JPS59136464A - ボイラチユ−ブ - Google Patents
ボイラチユ−ブInfo
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- JPS59136464A JPS59136464A JP984383A JP984383A JPS59136464A JP S59136464 A JPS59136464 A JP S59136464A JP 984383 A JP984383 A JP 984383A JP 984383 A JP984383 A JP 984383A JP S59136464 A JPS59136464 A JP S59136464A
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- boiler tube
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- temperature
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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】
〔発明の利用分野〕
本発明はボイラチューブに係り、特に石炭燃焼を含む６
００Ｃ以上の蒸気温度を得るための発電プラント用に好
適なボイラチューブに関する。
００Ｃ以上の蒸気温度を得るための発電プラント用に好
適なボイラチューブに関する。
従来の発電プラント用ボイラチューブ材として、チュー
ブ内蒸気温度が約５７０Ｃ以下、燃焼ガス側のチューブ
外壁面の温度が６００〜６５０Ｃの比較的低温側では２
−！−Ｃｒ−ＩＭｏや９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の低合金鋼が使
用され、高温側では５ＵＳ３０４，５Ｕ８３２１並びに
ＳＵＳ ３４７等のオーステナイト系ステンレス鋼が使
用されている。
ブ内蒸気温度が約５７０Ｃ以下、燃焼ガス側のチューブ
外壁面の温度が６００〜６５０Ｃの比較的低温側では２
−！−Ｃｒ−ＩＭｏや９Ｃｒ−１Ｍｏ鋼の低合金鋼が使
用され、高温側では５ＵＳ３０４，５Ｕ８３２１並びに
ＳＵＳ ３４７等のオーステナイト系ステンレス鋼が使
用されている。
しかし、近年、資源、エネルギーの有効利用の点から、
ボイラ燃料としては重油から石炭へ移行し、発電効率面
上等の理由から蒸気温度を６００ Ｃ。
ボイラ燃料としては重油から石炭へ移行し、発電効率面
上等の理由から蒸気温度を６００ Ｃ。
さらに６５０Ｃ程度まで上昇させる高温尚圧化が図られ
るすう勢にある。そのため、ボイラチューブ内蒸気温度
及びチューブ外壁面の温度を従来よジ約３０〜１００′
ｃ上昇させ、圧力を２５０〜３５０ ＫＳＩ ｆ ／ｃ
ｍ２まで上昇させなければならない〇しかし一般に蒸気
温度６００Ｃ付近の温度域で使用されている従来のオー
ステナイト系ステンレス鋼は６５０Ｃ以上となるとクリ
ープ破断強度が極端に低下し、更に水蒸気酸化やガス腐
食も増大する。従って６５０ｔＺ’以上の蒸気温度に対
するボイラチューブ用材料としては、８ＵＳ３０４，５
ＵＳ３２１ 、８ＵＳ３４７：Ａ−−ステナイト系ステ
ンレス鋼よりも強度が高く、かつ耐食性に優れたものが
要求される。このような材料として２ｉ％Ｃｒ−３２％
Ｎｉ系のオーステナイト鋼が考えられる。
るすう勢にある。そのため、ボイラチューブ内蒸気温度
及びチューブ外壁面の温度を従来よジ約３０〜１００′
ｃ上昇させ、圧力を２５０〜３５０ ＫＳＩ ｆ ／ｃ
ｍ２まで上昇させなければならない〇しかし一般に蒸気
温度６００Ｃ付近の温度域で使用されている従来のオー
