JP2000256782A

JP2000256782A - Ｌｎｇ燃焼排ガス流通路用鋼

Info

Publication number: JP2000256782A
Application number: JP11064925A
Authority: JP
Inventors: Hideto Kimura; 秀途木村; Taikan Horikoshi; 大寛堀越
Original assignee: NKK Corp; Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】高価なステンレス鋼を用いず、塩分飛来量の
多い環境下で剥離し難い安定した錆が形成され、かつ溶
接性に優れたLNG燃焼排ガス流通路用鋼を提供する。【解決手段】重量%で、C：0.12%以下、Si：1.0%以
下、Mn：1.7%以下、Cr：6〜12%、Cu：0.1〜1%、Ni：0.0
5〜1%、Mo：0.5%以下、Al：0.1%以下、N：0.001〜0.05%
以下、およびSb：0.2%以下、Sn：0.1%以下、Pb：0.1%以
下の中から選ばれた１種または２種以上の元素を含み、
残部が実質的にFeおよび不可避的不純物からなり、かつ
下記の式(1)、(2)を満たす成分組成のLNG燃焼排ガス流
通路用鋼。 Dw=0.7Cr+Cu+2Ni+5Sb+6Sn+5Pb≧6.5 …(1) Pc=C+Si/30+Mn/20+Cr/20+Cu/20+Ni/60+Mo/15+Sb/40+Sn/
40+Pb/60≦0.6…(2) ただし、式(1)、(2)の元素記号はその元素の濃度(重量
%)を表す

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、LNGを主燃料とす
る火力発電プラント、特に、塩分飛来量の多い臨海地に
立地した火力発電プラントなどから排出される燃焼ガス
の流通路、例えば煙突などに使用される鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般の火力発電プラントの燃焼排ガス中
には、CO₂、NOx、SOxなどや多量の水蒸気が含まれてお
り、水蒸気の結露とともに腐食性の強い酸が生成され、
煙突など排ガス流通路に用いられる鋼を著しく腐食す
る。そのため、脱硝、脱硫装置を設置し、さらに清浄度
が高く硫黄含有量の少ないLNGを主燃料として用いて、
少なくともNOxやSOxに起因する腐食の防止策が講じられ
る機会が増えている。

【０００３】しかし、LNGを主燃料に用いても、燃焼排
ガスの流通路は主としてCO₂に起因した弱酸性腐食環境
下に曝されるため、SUS304やSUS316Lなどの高価なオー
ステナイト系ステンレス鋼が用いられているのが実状で
ある。

【０００４】最近、特開平6-192788号公報や特開平6-19
2789号公報には、こうした高価で、しかも応力腐食割れ
の起き易いオーステナイト系ステンレス鋼の代りに、弱
酸性腐食環境下で緻密で安定した腐食生成物、すなわち
錆を表面に形成して優れた耐食性を示す低C-低Mn-Cu-Ni
-Mo鋼や低C-低Mn-P-Cu-Ni鋼が提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
許公報に記載された低C-低Mn-Cu-Ni-Mo鋼や低C-低Mn-P-
Cu-Ni鋼を火力発電プラントの煙突などに適用した場合
は、形成される錆は安定せずに剥離し易く、煙突から飛
散して環境上の問題を引き起こす場合があり、その程度
は塩分飛来量の多い臨海地と飛来量の少ない内陸部で異
なる。また、こうした合金元素を多量に含む鋼をそのま
ま溶接すると、溶接割れが生じるので、通常は100℃を
超える温度で予熱してから溶接を行う必要があり、著し
く溶接施工性を損なう。

【０００６】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、高価なステンレス鋼を用いずに、塩分
飛来量の多い環境下で剥離し難い安定した錆が形成さ
れ、しかも溶接性に優れたLNG燃焼排ガス流通路用鋼を
提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題は、重量%で、
C：0.12%以下、Si：1.0%以下、Mn：1.7%以下、Cr：6〜1
2%、Cu：0.1〜1%、Ni：0.05〜1%、Mo：0.5%以下、Al：
0.1%以下、N：0.001〜0.05%以下、およびSb：0.2%以
下、Sn：0.1%以下、Pb：0.1%以下の中から選ばれた１種
または２種以上の元素を含み、残部が実質的にFeおよび
不可避的不純物からなり、かつ下記の式(1)、(2)を満た
す成分組成のLNG燃焼排ガス流通路用鋼により解決され
る。

