JPH07197181A - オーステナイト合金およびそれらの使用 - Google Patents

オーステナイト合金およびそれらの使用

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JPH07197181A JP6331212A JP33121294A JPH07197181A JP H07197181 A JPH07197181 A JP H07197181A JP 6331212 A JP6331212 A JP 6331212A JP 33121294 A JP33121294 A JP 33121294A JP H07197181 A JPH07197181 A JP H07197181A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 オーステナイト合金およびそれらの使用。 【構成】 本発明は、高クロムの耐食性オーステナイト
合金およびそれらの使用に関するものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明は、高クロムの耐食性オーステナイ
ト合金およびそれらの使用に関するものである。
【0002】以下の表Aに、酸化酸類を取り扱うに適切
な従来技術の金属材料の例を示す[「ニッケル合金およ
び特別な高合金鋼」(Nickellegierung
enund hochlegierte Sonder
edelstaehle)、第2版、Expert V
erlag、1993]。スーパーフェライトを除き、
これらの材料はいわゆるオーステナイト合金、即ち面心
立方格子を有する合金である。表Aに示す従来技術の合
金は全て、主要合金要素であるクロムを約17から29
重量%の範囲の量で含んでいる。比較的低合金材料で
も、最大で67%濃度の硝酸に耐腐食性を示す。このよ
うな材料はCronifer 1809LCLSiであ
り、この接尾辞LSiはケイ素含有量が低いことを示し
ている。
【0003】高ニッケル材料、例えばまた表Aに示すN
icrofer 6030は、ハロゲン化合物が存在し
ているか或は硝酸/フッ化水素酸混合物が用いられてい
る場合、例えば核反応槽の燃料成分を再処理する時など
に利点を示す。
【0004】「硝酸/フッ化水素酸混合物におけるステ
ンレス鋼とニッケルを基とする合金の腐食」(Korr
osion nichtrostender Stae
hle und Nickelbasislegier
ungen in Salpetersaeure−F
luβsaeure−Gemischen)、Werk
stoffe und Korrosion、43、1
91−200(1992)の中に、29%以下の量でク
ロム、39%以下の量でニッケルそして6.5%以下の
量でモリブデンが含まれている、種々のモリブデン含有
クロム/ニッケル/鉄鋼が記述されている。モリブデン
含有量を上昇させると、硝酸/フッ化水素酸混合物に対
する耐性が改良される。
【0005】「Avesta 654 SMO TM−
A 新規な窒素増強スーパーオーステナイトステンレス
鋼」、Werkstoffe und Korrosi
on、44、83−88(1993)の中に、22重量
%以下の量でニッケル、25重量%以下の量でクロムお
よび0.2から0.5重量%の量で窒素が含まれている
特別なオーステナイト鋼が記述されている。
【0006】クロム含有量を26から28%にした材料
である、ヨーロッパ特許第0 292 061号に従う
モリブデン含有Nicrofer 3127 hMo
(1.4562)は、硝酸に対して比較的高い耐性を示
すことに加えて孔食およびすきま腐食に高い耐性を示す
ことが特に重要である分野で興味が持たれている。沸騰
している共沸硝酸内でこの材料が示す典型的な腐食率
(Huey試験)は約0.11mm/年である。
【0007】67%以上の硝酸を用いるか或はさもなけ
れば例外的に強い酸化条件下で処理を行う場合、ケイ素
が約4%含まれている合金であるCronifer 1
815 LCSi(1.4361)は、硝酸の沸点に及
んで優れた耐性を示す。尿素製造で考慮され得る材料
は、硝酸による腐食に特に耐性を示す鋼の合金と同様な
組成を有している。
【0008】ケイ素を7%含んでいる合金であるヨーロ
ッパ特許第0 516 955号に従うNicrofe
r 2509 Si7は、高濃度の熱硫酸を用いた処理
を行う目的で開発されたものであった。ドイツ特許出願
公開第38 30 365号の教示に従い、スーパーフ
ェライトCronifer 2803 Mo(1.45
75)もまたこの分野で特に興味が持たれている。しか
しながら、それらが示す加工性は制限されていることか
ら、スーパーフェライト類を適切に使用できるのは、厚
さが一般に2mm以下の薄壁製品のみである。
【0009】硝酸/フッ化水素酸混合物内における耐食
性に関して、クロムが約31%である合金とクロムが約
46%である合金の試験が行われた(Werkstof
feund Korrosion 43(1992)、
191−200頁)。これらの高クロム合金をオーステ
ナイト材料として製造することはもはや不可能であっ
た。特別な方法、例えば粉末金属加工などを用いてこれ
らの製造を行う必要があった。
【0010】英国特許1 114996には、クロムが
14から35%であり鉄が0から25である合金が請求
されている。
【0011】ヨーロッパ特許出願公開第0 261 8
80号には、クロムが27から31%であり、鉄が7か
ら11%でありそしてその残りが本質的にニッケルであ
る合金が記述されている。
【0012】Cr含有量が30%以上であるクロム含有
合金は、オーステナイト材料として均質に製造すること
はもはや不可能である。従って、実際上、用いられてい
