JP2001158946A - アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩に対する優れた耐腐食性を有する合金鋼 - Google Patents
アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩に対する優れた耐腐食性を有する合金鋼Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 塩化物および／またはアルカリ金属酸化物を
含有する高温の溶融塩に対する耐腐食性が大きい合金組
成物を提供することである。 【解決手段】 高温の溶融塩に対する大きな耐腐食性を
有する合金組成物であって、２０重量％〜４０重量％の
Ｎｉ、０重量％〜８重量％のＣｒ、０．０５重量％以下
のＣ、０．５重量％以下のＳｉ、１．０重量％以下のＭ
ｎ、０．０５重量％以下のＳおよび残量のＦｅを含む合
金組成物。
含有する高温の溶融塩に対する耐腐食性が大きい合金組
成物を提供することである。 【解決手段】 高温の溶融塩に対する大きな耐腐食性を
有する合金組成物であって、２０重量％〜４０重量％の
Ｎｉ、０重量％〜８重量％のＣｒ、０．０５重量％以下
のＣ、０．５重量％以下のＳｉ、１．０重量％以下のＭ
ｎ、０．０５重量％以下のＳおよび残量のＦｅを含む合
金組成物。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ
をベースとする合金鋼で、塩化物および／またはアルカ
リ金属酸化物を含有する高温の溶融塩に対する大きな耐
腐食性を有する合金鋼に関する。特に、本発明は、Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｆｅをベースとする合金鋼で、Ｃｒ含有量が低
く、その結果、高温の溶融塩に対するその耐腐食性が大
きく改善され得る合金鋼に関する。さらに、本発明は、
高温の溶融塩を取り扱うための構造材料および構造部品
におけるそのような合金鋼の使用に関する。
をベースとする合金鋼で、塩化物および／またはアルカ
リ金属酸化物を含有する高温の溶融塩に対する大きな耐
腐食性を有する合金鋼に関する。特に、本発明は、Ｎｉ
−Ｃｒ−Ｆｅをベースとする合金鋼で、Ｃｒ含有量が低
く、その結果、高温の溶融塩に対するその耐腐食性が大
きく改善され得る合金鋼に関する。さらに、本発明は、
高温の溶融塩を取り扱うための構造材料および構造部品
におけるそのような合金鋼の使用に関する。
【０００２】
【従来の技術】大きな電気伝導度、高濃度で便利な取り
扱いおよび大きな流動性などの特徴的な物理学的および
化学的な特性により、溶融塩は、様々な産業技術におい
て、特に、ジェットエンジン、燃料電池および触媒にお
いて利用されている。さらに、溶融塩は、太陽エネルギ
ー利用および金属精製のために応用されている。従っ
て、特に高温の溶融塩を取り扱うための方法および容
器、ならびにそのような容器に必要な耐腐食性材料に対
する研究もまた活発に続けられている。
扱いおよび大きな流動性などの特徴的な物理学的および
化学的な特性により、溶融塩は、様々な産業技術におい
て、特に、ジェットエンジン、燃料電池および触媒にお
いて利用されている。さらに、溶融塩は、太陽エネルギ
ー利用および金属精製のために応用されている。従っ
て、特に高温の溶融塩を取り扱うための方法および容
器、ならびにそのような容器に必要な耐腐食性材料に対
する研究もまた活発に続けられている。
【０００３】例えば、Ｎａ2ＳＯ4、Ｎａ2ＳＯ4−ＮａＣ
ｌ、Ｎａ2ＳＯ4−Ｖ2Ｏ5およびＮａ 2ＳＯ4−Ｌｉ3ＳＯ4
により例示される硫酸塩に基づく溶融塩は、通常、ジェ
ットエンジンおよびガスタービンにおいて使用されてい
る。このようなタイプの装置に必要な材料として、そし
て硫酸塩に基づくそのような溶融塩に対する耐腐食性に
関する電気化学的試験において使用される材料として、
インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）６００、インコネル８２
５、ニモキャスト（Ｎｉｍｏｃａｓｔ）７１３、ＳＵＳ
３０４、ＳＵＳ３１０、ＭＡ９５６、ＳＳ４１およびイ
