 | 2006-11-01 | 臼井国際産業株式会社 | 高圧燃料噴射管およびその製造方法 |
| KR20010034712A (ko) * | 1998-03-27 | 2001-04-25 | 칼 하인쯔 호르닝어 | 열교환기 관, 열교환기 관의 제조 방법 및 복수기 |
| JP4862972B1 (ja) | 2010-06-04 | 2012-01-25 | 住友金属工業株式会社 | すき間付二重管とその製造方法 |
| JP5273266B2 (ja) * | 2012-02-08 | 2013-08-28 | 新日鐵住金株式会社 | 二重管およびそれを用いた溶接構造体 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5511102A (en) * | 1978-06-30 | 1980-01-25 | Nippon Steel Corp | Austenite stainless steel for high temperature and high pressure water environment |
| JPS5542102A (en) * | 1978-09-18 | 1980-03-25 | Asahi Chem Ind Co Ltd | Production of pipe clad steel |
-
1981
- 1981-01-19 JP JP623981A patent/JPS57120002A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57120002A (en) | 1982-07-26 |
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