る最大クロム含有量は29%である。クロム含有量が2
6から30%のスーパーフェライト1.4575はフェ
ライト合金である。
【0013】ヨーロッパ特許出願公開第0 130 9
67号には、熱交換器内に存在している>120℃の9
9%から101%熱硫酸に対して用いるにニッケル合金
および特別な鋼が適切であることが記述されている。こ
れらの合金は、下記の式:0.35(Fe-Mn)+0.70(Cr)+0.3
0(Ni)−0.12(Mo)>39を用いて選択される。上述した特
別なモリブデン含有鋼は、クロムを最大で28%含んで
いる。
【0014】ヨーロッパ特許出願公開第0 200 8
62号には、96%以上から100%の硫酸および発煙
硫酸に耐性を示す製品のための、トランプ(tram
p)成分と一緒にクロムを21から35%、鉄を30か
ら70%、ニッケルを2から40%そしてマンガンを0
から20%含んでいる、モリブデンなしクロムニッケル
合金が請求されている。
【0015】ヨーロッパ特許出願公開第249 792
号には、クロムを21から55%、鉄を0から30%、
タングステンを0から5%そしてNiを45から79%
含んでいる合金を濃硫酸の中で用いることが請求されて
いる。
【0016】米国特許第4,410,489号には、燐
酸を取り扱うための、クロムを26から35%、モリブ
デンを2から6%、タングステンを1から4%、(ニオ
ブ+タンタル)を0.3から2%、銅を1から3%、鉄
を10から18%、マンガンを1.5%以下、ケイ素を
1%以下の量で含んでおり、その残りが本質的にニッケ
ルである合金が提案されている。このクロム含有量は好
適には30%である必要がある。
【0017】ドイツ特許出願公開第2 154 126
号には、ニッケルが26から48%であり、クロムが3
0から34%であり、モリブデンが4から5.25%で
あり、コバルトが4から7.5%であり、鉄が3から
2.5%であり、マンガンが1から3.5%である等々
のオーステナイトニッケル合金を、少なくとも65%の
熱硫酸で用いる製品のための耐食材料として用いること
が請求されている。
【0018】米国特許第4,853,185号には、ト
ランプ成分と一緒に、ニッケルを25から45%、クロ
ムを12から32%、ニオブを0.1から2%、タンタ
ルを0.2から4%、バナジウムを0.05から1%そ
して窒素を0.05から0.5%含んでいる特別なステ
ンレス鋼が記述されている。これらの合金はCO、CO
2および硫黄化合物に耐性を示すことを意図したもので
ある。
【0019】米国特許第3,565,611号に従う
と、熱アルカリ溶液内におけるアルカリ誘発応力腐食亀
裂に対してニッケル/クロム/鉄合金が示す耐性にとっ
てクロム含有量が高いことが重要である。ここでのクロ
ム含有量は少なくとも18%、好適には少なくとも26
から27%、最大で35%以下である必要があり、そし
て鉄含有量は、最大で7%に制限される必要がある。ク
ロムが29%で鉄が9%であるAlloy 690が特
にアルカリ誘発応力腐食亀裂に耐性を示す。
【0020】米国特許第4,853,185号には、ニ
ッケルを約30%から45%、クロムを約12から32
%含んでおり、そして元素ニオブ(0.01%から2.
0%)、タンタル(0.2から4.0%)およびバナジ
ウム(0.05から1.0%)の少なくとも1つを含ん
でいると共に、炭素を0.20%以下、窒素を約0.0
5から0.50%、高温強度に有効なチタンを0.20
%以下の量で含んでおり、その残りが鉄と不純物(トラ
ンプ成分)であり、ここで、遊離炭素と窒素の合計(C
+N)Fが>0.14から<0.29である必要があ
る、高温耐食性合金が記述されている。この場合の表示
(C+N)Fは、下記の如く定義されている:
【0021】
【数1】
【0022】ヨーロッパ特許出願公開第340 631
号には、炭素量が0.1重量%以下であり、ケイ素量が
0.15重量%以下であり、マンガン量が5重量%以下
であり、クロム量が20から30重量%であり、ニッケ
ル量が15から30重量%であり、窒素量が0.15か
0.35重量%であり、ニオブ量が0.1から1.0重
量%であり、酸素量が0.005重量%以下であり、金
属アルミニウムおよびマグネシウムの少なくとも1つの
量がそれぞれ0.020から1.0重量%および0.0
03から0.02重量%であり、そしてその残りが鉄お
よびトランプ成分である、低ケイ素含有量の高温耐性鋼
管が記述されている。
【0023】本発明の目的は、簡単に加工可能でありそ
して低い腐食率を示す、数多くの用途で利用できる合金
を提供することにある。
【0024】本発明に従う合金を用いることで上記目的
を達成する。これらの合金は高いクロム含有量を有して
いるが、それにも拘らず容易に加工可能である。これら
は全くモリブデンを含んでいないか或はモリブデンを含
んでいても低い含有量のみであり、そして予想外に、熱
酸化酸類内で高い耐食性を示す。
【0025】本発明は、通常のトランプ成分および他の
不純物と一緒に、32−37重量%がクロムであり、2
8−36重量%がニッケルであり、最大で2重量%がマ
ンガンであり、最大で0.5重量%がケイ素であり、最
大で0.1重量%がアルミニウムであり、最大で0.0
3重量%が炭素であり、最大で0.01重量%が硫黄で
あり、最大で0.025重量%が燐であり、最大で2重
量%がモリブデンであり、最大で1重量%が銅である、
組成を有しており、その残りが鉄として存在している、
耐食性を示すクロムとニッケルと鉄のオーステナイト合
金を提供し、これらは、これらの合金が追加的に窒素を
0.3−0.7重量%の量で含んでいることを特徴とし
ている。
【0026】モリブデンが0.5から2重量%でありそ
して銅が0.3から1重量%である合金が好適である。