ンコロイ（Ｉｎｃｏｌｏｙ）８００が知られている（Ｗ
ｕ，Ｃ．Ｘ．、Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ−
７ｔｈ ＡＰＣＣＣ、第１巻、１３６〜１４１、１９９
１；Ｓａｎｔｏｒｅｌｌｉ，Ｒ．、Ｍａｔｅｒ．Ｓｃ
ｉ．Ｅｎｇ．Ａ１２０〜Ａ１２１、（１−２）、２８３
〜２９１、１９８９）。
ｌ、Ｎａ2ＳＯ4−Ｖ2Ｏ5およびＮａ 2ＳＯ4−Ｌｉ3ＳＯ4
により例示される硫酸塩に基づく溶融塩は、通常、ジェ
ットエンジンおよびガスタービンにおいて使用されてい
る。このようなタイプの装置に必要な材料として、そし
て硫酸塩に基づくそのような溶融塩に対する耐腐食性に
関する電気化学的試験において使用される材料として、
インコネル（Ｉｎｃｏｎｅｌ）６００、インコネル８２
５、ニモキャスト（Ｎｉｍｏｃａｓｔ）７１３、ＳＵＳ
３０４、ＳＵＳ３１０、ＭＡ９５６、ＳＳ４１およびイ
ンコロイ（Ｉｎｃｏｌｏｙ）８００が知られている（Ｗ
ｕ，Ｃ．Ｘ．、Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ−
７ｔｈ ＡＰＣＣＣ、第１巻、１３６〜１４１、１９９
１；Ｓａｎｔｏｒｅｌｌｉ，Ｒ．、Ｍａｔｅｒ．Ｓｃ
ｉ．Ｅｎｇ．Ａ１２０〜Ａ１２１、（１−２）、２８３
〜２９１、１９８９）。
【０００４】Ｌｉ2ＣＯ3、Ｎａ2ＣＯ3−ＮａＣｌ、Ｎａ
2ＣＯ3−Ｎａ2ＳＯ4およびＮａ2ＣＯ3−Ｋ2ＣＯ3により
例示される炭酸塩に基づく溶融塩は、燃料電池、反応装
置およびボイラーにおいて見出すことができる。これら
の容器は、通常、インコネル６００、Ｘ２（１６．５％
〜１８．５％のＣｒ、１１％〜１４％のＮｉ、２％〜
２．５％のＭｏ）、Ｘ１２（２４％〜２６％のＣｒ、１
９％〜２２％のＮｉ）、または３０％Ｃｒ−４５％Ｎｉ
−１％Ａｌ−０．０３％Ｙを含む合金鋼から作製されて
いる（Ｐａｒｋ，Ｈ−Ｈ．、Ｊ．Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｍａ
ｔｅｒｉａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｒｅｓ
ｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｊａｐａｎ、１０（２）、１８〜
２６、１９９７；Ｓａｓａｋｉ，Ｍ．、Ｃｏｒｒｏｓｉ
ｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、４５（４）、１９２〜２
００、１９９６）。
2ＣＯ3−Ｎａ2ＳＯ4およびＮａ2ＣＯ3−Ｋ2ＣＯ3により
例示される炭酸塩に基づく溶融塩は、燃料電池、反応装
置およびボイラーにおいて見出すことができる。これら
の容器は、通常、インコネル６００、Ｘ２（１６．５％
〜１８．５％のＣｒ、１１％〜１４％のＮｉ、２％〜
２．５％のＭｏ）、Ｘ１２（２４％〜２６％のＣｒ、１
９％〜２２％のＮｉ）、または３０％Ｃｒ−４５％Ｎｉ
−１％Ａｌ−０．０３％Ｙを含む合金鋼から作製されて
いる（Ｐａｒｋ，Ｈ−Ｈ．、Ｊ．Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｍａ
ｔｅｒｉａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｆｏｒ Ｒｅｓ
ｏｕｒｃｅｓ ｏｆ Ｊａｐａｎ、１０（２）、１８〜
２６、１９９７；Ｓａｓａｋｉ，Ｍ．、Ｃｏｒｒｏｓｉ
ｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ、４５（４）、１９２〜２
００、１９９６）。
【０００５】ＮａＮＯ3、Ｂａ（ＮＯ3）2、ＮａＮＯ3−
ＫＮＯ3などにより例示される硝酸塩に基づく溶融塩に
関して、それらは、熱回収のために使用されている。Ｓ
ＵＳ３０４、ＳＳ４１、インコネル６００（Ｉｎｃｏ
Ａｌｌｏｙｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、アメリ
カ）、インコネル６２５、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌ
