JPH03188258A - 耐食性に優れた表面処理鋼管とその製造方法 - Google Patents
耐食性に優れた表面処理鋼管とその製造方法Info
- Publication number
- JPH03188258A JPH03188258A JP32537089A JP32537089A JPH03188258A JP H03188258 A JPH03188258 A JP H03188258A JP 32537089 A JP32537089 A JP 32537089A JP 32537089 A JP32537089 A JP 32537089A JP H03188258 A JPH03188258 A JP H03188258A
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- Japan
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- steel pipe
- corrosion resistance
- layer
- chromium carbide
- coating
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- Pending
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- Solid-Phase Diffusion Into Metallic Material Surfaces (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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。
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
この発明は、化学プラント用配管、海水冷却管、火力発
電所の蒸気発生器、過熱器や再熱器等に使用される表面
処理鋼管、あるいは原子力用に使用される表面処理鋼管
、特に耐食性と高温密着性に優れたセラミック被覆層を
有するステンレス鋼管とその製造方法に関する。
電所の蒸気発生器、過熱器や再熱器等に使用される表面
処理鋼管、あるいは原子力用に使用される表面処理鋼管
、特に耐食性と高温密着性に優れたセラミック被覆層を
有するステンレス鋼管とその製造方法に関する。
従来の技術
化学プラント用配管、海水冷却管等のように高耐食性が
要求される鋼管には、管内面もしくは内外両面に耐食性
に優れたセラミック （ＳｉｓＮ＋、ＡＩＮ、Ｔｉｃ、
ＴｊＮ、ＳｉＣ，５ｊＯｚ。
要求される鋼管には、管内面もしくは内外両面に耐食性
に優れたセラミック （ＳｉｓＮ＋、ＡＩＮ、Ｔｉｃ、
ＴｊＮ、ＳｉＣ，５ｊＯｚ。
Ａ１．Ｏ，、ＢＮ、ダイヤモンド等）をコーティングし
た表面処理鋼管が使用されつつある。
た表面処理鋼管が使用されつつある。
上記セラミックスのコーティング方法としては、化学気
相蒸着法（ＣＶＤ）、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、ある
いはプラズマ気相蒸着法（プラズマＣＶＤ）が用いられ
ている。
相蒸着法（ＣＶＤ）、物理気相蒸着法（ＰＶＤ）、ある
いはプラズマ気相蒸着法（プラズマＣＶＤ）が用いられ
ている。
これらの方法を用いる場合、従来は基板上に直接セラミ
ックスをコーティングするか、あるいは必要とするセラ
ミックスと基板との間の熱膨張差を緩和するために、他
のセラミックスをＣＶＤまたはＰＶＤまたはプラズマＣ
ＶＤによって下地処理を施す方法がとられる。
ックスをコーティングするか、あるいは必要とするセラ
ミックスと基板との間の熱膨張差を緩和するために、他
のセラミックスをＣＶＤまたはＰＶＤまたはプラズマＣ
ＶＤによって下地処理を施す方法がとられる。
しかし、いずれのコーティング方法も、基板である鋼管
とコーティング被膜であるセラミックスとの間の密着力
は脆弱であり、また温度変化が激しい環境下においては
セラミックスと母材（鋼管）との熱膨張差の違いにより
セラミックスの剥離が生じるという問題がある。
とコーティング被膜であるセラミックスとの間の密着力