【0027】また好適なものは、通常のトランプ成分お
よび他の不純物と一緒に、32−35重量%がクロムで
あり、28−36重量%がニッケルであり、最大で2重
量%がマンガンであり、最大で0.5重量%がケイ素で
あり、最大で0.1重量%がアルミニウムであり、最大
で0.03重量%が炭素であり、最大で0.01重量%
が硫黄であり、最大で0.025重量%が燐であり、最
大で2重量%がモリブデンであり、最大で1重量%が銅
である、組成を有しており、その残りが鉄として存在し
ている、オーステナイト合金であり、これらは、これら
の合金が追加的に窒素を0.4から0.6重量%の量で
含んでいることを特徴としている。
【0028】これらの好適な合金は、好適には、半仕上
げ品、例えばシート、ストリップ、バー、ワイヤー、鋳
造品、パイプなどを製造するための加工材料として用い
られる。
【0029】また好適なものは、通常のトランプ成分お
よび他の不純物と一緒に、35−37重量%がクロムで
あり、28−36重量%がニッケルであり、最大で2重
量%がマンガンであり、最大で0.5重量%がケイ素で
あり、最大で0.1重量%がアルミニウムであり、最大
で0.03重量%が炭素であり、最大で0.01重量%
が硫黄であり、最大で0.025重量%が燐であり、最
大で2重量%がモリブデンであり、最大で1重量%が銅
である、組成を有しており、その残りが鉄として存在し
ている、オーステナイト合金であり、これらは、これら
の合金が追加的に窒素を0.4から0.7重量%の量で
含んでいることを特徴としている。
【0030】これらの好適な合金は、好適には、鋳物、
例えばポンプおよび継ぎ手などを製造するための材料と
して用いられる。
【0031】また好適なものは、通常のトランプ成分お
よび他の不純物と一緒に、32.5−33.5重量%が
クロムであり、30.0−32.0重量%がニッケルで
あり、0.5−1.0重量%がマンガンであり、0.0
1−0.5重量%がケイ素であり、0.02−0.1重
量%がアルミニウムであり、最大で0.02重量%が炭
素であり、最大で0.01重量%が硫黄であり、最大で
0.02重量%が燐であり、0.5−2重量%がモリブ
デンであり、0.3−1重量%が銅であり、0.35−
0.5重量%が窒素である、組成を有するか、或は34
−35重量%がクロムであり、30.0−32.0重量
%がニッケルであり、0.5−1.0重量%がマンガン
であり、0.01−0.5重量%がケイ素であり、0.
02−0.1重量%がアルミニウムであり、最大で0.
02重量%が炭素であり、最大で0.01重量%が硫黄
であり、最大で0.02重量%が燐であり、最大で0.
5重量%がモリブデンであり、最大で0.3重量%が銅
であり、0.4−0.6重量%が窒素である、組成を有
するか、或は35.0−36.0重量%がクロムであ
り、30.0−32.0重量%がニッケルであり、0.
5−1.0重量%がマンガンであり、0.01−0.5
重量%がケイ素であり、0.02−0.1重量%がアル
ミニウムであり、最大で0.02重量%が炭素であり、
最大で0.01重量%が硫黄であり、最大で0.02重
量%が燐であり、最大で0.5重量%がモリブデンであ
り、最大で0.3重量%が銅であり、0.4−0.6重
量%が窒素である、組成を有するか、或は36.0−3
7.0重量%がクロムであり、30.0−32.0重量
%がニッケルであり、0.5−1.0重量%がマンガン
であり、0.01−0.5重量%がケイ素であり、0.
02−0.1重量%がアルミニウムであり、最大で0.
02重量%が炭素であり、最大で0.01重量%が硫黄
であり、最大で0.02重量%が燐であり、最大で0.
5重量%がモリブデンであり、最大で0.3重量%が銅
であり、0.4−0.7重量%が窒素である、組成を有
しており、その残りが鉄として存在している、オーステ
ナイト合金である。
【0032】溶融処理している間の充分な脱酸および脱
硫を達成する目的で、必要に応じてこれらの合金に、添
加剤として希土類を0.08重量%以下、カルシウムを
0.015重量%以下および/またはマグネシウムを
0.015重量%以下の量で含有させてもよい。
【0033】本発明に従う合金は、 a)200℃以下、特に170℃以下の温度において1
重量%から90重量%、好適には1から70重量%の濃
度の水酸化ナトリウム溶液または水酸化カリウム溶液、 b)5重量%から90重量%の濃度の尿素溶液、 c)沸点以下の温度において0.1重量%から70重量
%の濃度、75℃以下の温度において90重量%以下の
濃度そして30℃以下の温度において>90重量%の濃
度の硝酸、 d)1重量%から40重量%、好適には1か25重量%
の濃度のフッ化水素酸、 e)120℃以下の温度において85重量%以下の濃
度、好適には26から52重量%の濃度か或は300℃
以下の温度において<10重量%の濃度の燐酸、 f)40重量%以下、好適には30重量%以下の濃度の
クロム酸、 g)個々の沸点以下の温度において100重量%以下、
好適には20から40重量%の濃度の発煙硫酸、或は h)250℃以下の上昇させた温度において80重量%
から100重量%、好適には85から99.7重量%、
特に好適には95から99重量%の濃度の硫酸、に耐性
を示す製品のための材料として用いられる。
【0034】本発明に従う合金はまた、硫酸と重クロム
酸ナトリウムおよび/またはクロム酸との混合物に耐性
を示す製品のための材料としても使用可能であり、ここ
でこれらの混合物には、130℃以下の温度において硝
酸が0.1から40重量%、好適には0.3から20重
量%そして硫酸が50から90重量%含まれているか、
或は180℃以下の温度においてフッ化水素酸が0.0
1から15重量%の量そして硫酸が80から98重量%
