JPH0841595A - 塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有する Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼 - Google Patents
塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有する Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼Info
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- JPH0841595A JPH0841595A JP17426794A JP17426794A JPH0841595A JP H0841595 A JPH0841595 A JP H0841595A JP 17426794 A JP17426794 A JP 17426794A JP 17426794 A JP17426794 A JP 17426794A JP H0841595 A JPH0841595 A JP H0841595A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性
を有するＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼を得る。 【構成】 重量％で、Ｃ：０.０４％以下、Ｓｉ：０．
０１〜０．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｐ：０．
０３％以下、Ｓ：０．０１％以下Ｃｒ：１８％を越え３
０％未満、、Ｎｉ：１０％を越え３５％未満、Ｃａ：
０.０００５〜０.００５％を含有し、Ｃｒの含有量とＦ
ｅの含有量との比Ｃｒ／Ｆｅが０．３３を超え０．７未
満、Ｎｉの含有量とＦｅの含有量との比Ｎｉ／Ｆｅが
０．３３を超え１．０未満である耐溶融塩腐食性に優れ
たＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼。
を有するＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼を得る。 【構成】 重量％で、Ｃ：０.０４％以下、Ｓｉ：０．
０１〜０．５％、Ｍｎ：０．０５〜１．５％、Ｐ：０．
０３％以下、Ｓ：０．０１％以下Ｃｒ：１８％を越え３
０％未満、、Ｎｉ：１０％を越え３５％未満、Ｃａ：
０.０００５〜０.００５％を含有し、Ｃｒの含有量とＦ
ｅの含有量との比Ｃｒ／Ｆｅが０．３３を超え０．７未
満、Ｎｉの含有量とＦｅの含有量との比Ｎｉ／Ｆｅが
０．３３を超え１．０未満である耐溶融塩腐食性に優れ
たＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、３００℃以上の高温
の塩化物を含む溶融塩に接する機器、構造物用材料とし
て使用される、耐腐食性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合
金鋼に関するものである。
の塩化物を含む溶融塩に接する機器、構造物用材料とし
て使用される、耐腐食性に優れたＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合
金鋼に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ゴミ焼却炉の余熱発電ボイラー等におい
て、スーパーヒータの蒸気温度が３００℃以上となる
と、塩化物の硫酸塩を主体とする溶融塩が付着し、激し
い腐食を生じることが知られている。このため、これら
の余熱発電ボイラー等においては、従来はスーパーヒー
タの蒸気温度が３００℃未満に収まるような運転を行っ
てきた。
て、スーパーヒータの蒸気温度が３００℃以上となる
と、塩化物の硫酸塩を主体とする溶融塩が付着し、激し
い腐食を生じることが知られている。このため、これら
の余熱発電ボイラー等においては、従来はスーパーヒー
タの蒸気温度が３００℃未満に収まるような運転を行っ
てきた。
【０００３】しかしながら、近年の地球環境を悪化させ
ないという課題と関連して、エネルギー効率を向上させ
るために、運転温度を高くする必要が生じてきた。この
要求を満たすためには、高温の塩化物を含む溶塩中で優
れた耐食性を有する合金鋼が必要となる。
ないという課題と関連して、エネルギー効率を向上させ
るために、運転温度を高くする必要が生じてきた。この
要求を満たすためには、高温の塩化物を含む溶塩中で優
れた耐食性を有する合金鋼が必要となる。
【０００４】３００℃以上の高温の塩化物を含む溶融塩
に接する機器、構造物用材料としては、従来、耐酸化性
に優れた合金鋼を適用しようとしてきた。例えば特開平
