JPS6366383B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6366383B2 JPS6366383B2 JP16956182A JP16956182A JPS6366383B2 JP S6366383 B2 JPS6366383 B2 JP S6366383B2 JP 16956182 A JP16956182 A JP 16956182A JP 16956182 A JP16956182 A JP 16956182A JP S6366383 B2 JPS6366383 B2 JP S6366383B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- corrosion resistance
- strength
- steel pipe
- concentration
- steel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
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Description
本発明は、クリープ特性、耐高温腐食性を同時
に改良したオーステナイト系ステンレス鋼ボイラ
チユーブに係わるものである。 近年石油価格の高騰に伴ない石炭の利用が積極
的に進められているが、我国の火力発電において
も従来の重油専焼から今後は石炭専焼に移ること
が予想されている。重油から石炭への転換はボイ
ラ内の腐食環境をより苛酷な状態に移すと言われ
ており、ボイラチユーブの腐食対策が今後の重大
な技術課題となるであろう。 一方エネルギー資源の涸渇および価格の高騰に
伴ない省エネルギーの努力もなされているが熱エ
ネルギーから電気動力への変換効率の向上のため
には温度を高めることが有効なことも知られてい
る。 このような操業温度の上昇は上述のボイラチユ
ーブのより激しい腐食をもたらすために、従来に
も増して耐高温腐食性にすぐれ且つクリープ強度
のすぐれたボイラチユーブの開発が望まれてい
る。 耐高温腐食性の向上にはCr量を高めることが
有効であることは周知のことであるが、オーステ
ナイトの安定度を下げることによるクリープ強度
の低下、或いはσ相の生成による靭性、強度の低
下等の問題を生ずる。これを防ぐためにはCr量
に見合う多量のNiを含有させる必要があり、コ
ストの上昇につながる。 発明者らはこのような耐高温腐食性にSiが極め
て顕著なことを見出したが、Crと同様にσ相を
生成し易くするために耐食性が必要な外表面層の
みSi量を高めることによつてこのような相反する
諸特性を兼ね備えた経済的なボイラチユーブを開
発することに成功した。 本発明の成分範囲を示せば第１表の如くなる。
に改良したオーステナイト系ステンレス鋼ボイラ
チユーブに係わるものである。 近年石油価格の高騰に伴ない石炭の利用が積極
的に進められているが、我国の火力発電において
も従来の重油専焼から今後は石炭専焼に移ること
が予想されている。重油から石炭への転換はボイ
ラ内の腐食環境をより苛酷な状態に移すと言われ
ており、ボイラチユーブの腐食対策が今後の重大
な技術課題となるであろう。 一方エネルギー資源の涸渇および価格の高騰に
伴ない省エネルギーの努力もなされているが熱エ
ネルギーから電気動力への変換効率の向上のため
には温度を高めることが有効なことも知られてい
る。 このような操業温度の上昇は上述のボイラチユ
ーブのより激しい腐食をもたらすために、従来に
も増して耐高温腐食性にすぐれ且つクリープ強度
のすぐれたボイラチユーブの開発が望まれてい
る。 耐高温腐食性の向上にはCr量を高めることが
有効であることは周知のことであるが、オーステ
ナイトの安定度を下げることによるクリープ強度
の低下、或いはσ相の生成による靭性、強度の低
下等の問題を生ずる。これを防ぐためにはCr量
に見合う多量のNiを含有させる必要があり、コ
ストの上昇につながる。 発明者らはこのような耐高温腐食性にSiが極め
て顕著なことを見出したが、Crと同様にσ相を
生成し易くするために耐食性が必要な外表面層の
みSi量を高めることによつてこのような相反する
諸特性を兼ね備えた経済的なボイラチユーブを開
発することに成功した。 本発明の成分範囲を示せば第１表の如くなる。
【表】
以下本発明を詳細に説明する。先ず各成分を上
記の如く定めた限定理由について述べる。 Ｃは強度の保持に必要であるが、溶接性の点か
ら上限を0.20％とした。即ちオーステナイト系の