含まれているか、或は80℃以下の温度において硝酸が
25重量%以下の量そしてフッ化水素酸が10重量%以
下の量で含まれている。
【0035】本発明に従う合金は、有機酸、例えば蟻酸
および酢酸に対して適当な耐性を示すと共に安定性を示
す。
【0036】本発明に従う合金はまた、沸騰温度以下の
冷却水および50℃以下の海水に耐性を示す製品のため
の材料としても使用可能である。
【0037】本発明に従う合金は良好な加工性と耐食性
を示すことから、これらは、海洋プラント、環境工学、
スペースフライト用途、反応槽工学および化学工程工学
などで用いる構成要素を製造するための材料として用い
られる。
【0038】本発明に従う合金は、現存している特別ス
テンレス鋼製造プラント内で公知方法を用いて製造可能
であると共に、良好な加工性を示す。
【0039】本発明に従う合金が示す全体的腐食挙動は
際だっている。好適な特性を悪化させることなく、タン
グステン、ニオブおよびタンタルの如き高価な合金成分
の使用をなくすことができる。
【0040】本発明に従う合金はまた非常に普遍的な耐
食性を示すと言った利点を与える。従って、これらの合
金で作られた装置を用いると、例えば熱交換器などで用
いると、その片側を酸に暴露させそしてもう一方の側を
塩化物含有冷却および加熱媒体に暴露させることが可能
になる。このように、ここでは、完全に異なる2つ種類
の耐食性が同時に必要とされている、即ち一方では耐酸
性が必要とされており、そして他方では、孔食、すきま
腐食および応力腐食亀裂に対する耐性が必要とされてい
る。
【0041】本発明を用いない場合高価なNiCrMo
合金(以下の表B参照)を用いるか或は酸側で局所的に
特別な用途の目的で特別に開発された超高合金材料(以
下の表Cを参照)を用いることでのみ達成可能な、例外
的な耐性プロファイルを、比較的経済的な合金予算で同
時に達成する。
【0042】追加的利点は、以下のチャートおよび実施
例を参照して、 a)上述した超高合金材料に比較して、NiおよびMo
原料源を保存できること、 b)合金製造時に用いる高価な合金成分のレベルが低い
ことそして装置製造時の加工が容易なことから、コスト
の節約ができること、である。
【0043】本発明に従う合金は、従来技術の材料に比
較して、加工性の意味で、熱に暴露された時示す析出傾
向が非常に低いことによって特徴づけられる。このよう
な挙動は、半仕上げ品を製造しそしてさらなる加工を行
う時、例えば皿状ボイラーヘッドの成形を行う時、並び
に溶接連結部を生じさせる時などに例外的に有利であ
る。このような挙動は、時間/温度/鋭敏化処理図(チ
ャート1、2)から特に明らかである。このような材料
の特性はまた、溶接継目の挙動において、製造後の最終
的な熱処理が必要でないことから有意であると共に、鋳
物の製造で有意さを示す。
【0044】別の工学的利点は、実施例1に示すよう
に、種々の応力をかけた合金に関する機械−技術的値か
ら明らかであり、これによってコストの有利さがもたら
される。標準的なオーステナイトに比較して強度が高い
という特徴(実施例1)は、例えば海洋および反応槽工
学などにおいて構成要素の寸法に対して有利な影響を与
える、即ち用いる材料の量が少なくなることから節約が
可能になる。
【0045】実施例2は、種々の温度の硫酸(98から
99.1%のH2SO4)内における腐食挙動を示してい
る。本発明に従う合金は200℃に及んで優れた耐食性
を示す。工業的実施で主に用いられる流動条件下でも、
より低い腐食率が測定されている(実施例12)。
【0046】本発明に従う合金はまた、アルカリ性媒
体、例えば170℃の70%水酸化ナトリウム溶液など
の中でも優れた耐食性を示す。実施例3から分かるであ
ろうように、耐食性は本質的に高ニッケル材料Allo
y 201、400、600および690(17、1
5、16、11)のそれに相当しているが、材料12
(AlloyG−30)が示す性能はこのような条件下
で急激に低下する。本発明に従う合金はまた、低アルカ
リ濃度および温度において、公知の合金よりも優れてい
る(実施例13)。
【0047】従来技術の銅/ニッケル合金CuNi30
Mn1Fe(18)は、高温の圧力容器内に入っている
燐酸添加エタノール/水混合物に非常に高い耐性を示す
ことが確認されており、これらは、試験を行った他の多
くの非常に高い合金鋼およびニッケル/クロム/モリブ
デン合金よりも高い耐性を示す。実施例4に示すよう
に、ここでもまた、本発明に従う合金は上記従来技術よ
りも優れた腐食挙動を示す。本発明に従う合金が示すさ
らなる利点は、その銅材料よりも高い強度を示すことに
あり、このことから、これらは、上述した圧力容器用途
で用いるにずっと適切である。
【0048】実施例5では、沸騰している共沸硝酸の中
で測定した質量損失率を比較する。本発明に従う合金が
受ける腐食損失は極めて僅かのみであることは分かるで
あろう。この損失は、公知材料であるAISI 310
L(4)およびAlloy28(7)のそれよりも低
い。超共沸(superazeotropic)硝酸に
対して本発明に従う合金が示す耐食性は、「HNO3
特別な合金」が示すそれよりも優れている(実施例1
4)。
【0049】数多くの材料用途では、決定的である例え
ば硝酸などによる均質腐食損失に対する耐性ばかりでな
く、同時に、例えば冷却水側における孔食耐性が高いこ
とが要求されている。これに関連して、本発明に従う合
金は、60℃の孔食温度において、実施例6の塩化鉄
(III)試験で高い耐性を示す。この耐性はAllo
y 28(7)のそれに相当している。しかしながら、
本発明に従う合金は、典型的な酸化酸としての沸騰して
いる共沸硝酸内において孔食耐性を示すことに加えて均
質腐食損失に耐性を示す点で、際だった有利さを示し、