【０００８】 Dw=0.7Cr+Cu+2Ni+5Sb+6Sn+5Pb≧6.5 …(1) Pc=C+Si/30+Mn/20+Cr/20+Cu/20+Ni/60+Mo/15+Sb/40+Sn/40+Pb/60≦0.6 …(2) ただし、式(1)、(2)の元素記号はその元素の濃度(重量
%)を表す

【０００９】以下に、各成分元素の限定理由を説明す
る。

【００１０】C：鋼の高強度化に有効な元素であるが、
0.12%を超えると溶接性が著しく劣化するので、0.12%以
下に限定する。

【００１１】Si：鋼の脱酸に必要な元素であるが、1.0%
を超えると溶接性が劣化するので、1.0%以下に限定す
る。

【００１２】Mn：Cと同様、鋼の高強度化に有効な元素
であるが、1.7%を超えると溶接性が劣化するので、1.7%
以下に限定する。

【００１３】Cr：塩素存在下で剥離し難い安定した錆を
形成する上で最も重要な元素である。しかし、6%未満だ
とその効果が得られず、12%を超えると溶接性が劣化す
るので、6〜12%に限定する。

【００１４】Cu：塩素存在下で剥離し難い安定した錆を
形成する上で有効な元素である。しかし、0.1%未満だと
その効果が得られず、1%を超えると溶接性が劣化するの
で、0.1〜1%に限定する。

【００１５】Ni：Cuと同様、塩素存在下で剥離し難い安
定した錆を形成する上で有効な元素である。しかし、0.
05%未満だとその効果が得られず、1%を超えるとその効
果は飽和しコスト高にもなるので、0.05〜1%に限定す
る。

【００１６】Mo：Cu、Niと同様、塩素存在下で剥離し難
い安定した錆を形成する上で有効な元素であるととも
に、鋼の高強度化にも有効な元素である。しかし、0.5%
を超えると延性や溶接性が劣化するので、0.5%以下に限
定する。

【００１７】Al：Siと同様、鋼の脱酸に必要な元素であ
るが、0.1%を超えると溶接性が劣化するので、0.1%以下
に限定する。

【００１８】N：Moと同様、塩素存在下で剥離し難い安
定した錆を形成する上で有効な元素であるとともに、鋼
の高強度化にも有効な元素である。しかし、0.001%未満
だとその効果が得られず、0.05%を超えると熱間延性お
よび溶接性が劣化するので、0.001〜0.05%に限定する。

【００１９】剥離し難い安定した錆を形成するために、
上記した元素に加え、Sb：0.2%以下、Sn：0.1%以下、P
b：0.1%以下の中から選ばれた１種または２種以上の元
素を含有させる必要がある。ここで、各元素の上限値
は、それを超えると溶接性が劣化するために決められた
値である。

【００２０】なお、残部は実質的にFeおよび不可避的不
純物からなるものとすればよいが、これは本発明の効果
を妨げない限り不可避的不純物以外の元素を微量に含ん
でもよいことを意味する。

【００２１】このように各成分元素の含有量を限定した
だけでは、塩素存在下で剥離し難い安定した錆を形成さ
せたり、優れた溶接性を得ることができず、以下に説明
するように、さらにある特定の元素の量を上記の式
(1)、(2)を満たすよう調整する必要がある。

【００２２】まず、安定した錆の形成条件を検討するた
めに、Cr、Cu、Ni、およびSb、Sn、Pbの中から選ばれた
１種または２種以上の元素を種々の量含有させ、他の元
素は本発明範囲内にある成分系の鋼を溶製し、熱間圧延
により作製した鋼板に深さ2mmの箱形溝を形成して410系
溶接材料で被覆アーク手溶接を行った後、溶接部を含む
2×20×40mmの腐食試験片を鋼板の表層付近より採取
し、50℃の0.45mass%NaCl溶液に15vol.%CO₂/N₂の混合ガ
スを6時間以上バブリングして作成したpHが約4.5の炭酸
中に50時間浸漬後、表面に粘着テープを張って腐食生成
物を剥離して試験片の重量減少を求めた。そして、1年
当たりの腐食深さに換算した腐食速度(mm/年)を算出し
た。なお、この腐食速度と錆の耐剥離性とは密接な関係
があり、腐食速度が0.7mm/年以下であれば、実用上錆の
剥離がほとんど問題にならないことを別途確認してい
る。