は脆弱であり、また温度変化が激しい環境下においては
セラミックスと母材（鋼管）との熱膨張差の違いにより
セラミックスの剥離が生じるという問題がある。
また、セラミックスと基板との間の熱膨張差を緩和する
ため、他のセラミックスを下地層としてコーティングす
る方法は、処理コストの増大を招くのみならず、同一チ
ャンバーで上層コーティングを行なった場合、上層被膜
中に下層被膜中の成分が不純物として混入し、上層被膜
の耐食性を著しく劣化させるという問題がある。
ため、他のセラミックスを下地層としてコーティングす
る方法は、処理コストの増大を招くのみならず、同一チ
ャンバーで上層コーティングを行なった場合、上層被膜
中に下層被膜中の成分が不純物として混入し、上層被膜
の耐食性を著しく劣化させるという問題がある。
発明が解決しようとする課題
この発明は前に述べたような実情よりみて、母材とセラ
ミックス被覆層との熱膨張差を緩和するためのセラミッ
クス下地層をコーティングすることなく、高温密着性に
優れたセラミックス被覆層を有する耐食性に優れた表面
処理ステンレス鋼管とその製造方法を提案しようとする
ものである。
ミックス被覆層との熱膨張差を緩和するためのセラミッ
クス下地層をコーティングすることなく、高温密着性に
優れたセラミックス被覆層を有する耐食性に優れた表面
処理ステンレス鋼管とその製造方法を提案しようとする
ものである。
課題を解決するための手段
この発明者は、ステンレス鋼管の管内面あるいは管内外
両面に対するセラミックスコーティング方法について種
々検討した結果、ステンレス鋼管の表面改質を目的とし
て、鋼管の内面または内外両面にあらかじめ浸炭処理を
施してからクロマイジング処理を行ってクロム炭化物層
を形成することによって、高温密着性に優れたセラミッ
クス被。
両面に対するセラミックスコーティング方法について種
々検討した結果、ステンレス鋼管の表面改質を目的とし
て、鋼管の内面または内外両面にあらかじめ浸炭処理を
施してからクロマイジング処理を行ってクロム炭化物層
を形成することによって、高温密着性に優れたセラミッ
クス被。
復層が得られることを見い出した。
すなわち、この発明の要旨は、フェライトおよびオース
テナイトステンレス鋼管の内面もしくは内外両面にクロ
ム炭化物層を有し、該クロム炭化物層の上にセラミック
被覆層を有することを特徴とする表面処理鋼管であり、
またその製造方法として、フェライトおよびオーステナ
イトステンレス鋼管の内面もしくは内外両面に浸炭処理
を施し、続いてクロマイジング処理によりクロム炭化物
層を形成し、しかる後耐食性に優れたセラミックスをコ
ーティングすることを特徴とするものである。
テナイトステンレス鋼管の内面もしくは内外両面にクロ
ム炭化物層を有し、該クロム炭化物層の上にセラミック
被覆層を有することを特徴とする表面処理鋼管であり、
またその製造方法として、フェライトおよびオーステナ
イトステンレス鋼管の内面もしくは内外両面に浸炭処理
を施し、続いてクロマイジング処理によりクロム炭化物
層を形成し、しかる後耐食性に優れたセラミックスをコ
ーティングすることを特徴とするものである。
作 用
基板がフェライトおよびオーステナイトステンレス鋼の
場合、ＳｉコＮ４、ＡＩＮ、ＴｉＣ，ＴｉＮ。
場合、ＳｉコＮ４、ＡＩＮ、ＴｉＣ，ＴｉＮ。
ＳｉＯ２、Ｓ ｉ Ｃ，Ａ ｌ ｇｏｓＳＢＮｌ ダイ
ヤモンド等の耐食性に優れたセラミックスとの熱膨張率
の差が著しく大きいため、基板に直接耐食性セラミック
スをコーティングし、高温で使用した場合、熱膨張率の
差に基因した応力により被膜剥離が生じ耐食性が著しく
劣化する。
ヤモンド等の耐食性に優れたセラミックスとの熱膨張率
の差が著しく大きいため、基板に直接耐食性セラミック
スをコーティングし、高温で使用した場合、熱膨張率の
差に基因した応力により被膜剥離が生じ耐食性が著しく
劣化する。
一方、クロム炭化物の熱膨張率は、高耐食性セラミック
スと基板であるフェライトおよびオーステナイトステン
レス鋼との中間に位置し、熱応力緩和被膜として極めて
有効である。したがって、下地層としてはクロム炭化物
セラミックスでなければならない。
スと基板であるフェライトおよびオーステナイトステン
レス鋼との中間に位置し、熱応力緩和被膜として極めて
有効である。したがって、下地層としてはクロム炭化物