２−２１３４４９号公報に開示されたＡｌを高めた合
金、特開昭６２−２０８５６号公報に開示されたＳｉを
高めた合金、特開平４−２２１０３４号公報に開示され
たＣｏを高めた合金等が知られている。
に接する機器、構造物用材料としては、従来、耐酸化性
に優れた合金鋼を適用しようとしてきた。例えば特開平
２−２１３４４９号公報に開示されたＡｌを高めた合
金、特開昭６２−２０８５６号公報に開示されたＳｉを
高めた合金、特開平４−２２１０３４号公報に開示され
たＣｏを高めた合金等が知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の技術に示された合金は、Ａｌ、Ｓｉのように加
工性を阻害する成分を含有するため、加工費が高くなっ
たり、Ｃｏのように高価な金属を含有させるため、材料
費が高くなるという問題点がある。
た従来の技術に示された合金は、Ａｌ、Ｓｉのように加
工性を阻害する成分を含有するため、加工費が高くなっ
たり、Ｃｏのように高価な金属を含有させるため、材料
費が高くなるという問題点がある。
【０００６】一方では、Ａｌ、Ｓｉ添加鋼のように耐酸
化性を向上させた合金は、ゴミ焼却炉の実際の使用条件
下では、必ずしも耐食性が十分ではないという問題点も
明らかになった。
化性を向上させた合金は、ゴミ焼却炉の実際の使用条件
下では、必ずしも耐食性が十分ではないという問題点も
明らかになった。
【０００７】したがって、塩化物を含む溶融塩に晒され
る機器、構造物に使用される材料で価格が安く、かつ十
分に耐食性に優れているものは無いというのが現状であ
る。
る機器、構造物に使用される材料で価格が安く、かつ十
分に耐食性に優れているものは無いというのが現状であ
る。
【０００８】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、価格が安く、
かつ塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有す
るＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼を提供することを目的とし
ている。
点を解消するためになされたものであり、価格が安く、
かつ塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有す
るＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼を提供することを目的とし
ている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明に係る塩化物を
含む溶融塩中において優れた耐食性を有するＦｅ−Ｃｒ
−Ｎｉ系合金鋼は、重量％で、Ｃ：０.０４％以下、Ｓ
ｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：１８％
を越え３０％未満、Ｎｉ：１０％を越え３５％未満、Ｃ
ａ＋Ｍｇ：０.０００５〜０.００５％を含有し、Ｃｒの
含有量とＦｅの含有量との比Ｃｒ／Ｆｅが０．３３を超
え０．７未満、Ｎｉの含有量とＦｅの含有量との比Ｎｉ
／Ｆｅが０．３３を超え１．０未満であるものである。
含む溶融塩中において優れた耐食性を有するＦｅ−Ｃｒ
−Ｎｉ系合金鋼は、重量％で、Ｃ：０.０４％以下、Ｓ
ｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：１８％
を越え３０％未満、Ｎｉ：１０％を越え３５％未満、Ｃ
ａ＋Ｍｇ：０.０００５〜０.００５％を含有し、Ｃｒの
含有量とＦｅの含有量との比Ｃｒ／Ｆｅが０．３３を超
え０．７未満、Ｎｉの含有量とＦｅの含有量との比Ｎｉ
／Ｆｅが０．３３を超え１．０未満であるものである。
【００１０】
【作用】本発明では、Ｃｒ、Ｎｉの作用を再検討すると
ともに、従来ほとんど検討されていないＦｅの作用を詳
細に調査した。その結果、合金の加工性を劣化させる添
加元素や高価な添加元素を使用しない、低コストで耐食
性に優れた材料を見いだしたものである。以下に各成分
の含有する範囲を限定した理由を説明する。
ともに、従来ほとんど検討されていないＦｅの作用を詳
細に調査した。その結果、合金の加工性を劣化させる添
加元素や高価な添加元素を使用しない、低コストで耐食
性に優れた材料を見いだしたものである。以下に各成分
の含有する範囲を限定した理由を説明する。
【００１１】Ｃ：材料の強度を上げるために必要である
が、０．０４％を越えて多量に含有させると溶接後の耐
食性を劣化させるので、０．０４％以下とした。
が、０．０４％を越えて多量に含有させると溶接後の耐
食性を劣化させるので、０．０４％以下とした。
【００１２】Ｓｉ：脱酸剤として使用されるが、０．５
％を越えると耐食性を劣化させるため０．５％以下とし
た。