鋼においては凝固時高温割れを起しやすいが、Ｃ
は特に悪影響が強いので上限を0.20％に抑えた。
また下限については0.03％未満ではクリープ破断
強度の確保が困難になるので下限を0.03％に定め
た。 Siは脱酸剤として添加されるものであるが、ま
た耐酸化性、耐高温腐食性を向上させる元素でも
ある。 そこで内質部としては溶接性、靭性を考慮して
それらを損わない範囲に抑えるために上限を1.0
％とした。下限は脱酸を充分に行い、健全な鋼塊
をうるため0.3％とした。 次に本発明の主眼をなす外表面のSi濃化層であ
るが、これについては腐食性、加工性の点から外
表面Si濃度、Si濃化層厚みおよびその両者の関連
性を規定したところに本発明の最大の特徴があ
る。 まず外表面のSi濃度であるが14％を超すと加工
性を著しく阻害する。しかしながら少なくとも外
表面においてはSiの濃度が4.5％は必要であり、
4.5％未満では後述する濃化層厚さ0.4mmを以てし
ても耐食性が不十分である。よつて少なくともSi
の外表面濃度の上限を14％、下限を4.5％とした。
また外表面直下のSi濃化層については耐食性に効
果があるためには4.5％以上のSi量が必要である
ので4.5〜14％のSiを含有する層とした。その厚
さｔについては加工性を保つ点および材質に悪影
響を与えないために0.4mm以下でなくてはならな
いが、0.04mm未満ではたとえばSiの外表面濃度が
14％であつてもなおかつ耐食性が不充分であるの
で上限を0.4mm下限を0.04mmとした。 さらに耐食性は外表面のSi濃度と濃化層の厚さ
ｔの両者に関係があり、その関係を実験室的に求
めたところ外表面Si％×√が2.8以上あること
が充分な耐食性を確保するのに必要なことが分つ
た。なおこの式における値は上記の規定を満足す
るものである。たとえば外表面Si濃度が６％であ
つても濃化層厚みｔが0.09mmの場合は十分な耐食
性を示さないことになる。したがつて外表面Si％
×√を2.8以上と規定とした。 この場合本発明者らはこれまでボイラチユーブ
の高温腐食については41％Na2SO4＋８％V2O5＋
51％Fe2（SO4）3の合成灰を用い、使用温度（650
〜750℃）に加熱溶融し、試験片を200時間浸漬す
ることによつて実際のボイラにおける腐食を評価
できることを見出している。その腐食量は安全を
みて400mg／cm2以下であることが望ましい。 Mnは脱酸のためのみでなく強度保持上も必要
な成分である。上限を3.0％としたのはこれを超
えて添加しても効果が飽和するためであり、下限
は脱酸を行い健全な鋼質を得るために0.1％とし
た。 Crは耐酸化性、耐高温腐食性に不可欠の元素
であり、耐熱鋼には必らず添加されているが、13
％未満では上記耐食性が不充分であり、また25％
を超すとオーステナイトの安定性を低下させ高温
強度を弱める上にσ相の生成を促がし、靭性の低
下を生ずるので上限を25％、下限を13％とした。 Niはオーステナイトの安定性を高め、またσ
相の生成を抑制する効果が顕著である。下限を13
％としたのはCrをはじめとしたフエライト生成
元素の下限に対してオーステナイトの安定性を図
る上で充分な量であり、又上限40％は上記フエラ
イト生成元素の上限に対して定めたものである。 Mo、Ｗは固溶体強化および炭化物の析出によ
り高温強度を顕著に高める元素であるのでボイラ
蒸気温度、圧力の上昇に対処させる目的で添加す
るが、高価である事と耐酸化性を損うので上限を
合計３％とし、下限はクリープ破断強度の向上に
顕著な効果があるのは0.5％以上であるので合計
で0.5％と定めた。 Ti、Nb、Ｖはそれぞれ炭化物、窒化物生成元
素であり、それらを微細に析出することにより、
クリープ強度を顕著に向上させる。しかしながら
その量は単独又は合計で0.05％未満では強化作用
がなく、また合計で0.5％を超えると析出物が凝
集して却つてクリープ強度が低下する傾向を示す
ので上限を0.5％、上限を0.05％と定めた。 Ｂについては粒界強度を高める効果クリープ強
度の向上に顕著な効果を示す元素であるが、
0.001％未満ではほとんど効果がなく、また0.01
％を超すと熱間加工性を阻害するので上限を0.01
％、下限を0.001％と定めた。 次に本発明の効果を実施例について述べる。 第２表に供試鋼管の化学組成、内質部組成の鋼
管に対する700℃、12Kg／mm2の応力でのクリープ
破断時間、Si％の異なる２層組織を有する試験片
について41％Na2SO4＋８％V2O5＋51％Fe2
（SO4）3の合成灰を用いた700℃の溶融塩中に200