ステナイト系ステンレス鋼は６５０Ｃ以上となるとクリ
ープ破断強度が極端に低下し、更に水蒸気酸化やガス腐
食も増大する。従って６５０ｔＺ’以上の蒸気温度に対
するボイラチューブ用材料としては、８ＵＳ３０４，５
ＵＳ３２１ 、８ＵＳ３４７：Ａ−−ステナイト系ステ
ンレス鋼よりも強度が高く、かつ耐食性に優れたものが
要求される。このような材料として２ｉ％Ｃｒ−３２％
Ｎｉ系のオーステナイト鋼が考えられる。
しかし、このオーステナイト鋼の場合、ボイラチューブ
外壁温度７２０ｃにおける１０００時間クリープ破断強
度は５．３ Ｋｆｆ ／鯛２程度であり、圧力３５０
ａｔｇ の６５０７ｒタービン用ボイラチユーブの許
容圧力５．５ Ｋｐ ／ ｒＩｒｌｎ”以上での使用に
は問題がある。
外壁温度７２０ｃにおける１０００時間クリープ破断強
度は５．３ Ｋｆｆ ／鯛２程度であり、圧力３５０
ａｔｇ の６５０７ｒタービン用ボイラチユーブの許
容圧力５．５ Ｋｐ ／ ｒＩｒｌｎ”以上での使用に
は問題がある。
本発明の目的は、高温強度と耐食性に優れ、主蒸気温度
６００〜６５０Ｃ発屯用プラントとして使用できるボイ
ラチューブを提供することにある。
６００〜６５０Ｃ発屯用プラントとして使用できるボイ
ラチューブを提供することにある。
本発明の第１は、Ｎ量比でＣ：０．０２〜０．１５％、
ｓ ｔ ： ｏ、ｓ〜ａ、ｓ％、Ｍｎ：２％以下、Ｎ
ｉ：２０〜４２％、Ｃｒ ： ２０．５〜２７％、ＭＯ
：０．５〜３％、Ｎｂ＋’ｌ”ａ：１％以下、Ｂ ：
０．０００５〜０．００５％と、史にＴｉ：０．５％以
下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｃｕ：４％以下、Ｎ：０．０
５〜０．１％及びＣｏ二２％以下の少なくとも１種以上
とを含有し、実質的に全オーステナイト組織を有するボ
イラチューブである。
ｓ ｔ ： ｏ、ｓ〜ａ、ｓ％、Ｍｎ：２％以下、Ｎ
ｉ：２０〜４２％、Ｃｒ ： ２０．５〜２７％、ＭＯ
：０．５〜３％、Ｎｂ＋’ｌ”ａ：１％以下、Ｂ ：
０．０００５〜０．００５％と、史にＴｉ：０．５％以
下、Ｚｒ：０．５％以下、Ｃｕ：４％以下、Ｎ：０．０
５〜０．１％及びＣｏ二２％以下の少なくとも１種以上
とを含有し、実質的に全オーステナイト組織を有するボ
イラチューブである。
本発明の第２は、重量比−？ｌ’Ｃ： ０．０２〜０．
１５％、 Ｓｉ ： ０．５〜３．５％、Ｍｆｌ：２％
以下、Ｎｉ：２０〜４２％、Ｃｒ ： ２０．５〜２７
％、ＭＯ：０、５〜３％、Ｎｂ＋Ｔａ：１％以下、Ｂ
： ０．０００５〜０．００５％、 Ａ、！： ０．
０２〜０．５％と、史にＴｉ：０．５％以下、Ｚｒ：０
．５％以下、Ｃｕ：４％以下、Ｎ：０．０５〜０．１％
とを含有し、実質的に全オルステナイト組織を有するボ
イラチューブである。
１５％、 Ｓｉ ： ０．５〜３．５％、Ｍｆｌ：２％
以下、Ｎｉ：２０〜４２％、Ｃｒ ： ２０．５〜２７
％、ＭＯ：０、５〜３％、Ｎｂ＋Ｔａ：１％以下、Ｂ
： ０．０００５〜０．００５％、 Ａ、！： ０．
０２〜０．５％と、史にＴｉ：０．５％以下、Ｚｒ：０
．５％以下、Ｃｕ：４％以下、Ｎ：０．０５〜０．１％
とを含有し、実質的に全オルステナイト組織を有するボ
イラチューブである。
以下、本発明を更に詳細に説明する。
ＣはＭＯ，Ｎｂ、’［：’ｉ、等の炭化物形成元素と結
合して炭化物を形成し、高温強度を高めるが、０．１５
％以上含有すると、加工性、延性及び浴接性が著しく低
下するため、０．１５％以下にしなければならない。特
に０．０２〜０．１％が好ましい。
合して炭化物を形成し、高温強度を高めるが、０．１５
％以上含有すると、加工性、延性及び浴接性が著しく低
下するため、０．１５％以下にしなければならない。特
に０．０２〜０．１％が好ましい。