％を越えると耐食性を劣化させるため０．５％以下とし
た。
【００１３】Ｍｎ：オーステナイト相を安定化させると
ともに、Ｓの悪影響を軽減する元素であるが、耐食性に
は影響がない。しかし、１．５％をこえて多量に含有量
させると脆化の原因になるため１．５％以下とした。
ともに、Ｓの悪影響を軽減する元素であるが、耐食性に
は影響がない。しかし、１．５％をこえて多量に含有量
させると脆化の原因になるため１．５％以下とした。
【００１４】Ｃａ＋Ｍｇ：合金鋼の熱間加工性を改善す
るとともに、Ｏ、Ｓを固定し、耐食性を向上させるが、
０．０００５％以下では効果がなく、０．００５％以上
では介在物が増加し有害である。したがって、Ｃａ＋Ｍ
ｇは０．０００５％を超え０．００５％未満とした。
るとともに、Ｏ、Ｓを固定し、耐食性を向上させるが、
０．０００５％以下では効果がなく、０．００５％以上
では介在物が増加し有害である。したがって、Ｃａ＋Ｍ
ｇは０．０００５％を超え０．００５％未満とした。
【００１５】Ｃｒ：塩化物を含む高温溶融塩中での耐食
性を向上させる元素であるが、含有量が１８％以下では
効果がない。また、３０％以上添加しても効果が飽和
し、また熱間加工性を阻害するようになる。したがっ
て、Ｃｒは１８％を超え３０％未満とした。
性を向上させる元素であるが、含有量が１８％以下では
効果がない。また、３０％以上添加しても効果が飽和
し、また熱間加工性を阻害するようになる。したがっ
て、Ｃｒは１８％を超え３０％未満とした。
【００１６】Ｎｉ：耐食性を向上させるとともに、オー
ステナイト相を安定させるための元素であるが、１０％
以下では耐食性に対する効果がないばかりか、オーステ
ナイト相が不安定となる。３５％以上添加すると耐食性
がむしろ劣化する。したがって、Ｎｉは１０％を超え３
５％未満とした。
ステナイト相を安定させるための元素であるが、１０％
以下では耐食性に対する効果がないばかりか、オーステ
ナイト相が不安定となる。３５％以上添加すると耐食性
がむしろ劣化する。したがって、Ｎｉは１０％を超え３
５％未満とした。
【００１７】Ｆｅ：ＦｅはＣｒ、Ｎｉとともに塩化物を
含む高温溶融塩中で酸化物を形成するため、耐食性に強
く影響する元素である。発明者等は、Ｆｅの適正な含有
量は、合金鋼のＣｒ、Ｎｉ量によって決まり、Ｃｒの含
有量とＦｅの含有量との比Ｃｒ／ＦｅおよびＮｉの含有
量とＦｅの含有量との比Ｎｉ／Ｆｅが、ある特定の範囲
内にあるときに、耐食性が最大となることを見いだした
のである。これは、上記したような環境下においては、
酸化物の安定性ではなくて、酸化物の溶融塩中への溶解
速度が腐食を支配しているので、ＦｅとＣｒおよびＦｅ
とＮｉの含有量比がある特定の範囲にある場合に腐食速
度が最小となるためである。以上のことからＣｒ／Ｆｅ
は０．３３を超え０．７未満、Ｎｉ／Ｆｅは０．３３を
超え１．０未満としたのである。
含む高温溶融塩中で酸化物を形成するため、耐食性に強
く影響する元素である。発明者等は、Ｆｅの適正な含有
量は、合金鋼のＣｒ、Ｎｉ量によって決まり、Ｃｒの含
有量とＦｅの含有量との比Ｃｒ／ＦｅおよびＮｉの含有
量とＦｅの含有量との比Ｎｉ／Ｆｅが、ある特定の範囲
内にあるときに、耐食性が最大となることを見いだした
のである。これは、上記したような環境下においては、
酸化物の安定性ではなくて、酸化物の溶融塩中への溶解
速度が腐食を支配しているので、ＦｅとＣｒおよびＦｅ
とＮｉの含有量比がある特定の範囲にある場合に腐食速
度が最小となるためである。以上のことからＣｒ／Ｆｅ
は０．３３を超え０．７未満、Ｎｉ／Ｆｅは０．３３を
超え１．０未満としたのである。
【００１８】炭化物形成元素であるＴｉ，Ｎｂ，Ｖを添
加しても、腐食速度には影響を与えない。また少量のＭ
ｏ，Ｃｕ，Ｎを含有する場合も同様に優れた耐食性が得
られる。なお、Ｐ、Ｓはいずれも耐食性、加工性を阻害
する元素であり、実用的に可能な範囲で少なくする。一
応の目安としてはＳは０．０１％以下、Ｐは０．０３％
以下である。
加しても、腐食速度には影響を与えない。また少量のＭ
ｏ，Ｃｕ，Ｎを含有する場合も同様に優れた耐食性が得
られる。なお、Ｐ、Ｓはいずれも耐食性、加工性を阻害
する元素であり、実用的に可能な範囲で少なくする。一
応の目安としてはＳは０．０１％以下、Ｐは０．０３％
以下である。
【００１９】
【実施例】表１に示す成分組成からなる本発明合金鋼お
よび比較材を、各１０ｋｇ溶製し、熱間圧延機で１５ｍ
ｍ厚さの熱延板に圧延した後、溶体化処理を施した。こ
のようにして得られた材料から、機械加工により幅１５
ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚さ５ｍｍの腐食試験片を製作し
た。各試験片は研磨紙の８００番まで研磨後、脱脂を施
した。
よび比較材を、各１０ｋｇ溶製し、熱間圧延機で１５ｍ