時間浸漬した後の腐食量および700℃、4000時間
後の衝撃値（JIS4号試験片）および冷間曲げ加工
性を示す。 第２表に示すもののうち、鋼管Ｄ、Ｆ、Ｉ、
Ｊ、Ｋ、Ｎは第１項発明に鋼管Ｐ、Ｑは第２項発
明に属する本発明鋼管でそれ以外は比較鋼管であ
る。 鋼管Ａは我国における火力発電ボイラのスーパ
ーヒーターに使用されているSUS321HTB、鋼
管Ｂは米国で同じ用途に使用されている
SUS347HTBであるが表面温度が700℃に達する
ような場合にはクリープ破断強度、耐高温腐食性
ともに不充分である。鋼管Ｃは外層のSi濃度が本
発明範囲の下限をはずれるものであつて4.5％未
満のSi量では0.4mmの濃化層があつても十分な耐
食性が得られていない。鋼管ＥはSi濃化層の厚み
が上限を超えるものであつて冷間曲げ加工時に表
面に亀裂を生ずる。鋼管ＧはSi量が上限をはずれ
るものであつて長時間時効後の靭性の劣化（使用
中脆化）が大きい。鋼管Ｈは外層のSi濃度が本発
明範囲の上限に近いものであるがその厚みが下限
をはずれるものである。 即ちSi濃度は13.95％と極めて高くても濃化層
が少なすぎて耐食性が不充分である。鋼管Ｌは鋼
管Ｋと同じ成分系であるがSi×√の値が本発明
範囲の下限を切つており耐食性が不充分である。
鋼管Ｍ、ＯはTi、Nbが本発明範囲のそれぞれ下
限、上限をはずれるものであつて、その量が本発
明鋼管の適正範囲をはずれて多すぎても少なすぎ
ても充分なクリープ破断強度が得られない。 これに対し本発明鋼管は現用SUS321、
347HTBにくらべてクリープ破断強度、耐高温腐
食性ともに著るしくすぐれている上、使用中脆
化、加工性ともに特に問題点を有していないすぐ
れた鋼管である。 特に第２項発明に属する鋼管Ｐ、Ｑはクリープ
強度の一層の向上の点からＢを添加した鋼からな
る鋼管であり第１項発明における比較鋼管Ｅ、本
発明鋼管Ｎとそれぞれ比較するとＢの効果が明瞭
である。 以上詳述したとおり本発明鋼管は通常のオース
テナイトステンレス系ボイラ用鋼管にくらべ、よ
り高温での使用に耐えるすぐれた鋼管である。
記の如く定めた限定理由について述べる。 Ｃは強度の保持に必要であるが、溶接性の点か
ら上限を0.20％とした。即ちオーステナイト系の
鋼においては凝固時高温割れを起しやすいが、Ｃ
は特に悪影響が強いので上限を0.20％に抑えた。
また下限については0.03％未満ではクリープ破断
強度の確保が困難になるので下限を0.03％に定め
た。 Siは脱酸剤として添加されるものであるが、ま
た耐酸化性、耐高温腐食性を向上させる元素でも
ある。 そこで内質部としては溶接性、靭性を考慮して
それらを損わない範囲に抑えるために上限を1.0
％とした。下限は脱酸を充分に行い、健全な鋼塊
をうるため0.3％とした。 次に本発明の主眼をなす外表面のSi濃化層であ
るが、これについては腐食性、加工性の点から外
表面Si濃度、Si濃化層厚みおよびその両者の関連
性を規定したところに本発明の最大の特徴があ
る。 まず外表面のSi濃度であるが14％を超すと加工
性を著しく阻害する。しかしながら少なくとも外
表面においてはSiの濃度が4.5％は必要であり、
4.5％未満では後述する濃化層厚さ0.4mmを以てし
ても耐食性が不十分である。よつて少なくともSi
の外表面濃度の上限を14％、下限を4.5％とした。
また外表面直下のSi濃化層については耐食性に効
果があるためには4.5％以上のSi量が必要である
ので4.5〜14％のSiを含有する層とした。その厚
さｔについては加工性を保つ点および材質に悪影
響を与えないために0.4mm以下でなくてはならな
いが、0.04mm未満ではたとえばSiの外表面濃度が
14％であつてもなおかつ耐食性が不充分であるの
で上限を0.4mm下限を0.04mmとした。 さらに耐食性は外表面のSi濃度と濃化層の厚さ
ｔの両者に関係があり、その関係を実験室的に求
めたところ外表面Si％×√が2.8以上あること
が充分な耐食性を確保するのに必要なことが分つ
た。なおこの式における値は上記の規定を満足す
るものである。たとえば外表面Si濃度が６％であ
つても濃化層厚みｔが0.09mmの場合は十分な耐食
性を示さないことになる。したがつて外表面Si％
×√を2.8以上と規定とした。 この場合本発明者らはこれまでボイラチユーブ
の高温腐食については41％Na2SO4＋８％V2O5＋
51％Fe2（SO4）3の合成灰を用い、使用温度（650
〜750℃）に加熱溶融し、試験片を200時間浸漬す
ることによつて実際のボイラにおける腐食を評価
