JPH0297644A

JPH0297644A - クリープ抵抗の高い耐熱鋳造合金

Info

Publication number: JPH0297644A
Application number: JP24877988A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takahashi; 誠高橋
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1988-09-30
Filing date: 1988-09-30
Publication date: 1990-04-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、石油化学工業におけるエチレン製造用クラブ
キングチューブ材等として有用な耐熱鋳造合金に関する
。

（従来技術とその問題点）従来より、エチレンクラッキングチューブ材料として、
ＡＳＴＭ　　ＨＰ４０材（０，４Ｃ−２５０ｒ−３４Ｎ
ｉ−Ｆｅ）やその改良材（０，４Ｃ−２５Ｃｒ−３５Ｎ
ｉ−Ｎｂ、　Ｗ、　Ｍｏ−Ｆｅ）が使用されているが、
１０５０〜１１００℃を超える温度域での使用では、耐
浸炭性、耐酸化性、及びクリープ破断強度に問題がある
。

また、チューブ同士の接合やチューブとベンドとの接合
によりコイルを組み立てるに当たっては、ＴＩＧ溶接法
、または被覆アーク溶接法などが適用されるので、溶接
性にもすぐれていることが要求される。

そこで、本出願人は、１１００℃を超える高温操業に十
分耐え得るクリープ破断強度、耐酸化性、耐浸炭性を備
えたエチレンクラッキングチューブ材料を提案した（特
公昭６３−４８９７等）。

しかし、このようにすぐれた材料から形成したチューブ
であっても、実際の操業において１１００℃を超える高
温に長時間曝されると、チューブの自重又はチューブ内
を流れるガスの圧力によるチューブの軸方向応力によっ
て、チューブの軸方向に大きなりリープ伸びが生ずる問
題のあることがわかった、このクリープ伸びによってチ
ューブは軸方向に伸長するが、この場合、真っ直ぐに伸
長するとは限らず、温度その他種々の条件の影響を受け
てチューブに曲がりが生じることが多い。

また、伸長量が大きいと、チューブを支持するガイドパ
イプが炉床下部に接触してそれ以上の伸びが妨げられる
ため、チューブが曲がることもしばしばある。

チューブの曲がりが大きくなると、チューブと加熱バー
ナとの距離が変動し、加熱バーナに接近するチューブの
部位では、温度が異常に高くなって浸炭が加速され、チ
ューブの材質が劣化する問題がある。

（発明が解決しようとする課趙）本発明は、高温においてクリープ伸びの小さい、即ち高
温クリープ抵抗の高い材料を提供することを目的として
いる。

ところで、クリープ抵抗の高低は、クリープ伸び試験に
おける２次りリープ速度によって評価できる。即ち、２
次りリープ速度が遅くなるとクリープ抵抗は高くなる。

このなめ、本発明は高温における２次りリープ速度が小
さい材料を提供することを目的としている。

（技術的手段および作用）本発明に係る耐熱鋳造合金は、重量％にて、Ｃ；０．５
％を超え０．８％以下、Ｓｉ：３．０％以下、Ｍ　ｎ　
：　２　、　Ｏ％以下、Ｐ：０．０３％以下、ｓ　：０
．０３％以下、Ｃｒ：２０〜３５％、Ｎｉ：３５〜５０
％、Ｍｏ：０．５〜３．０％、ＡＩ：０．０２〜０．６
％、Ｎ・０．０８５’を以下、およびＴｉ＋０．０２〜
０．５２６、Ｚｒ：０．０２〜０６５％のいずれか１種
もしくは２種、残部突貫的にＦｅからなる成分組成を有
している。

本発明合金は、１１００℃を超える温度域、とくに１　
ｔ　５０℃付近の高温度において、すぐれた１１１１酸
化性および耐浸炭性を有すると共に、高いクリープ抵抗
を備えている。また、溶接性も良好である。

本発明合金の成分限定理由は次のとおりである。

Ｃ，０，５％を超え０．８％以下本発明の耐熱合金はＣの含有量を多くした点に最大の特
徴を有する。Ｃは鋳造時にＣｒ系の１次炭化物を形成し
、高温でのクリープ破断抵抗を高める。又、クラッキン
グチューブの実使用時において長時間の加熱に曝される
と１次炭化物近傍に多数分散析出した２次炭化物がクリ
ープ変形を阻害しクリープ抵抗を高める。このなめ、少
なくとも０５％を超える量を含有させる必要がある。

一方、０．８％を超えると加熱後の延性が著しく低下し
て溶接性を損なう。このため、上限は０゜８％とする。

Ｓｉ：３．０％以下Ｓｉは合金溶製時の脱酸剤とし、て添加される。

また溶鋼の流動性を高め、鋳造性を改善する効果を有す
る。更に、クラッキングチューブの実使用時における加
熱を受けるとチューブ表面に保護層を形成して耐浸炭性
の向上に寄与する。しかし、３．０％を超えると、クリ
ープ抵抗性及び溶接性に悪影響を与えるので、３．０％
を上限とする。

Ｍｎ：２．０％以下Ｍｎは溶鋼の脱酸を行うとともに不純物元素である５３
Ｍｎ５として固定することにより、溶接時の高温割れを
防止する効果を有する。しかし、２．０％を超えても、
その増量の割には効果が小さいので、２　、０　？ｂを
上限とする２Ｐ：０．０３以下、Ｓ　：Ｏ、ｏ　３％以
下不純物元素であるＰおよびＳは、いずれも溶接時の高
温割れ感受性を高めるので、それぞれ０゜０３％を上限
とする。

