JPS629083A - 耐高温腐食性能と高温強度にすぐれた２重管 - Google Patents
耐高温腐食性能と高温強度にすぐれた２重管Info
- Publication number
- JPS629083A JPS629083A JP14682885A JP14682885A JPS629083A JP S629083 A JPS629083 A JP S629083A JP 14682885 A JP14682885 A JP 14682885A JP 14682885 A JP14682885 A JP 14682885A JP S629083 A JPS629083 A JP S629083A
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- JP
- Japan
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- less
- corrosion resistance
- high temperature
- alloy
- double pipe
- Prior art date
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- Rigid Pipes And Flexible Pipes (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】
「発明の目的」
本発明は耐高温腐食性能と高温強度にすぐれた２重管の
創案に係り、石炭や石油などを燃料とするボイラーにお
ける熱交換器などの管材に適した２重管を経済的に提供
しようとするものである。
創案に係り、石炭や石油などを燃料とするボイラーにお
ける熱交換器などの管材に適した２重管を経済的に提供
しようとするものである。
産業上の利用分野
熱交換器などの耐高温腐食性と高温強度に優れた管材。
従来の技術
ボイラーの蒸気条件はその熱効率を向上させるために温
度、圧力が共に上昇する傾向にあり、このような温度と
圧力の上昇はその熱交換器管材としてクリープ強度の高
いものを要求する。また石炭や石油のような燃料にはア
ルカリ金属、硫黄などの不純物が含まれており、上記の
ような熱交換器管の外面において高温腐食を惹起する。
度、圧力が共に上昇する傾向にあり、このような温度と
圧力の上昇はその熱交換器管材としてクリープ強度の高
いものを要求する。また石炭や石油のような燃料にはア
ルカリ金属、硫黄などの不純物が含まれており、上記の
ような熱交換器管の外面において高温腐食を惹起する。
然して４５０℃以下では炭素鋼管、４５０〜５４０℃で
はＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼が使用されて来たが、更に高温
高圧化の進んだ６５０℃以上のような高温強度に優れた
材料としては１８−８ステンレス鋼、Ｎｉ基合金などが
知られており、耐食性を補う方法としては例えば特公昭
５７−４７０６号公報にＣｒ、ａｚ、ｓｔなどの拡散浸
透処理することが発表され、このものと高クロムのＮｉ
基合金を外管材料とした２重管、高クロム合金を外面に
溶射肉盛した管（特公昭５９−３４７８６号公報）など
が提案されている。
はＣｒ−Ｍｏ系低合金鋼が使用されて来たが、更に高温
高圧化の進んだ６５０℃以上のような高温強度に優れた
材料としては１８−８ステンレス鋼、Ｎｉ基合金などが
知られており、耐食性を補う方法としては例えば特公昭
５７−４７０６号公報にＣｒ、ａｚ、ｓｔなどの拡散浸
透処理することが発表され、このものと高クロムのＮｉ
基合金を外管材料とした２重管、高クロム合金を外面に
溶射肉盛した管（特公昭５９−３４７８６号公報）など
が提案されている。
発明が解決しようとする問題点
然し上記したような従来のものにおいては、なおそれぞ
れに問題点を有している。即ち高強度のオーステナイト
系ステンレス鋼は比較的安価であるが上記したような蒸
気条件の上昇に対しては耐高温腐食性能が不足しており
、Ｎｉ基合金は耐高温腐食性能に優れているとしても合
金元素の含有量が多いので高価である。前記して高クロ