８ｉは０．５％以上で耐食性を向上させるが、３．５％
以上になると製造性、加工性をそこなうとともに、フェ
ライト相を析出するため３，５％以下でなければならな
い。
以上になると製造性、加工性をそこなうとともに、フェ
ライト相を析出するため３，５％以下でなければならな
い。
ＭｎはＳｉ同様に重要な脱酸成分であるが、多すぎると
耐酸化性が低下するため２．０％以下がよい。
耐酸化性が低下するため２．０％以下がよい。
ＮｉはＣｒと共存して加工性ｋ Ｍ＋めるとともにオー
ステナイト組織を安定に保ち、高温強度を高める。本発
明鋼Ｆｉ２０．５〜２７％のＣｒと、Ｍ ｏ 。
ステナイト組織を安定に保ち、高温強度を高める。本発
明鋼Ｆｉ２０．５〜２７％のＣｒと、Ｍ ｏ 。
Ｎｂ、 Ｔｉ、３ｉ等のフェライト生成元素とを含むの
で安定なオーステナイト相を得るためにはＮｉは２０〜
４２％が必要である。Ｎｉは多い程、高温において安定
な組織が得られるが、逆に多すぎると柱状晶が粗大化し
て加工性が悪くなる。特に好ましいＮｉ量は３０〜３５
％である。
で安定なオーステナイト相を得るためにはＮｉは２０〜
４２％が必要である。Ｎｉは多い程、高温において安定
な組織が得られるが、逆に多すぎると柱状晶が粗大化し
て加工性が悪くなる。特に好ましいＮｉ量は３０〜３５
％である。
Ｏｒは石炭燃焼ガスによる高温腐食に対し有効であり、
また水蒸気酸化に対しても有効であり、２０．５％以上
とする必要がある。しかし２７％を超えても高温腐食や
水蒸気酸化の効果は変らず、却って熱間加工性を著しく
損う。特に望ましいＣｒ量は２１〜２５％である。
また水蒸気酸化に対しても有効であり、２０．５％以上
とする必要がある。しかし２７％を超えても高温腐食や
水蒸気酸化の効果は変らず、却って熱間加工性を著しく
損う。特に望ましいＣｒ量は２１〜２５％である。
ＭＯは石炭燃焼による高温腐食に悪影響を与えることす
く、オーステナイトマトリックスを強化し、一部は炭化
物として析出し高温強度を上げるとともに結晶粒界を強
化させるために０．５％以上必要である。しかし３％金
超えると加工性を低下させるとともにシグマ相の析出を
容易にする。特に好ましいＭＯ量は１．０〜２．０％で
ある。
く、オーステナイトマトリックスを強化し、一部は炭化
物として析出し高温強度を上げるとともに結晶粒界を強
化させるために０．５％以上必要である。しかし３％金
超えると加工性を低下させるとともにシグマ相の析出を
容易にする。特に好ましいＭＯ量は１．０〜２．０％で
ある。
ＮｂおよびＴａは炭化物として析出し、尚温強度を上げ
るとともに延性を向上させる。この延性と強度の両方を
得るためには１％以下でなければならない。
るとともに延性を向上させる。この延性と強度の両方を
得るためには１％以下でなければならない。
Ｂはクリープ破断強度、特に長時間クリープ破断強度を
向上させる元素であるが、更にボイラチューブとしての
加工性、耐食性及び溶接性の向上にも有効である。ここ
で特にボイラチューブの製造工程および使用状態との関
係においてＢ添加の効果を説明する。ボイラチューブは
通常、溶解、造塊、分塊圧延、熱間押出、冷間抽伸、溶
体化処理を経て製造される。熱間押出では結晶粒度調整
、冷間抽伸では組織調整が施され、溶体化処理は１１０
０〜１２００Ｃの条件で行なわれる。ボイラチューブの
寸法は外径３０〜８０笹、肉厚７〜１６ｇｎであり、溶
接により発電プラントに設置される。
向上させる元素であるが、更にボイラチューブとしての
加工性、耐食性及び溶接性の向上にも有効である。ここ
で特にボイラチューブの製造工程および使用状態との関
係においてＢ添加の効果を説明する。ボイラチューブは
通常、溶解、造塊、分塊圧延、熱間押出、冷間抽伸、溶
体化処理を経て製造される。熱間押出では結晶粒度調整