セラミックスでなければならない。
クロム炭化物の形成方法として、被処理物にあらかじめ
浸炭処理を施してからクロマイジング処理を施したのは
、ステンレス鋼の場合は鋼中炭素濃度が０．０５％未満
では鋼管表面にクロマイジング処理を施しても表層にク
ロム炭化物層が形成されないため、すなわちクロム合金
層は形成されてもクロム炭化物層が形成されないためで
ある。このことを図面で説明すると、第１図に示すごと
く、ステンレス鋼（１）に浸炭処理を施すと表層に浸炭
層（２）が形成される。この浸炭処理後にクロマイジン
グ処理を施すと、クロム合金層（３）の上にクロム炭化
物層（４）が自生する。
浸炭処理を施してからクロマイジング処理を施したのは
、ステンレス鋼の場合は鋼中炭素濃度が０．０５％未満
では鋼管表面にクロマイジング処理を施しても表層にク
ロム炭化物層が形成されないため、すなわちクロム合金
層は形成されてもクロム炭化物層が形成されないためで
ある。このことを図面で説明すると、第１図に示すごと
く、ステンレス鋼（１）に浸炭処理を施すと表層に浸炭
層（２）が形成される。この浸炭処理後にクロマイジン
グ処理を施すと、クロム合金層（３）の上にクロム炭化
物層（４）が自生する。
したがって、ステンレス鋼の場合は、予め浸炭処理を施
してからクロマイジング処理を施す必要。
してからクロマイジング処理を施す必要。
がある。
浸炭処理方法としては、固体浸炭法、ガス浸炭法、液体
浸炭法のいずれも有効である。
浸炭法のいずれも有効である。
ステンレス鋼管の内面もしくは内外両面にクロム炭化物
層を形成するためのクロマイジング処理法としては、■
鋼管内に浸透剤を充填し静止させたままで内面にクロマ
イズ処理を施す方法、■鋼管全体を浸透剤中に埋没させ
て内外両面にクロマイズ処理を施す方法を用いることが
できる。
層を形成するためのクロマイジング処理法としては、■
鋼管内に浸透剤を充填し静止させたままで内面にクロマ
イズ処理を施す方法、■鋼管全体を浸透剤中に埋没させ
て内外両面にクロマイズ処理を施す方法を用いることが
できる。
これらの方法においては、浸透剤として金属りロム粉末
とアルミナを粉を混合し、さらにハロゲン化物を少量添
加した粉末を用い、水素または不活性ガス中で、高温で
熱処理されるのが一般的である。
とアルミナを粉を混合し、さらにハロゲン化物を少量添
加した粉末を用い、水素または不活性ガス中で、高温で
熱処理されるのが一般的である。
鋼管表面に形成するクロム炭化物層の層厚としては、２
〜５０μｍが好適である。その理由は、２μｍ未満のク
ロム炭化物層を鋼管表面に均一な厚さで形成させること
は事実上困難であるのに加え、熱膨張差を吸収するには
２μｍ以上必要であり、他方５０μｍを超えるとポーラ
スになり、その上に形成されるセラミック被膜が孔を起
点に成長することになって平滑なセラミック被膜が得が
たくなるためである。
〜５０μｍが好適である。その理由は、２μｍ未満のク
ロム炭化物層を鋼管表面に均一な厚さで形成させること
は事実上困難であるのに加え、熱膨張差を吸収するには
２μｍ以上必要であり、他方５０μｍを超えるとポーラ
スになり、その上に形成されるセラミック被膜が孔を起
点に成長することになって平滑なセラミック被膜が得が
たくなるためである。
鋼管の表面にクロマイジング処理を施してクロム炭化物
層を形成した場合、鋼管の表面が改質される結果、該ク
ロム炭化物層の上に施されたセラミックス被覆層に不純
物が混入するようなことが全くなく、セラミックス被覆
層の耐食性が保持される。
層を形成した場合、鋼管の表面が改質される結果、該ク
ロム炭化物層の上に施されたセラミックス被覆層に不純
物が混入するようなことが全くなく、セラミックス被覆
層の耐食性が保持される。
なお、セラミックス被覆層のコーティング方法とシテハ
、ＣＶＤ、ＰＶＤ、プラズマＣＶＤを用いる。
、ＣＶＤ、ＰＶＤ、プラズマＣＶＤを用いる。
また、クロム炭化物層は優れた高温密着性を有するため
、セラミックスと母材との熱膨張差の違いによりセラミ
ックス被膜が剥離するようなことも全くない。
、セラミックスと母材との熱膨張差の違いによりセラミ
ックス被膜が剥離するようなことも全くない。
実 施 例
実施例１
第１表に示す鋼種の供試管（３０ｍｍ≠×釦ｍにＸ２０