これは、共沸硝酸の製造を行う装置において上記組み合
わせで直ちに利用可能である。同じことがAlloy
G−30(12)にも適用される。この材料は実際孔食
耐性において本発明に従う合金よりも若干優れている
が、しかしながら、これは、沸騰共沸硝酸内における均
質腐食損失に対する耐性の意味で非常に劣っている。中
性の塩化物含有溶液、例えば冷却水などで本発明に従う
合金が非常に高い孔食耐性を示すことは、電気化学腐食
試験(実施例11)で確認されている。
【0050】実施例7は、硫酸と硝酸の酸混合物内にお
ける耐食性を示している。本発明に従う合金は高H2
4含有量および低H2SO4含有量の両方で公知合金よ
りも優れている。
【0051】実施例8は、硫酸/フッ化水素酸溶液内に
おける質量損失率の比較を示している。本発明に従う合
金を高クロム合金材料であるAISI 310 L
(4)、Alloy 28(7)、Alloy G−3
0(12)および1.4465(5)と比較する。本発
明に従う合金が示す腐食損失は従来技術材料よりも低い
ことが分かるであろう。
【0052】燐酸溶液内でもまた質量損失率を比較し
た。その得られる結果を実施例9で再現する。燐酸溶液
を取り扱う目的で特別に開発された従来技術の材料と本
発明に従う合金とを比較する。従来技術の材料であるA
lloy 904 L(3)は溶液1内では適当である
と見なされ得るが、溶液2内では適当でない。本発明に
従う合金が示す耐食性は材料Alloy G−30(1
2)が示すそれとは本質的に異なっているが、本発明に
従う合金では、高価な合金添加剤の量を本質的に少なく
しても、低い腐食損失が達成される。
【0053】実施例10は、硝酸/フッ化水素酸混合物
内における腐食挙動を示している。本発明に従う合金は
従来技術の合金よりもずっと優れている。
【0054】本発明に従う合金がクロム酸内で示す腐食
挙動は公知合金よりも優れていることが実施例15に示
されている。
【0055】チャート1および2に従い、本発明に従う
合金2’は、SEP 1877IIおよびHuey試験
両方に従って試験した時、600から1000℃の温度
範囲において、8時間に及ぶ熱暴露後でも粒間腐食に耐
性を示す。
【0056】上の試験結果から、本発明に従う合金は幅
広い範囲の用途、好適には下記の領域で使用可能である
ことは明らかである。
【0057】硫酸製造、特に吸収段階、硫酸処理、例え
ば硫化、スルホン化およびニトロ化、並びに濃縮、共沸
硝酸の製造、並びに硝酸の処理および貯蔵、硫酸および
ホタル石からのフッ化水素酸製造、フッ化水素酸処理、
並びに触媒としてフッ化水素酸を用いた方法、例えばニ
ッケル合金およびステンレス鋼のための、フッ化水素
酸、硫酸および/または硝酸が入っている酸洗い浴の使
用、或は電気メッキおよび電鋳技術における使用、硫酸
または発煙硫酸と重クロム酸ナトリウムからのクロム酸
製造、冷却水系および空気浄化装置における使用、例え
ば水酸化ナトリウムビードの製造における、アルカリ類
の貯蔵および蒸発、化学方法における、そして電気方法
における電極材料として、並びに鋼および金属産業にお
ける酸洗い浴のための、熱アルカリの使用。
【0058】以下の実施例は本発明を更に詳しく説明す
ることを意図したものである。
【0059】
【実施例】
【0060】
【表1】
【0061】
【表2】
【0062】本分野の技術者に知られている下記の方法
に従って腐食試験を実施した。
【0063】a)損失/腐食率の測定:種々の酸、混合
酸およびアルカリの中で材料が示す腐食挙動を調査する
目的で下記のDIN基準を用いた。
【0064】DIN 50905、パート1:金属の腐
食;腐食試験:原理。1987年1月版。
【0065】DIN 50905、パート2:金属の腐
食;腐食試験:一般的均質腐食における腐食度合。19
87年1月版。
【0066】DIN 50905、パート3:金属の腐
食;腐食試験:機械的応力なしの不均質および局所腐食
における腐食度合。1987年1月版。
【0067】DIN 50905、パート4:金属の腐
食;腐食試験:実験室における液体内の機械的応力なし
化学腐食試験の性能。1987年1月版。
【0068】ISO/DIS 8407:金属および合
金−試験片からの除去もしくは腐食生成物のための操
作、ISO/TC 156により1985−11−28
提出。
【0069】b)孔食およびすきま腐食耐性の測定:米
国試験方法を基とした方法を用いて臨界孔食温度(CP
T)およびすきま腐食温度(CCT)を測定した。
【0070】1. Treseder,R.S.:MT
I Manual No.3、「新規な加工鉄およびニ
ッケルを基とする耐食性合金に対する指針情報」、Th
e Materials Technology In
stitute of theChemical Pr
ocess Industry、 Columbus1
980、Appendix B、Method MTI
−2。
【0071】2. ASTM G48:塩化第二鉄溶液
を用いたステンレス鋼および関連合金の孔食およびすき
ま腐食耐性に関する試験。
【0072】c)電気化学方法による種々のステンレス
鋼の孔食耐性(等級)を比較する目的で、環状ポテンシ
オダイナミックポテンシャルスウィープ(cyclic
potentiodynamic potentia
l sweep)技術(Wilde,B.E.;Cor
rosion 28(1972)、283−291;K
uron,D.、Graefen,H.;Z.Werk
stofftechn.8、 182−191(197
7))が長い間用いられている。
【0073】この技術では下記の腐食ポテンシャルを測
定する。
【0074】− フリー腐食ポテンシャル(UK)[オ
ープン回路ポテンシャル(Ecorr)] − 動的孔食ポテンシャル(ULD)[孔食ポテンシャル