ム合金を用いるものではその高いクロム合金自体が高価
である上に難加工性であるため製造工程が複雑となり何
れの面からも高価である。溶射および肉盛も施工費用が
高額で、この点拡散浸透処理はコスト面では優れている
が例えば１１００℃で１０時間保持するなど高温での長
時間処理となるため結晶粒粗大化等による材質劣化を避
は得ない。
れに問題点を有している。即ち高強度のオーステナイト
系ステンレス鋼は比較的安価であるが上記したような蒸
気条件の上昇に対しては耐高温腐食性能が不足しており
、Ｎｉ基合金は耐高温腐食性能に優れているとしても合
金元素の含有量が多いので高価である。前記して高クロ
ム合金を用いるものではその高いクロム合金自体が高価
である上に難加工性であるため製造工程が複雑となり何
れの面からも高価である。溶射および肉盛も施工費用が
高額で、この点拡散浸透処理はコスト面では優れている
が例えば１１００℃で１０時間保持するなど高温での長
時間処理となるため結晶粒粗大化等による材質劣化を避
は得ない。
なお上記したような熱交換器管外面のアルカリ金兄や硫
黄による灰腐食については蒸気温度が５００℃を超えた
場合に発生し、石炭灰腐食の例では５１０″Ｃから認め
られ、５４０℃では１８−８ステンレス鋼であっても腐
食速度が０．８ｍｍ／Ｙｅａｒに達することがＷ、Ｎｅ
１ｓｏｎ＋ Ｃ，Ｃａ１ｎ、 Ｊｒによって報告されて
おり（Ｊ、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｐａｗｅｒ
Ｖｏｌ、 ８２． Ｎ０．１ ）、このような面につい
ての好ましい解決法は未だ確立されるに到っていない。
黄による灰腐食については蒸気温度が５００℃を超えた
場合に発生し、石炭灰腐食の例では５１０″Ｃから認め
られ、５４０℃では１８−８ステンレス鋼であっても腐
食速度が０．８ｍｍ／Ｙｅａｒに達することがＷ、Ｎｅ
１ｓｏｎ＋ Ｃ，Ｃａ１ｎ、 Ｊｒによって報告されて
おり（Ｊ、Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｐａｗｅｒ
Ｖｏｌ、 ８２． Ｎ０．１ ）、このような面につい
ての好ましい解決法は未だ確立されるに到っていない。
「発明の構成」
問題点を解決するための手段
外管と内管から成り、外管材料がＣｒ：５〜２５ｗｔ”
、５１４ｗｔ％以下、Ｍｎ４ｗｔ％以下で、Ｃが内管
Ｃ濃度のＶ４〜４倍の化学成分を有する合金であり、内
管材料がその使用温度で４．２ ｋｇ ｆ ／ ｎｉ”
以上の許容応力を有する合金であることを特徴、とすよ
り高温腐食条件下での腐食量を低減する。Ｓｉを４ｗｔ
％以下、Ｍｎ ４ ｉｙｔ％以下とすることにより耐食
性を改善し、しかも高温条件下でのσ相などの脆い相の
析出をなからしめる。
、５１４ｗｔ％以下、Ｍｎ４ｗｔ％以下で、Ｃが内管
Ｃ濃度のＶ４〜４倍の化学成分を有する合金であり、内
管材料がその使用温度で４．２ ｋｇ ｆ ／ ｎｉ”
以上の許容応力を有する合金であることを特徴、とすよ
り高温腐食条件下での腐食量を低減する。Ｓｉを４ｗｔ
％以下、Ｍｎ ４ ｉｙｔ％以下とすることにより耐食
性を改善し、しかも高温条件下でのσ相などの脆い相の
析出をなからしめる。
外管材料のＣ量が内管Ｃ濃度のＶ４〜４倍とすることに
より両管材のＣ活量が同程度となり、浸炭或いは脱炭を
生ぜしめないこととなって内管材の強度を保証する。
より両管材のＣ活量が同程度となり、浸炭或いは脱炭を
生ぜしめないこととなって内管材の強度を保証する。
内管材の当該使用温度における許容応力が４．２ｋｇ
ｆ ／−以上とされることにより高圧化に際しチューブ
のＴ／Ｄを低くし適切に製造せしめる。
ｆ ／−以上とされることにより高圧化に際しチューブ
のＴ／Ｄを低くし適切に製造せしめる。
外管材料にＭｏ：２ｗｔ％以下、Ａ１：２ｗｔ％以下、
Ｎｉ：４ｗｔ％以下、Ｙ ： ０．１ｗｔ％、Ｃｅ ：
０．１ｗｔ％以下の何れか１種又は２種以上を適切に
含有せしめ得、それによって耐食性ないし溶接性を改善
することができる。
Ｎｉ：４ｗｔ％以下、Ｙ ： ０．１ｗｔ％、Ｃｅ ：
０．１ｗｔ％以下の何れか１種又は２種以上を適切に
含有せしめ得、それによって耐食性ないし溶接性を改善
することができる。
実施例