、冷間抽伸では組織調整が施され、溶体化処理は１１０
０〜１２００Ｃの条件で行なわれる。ボイラチューブの
寸法は外径３０〜８０笹、肉厚７〜１６ｇｎであり、溶
接により発電プラントに設置される。
すなわち、ボイラチューブは熱間及び冷間加工によジ製
作されるが、Ｂの添加量によって加工度が変化する。第
１図において、Ｂの添加量が０、０００５％以上となる
と加工度が向上するが、Ｂの添加量が０．００５％を超
えるとホウ化物が生成され、更に０．０１％を超えると
ホウ化物量が多くなり、かつ共晶も生成される。ホウ化
物は加工性を低下させる安置となるので加工性の面から
、Ｂの添加量は０．０００５〜０．００５ ％とする
必要がある。
作されるが、Ｂの添加量によって加工度が変化する。第
１図において、Ｂの添加量が０、０００５％以上となる
と加工度が向上するが、Ｂの添加量が０．００５％を超
えるとホウ化物が生成され、更に０．０１％を超えると
ホウ化物量が多くなり、かつ共晶も生成される。ホウ化
物は加工性を低下させる安置となるので加工性の面から
、Ｂの添加量は０．０００５〜０．００５ ％とする
必要がある。
またクリープ破断強度の点からもＢは０．０００５％以
上必要でおり、０．００５％を超えると逆に強度が低下
する。更にＢの添加によっても溶接性を低下させること
もない。
上必要でおり、０．００５％を超えると逆に強度が低下
する。更にＢの添加によっても溶接性を低下させること
もない。
Ａ４は浴湯の脱酸剤であるとともに、ＭＯとの相互作用
により母材を強化する。さらに、Ｎとの親和力が高く、
Ｎ ｂＮ、 Ｔ ｉＮ、 Ｚ ｒ Ｎｏ Ｃｒ、Ｎ。
により母材を強化する。さらに、Ｎとの親和力が高く、
Ｎ ｂＮ、 Ｔ ｉＮ、 Ｚ ｒ Ｎｏ Ｃｒ、Ｎ。
ＢＮ等の有害な窒化物の析出を抑制するため、クリープ
破断強度の向上に重要な元素である。なお、Ａｔはフェ
ライト生成元素であるため０．５％以下にする必要があ
る。特に０．０５〜０．２０％が好ましい。
破断強度の向上に重要な元素である。なお、Ａｔはフェ
ライト生成元素であるため０．５％以下にする必要があ
る。特に０．０５〜０．２０％が好ましい。
Ｔｉ及び７．ｒは一部脱酸剤として作用し、またマトリ
ックス中に炭化物として析出し高ｌＮＡ延性を向上させ
るとともに、結晶粒を微細化し、強度を向上させる。し
かし、多すぎると溶接性を害し、溶接欠陥を生成するた
め、それぞれ０．５％以下でなければならない。特に０
．３％以下が好ましい。
ックス中に炭化物として析出し高ｌＮＡ延性を向上させ
るとともに、結晶粒を微細化し、強度を向上させる。し
かし、多すぎると溶接性を害し、溶接欠陥を生成するた
め、それぞれ０．５％以下でなければならない。特に０
．３％以下が好ましい。
Ｃｕはオーステナイト生成元素であり、Ｎｉの代替成分
として有効である。しかし、多量に添加すると、高温で
の粒界脆化を助長させるとともに、高温割れ感受性を高
めるため２％を上限とする必要がある。特に２％以下が
好ましい。
として有効である。しかし、多量に添加すると、高温で
の粒界脆化を助長させるとともに、高温割れ感受性を高
めるため２％を上限とする必要がある。特に２％以下が
好ましい。
Ｎはオーステナイト組織を安定にする作用があシ、オー
ステナイト鋼におけるＮの含有量はＣｒの１％程度が適
当であるが、Ｎの添加量は０．０５〜１％とする。
ステナイト鋼におけるＮの含有量はＣｒの１％程度が適
当であるが、Ｎの添加量は０．０５〜１％とする。
ＣＯはオーステナイト生成元素であり、耐酸化性を向上
させるとともに、高温強度及び延性を向上させる。多す
き゛ると刀ロエ性及び溶接性を低下させるため２％以下
でなければならない。
させるとともに、高温強度及び延性を向上させる。多す