(Ep)] − 孔食不動態化ポテンシャル(ULP)[ピット再不動
態化ポテンシャル(Epp)] 電気化学試験の性能に関しては、下記の試験基準を参照
のこと。
【0075】ASTM G3−74(1981年再承
認) ASTM G5−87 上の方法に従い、ULP<UK、即ち非再不動態化孔食
(non−repassivating pittin
g corrosion)が生じるいわゆる「臨界孔食
温度」(CPT)[Lau,P.、Bernhards
son,S.;「ステンレス鋼の孔食およびすきま腐食
耐性の研究に関する電気化学技術」、Corrosio
n 85、Paper No.64、Boston(1
985);Qvarfort,R.;「改良された電気
化学方法を用いたステンレス鋼の臨界温度測定」、Co
rrosion Sci.、No.8、987−993
(1989)]を、微分判断基準(different
iating criterion)として測定する。
ポテンシャルスウィープdE/dTは180mV・h-1
である。
【0076】真空誘導電気炉内で、本質的に公知の原料
を用い100kgバッチで表1の鋼を溶融させた後、鋳
込みを行うことによってインゴットを生じさせた。これ
らのインゴットを成形して、厚さが5または12mmの
シートにした。最終的な溶液焼きなましを少なくとも1
120℃で実施した後、急冷した。各場合とも、この構
造物は完全にオーステナイト系であり、析出を生じず、
均質であった。
【0077】実施例1 表1に従う鋼および典型的な比較材料が示す機械特性
【0078】
【表3】
【0079】これらの合金がこのような機械特性を有す
ることは冷加工性が良好であることを示している。
【0080】実施例2 種々の温度および7日間の試験期間における静止硫酸
(99.1重量%のH2SO4)内の実験室腐食試験(シ
ート厚4.5mm)
【0081】
【表4】
【0082】種々の温度および7日間の試験期間におけ
る静止硫酸(98重量%のH2SO4および98.5重量
%のH2SO4)内の腐食試験(シート厚4.5mm)
【0083】
【表5】
【0084】実施例3 種々の温度および濃度の水酸化ナトリウム溶液内におけ
る14日間の試験期間の実験室腐食試験
【0085】
【表6】
【0086】170℃の70%NaOH内における比較
材料
【0087】
【表7】
【0088】材料17、15および16はこの使用に典
型的な材料である。
【0089】実施例4 280℃および7日間の試験期間における燐酸を7.5
重量%添加したエタノール/水混合物が入っているオー
トクレーブ内の試験 本発明に従う材料番号2’が示す腐食率は0.2mm/
aである。
【0090】
【表8】
【0091】実施例5 Huey試験蒸留方法を用いた沸騰している共沸硝酸内
の腐食挙動
【0092】
【表9】
【0093】実施例6 10重量%のFeCl3・6H2Oを用いたFeCl3
験における孔食およびすきま腐食温度の測定:
【0094】
【表10】
【0095】実施例7 硝酸が異なる量で含まれている種々の濃度の100℃硫
酸混合物内における腐食挙動:7日間の試験期間後:
【0096】
【表11】
【0097】実施例8 硫酸/フッ化水素酸溶液内の腐食試験: 溶液1:92.4%H2SO4/7.6%H2O/痕跡量の
HF;T=150℃ 溶液2:91.2%H2SO4/7.4%H2O/1.4%H
F;T=140℃ 溶液3:90−94%H2SO4/4−7%H2O/2−
3%HF;T=140℃
【0098】
【表12】
【0099】実施例9 燐酸水溶液内の腐食率[mm/a] 溶液1:75重量%のH3PO4;80℃、14日間 溶液2:75重量%のH3PO4、0.63重量%の
-、0.3重量%のFe3+、14ミリモル/LのC
-;80℃、14日間
【0100】
【表13】
【0101】実施例10 硝酸/フッ化水素酸混合物内の腐食挙動;質量損失率
[g/m2・時];T=90℃
【0102】
【表14】
【0103】溶液1: 2モル/lHNO3 溶液2: 2モル/lHNO3+0.5モル/lHF 溶液3: 2モル/lHNO3+2モル/lHF 溶液4: 0.25モル/lHF+6モル/lHNO3 溶液5: 0.25モル/lHF+9モル/lHNO3 溶液6: 0.25モル/lHF+12モル/lHNO3 溶液7: 0.25モル/lHF+15モル/lHNO3 実施例11 ポテンシオダイナミック分極曲線を用いた再不動態化ポ
テンシャルEPPの関数として孔食挙動の測定;必要条
件:EPP<ECorr(フリー腐食ポテンシャル)1.0規
定のNaCl溶液内における孔食温度
【0104】
【数2】
【0105】
【表15】
【0106】実施例12 T=135−140℃の硫酸(96−98.5重量%)
内における使用条件下の腐食試験
【0107】
【表16】
【0108】
【表17】
【0109】
【表18】
【0110】
【表19】
【0111】
【表20】
【0112】
【表21】
【0113】
【表22】
【0114】
【表23】
【0115】
【表24】
【0116】15試験サイクル後の結果(a)、48時
間、Huey試験、蒸留方法 チャート1および2:合金2’の時間/温度/鋭敏化処
理図
【0117】
【数3】
【0118】本明細書および実施例は説明的であり、本
発明を制限するものでなく、そして本発明の精神および
範囲内の他の態様自身が本分野の技術者に思い浮かぶで
あろうと理解する。
【0119】本発明の特徴および態様は以下のとおりで
ある。
【0120】1. 32−37重量%がクロムであり、
28−36重量%がニッケルであり、最大で2重量%が
マンガンであり、最大で0.5重量%がケイ素であり、
最大で0.1重量%がアルミニウムであり、最大で0.