Ｃｒ：２０％〜３５％Ｃｒは鋳造時に１次炭化物である（Ｃｒ、Ｍｏ）系炭化
物を粒界に形成し、クリープにおける粒界破壊抵抗を増
大させる作用がある。また、耐酸化性を高めると共に、
Ｎｉ、Ｆｅとの協同作用によってオーステナイト相を形
成し２て高温における強度を向上させる。１１００℃以
上の高温域での長時間使用に対する耐酸化性および高温
強度を確保するためには２０％以上含む必要がある。し
かし、３５％を超えると、クラッキングチューブの実使
用時において使用温度が低い場合、チューブ材質の脆化
を招く、このため、３５％を上限とする。

Ｎｉ：３５〜５０％Ｎｉはオーステナイト相を安定化させる元素であり、耐
酸化性と高温強度を高める効果を有する。

前記Ｃｒ量との関連でオーステナイト相を安定化させ、
かつ１１００℃以上の高温における安定した耐酸化性と
耐浸炭製造とを確保するために、Ｎｉ含有量は、３５〜
５０％に規定する。

Ｍｏ：０．５〜３．０％Ｍｏは、その一部が（Ｃｒ、　Ｍｏ＞系の１次炭化物を
形成するが、大部分はオーステナイト中に固溶して高温
引張強度を高める作用がある。このため、少なくとも０
．５％以上含有する必要がある。しかし、Ｃ量との関連
において３％を超えると加工性が阻害されるので３．０
％を上限とする。

Ａｌ：０．０２〜０．６％ＡＩは高温域において合金表面保護皮膜を形成し、浸炭
雰囲気からのＣの侵入を防止する。この耐浸炭性改善効
果を得るには０．０２％以上の含有を必要とする。なお
、Ａ１のクリープ抵抗性向上に対する効果は少なく、多
量に含有すると却って室温における延性の低下を招く、
従って、０゜６％を上限とする。

Ｎ：０．０８％以下Ｎは不純物元素であり、多量に含有すると、硬化が進み
、脱化を招くので、０．０８％を上限とする。

本発明合金は、上記諸元素のほか、更にＴｉ、Ｚ「の群
から選ばれる１種もしくは２種の元素を含有する。

Ｔｉ：０．０２〜０．５％Ｔｉは、クラッキングチューブ等としての実使用時の加
熱を受けるとオーステナイト相中に生成するクロム炭化
物の成長粗大化を遅延させ、クリープ抵抗性の向上に寄
与する。この効果を得るには、少なくとも０．０２％の
含有量を必要とする。

しかし、多量に含有すると、析出物の粗大化、酸化物系
介在物の増量等により、強度の低下を招くので、０．５
％を上限とする。より好ましい含有量は０．１〜０．４
％である。

Ｚｒ：０．０２〜０．５％Ｚ「は、クラブキングチューブ等としての実使用時の加
熱を受、けるとオーステナイト相中に生成するクロム炭
化物の成長粗大化を遅延させ、クリープ抵抗性の向上に
寄与する。この効果を得るには、少なくとも０．０２％
を必要とする。含有量の増加に伴って効果も増すが、０
．５％を超えると、溶鋼の清浄度が低下する。また、高
値な材料添加の割には、その効果が小さい。このため、
０゜５％を上限とする。より好ましくは、０．１〜０゜
３％である。

本発明の耐熱鋳造合金は、上記成分元素を含有し、残部
は実質的にＦｅからなる。なお、合金の溶製時に不可避
的に混入する不純物であっても、この種の合金に通常許
容される範囲内であれば存在しても構わない。

（実施例）高周波誘導溶解炉で溶製した合金溶湯を、遠心鋳造に付
し、中空鋳物（外径１３８＋＋＋ｍＸ肉厚２３゜５ｍｍ
Ｘ長さ５２０ｍ＋ｓ）を得た。各供試鋳物の化学成分組
成を第１表に示す。

採取し、温度１１００℃、リープ伸び試験を行ない、べた。

（以下余白）各鋳造管から試験片を荷重１．５ｋｇ／ｌｌｍ２にてり２次りリープ速度を調第１表においてＮｏ、１及びＮｏ、２は本発明の合金、
Ｎｏ、３、Ｎｏ、４及びＮｏ、５は比較用の合金であっ
て、その中でＮｏ、３はＨＰ改良材、Ｎｏ、４及びＮｏ
、５は出願人が以前に提案した前述の公知合金である。

第２表の結果より、本発明の合金は、公知合金に較べて
２次りリープ速度が遅く、クリープ抵抗性にすぐれてい
る〈発明の効果）本発明の耐熱合金は、１１００℃を超える高温域におけ
る使用においても、高いクリープ抵抗を備えている。従
って、エチレンクラッキングチューブ材として好適であ
り、従来材にまさる耐久性・安定性が保証される。むろ
ん、その用途は、前記クラッキングチューブに限らず、
リフオーマチューブ材料としても好適であり、更にはラ
ジアントチューブ、ハースローラ等の各種高温用構造材
料としても有用である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％にて、Ｃ：０．５％を超え０．８％以下、
Ｓｉ：３．０％以下、Ｍｎ：２．０％以下、Ｐ：０．０
３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：２０〜３５％、
Ｎｉ：３５〜５０％、Ｍｏ：０．５〜３．０％、Ａｌ：
０．０２〜０．６％、Ｎ：０．０８％以下、およびＴｉ
：０．０２〜０．５％、Ｚｒ：０．０２〜０．５％のい
ずれか１種もしくは２種、残部実質的にＦｅからなるク
リープ抵抗の高い耐熱鋳造合金。