ｏｙ）−Ｎおよびハステロイ−Ｘが、そのような溶融塩
に対する耐腐食性について電気化学的に試験され、前記
の溶融塩を取り扱う構造部品に使用されている（Ｅｂａ
ｒａ，Ｒ．、Ｊ．Ｊｐｎ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔ．、５２
（５）、５０８〜５１６、１９８８；Ｎｉｓｈｉｋａｔ
ａ，Ａ．、Ｊ．Ｊｐｎ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔ．、４５
（６）、６１０〜６１３、１９８１年）。
ＫＮＯ3などにより例示される硝酸塩に基づく溶融塩に
関して、それらは、熱回収のために使用されている。Ｓ
ＵＳ３０４、ＳＳ４１、インコネル６００（Ｉｎｃｏ
Ａｌｌｏｙｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、アメリ
カ）、インコネル６２５、ハステロイ（Ｈａｓｔｅｌｌ
ｏｙ）−Ｎおよびハステロイ−Ｘが、そのような溶融塩
に対する耐腐食性について電気化学的に試験され、前記
の溶融塩を取り扱う構造部品に使用されている（Ｅｂａ
ｒａ，Ｒ．、Ｊ．Ｊｐｎ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔ．、５２
（５）、５０８〜５１６、１９８８；Ｎｉｓｈｉｋａｔ
ａ，Ａ．、Ｊ．Ｊｐｎ．Ｉｎｓｔ．Ｍｅｔ．、４５
（６）、６１０〜６１３、１９８１年）。
【０００６】ＳＵＳ３０４およびハステロイ−Ｎは、Ｌ
ｉＣｌ−ＫＣｌ、ＬｉＦ−ＫＦ、ＬｉＦ−ＮａＦ−Ｋ
Ｆ、ＫＣｌ−ＢａＣｌ2−ＮａＦ、ＫＣｌ−ＮａＣｌ−
ＮａＦなどにより例示される塩化物に基づく溶融塩によ
って生じる腐食に対して耐性であることもまた知られて
いる（Ｉｗａｍｏｔｏ，Ｎ．、Ｔｒａｎｓ．ＪＷＲ
Ｉ．、９（２）、１１７〜１１９、１９８０）。
ｉＣｌ−ＫＣｌ、ＬｉＦ−ＫＦ、ＬｉＦ−ＮａＦ−Ｋ
Ｆ、ＫＣｌ−ＢａＣｌ2−ＮａＦ、ＫＣｌ−ＮａＣｌ−
ＮａＦなどにより例示される塩化物に基づく溶融塩によ
って生じる腐食に対して耐性であることもまた知られて
いる（Ｉｗａｍｏｔｏ，Ｎ．、Ｔｒａｎｓ．ＪＷＲ
Ｉ．、９（２）、１１７〜１１９、１９８０）。
【０００７】溶融塩に対する耐腐食性を有する合金鋼に
関する他の参考が、多くの特許において見出される。
関する他の参考が、多くの特許において見出される。
【０００８】日本国特許公開特開平８−４１５９５号
は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒに基づく合金鋼で、塩化物に基づ
く溶融塩に対して大きな耐腐食性が必要とされるところ
で使用される合金鋼を開示し、０．０５％〜１．５％の
Ｍｎ、１８％〜３０％のＣｒおよび１０％〜３５％のＮ
ｉを、Ｃｒ／Ｆｅ＝０．３３〜０．７およびＮｉ／Ｆｅ
＝０．３３〜１．０の条件下で含む組成物を規定する。
日本国特許公開特開平５−２７９８１１号は、溶融塩に
対する優れた耐腐食性を有するボイラー用材料として、
主として、２％以下のＳｉ、１％以下のＭｎ、２５％〜
４０％のＣｏ、１２％〜１８％のＣｒ、１０％〜４０％
のＮｉ、２％〜４％のＭｏおよび８％のＷからなる合金
鋼を示唆する。
は、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒに基づく合金鋼で、塩化物に基づ
く溶融塩に対して大きな耐腐食性が必要とされるところ
で使用される合金鋼を開示し、０．０５％〜１．５％の
Ｍｎ、１８％〜３０％のＣｒおよび１０％〜３５％のＮ
ｉを、Ｃｒ／Ｆｅ＝０．３３〜０．７およびＮｉ／Ｆｅ
＝０．３３〜１．０の条件下で含む組成物を規定する。
日本国特許公開特開平５−２７９８１１号は、溶融塩に
対する優れた耐腐食性を有するボイラー用材料として、
主として、２％以下のＳｉ、１％以下のＭｎ、２５％〜
４０％のＣｏ、１２％〜１８％のＣｒ、１０％〜４０％
のＮｉ、２％〜４％のＭｏおよび８％のＷからなる合金
鋼を示唆する。
【０００９】米国特許第５，２２３，２１４号は、例え
ば、ボイラーおよび廃棄物焼却炉の場合のような耐熱性
および耐腐食性を必要とするところで使用される合金鋼
を記載する。この合金鋼は、主として、１０．５％〜２