03重量%が炭素であり、最大で0.025重量%が燐
であり、最大で0.01重量%が硫黄であり、最大で2
重量%がモリブデンであり、最大で1重量%が銅であ
り、0.3−0.7重量%が窒素であり、残りが本質的
に鉄である、おおよその組成を有する、耐食性を示すク
ロムとニッケルと鉄のオーステナイト合金。
【0121】2. 32−37重量%がクロムであり、
28−36重量%がニッケルであり、最大で2重量%が
マンガンであり、最大で0.5重量%がケイ素であり、
最大で0.1重量%がアルミニウムであり、最大で0.
03重量%が炭素であり、最大で0.025重量%が燐
であり、最大で0.01重量%が硫黄であり、0.5−
2重量%がモリブデンであり、0.3−1重量%が銅で
あり、0.3−0.7重量%が窒素であり、残りが本質
的に鉄である、おおよその組成を有する、第1項記載の
オーステナイト合金。
【0122】3. 32−35重量%がクロムであり、
28−36重量%がニッケルであり、最大で2重量%が
マンガンであり、最大で0.5重量%がケイ素であり、
最大で0.1重量%がアルミニウムであり、最大で0.
03重量%が炭素であり、最大で0.01重量%が硫黄
であり、最大で0.025重量%が燐であり、最大で2
重量%がモリブデンであり、最大で1重量%が銅であ
り、0.4−0.6重量%が窒素であり、残りがおおよ
そ鉄である、おおよその組成を有する、第1項記載のオ
ーステナイト合金。
【0123】4. 35−37重量%がクロムであり、
28−36重量%がニッケルであり、最大で2重量%が
マンガンであり、最大で0.5重量%がケイ素であり、
最大で0.1重量%がアルミニウムであり、最大で0.
03重量%が炭素であり、最大で0.01重量%が硫黄
であり、最大で0.025重量%が燐であり、最大で2
重量%がモリブデンであり、最大で1重量%が銅であ
り、0.4−0.7重量%が窒素であり、残りがおおよ
そ鉄である、おおよその組成を有する、第1項記載のオ
ーステナイト合金。
【0124】5. 32.5−33.5重量%がクロム
であり、30.0−32.0重量%がニッケルであり、
0.5−1.0重量%がマンガンであり、0.01−
0.5重量%がケイ素であり、0.02−0.1重量%
がアルミニウムであり、最大で0.02重量%が炭素で
あり、最大で0.01重量%が硫黄であり、最大で0.
02重量%が燐であり、0.5−2重量%がモリブデン
であり、0.3−1重量%が銅であり、0.35−0.
5重量%が窒素であり、残りがおおよそ鉄である、おお
よその組成を有する、第1項記載のオーステナイト合
金。
【0125】6. 32.5−33.5重量%がクロム
であり、30.0−32.0重量%がニッケルであり、
0.5−1.0重量%がマンガンであり、0.01−
0.5重量%がケイ素であり、0.02−0.1重量%
がアルミニウムであり、最大で0.02重量%が炭素で
あり、最大で0.01重量%が硫黄であり、最大で0.