ｍ厚さの熱延板に圧延した後、溶体化処理を施した。こ
のようにして得られた材料から、機械加工により幅１５
ｍｍ×長さ２０ｍｍ×厚さ５ｍｍの腐食試験片を製作し
た。各試験片は研磨紙の８００番まで研磨後、脱脂を施
した。
【００２０】
【表１】
【００２１】腐食試験は、都市ごみ焼却炉の加熱器管上
に堆積したダストを採取し、このダストを塗布した腐食
試験片を、実験室の加熱炉で加熱するという方法で実施
した。上述した腐食試験を詳述すると、重量比でダスト
９および腐食を加速するための塩化亜鉛１の混合塩を調
整し、腐食試験片の全表面に５０ｍｇ／ｃｍ2 の割合で
均一に塗布し乾燥した後、アルミナボートの上に試験片
を置き、４５０℃の炉温で２０時間加熱した。
に堆積したダストを採取し、このダストを塗布した腐食
試験片を、実験室の加熱炉で加熱するという方法で実施
した。上述した腐食試験を詳述すると、重量比でダスト
９および腐食を加速するための塩化亜鉛１の混合塩を調
整し、腐食試験片の全表面に５０ｍｇ／ｃｍ2 の割合で
均一に塗布し乾燥した後、アルミナボートの上に試験片
を置き、４５０℃の炉温で２０時間加熱した。
【００２２】加熱中炉内雰囲気ガスとして、３０％Ｈ2
Ｏ、０．１％ＨＣｌ、０．０３％ＮＯ2 、０．０３％Ｓ
Ｏ2 および残部が空気からなる混合ガスを、継続して炉
内に供給した。雰囲気の圧力は常圧であり、混合ガスの
供給割合は１リットル／分とした。
Ｏ、０．１％ＨＣｌ、０．０３％ＮＯ2 、０．０３％Ｓ
Ｏ2 および残部が空気からなる混合ガスを、継続して炉
内に供給した。雰囲気の圧力は常圧であり、混合ガスの
供給割合は１リットル／分とした。
【００２３】各試験片の腐食による減量は、加熱後試験
片の表面に生成された腐食スケールを、薬品を用いて除
去した後、試験片の重量を測定し、あらかじめ測定して
おいた加熱前の試験片の重量から加熱後の試験片の重量
を差し引いて算出した。さらに、算出した腐食減量を基
に腐食速度（ｍｍ／年）を求めた。
片の表面に生成された腐食スケールを、薬品を用いて除
去した後、試験片の重量を測定し、あらかじめ測定して
おいた加熱前の試験片の重量から加熱後の試験片の重量
を差し引いて算出した。さらに、算出した腐食減量を基
に腐食速度（ｍｍ／年）を求めた。
【００２４】腐食試験の結果を表１に示す。表１から明
らかなように、本発明合金鋼の腐食速度はいずれも３ｍ
ｍ／年以下であるのに対して、比較材の腐食速度は４ｍ
ｍ／年を超えるものがほとんどであり、本発明合金鋼が
ごみ焼却炉のような、塩化物を多量に含む高温溶融塩中
でも十分に使用に耐えることが分かる。
らかなように、本発明合金鋼の腐食速度はいずれも３ｍ
ｍ／年以下であるのに対して、比較材の腐食速度は４ｍ
ｍ／年を超えるものがほとんどであり、本発明合金鋼が
ごみ焼却炉のような、塩化物を多量に含む高温溶融塩中
でも十分に使用に耐えることが分かる。
【００２５】図１は、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系３元状態図上
に各合金鋼の腐食量を表したものである。図中に線で囲
んだ部分が本発明合金鋼のＣｒ、Ｎｉの限定範囲および
ＦｅとＣｒ、ＦｅとＮｉの量比を満足する範囲である
が、この範囲の腐食速度が、範囲外の合金鋼の腐食速度
と比較して小さいことが分かる。
に各合金鋼の腐食量を表したものである。図中に線で囲
んだ部分が本発明合金鋼のＣｒ、Ｎｉの限定範囲および
ＦｅとＣｒ、ＦｅとＮｉの量比を満足する範囲である
が、この範囲の腐食速度が、範囲外の合金鋼の腐食速度
と比較して小さいことが分かる。
【００２６】
【発明の効果】本発明により、塩化物を含む高温溶融塩
中で使用する機器、構造物の素材として、価格が安く、
かつ十分に耐食性に優れているＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金
鋼を提供することができる。
中で使用する機器、構造物の素材として、価格が安く、
かつ十分に耐食性に優れているＦｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金
鋼を提供することができる。
【図１】合金鋼の腐食量を表したＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系３
元状態図である。
元状態図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、Ｃ：０.０４％以下、Ｓｉ：
０．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ｃｒ：１８％を越
え３０％未満、Ｎｉ：１０％を越え３５％未満、Ｃａ＋
Ｍｇ：０.０００５〜０.００５％を含有し、Ｃｒの含有
量とＦｅの含有量との比Ｃｒ／Ｆｅが０．３３を超え
０．７未満、Ｎｉの含有量とＦｅの含有量との比Ｎｉ／