０゜ｍｍ１）を固体浸炭法により１１７５℃で１０分間
浸炭処理を施した後、金属クロム、塩化アンモンおよび
アルミナからなる浸透剤中に埋没し、Ｈ２雰囲気中１２
００℃以上の温度でクロマイジング処理を行ない、しか
る後プラズマＣＶＤ処理により管外面にＳｉ３Ｎ＋をコ
ーティングした。
０゜ｍｍ１）を固体浸炭法により１１７５℃で１０分間
浸炭処理を施した後、金属クロム、塩化アンモンおよび
アルミナからなる浸透剤中に埋没し、Ｈ２雰囲気中１２
００℃以上の温度でクロマイジング処理を行ない、しか
る後プラズマＣＶＤ処理により管外面にＳｉ３Ｎ＋をコ
ーティングした。
この被処理鋼管を９００℃の温度に１時間保持した後、
速やかに２０℃の水中に投入し、コーティング被膜の割
れ、剥離状況を調べた結果を、クロマイジング処理なし
の場合と比較して第１表に併せて示す。
速やかに２０℃の水中に投入し、コーティング被膜の割
れ、剥離状況を調べた結果を、クロマイジング処理なし
の場合と比較して第１表に併せて示す。
第１表の結果より、予め浸炭処理を施してクロマイジン
グ処理を施したものは、良好な密着力を示すことがわか
る。
グ処理を施したものは、良好な密着力を示すことがわか
る。
なお、セラミックスとしてＡＩＮ、ＴｉＣ１ＴｉＮ、５
ｉＯｚ、ＳｉＣ，ＡＩｔｏ３、ＢＮのそれぞれについて
も、上記と同様にコーティングしたところ、Ｓｉ３Ｎ＋
をコーティングした場合と同様の結果が得られた。
ｉＯｚ、ＳｉＣ，ＡＩｔｏ３、ＢＮのそれぞれについて
も、上記と同様にコーティングしたところ、Ｓｉ３Ｎ＋
をコーティングした場合と同様の結果が得られた。
○：セラミックス皮膜に割れ剥離なし
×：セラミックス皮膜に割れ剥離あり
実施例２
第１表に示す５ｕｓ３０４鋼管（５０ｍｍ Ｘ １０ｍ
ｍｔＸ １００ｍｍ ｌ ）の内外面に実施例１と同様
の浸炭処理およびクロマイジング処理を施した後、第２
表に示す手法で各種耐食性セラミックスをコーティング
した。
ｍｔＸ １００ｍｍ ｌ ）の内外面に実施例１と同様
の浸炭処理およびクロマイジング処理を施した後、第２
表に示す手法で各種耐食性セラミックスをコーティング
した。
この被処理鋼管を４００℃の温度に １時間加熱後１時
間空冷するという繰返し試験を１００回行ない、コーテ
ィング被膜の割れ、剥離状況を調べた結果を、下地層な
しのものと比較して第３表に示す。
間空冷するという繰返し試験を１００回行ない、コーテ
ィング被膜の割れ、剥離状況を調べた結果を、下地層な
しのものと比較して第３表に示す。
第３表より、下地層なしの鋼管は、前記繰返し試験回数
２０回でセラミック被覆層全体に割れ剥離が生じるもの
が現れ、試験回数２０回で割れ剥離が生じなかったもの
も試験回数５０回でセラミック被覆層全体に割れ剥離が
生じたのに対し、本発明鋼管の場合は試験回数１００回
後もセラミック被覆層には何部異常は確認されず、良好
な密着性を示した。
２０回でセラミック被覆層全体に割れ剥離が生じるもの
が現れ、試験回数２０回で割れ剥離が生じなかったもの
も試験回数５０回でセラミック被覆層全体に割れ剥離が
生じたのに対し、本発明鋼管の場合は試験回数１００回
後もセラミック被覆層には何部異常は確認されず、良好
な密着性を示した。
以下余白
発明の詳細
な説明したごとく、この発明に係るセラミックス被覆ス
テンレス鋼管は、耐食性および高温密着性に富み、ボイ
ラ用鋼管、原子力用鋼管、化学プラント用配管、海水冷
却管等苛酷な条件下での使用にも優れた耐食性を発揮す
るものである。
テンレス鋼管は、耐食性および高温密着性に富み、ボイ
ラ用鋼管、原子力用鋼管、化学プラント用配管、海水冷
却管等苛酷な条件下での使用にも優れた耐食性を発揮す
るものである。
また、この発明方法は、クロマイジング処理により形成
したクロム炭化物層の上にセラミック被覆層を形成する
ので、熱膨張緩和セラミックスのアンダーコーティング
を不要とし、耐食性および高温密着性に優れたセラミッ
クス被覆ステンレス鋼管を安価に提供できるという大な
る効果を奏するものである。
したクロム炭化物層の上にセラミック被覆層を形成する
ので、熱膨張緩和セラミックスのアンダーコーティング
を不要とし、耐食性および高温密着性に優れたセラミッ
クス被覆ステンレス鋼管を安価に提供できるという大な
る効果を奏するものである。