上記したような本発明について更に説明すると、本発明
によるものは内管と外管からなる２重管であって、内管
としてはその使用温度で４．２ ｋｇ ｆ ／龍″以上
の許容応力を有する合金である。叩ち内管の許容応力が
４．２ｋｇｆ／−以下では高圧化に際してチューブのＴ
／Ｄが太き（なり製造不可能となる傾向があり、上記の
ように限定した。上記許容応力は１０’ｌ（ｒクリープ
強度の平均値（外挿値）×０．６である。
によるものは内管と外管からなる２重管であって、内管
としてはその使用温度で４．２ ｋｇ ｆ ／龍″以上
の許容応力を有する合金である。叩ち内管の許容応力が
４．２ｋｇｆ／−以下では高圧化に際してチューブのＴ
／Ｄが太き（なり製造不可能となる傾向があり、上記の
ように限定した。上記許容応力は１０’ｌ（ｒクリープ
強度の平均値（外挿値）×０．６である。
又外管については、下記のようなｗｔ％（以下単に％と
いう）の組成を有するフェライト相、または焼戻しマル
テンサイト相、ベイナイト相、フェライト＋マルテンサ
イト相、フェライト相＋ベイナイト相である単相或いは
２相合金である。
いう）の組成を有するフェライト相、または焼戻しマル
テンサイト相、ベイナイト相、フェライト＋マルテンサ
イト相、フェライト相＋ベイナイト相である単相或いは
２相合金である。
（Ａ） Ｃｒ ： ５〜２５％。
Ｃｒは、耐食性向上のため必要であって、５％以上のＣ
ｒを含有すれば１８−８系ステンレス鋼の１／３以下の
腐食速度が得られる。２５％以上のＣｒ−を含むフェラ
イト系合金はσ相などの脆い相が高温での使用中に析出
し実用的でない。
ｒを含有すれば１８−８系ステンレス鋼の１／３以下の
腐食速度が得られる。２５％以上のＣｒ−を含むフェラ
イト系合金はσ相などの脆い相が高温での使用中に析出
し実用的でない。
（Ｂ） Ｓｔ ： ４％以下。
Ｓｉは脱酸剤として必要であり、又前記したＣｒと同様
に耐食性向上に効果があるが、４％以上含有すると高温
での使用中にσ相などの脆い相を析出させるので、これ
を上限とする。
に耐食性向上に効果があるが、４％以上含有すると高温
での使用中にσ相などの脆い相を析出させるので、これ
を上限とする。
（Ｃ）Ｍｎ：４％以下。
Ｍｎの添加は脱硫剤として必要であり、又耐食性の改善
にも効果があるが、４％以上となるとＳｉと同様に害が
あるので４％を上限とする。
にも効果があるが、４％以上となるとＳｉと同様に害が
あるので４％を上限とする。
（Ｄ）Ｃ：（内管材のＣ含有量）×（Ａ〜４）。
Ｃは合金溶製上不可避の元素であり、又内管材のＣ活量
と同程度でなければ内管材に浸炭或いは脱炭を生じ、前
記したような内管材の強度を保証できない。即ち内管材
におけるＣ含有量の４分の１から４倍の範囲内とするこ
とが必要である。
と同程度でなければ内管材に浸炭或いは脱炭を生じ、前
記したような内管材の強度を保証できない。即ち内管材
におけるＣ含有量の４分の１から４倍の範囲内とするこ
とが必要である。
（Ｅ）Ｎｂ：１％以下。
Ｎｂを添加しなくても充分な性能を得ることができるが
、Ｎｂを添加することにより耐食性を更に改善し得る。
、Ｎｂを添加することにより耐食性を更に改善し得る。
しかし１％以上の添加では溶接性が悪化するから１％以
内とすべきである。
内とすべきである。
（Ｆ）Ｍｏ：２％以下。
Ｍｏは金属組織の調整に利用され、また溶接性を改善す
るが、２％を超えて添加すると耐食性を・著しく害する
ので、これを上限とする。
るが、２％を超えて添加すると耐食性を・著しく害する
ので、これを上限とする。
（Ｇ） Ｙ、 Ｃｅ ： ０．１％以下。
ＹおよびＣｅは耐食性を改善するが、それぞれ０．１％
以上も添加しても飽和し、無意味であって、これを上限
とする。
以上も添加しても飽和し、無意味であって、これを上限
とする。
（Ｈ）Ａｊ２：２％以下。
Ａｌは脱酸剤として有効であり、耐食性も改善するが、
２％を超えて添加することは脆い相の析出を助長するの
で、２％以下とすべきである。
２％を超えて添加することは脆い相の析出を助長するの
で、２％以下とすべきである。
（１）Ｎｉ：４％以下。
Ｎｉは耐食性を改善するが、添加しすぎると残留オース
テナイト相が生ずるので上限を４％とすることが必要で