【００２３】図1に、塩素存在下の炭酸中における腐食
速度とDwの関係を示す。図より、Dw≧6.5であれば、腐
食速度が0.7mm/年以下となり、塩素存在下で剥離し難い
安定した錆が形成されることがわかる。

【００２４】次に、溶接性の改善のために、C、Si、M
n、Cr、Cu、Ni、Mo、およびSb、Sn、Pbの中から選ばれ
た１種または２種以上の元素を種々の量含有させ、他の
元素は本発明範囲内にある成分系の鋼を溶製し、熱間圧
延により作製した鋼板試料を用い、JIS Z 3158のY型
溶接割れ試験方法、すなわちY型開先を有する厚さ15mm
の鋼板に、被覆アーク手溶接でビード置きを3回行い、3
回とも溶接割れの生じない最低の予熱温度を求めた。な
お、このとき溶接の入熱は6500J/cmとした。

【００２５】図2に、溶接割れの生じない最低の予熱温
度とPcの関係を示す。図より、Pc≦0.6であれば、溶接
割れの生じない最低の予熱温度を100℃以下に低下で
き、従来に比べ優れた溶接性の得られることがわかる。

【００２６】

【実施例】表1、表2に示す成分を有する32種の鋼1〜32
を実験室で真空溶解・鋳造し、鋳片を1150℃に加熱後粗
圧延および仕上圧延を行い鋼板を作製した。そして、上
記した方法で、腐食速度および溶接割れの生じない最低
の予熱温度を求めた。

【００２７】結果を表1、表2に示す。本発明範囲の成分
を有し、しかもDw≧6.5、Pc≦0.6を満足する鋼1〜15
は、いずれも腐食速度が0.7mm/年以下で、溶接割れの生
じない最低の予熱温度が100℃以下であり、塩素存在下
で剥離し難い安定した錆が形成され、しかも溶接性に優
れ、LNG燃焼排ガス流通路用鋼として好適な鋼であるこ
とがわかる。

【００２８】一方、本発明範囲外の成分であったり、本
発明範囲の成分であってもDw<6.5あるいはPc>0.6である
鋼16〜32は、0.7mm/年以下の腐食速度と100℃以下の最
低の予熱温度を兼備できず、LNG燃焼排ガス流通路用鋼
として十分でない。

【００２９】

【表1】

【００３０】

【表2】

【００３１】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、高価なステンレス鋼を用いずに、塩分飛来量
の多い環境下で剥離し難い安定した錆が形成され、しか
も溶接性に優れたLNG燃焼排ガス流通路用鋼を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図1】塩素存在下の炭酸中における腐食速度とDwの関
係を示す図である。

【図2】溶接割れの生じない最低の予熱温度とPcの関係
を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項1】重量%で、C：0.12%以下、Si：1.0%以下、
Mn：1.7%以下、Cr：6〜12%、Cu：0.1〜1%、Ni：0.05〜1
%、Mo：0.5%以下、Al：0.1%以下、N：0.001〜0.05%以
下、およびSb：0.2%以下、Sn：0.1%以下、Pb：0.1%以下
の中から選ばれた１種または２種以上の元素を含み、残
部が実質的にFeおよび不可避的不純物からなり、かつ下
記の式(1)、(2)を満たす成分組成のLNG燃焼排ガス流通
路用鋼。 Dw=0.7Cr+Cu+2Ni+5Sb+6Sn+5Pb≧6.5 …(1) Pc=C+Si/30+Mn/20+Cr/20+Cu/20+Ni/60+Mo/15+Sb/40+Sn/40+Pb/60≦0.6 …(2) ただし、式(1)、(2)の元素記号はその元素の濃度(重量
%)を表す