第１図はこの発明におけるクロム炭化物層の形成状態を
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ フェライトおよびオーステナイトステンレス鋼管の内面
もしくは内外両面にクロム炭化物層を有し、該クロム炭
化物層の上にセラミックス被覆層を有することを特徴と
する耐食性に優れた表面処理鋼管。 ２ フェライトおよびオーステナイトステンレス鋼管の内面
もしくは内外両面に浸炭処理を施し、続いてクロマイジ
ング処理によりクロム炭化物層を形成し、しかる後耐食
性セラミックスをコーティングすることを特徴とする耐
食性に優れた表面処理鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32537089A JPH03188258A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 耐食性に優れた表面処理鋼管とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32537089A JPH03188258A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 耐食性に優れた表面処理鋼管とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03188258A true JPH03188258A (ja) | 1991-08-16 |
Family
ID=18176077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32537089A Pending JPH03188258A (ja) | 1989-12-14 | 1989-12-14 | 耐食性に優れた表面処理鋼管とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03188258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002092980A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-21 | Soghi Kogyo Co., Ltd. | Surface-reformed exhaust gas guide assembly of vgs type turbo charger, and method of surface-reforming component member thereof |
| JP2014526045A (ja) * | 2011-08-01 | 2014-10-02 | コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフ | セラミックマトリックス複合材料で作られた改良された多層チューブ、その結果生じる核燃料クラッディングおよび関連する製造プロセス |
-
1989
- 1989-12-14 JP JP32537089A patent/JPH03188258A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002092980A1 (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-21 | Soghi Kogyo Co., Ltd. | Surface-reformed exhaust gas guide assembly of vgs type turbo charger, and method of surface-reforming component member thereof |
| JP2014526045A (ja) * | 2011-08-01 | 2014-10-02 | コミサリア ア レネルジィ アトミーク エ オ ゼネ ルジイ アルテアナティーフ | セラミックマトリックス複合材料で作られた改良された多層チューブ、その結果生じる核燃料クラッディングおよび関連する製造プロセス |
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