ある。
テナイト相が生ずるので上限を４％とすることが必要で
ある。
次に外管の長さについては０．１ｍｍ以上４顛以下とす
る。即ちその厚さが０．１ｍ以下では使用中に外管が腐
食して存在しなくなる可能性が高＜、一方４ｔｍ以上の
厚さとすることは伝熱性を損ない、無意味である。
る。即ちその厚さが０．１ｍ以下では使用中に外管が腐
食して存在しなくなる可能性が高＜、一方４ｔｍ以上の
厚さとすることは伝熱性を損ない、無意味である。
本発明によるものの具体的な製造例について説明すると
以下の如くである。
以下の如くである。
本発明者等の用いた供試鋼の成分組成は次の第１表に示
す通りである。
す通りである。
父上記したような供試鋼を用い、次の第２表に示すよう
な組合わせによって本発明による２重管および比較管を
熱間押出し、冷牽によって製造した。なお２重管用ビレ
ットは特願昭５０−１２２４０５号の方法によって調整
した。比較管における＆１ｌｉＢとＫの組合わせは鋼に
のＣｒが低い。
な組合わせによって本発明による２重管および比較管を
熱間押出し、冷牽によって製造した。なお２重管用ビレ
ットは特願昭５０−１２２４０５号の方法によって調整
した。比較管における＆１ｌｉＢとＫの組合わせは鋼に
のＣｒが低い。
上記したような第２表の管において管外面から１．２ｍ
ｍ厚さで、１５鶴×２５鶴の腐食試験片を削り出し、４
１％ＫｚＳＯ＋−３４％Ｎａ２ＳＯ４−２５％Ｆｅ２Ｏ
３の混合粉を試験片の全面に２０■／ｄ塗布し、０．１
５％Ｓ（ｈ ・５％０２−１５％Ｃｏｔ −６ａｌ。
ｍ厚さで、１５鶴×２５鶴の腐食試験片を削り出し、４
１％ＫｚＳＯ＋−３４％Ｎａ２ＳＯ４−２５％Ｆｅ２Ｏ
３の混合粉を試験片の全面に２０■／ｄ塗布し、０．１
５％Ｓ（ｈ ・５％０２−１５％Ｃｏｔ −６ａｌ。
Ｎ２雰囲気中で７００℃に１００時間保持し腐食試験を
行い、脱スケール後の重量減少を外面腐食試験結果とし
て第２表に併せて示した。密着性の判定は○が良好であ
り、その他は良好となし得ないものである。
行い、脱スケール後の重量減少を外面腐食試験結果とし
て第２表に併せて示した。密着性の判定は○が良好であ
り、その他は良好となし得ないものである。
然して上記したような結果を合金のクロム量と腐食減量
との関係において要約して示しているのが添付図面であ
って、外管材料のＣｒ量を５〜２５％とすることにより
腐食減量が４０ｒｒｇ／−以下となっていることが明ら
かである。
との関係において要約して示しているのが添付図面であ
って、外管材料のＣｒ量を５〜２５％とすることにより
腐食減量が４０ｒｒｇ／−以下となっていることが明ら
かである。
なお前記した第２表中において、内管がＤ合金で、外管
がＯ合金のものは６００℃の石炭灰腐食量が僅少である
が、これは外管合金がＣｒを３２％も含有していること
によるものであり、このことは単管材である末尾のＲ合
金（外管なし）の場合もＣｒが３５％と非常に多量に含
有されていることによるものであって、このようにＣｒ
含有量の高い合金は高価とならざるを得ないものである
。
がＯ合金のものは６００℃の石炭灰腐食量が僅少である
が、これは外管合金がＣｒを３２％も含有していること
によるものであり、このことは単管材である末尾のＲ合
金（外管なし）の場合もＣｒが３５％と非常に多量に含
有されていることによるものであって、このようにＣｒ
含有量の高い合金は高価とならざるを得ないものである
。
「発明の効果」
以上説明したような本発明によるときは、石炭や石油等
を燃料とするボイラーなどの熱交換管として高温強度と
耐食性を共に具備し、しかも比較的低コストで経済的な
２重管を適切に提供し得るものであって、工業的にその
効果の大きい発明である。
を燃料とするボイラーなどの熱交換管として高温強度と
耐食性を共に具備し、しかも比較的低コストで経済的な
２重管を適切に提供し得るものであって、工業的にその
効果の大きい発明である。
図面は本発明の実施態様を示すものであって、本発明に
よる製造例およびその比較例について外管合金のＣｒ含
有量と腐食減量との関係を要約して示した腐食試験結果
の図表である。 手続補正書（０全） 昭和 ６毘１０．専 日
よる製造例およびその比較例について外管合金のＣｒ含
