JPH033741B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明は冶金分野に関し、より詳しくは、原
子力産業において、熱交換装置、表面構造、種々
の容器およびエネルギー装置の他の部品を製造す
るために用いることのできる原子力機械建造用鋼
に関する。 〔従来の技術〕 ステンレスクロム鋼は、この技術分野で知られ
ており、次の成分を含有する（重量％）。 炭素 0.10− 0.15 ケイ素 0.50まで マンガン 0.50− 0.80 クロム 10.5 −12.5 モリブデン 0.60− 0.80 バナジウム 0.15− 0.35 タングステン 1.70− 2.20 ニツケル 0.025まで リン 0.035まで 鉄 残部 （A.M.ボルツデカ、V.Z.ツセイトリン著「耐熱
性鋼および合金の熱処理」マシノストロエニエ、
モスクワ、1964、第66頁）。 この鋼は加熱表面用に用いることができる。 しかしながら、この鋼は冶金生産における低い
加工性、高いスケール生成率を有し、したがつ
て、原子力装置のために熱交換器および表面構造
の製造に用いることができない。その他、この鋼
はタングステンなどの危険な元素をかなり含んで
いる。 同じ目的で用いられるオーステナイト耐食性鋼
が知られ、それは重量％で次のものを含んでい
る。 炭素 0.12未満 ケイ素 0.80まで マンガン 1.0− 2.0 クロム 17.0−19.0 ニツケル 9.0−11.0 イオウ 0.020まで リン 0.035まで チタン 0.60まで 鉄 残部 （F.F.キムシン著「耐熱鋼および合金−冶金、モ
スクワ、1969、第168頁） この鋼は、全面的腐食に対して十分高い抵抗性
を持ち、したがつて管、板などの原子炉建造に広
く用いられている。 しかしながら、オーステナイト耐食性鋼の使用
時の経験から、塩素イオンを含む媒質中で応力腐
食割れを起しがちであり、設備の運転時の信頼性
を低下させることがわかつている。この鋼は冷間
硬化の傾向を持ち、物理的性質の好ましくない組
み合せ（低い熱伝導性と高い線膨張係数）を有す
る。その他、この鋼はニツケルのような危険な元
素を含んでいる。 〔発明の主題〕 この発明の課題は、塩素イオンを含んだ媒質中
での高い応力腐食抵抗性、低い冷間硬化性および
高い工学的性質水準を保証する、成分の含量およ
び割合を有する原子力機械建造用鋼を提供するこ
とである。 この課題は、炭素、ケイ素、マンガン、クロム
および鉄を含み、この発明に従つて、重量％で次
の比率で、モリブデン、バナジウム、セリウムお
よびアルミニウムを含有する鋼を提供することに
より解決される。 炭素 0.05 − 0.10 ケイ素 0.20 − 0.40 マンガン 0.80 − 2.00 クロム 13.00 −15.00 モリブデン 0.20 − 0.80 バナジウム 0.08 − 0.30 セリウム 0.02 − 0.15 アルミニウム 0.015− 0.15 イオウ 0.020まで リン 0.035まで 鉄 残部 耐食性および機械的性質を改善するために、
0.20−0.80重量％のモリブデンが前記鋼に添加さ
れる。0.20重量％未満のモリブデン含量は、鋼の
機械的性質および耐食性の必要な水準を保証しな
い。0.80重量％を超えるモリブデン含量は、鋼の
変形性を低下させる。 鋼中の0.08−0.30重量％のバナジウム含量は、
例えば、衝撃弾性を増しまた脆化の転化温度を負
の温度領域に移行させる鋼の微細粒構造を保証す
る。 特定水準（0.30重量％）を超えるバナジウム含
量は、鋼の溶接性を低下させるので、有利ではな
い。 0.08重量％未満へのバナジウム含量の低下は、
鋼の機械的性質の必要水準を確保させない。 セリウムとアルミニウムの各々の含量0.02−
0.15重量％と0.015−0.15重量％は、冶金的製造工
程での鋼の工学的性質を増す。前記元素は金属の
脱酸素および精製を改善し、構造をより細かい粒
子にする。アルミニウム含量の増加（0.15重量％
を超える）は、アルミナ量の増大および鋼中の遊
離アルミニウムの出現のために衝撃弾性の悪化を
招く。 アルミニウム含量の減少（0.015重量％末満）