できることを見出している。その腐食量は安全を
みて400mg／cm2以下であることが望ましい。 Mnは脱酸のためのみでなく強度保持上も必要
な成分である。上限を3.0％としたのはこれを超
えて添加しても効果が飽和するためであり、下限
は脱酸を行い健全な鋼質を得るために0.1％とし
た。 Crは耐酸化性、耐高温腐食性に不可欠の元素
であり、耐熱鋼には必らず添加されているが、13
％未満では上記耐食性が不充分であり、また25％
を超すとオーステナイトの安定性を低下させ高温
強度を弱める上にσ相の生成を促がし、靭性の低
下を生ずるので上限を25％、下限を13％とした。 Niはオーステナイトの安定性を高め、またσ
相の生成を抑制する効果が顕著である。下限を13
％としたのはCrをはじめとしたフエライト生成
元素の下限に対してオーステナイトの安定性を図
る上で充分な量であり、又上限40％は上記フエラ
イト生成元素の上限に対して定めたものである。 Mo、Ｗは固溶体強化および炭化物の析出によ
り高温強度を顕著に高める元素であるのでボイラ
蒸気温度、圧力の上昇に対処させる目的で添加す
るが、高価である事と耐酸化性を損うので上限を
合計３％とし、下限はクリープ破断強度の向上に
顕著な効果があるのは0.5％以上であるので合計
で0.5％と定めた。 Ti、Nb、Ｖはそれぞれ炭化物、窒化物生成元
素であり、それらを微細に析出することにより、
クリープ強度を顕著に向上させる。しかしながら
その量は単独又は合計で0.05％未満では強化作用
がなく、また合計で0.5％を超えると析出物が凝
集して却つてクリープ強度が低下する傾向を示す
ので上限を0.5％、上限を0.05％と定めた。 Ｂについては粒界強度を高める効果クリープ強
度の向上に顕著な効果を示す元素であるが、
0.001％未満ではほとんど効果がなく、また0.01
％を超すと熱間加工性を阻害するので上限を0.01
％、下限を0.001％と定めた。 次に本発明の効果を実施例について述べる。 第２表に供試鋼管の化学組成、内質部組成の鋼
管に対する700℃、12Kg／mm2の応力でのクリープ
破断時間、Si％の異なる２層組織を有する試験片
について41％Na2SO4＋８％V2O5＋51％Fe2
（SO4）3の合成灰を用いた700℃の溶融塩中に200
時間浸漬した後の腐食量および700℃、4000時間
後の衝撃値（JIS4号試験片）および冷間曲げ加工
性を示す。 第２表に示すもののうち、鋼管Ｄ、Ｆ、Ｉ、
Ｊ、Ｋ、Ｎは第１項発明に鋼管Ｐ、Ｑは第２項発
明に属する本発明鋼管でそれ以外は比較鋼管であ
る。 鋼管Ａは我国における火力発電ボイラのスーパ
ーヒーターに使用されているSUS321HTB、鋼
管Ｂは米国で同じ用途に使用されている
SUS347HTBであるが表面温度が700℃に達する
ような場合にはクリープ破断強度、耐高温腐食性
ともに不充分である。鋼管Ｃは外層のSi濃度が本
発明範囲の下限をはずれるものであつて4.5％未
満のSi量では0.4mmの濃化層があつても十分な耐
食性が得られていない。鋼管ＥはSi濃化層の厚み
が上限を超えるものであつて冷間曲げ加工時に表
面に亀裂を生ずる。鋼管ＧはSi量が上限をはずれ
るものであつて長時間時効後の靭性の劣化（使用
中脆化）が大きい。鋼管Ｈは外層のSi濃度が本発
明範囲の上限に近いものであるがその厚みが下限
をはずれるものである。 即ちSi濃度は13.95％と極めて高くても濃化層
が少なすぎて耐食性が不充分である。鋼管Ｌは鋼
管Ｋと同じ成分系であるがSi×√の値が本発明
範囲の下限を切つており耐食性が不充分である。
鋼管Ｍ、ＯはTi、Nbが本発明範囲のそれぞれ下
限、上限をはずれるものであつて、その量が本発
明鋼管の適正範囲をはずれて多すぎても少なすぎ
ても充分なクリープ破断強度が得られない。 これに対し本発明鋼管は現用SUS321、
347HTBにくらべてクリープ破断強度、耐高温腐
食性ともに著るしくすぐれている上、使用中脆
化、加工性ともに特に問題点を有していないすぐ
れた鋼管である。 特に第２項発明に属する鋼管Ｐ、Ｑはクリープ
強度の一層の向上の点からＢを添加した鋼からな
る鋼管であり第１項発明における比較鋼管Ｅ、本
発明鋼管Ｎとそれぞれ比較するとＢの効果が明瞭
である。 以上詳述したとおり本発明鋼管は通常のオース
テナイトステンレス系ボイラ用鋼管にくらべ、よ
り高温での使用に耐えるすぐれた鋼管である。
【表】
【表】
(注) ○印：比較鋼管
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ C0.03〜0.20％、内質部のSi0.3〜1.0％とし、