02重量%が燐であり、最大で0.5重量%がモリブデ
ンであり、最大で0.3重量%が銅であり、0.35−
0.5重量%が窒素であり、残りがおおよそ鉄である、
おおよその組成を有する、第1項記載のオーステナイト
合金。
【0126】7. 34.0−35.0重量%がクロム
であり、30−32重量%がニッケルであり、0.5−
1.0重量%がマンガンであり、0.01−0.5重量
%がケイ素であり、0.02−0.1重量%がアルミニ
ウムであり、最大で0.02重量%が炭素であり、最大
で0.01重量%が硫黄であり、最大で0.02重量%
が燐であり、最大で0.5重量%がモリブデンであり、
最大で0.3重量%が銅であり、0.4−0.6重量%
が窒素であり、残りがおおよそ鉄である、おおよその組
成を有する、第1項記載のオーステナイト合金。
【0127】8. 35.0−36.0重量%がクロム
であり、30−32重量%がニッケルであり、0.5−
1.0重量%がマンガンであり、0.01−0.5重量
%がケイ素であり、0.02−0.1重量%がアルミニ
ウムであり、最大で0.02重量%が炭素であり、最大
で0.01重量%が硫黄であり、最大で0.02重量%
が燐であり、最大で0.5重量%がモリブデンであり、
最大で0.3重量%が銅であり、0.4−0.6重量%
が窒素であり、残りがおおよそ鉄である、おおよその組
成を有する、第1項記載のオーステナイト合金。
【0128】9. 36.0−37.0重量%がクロム
であり、30−32重量%がニッケルであり、0.5−
1.0重量%がマンガンであり、0.01−0.5重量
%がケイ素であり、0.02−0.1重量%がアルミニ
ウムであり、最大で0.02重量%が炭素であり、最大
で0.01重量%が硫黄であり、最大で0.02重量%
が燐であり、最大で0.5重量%がモリブデンであり、
最大で0.3重量%が銅であり、0.4−0.7重量%
が窒素であり、残りがおおよそ鉄である、おおよその組
成を有する、第1項記載のオーステナイト合金。
【0129】10. シート、ストリップ、バー、ワイ
ヤー、鋳造品、パイプを製造するための加工材料として
の第3、5、6および7項記載の合金。
【0130】11. 鋳物を製造するための材料として
の第3から9項記載の合金。
【0131】12. 200℃以下、特に170℃以下
の温度において1重量%から90重量%、特に1から7
0重量%の濃度の水酸化ナトリウム溶液または水酸化カ
リウム溶液に耐性を示す製品のための材料としての第1
−9項記載合金の使用。
【0132】13. 5重量%から90重量%の濃度の
尿素溶液に耐性を示す製品のための材料としての第1−
9項記載合金の使用。
【0133】14. 沸点以下の温度において0.1重
量%から70重量%の濃度、75℃以下の温度において
90重量%以下の濃度そして30℃以下の温度において
>90重量%の濃度の硝酸に耐性を示す製品のための材
料としての第1−9項記載合金の使用。
【0134】15. 1重量%から40重量%、好適に
は1か25重量%の濃度のフッ化水素酸に耐性を示す製
品のための材料としての第1−9項記載合金の使用。
【0135】16. 120℃以下の温度において85
重量%以下の濃度そして300℃以下の温度において1
0重量%以下の濃度の燐酸に耐性を示す製品のための材
料としての第1−9項記載合金の使用。
【0136】17. 40重量%以下、好適には30重
量%以下の濃度のクロム酸に耐性を示す製品のための材
料としての第1−9項記載合金の使用。
【0137】18. 個々の沸点以下の温度において1
00重量%以下、特に20から40重量%の濃度の発煙
硫酸に耐性を示す製品のための材料としての第1−9項
記載合金の使用。
【0138】19. 250℃以下の温度において80
重量%から100重量%、特に85から99.7重量
%、特に好適には95重量%から99重量%の濃度の硫
酸に耐性を示す製品のための材料としての第1−9項記
載合金の使用。
【0139】20. 硫酸と重クロム酸ナトリウムおよ
び/またはクロム酸との混合物に耐性を示す製品のため
の材料としての第1−9項記載合金の使用。
【0140】21. 130℃以下の温度において硝酸
が0.1から40重量%、好適には0.3から20重量
%そして硫酸が50から90重量%含まれている水系混
合物に耐性を示す製品のための材料としての第1−9項
記載合金の使用。
【0141】22. 180℃以下の温度においてフッ
化水素酸が0.01から15重量%、そして硫酸が80
から98重量%含まれている水系混合物に耐性を示す製
品のための材料としての第1−9項記載合金の使用。
【0142】23. 80℃以下の温度において硝酸が
25重量%以下の量そしてフッ化水素酸が10重量%以
下の量で含まれている水系混合物に耐性を示す製品のた
めの材料としての第1−9項記載合金の使用。
【0143】24. 沸騰温度以下の冷却水および50
℃以下の海水に耐性を示す製品のための材料としての第
1−9項記載合金の使用。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒヤエル・ケーラー ドイツ58638イゼルローン・アウフデルエ ムスト189 (72)発明者 ウルリヒ・ホイプナー ドイツ58791ベルドール・ボルクヘラーシ ユトラーセ28 (72)発明者 クルト−ビルヘルム・アイヘンホフアー ドイツ51375レーフエルクーゼン・パウル −クレー−シユトラーセ2 (72)発明者 ミヒヤエル・レンナー ドイツ42799ライヒリンゲン・アムクロス ター35

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】32−37重量%がクロムであり、 28−36重量%がニッケルであり、 最大で2重量%がマンガンであり、 最大で0.5重量%がケイ素であり、 最大で0.1重量%がアルミニウムであり、 最大で0.03重量%が炭素であり、 最大で0.025重量%が燐であり、 最大で0.01重量%が硫黄であり、 最大で2重量%がモリブデンであり、 最大で1重量%が銅であり、 0.3−0.7重量%が窒素であり、 残りが本質的に鉄である、おおよその組成を有する、耐
    食性を示すクロムとニッケルと鉄のオーステナイト合
    金。
  2. 【請求項2】32−37重量%がクロムであり、 28−36重量%がニッケルであり、 最大で2重量%がマンガンであり、 最大で0.5重量%がケイ素であり、 最大で0.1重量%がアルミニウムであり、 最大で0.03重量%が炭素であり、 最大で0.025重量%が燐であり、 最大で0.01重量%が硫黄であり、 0.5−2重量%がモリブデンであり、 0.3−1重量%が銅であり、 0.3−0.7重量%が窒素であり、 残りが本質的に鉄である、おおよその組成を有する、請
    求項1記載のオーステナイト合金。
  3. 【請求項3】 シート、ストリップ、バー、ワイヤー、
    鋳造品、パイプを製造するための加工材料としての請求
    項1記載の合金。
  4. 【請求項4】 鋳物を製造するための材料としての請求
    項1記載の合金。
JP33121294A 1993-12-10 1994-12-08 オーステナイト合金およびそれらの使用 Expired - Lifetime JP3355510B2 (ja)

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