有量と腐食減量との関係を要約して示した腐食試験結果
の図表である。 手続補正書（０全） 昭和 ６毘１０．専 日
Claims (2)
- （１）外管と内管から成り、外管材料がＣｒ：５〜２５
ｗｔ°、Ｓｉ４ｗｔ％以下、Ｍｎ４ｗｔ％以下で、Ｃが
内管Ｃ濃度の１／４〜４倍の化学成分を有する合金であ
り、内管材料がその使用温度で４．２ｋｇｆ／ｍｍ＾２
以上の許容応力を有する合金であることを特徴とする耐
高温腐食性能と高温強度にすぐれた２重管。 - （２）外管材料が、Ｍｏ２ｗｔ％以下、Ａｌ２ｗｔ％以
下、Ｎｉ４ｗｔ％以下、Ｙ０．１ｗｔ％以下、Ｃｅ０．
１ｗｔ％以下の何れか１種又は２種以上をも含有する特
許請求の範囲第１項に記載の耐高温腐食性能と高温強度
にすぐれた２重管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14682885A JPS629083A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 耐高温腐食性能と高温強度にすぐれた２重管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14682885A JPS629083A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 耐高温腐食性能と高温強度にすぐれた２重管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS629083A true JPS629083A (ja) | 1987-01-17 |
| JPH0532641B2 JPH0532641B2 (ja) | 1993-05-17 |
Family
ID=15416437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14682885A Granted JPS629083A (ja) | 1985-07-05 | 1985-07-05 | 耐高温腐食性能と高温強度にすぐれた２重管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS629083A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190611A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Jfe Steel Kk | ステンレス製のベローズ管を用いた伸縮継手 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232226A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-27 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 耐食性および靭性に優れたクラツド曲り管の製造方法 |
-
1985
- 1985-07-05 JP JP14682885A patent/JPS629083A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59232226A (ja) * | 1983-06-13 | 1984-12-27 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 耐食性および靭性に優れたクラツド曲り管の製造方法 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008190611A (ja) * | 2007-02-05 | 2008-08-21 | Jfe Steel Kk | ステンレス製のベローズ管を用いた伸縮継手 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0532641B2 (ja) | 1993-05-17 |
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