き゛ると刀ロエ性及び溶接性を低下させるため２％以下
でなければならない。
第１表に実験に用いた試料の化学成分（重量％）を示す
。比較鋼Ａｌ （Ｓ ＵＳ ３２１ ）、Ａ２（ＳＵ８
３１６）及びＡ３ （Ａ１１ｏｙ８００）は肉厚８〜１
４ｍ、外径４０〜６０喘のチューブより試験片を採取し
た。比較鋼＆１〜Ｊｆ６．３及び本発明鋼Ａ１〜Ａ１２
を供試材として７２０Ｃでクリープ破断試験を実施した
。試験片は全て直径６ｒａｎ、平行部３０間で実施した
。
。比較鋼Ａｌ （Ｓ ＵＳ ３２１ ）、Ａ２（ＳＵ８
３１６）及びＡ３ （Ａ１１ｏｙ８００）は肉厚８〜１
４ｍ、外径４０〜６０喘のチューブより試験片を採取し
た。比較鋼＆１〜Ｊｆ６．３及び本発明鋼Ａ１〜Ａ１２
を供試材として７２０Ｃでクリープ破断試験を実施した
。試験片は全て直径６ｒａｎ、平行部３０間で実施した
。
第２図に７２０ｔｒ、１０００時間のクリープ破断強度
を示す。本発明鋼Ａ１〜Ａ１２は、比較鋼よυ高強度を
示し、比較鋼の中で最も強いＩ６．（Ａｌｌｏｙ８００
）と比較しても、本発明鋼は１，１〜１．２０倍の高い
強度’ｋＶしている。
を示す。本発明鋼Ａ１〜Ａ１２は、比較鋼よυ高強度を
示し、比較鋼の中で最も強いＩ６．（Ａｌｌｏｙ８００
）と比較しても、本発明鋼は１，１〜１．２０倍の高い
強度’ｋＶしている。
第２衣は、７２０ｔｌ？、１０’時間クリープ破断強度
を直線外挿により求めた結果を示す。６５０ｔＺ’、３
５０ａｔｇの起々臨界圧ボイラー用チューブの設計応力
は７２０Ｃ，１０’時間で５．５ＫｑｔＺ調２以上であ
り、本発明鋼は十分に使用可能である。
を直線外挿により求めた結果を示す。６５０ｔＺ’、３
５０ａｔｇの起々臨界圧ボイラー用チューブの設計応力
は７２０Ｃ，１０’時間で５．５ＫｑｔＺ調２以上であ
り、本発明鋼は十分に使用可能である。
第 ２ 表
■
１戸
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、主蒸気温度６５０Ｃ１圧
力３５０ ａｔｇの超々臨界圧発電プラントの設計条件
を満足しうるボイラチューブを提供することができる。
力３５０ ａｔｇの超々臨界圧発電プラントの設計条件
を満足しうるボイラチューブを提供することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １０重量比で、Ｃ： ０．０２〜０．１ｓ％ｔ Ｓ ｉ
：０、５〜３．５％、Ｍｎ：２％以下、Ｎｉ：２０〜
４２％、Ｃｒ：２０．５〜２７％９Ｍｏ：０．５〜３％
、Ｎｂ＋Ｔａ ： １％以下、Ｂ：０．０Ｏ０５〜０．
００５％と、更にＴｉ：ｏ、ｓ％以下、Ｚｒ：０．５％
以下、ＣＬＩ：４％以下、Ｎ：０．０５〜０．１％及び
ｃｏ＝２％以下の少なくとも１棟以上とを含有し、実質
的に全オーステナイト組織を有することを特徴とするボ
イラチューブ。 ２、重量比で、Ｃ： ０．０２〜０．１５％、 Ｓ ｌ
：０、５〜３．５％、Ｍｎ：２％以下、Ｎｉ：２ｏ−
４２％、Ｃｒ ： ２０．５〜２７％、 Ｍｏ ： ０
．５ 〜３％ｓＮｂ＋Ｔａ：１％以下、Ｂ ： ０．０
００５〜０、００５％、 Ａ４ ： ０．０２〜０．５
％と、更にＴｉ＝０．５％以下、Ｚｒ：０．５％以下、
Ｃｕ：４％以下、Ｎ：０．０５〜０．１％とを含有し、
実質的に全オーステナイト組織を有することを特徴とす
るボイラチューブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP984383A JPS59136464A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | ボイラチユ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP984383A JPS59136464A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | ボイラチユ−ブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59136464A true JPS59136464A (ja) | 1984-08-06 |