Ｆｅが０．３３を超え１．０未満であることを特徴とす
る塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有する
Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17426794A JPH0841595A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有する Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17426794A JPH0841595A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有する Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0841595A true JPH0841595A (ja) | 1996-02-13 |
Family
ID=15975666
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17426794A Withdrawn JPH0841595A (ja) | 1994-07-26 | 1994-07-26 | 塩化物を含む溶融塩中において優れた耐食性を有する Ｆｅ−Ｃｒ−Ｎｉ系合金鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0841595A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334253B1 (ko) * | 1999-11-22 | 2002-05-02 | 장인순 | 고온 용융염에서 내부식성이 우수한 합금강 |
| WO2019138987A1 (ja) | 2018-01-10 | 2019-07-18 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系耐熱合金及びその製造方法、及び、オーステナイト系耐熱合金材 |
| WO2019138986A1 (ja) | 2018-01-10 | 2019-07-18 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系耐熱合金及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-07-26 JP JP17426794A patent/JPH0841595A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100334253B1 (ko) * | 1999-11-22 | 2002-05-02 | 장인순 | 고온 용융염에서 내부식성이 우수한 합금강 |
| WO2019138987A1 (ja) | 2018-01-10 | 2019-07-18 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系耐熱合金及びその製造方法、及び、オーステナイト系耐熱合金材 |
| WO2019138986A1 (ja) | 2018-01-10 | 2019-07-18 | 日本製鉄株式会社 | オーステナイト系耐熱合金及びその製造方法 |
| CN111601913A (zh) * | 2018-01-10 | 2020-08-28 | 日本制铁株式会社 | 奥氏体系耐热合金及其制造方法 |
| KR20200103822A (ko) | 2018-01-10 | 2020-09-02 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 오스테나이트계 내열 합금 및 그 제조 방법 |
| KR20200105703A (ko) | 2018-01-10 | 2020-09-08 | 닛폰세이테츠 가부시키가이샤 | 오스테나이트계 내열 합금 및 그 제조 방법, 및, 오스테나이트계 내열 합금재 |
| US11248297B2 (en) | 2018-01-10 | 2022-02-15 | Nippon Steel Corporation | Austenitic heat resistant alloy and method for producing same, and austenitic heat-resistant alloy material |
| CN111601913B (zh) * | 2018-01-10 | 2022-03-04 | 日本制铁株式会社 | 奥氏体系耐热合金及其制造方法 |
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