さらに少なくとも外表面のSi濃度が4.5〜14.0％で
且つSi4.5〜14.0％の層の厚みをｔとするとき、ｔ
＝0.04〜0.4mmでさらに外表面Si％×√≧2.8の
関係を満足し、その他Mn0.1〜3.0％、Cr13〜25
％、Ni13〜40％、Mo、Ｗの１種又は２種合計で
0.5〜3.0％、Ti、Nb、Ｖの１種又は２種以上を
合計で0.05〜0.5％含有し、残部Feおよび実質的
に不純物よりなる鋼管であることを特徴とする高
強度、高耐食性ボイラチユーブ。 ２ C0.03〜0.20％、内質部のSi0.3〜1.0％とし、
さらに少なくとも外表面のSi濃度が4.5〜14.0％で
且つSi4.5〜14.0％の層の厚みをｔとするとき、ｔ
＝0.04〜0.4mmでさらに外表面Si％×√≧2.8の
関係を満足し、その他Mn0.1〜3.0％、Cr13〜25
％、Ni13〜40％、Mo、Ｗの１種又は２種合計で
0.5〜3.0％、Ti、Nb、Ｖの１種又は２種以上を
合計で0.05〜0.5％、B0.001〜0.01％含有し残部Fe
および実質的に不純物よりなる鋼管であることを
特徴とする高強度、高耐食性ボイラチユーブ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16956182A JPS5960101A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 高強度、高耐食性ボイラチユ−ブ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16956182A JPS5960101A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 高強度、高耐食性ボイラチユ−ブ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960101A JPS5960101A (ja) | 1984-04-06 |
| JPS6366383B2 true JPS6366383B2 (ja) | 1988-12-20 |
Family
ID=15888741
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16956182A Granted JPS5960101A (ja) | 1982-09-30 | 1982-09-30 | 高強度、高耐食性ボイラチユ−ブ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960101A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0222433U (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-14 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59100301A (ja) * | 1982-12-01 | 1984-06-09 | 株式会社日立製作所 | 石炭燃焼を含むプラント用ボイラチユ−ブ |
| US4849169A (en) * | 1988-05-13 | 1989-07-18 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | High temperature creep resistant austenitic alloy |
| US5873950A (en) * | 1996-06-13 | 1999-02-23 | Inco Alloys International, Inc. | Strengthenable ethylene pyrolysis alloy |
-
1982
- 1982-09-30 JP JP16956182A patent/JPS5960101A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0222433U (ja) * | 1988-07-29 | 1990-02-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5960101A (ja) | 1984-04-06 |
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