| JPH0121864B2 JPH0121864B2 (ja) | 1989-04-24 |
Family
ID=11731403
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP984383A Granted JPS59136464A (ja) | 1983-01-26 | 1983-01-26 | ボイラチユ−ブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59136464A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59173249A (ja) * | 1983-03-19 | 1984-10-01 | Nippon Steel Corp | オ−ステナイト系耐熱合金 |
| JPS60204870A (ja) * | 1984-02-24 | 1985-10-16 | マンネスマン・アクチエンゲゼルシヤフト | 耐蝕性オーステナイト合金 |
| JPS63247341A (ja) * | 1987-04-02 | 1988-10-14 | Nkk Corp | オ−ステナイト系耐熱合金 |
| JP2004315973A (ja) * | 2003-04-14 | 2004-11-11 | General Electric Co <Ge> | 析出強化型ニッケル−鉄−クロム合金及びその処理方法 |
| JP2014084493A (ja) * | 2012-10-23 | 2014-05-12 | Nippon Yakin Kogyo Co Ltd | 溶接性に優れる被覆管用オーステナイト系Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒ合金 |
| CN104651754A (zh) * | 2015-02-05 | 2015-05-27 | 山东钢铁股份有限公司 | 一种高压锅炉管用低合金钢及其制备方法 |
| EP4509619A4 (en) * | 2022-04-11 | 2026-03-18 | Nippon Steel Corp | ALLOY MATERIAL |
-
1983
- 1983-01-26 JP JP984383A patent/JPS59136464A/ja active Granted
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59173249A (ja) * | 1983-03-19 | 1984-10-01 | Nippon Steel Corp | オ−ステナイト系耐熱合金 |
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| EP4509619A4 (en) * | 2022-04-11 | 2026-03-18 | Nippon Steel Corp | ALLOY MATERIAL |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0121864B2 (ja) | 1989-04-24 |
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