は鋼の脱酸素および脱ガスを悪化させる。 特定水準（0.15重量％）を超える鋼中のセリウ
ム含量の増大は、その鋳込みをむずかしくし、ま
た非金属包含物で金属を汚染する。 セリウム含量の低減（0.02重量％未満）は有効
でなく、ただ溶融技術を複雑にするのみである。 鋼中の13.0−15.0重量％のクロム含量はより安
定な構造および必要な耐食性およびその強度的性
質を確実にする。 鋼中の0.8−2.0重量％のマンガン含量はその必
要な機械的性質を与える。 ２重量％を超えるマンガンを含めることは、鋼
の衝撃弾性を悪化させるので有利ではない。 0.8重量％未満のマンガン含量は、収縮割れ形
成傾向を増大させ、鋼の必要な機械的性質を保証
できず、また溶融時に鋼の脱イオウが問題とな
る。 特定範囲（0.20−0.40重量％）内の鋼中ケイ素
含量は、その必要な完全な脱酸素を確保する。 0.40重量％を超えるケイ素含量の増加は、非金
属包含物による汚染を促進し、衝撃弾性を悪化さ
せる。鋼は0.05−0.10重量％の炭素を含有する。
炭素含有量の減少（0.05重量％未満）は、鋼の機
械的性質の必要な水準を保証しない。炭素含有量
の増大（0.10重量％超過）は、鋼の脆化、および
その塑性の減少を招く。 鋼中の主成分は鉄であり、述べた合金元素に加
えて、鋼は0.025までのイオウと0.035重量％まで
のリンを含有する。 開示された鋼は電気炉中で新鮮な原料もしくは
クロムフエロ（chromiferous）スクラツプを用
いてつくられる。鉄鋼石は酸化段階の初め、引き
続き脱酸素で用いる。（スクラツプを用いる場合）
スラグからクロムの部分的還元後、スラグをすく
い取り、そしてフエロクロム溶融をシヤモツトも
しくは石灰スラグの下で開始し、脱酸素混合物で
後者を処理する。 液体金属精製が白色スラグの下で仕上げられ、
アルミニウム塊との脱酸素後、最終作業はフエロ
セリウムもしくはミツシユ・メタルによる鋼処理
である。 この発明に従つて、鋼はまた電気スラグ再溶融
および真空アーク再溶融方法によつて製造されう
る。 以下に与えられる表１は、この発明に従う鋼お
よび公知のオーステナイト鋼の特性を示す。 同様の試験条件の下で、同じ強度性質および十
分に高いタフネスを持つ公知のオーステナイト鋼
との対比から、開示した鋼は高い降伏点を持ち、
したがつて、壁、特に管の厚さを減らし、そして
金属消費を低減させる。 開示された鋼の高い伝導性および低い線膨張係
数が、設備、特に熱交換器の運転時の熱応力を減
らし、その信頼性と持続性を改善する。公知のオ
ーステナイトとは反応に開示の鋼は、冷間硬化を
起さない。これは鋼製造および設備建造時両方の
工学的性質を改良する。 開示の鋼は、公知のオーステナイト鋼にとつて
代表的である塩素イオンを含む媒質中での応力腐
食割れを起さない。 この発明による鋼は、危険なニツケルを含まな
い。 開示した鋼の性質が、鍛造物、圧延ストツク、
および管について完全に試験された。 開示された鋼のすべての性質の包括的な研究
は、その鋼が腐食に対して高い抵抗性を示す物質
であり、オーステナイト鋼に代つて、原子力機械
建造において、熱交換設備、表面構造物、容器、
および電力設備の他の部品の製造に用いることが
できる。 この発明を良く理解するために、表２は、開示
した鋼の化学組成および機械的性質の例を示す。

【表】 鉄と不純物〓残部 〓

【表】

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炭素、マンガン、ケイ素、クロムおよび鉄を
   含有する原子力機械建造用鋼であつて、さらにモ
   リブデン、バナジウム、セリウムおよびアルミニ
   ウムを次の割合（重量％）で含有することを特徴
   とする原子力機械建造用鋼。 炭素 0.05 − 0.10 ケイ素 0.20 − 0.40 マンガン 0.80 − 2.00 クロム 13.0 −15.0 モリブデン 0.20 − 0.80 バナジウム 0.08 − 0.30 セリウム 0.02 − 0.15 アルミニウム 0.015− 0.15 イオウ 0.020まで リン 0.035まで 鉄 残部