８％のＮｉ、１４．８％〜２３％のＣｒ、３％〜６．６
％のＳｉ、０％〜４％のＡｌ、０．１５％〜１．６％の
Ｍｏおよび０．２５％〜１．２５％のＷからなる。カナ
ダ国特許第２，０８４，９１２号は、１０％〜２５％の
Ｃｏ、１８％〜２８％のＣｒ、１０％〜５０％のＮｉ、
２％〜４％のＭｏおよび８％以下のＷを含むボイラー用
の耐腐食性合金鋼を記載する。
ば、ボイラーおよび廃棄物焼却炉の場合のような耐熱性
および耐腐食性を必要とするところで使用される合金鋼
を記載する。この合金鋼は、主として、１０．５％〜２
８％のＮｉ、１４．８％〜２３％のＣｒ、３％〜６．６
％のＳｉ、０％〜４％のＡｌ、０．１５％〜１．６％の
Ｍｏおよび０．２５％〜１．２５％のＷからなる。カナ
ダ国特許第２，０８４，９１２号は、１０％〜２５％の
Ｃｏ、１８％〜２８％のＣｒ、１０％〜５０％のＮｉ、
２％〜４％のＭｏおよび８％以下のＷを含むボイラー用
の耐腐食性合金鋼を記載する。
【００１０】日本国特許公開特開平７−２６８５６５号
は、主として、２％〜４％のＳｉ、２２％〜２５％のＮ
ｉ、２４％〜３０％のＣｒおよび１％〜２％のＭｏから
なる合金鋼に関する。この合金鋼は、高温での作業性に
優れ、そして塩酸ガス、溶融塩、硫酸および／またはア
ルカリを含む高温条件下でさえも大きな耐腐食性を示
し、その結果、高温高圧で通常操作される蒸気ボイラー
に必要な材料として有用であることが記載されている。
日本国特許公開特開平５−１１７８１６号は、硫酸塩お
よび塩化物に基づく溶融塩を含む高温の腐食性環境に通
常曝される熱交換器および熱機関に有用な合金鋼を開示
する。この合金鋼は、主として、１２％〜３０％のＮ
ｉ、１８％〜３０％のＣｒおよび２％以上のＭｏを含
む。
は、主として、２％〜４％のＳｉ、２２％〜２５％のＮ
ｉ、２４％〜３０％のＣｒおよび１％〜２％のＭｏから
なる合金鋼に関する。この合金鋼は、高温での作業性に
優れ、そして塩酸ガス、溶融塩、硫酸および／またはア
ルカリを含む高温条件下でさえも大きな耐腐食性を示
し、その結果、高温高圧で通常操作される蒸気ボイラー
に必要な材料として有用であることが記載されている。
日本国特許公開特開平５−１１７８１６号は、硫酸塩お
よび塩化物に基づく溶融塩を含む高温の腐食性環境に通
常曝される熱交換器および熱機関に有用な合金鋼を開示
する。この合金鋼は、主として、１２％〜３０％のＮ
ｉ、１８％〜３０％のＣｒおよび２％以上のＭｏを含
む。
【００１１】日本国特許公開特開昭５７−３９１５９号
は、耐酸化性で耐熱性のＡｌ2Ｏ3被覆オーステナイト合
金鋼を開示する。この合金鋼は、１０％〜４０％のＮ
ｉ、１１％〜３２％のＣｒ、４．５％〜９％のＡｌ、３
％以下のＳｉおよび２％以下のＭｎを含む。５％以下の
Ｓｉ、１．５％以下のＭｎ、８％〜７０％のＮｉおよび
１５％〜３５％のＣｒからなり、溶融したホウ砂によっ
て生じる腐食に対する耐性を有する合金鋼が、日本国特
許公開特開昭５６−１５０１６２号に開示されている。
日本国特許公開特開昭１９０１４３号に開示されている
合金鋼は、溶融炭酸塩型燃料電池において使用され、１
％以下のＳｉ、２％以下のＭｎ、１５％〜３５％のＮｉ
および１５％〜３５％のＣｒを含む。
は、耐酸化性で耐熱性のＡｌ2Ｏ3被覆オーステナイト合
金鋼を開示する。この合金鋼は、１０％〜４０％のＮ
ｉ、１１％〜３２％のＣｒ、４．５％〜９％のＡｌ、３
％以下のＳｉおよび２％以下のＭｎを含む。５％以下の
Ｓｉ、１．５％以下のＭｎ、８％〜７０％のＮｉおよび
１５％〜３５％のＣｒからなり、溶融したホウ砂によっ
て生じる腐食に対する耐性を有する合金鋼が、日本国特
許公開特開昭５６−１５０１６２号に開示されている。
日本国特許公開特開昭１９０１４３号に開示されている
合金鋼は、溶融炭酸塩型燃料電池において使用され、１
％以下のＳｉ、２％以下のＭｎ、１５％〜３５％のＮｉ
および１５％〜３５％のＣｒを含む。
【００１２】日本国特許公開特開平６−１４５８５７号
は、溶融塩によって生じる腐食に対する耐性が大きく、
さらに、現場での作業性が良好なボイラー用の合金鋼を
開示する。この合金鋼は、２．５％以下のＳｉ、１％以
下のＭｎ、４０％〜５５％のＣｏ、７％〜１２％のＣ
ｒ、１０％〜３０％のＮｉ、２％〜４％のＭｏおよび８
％以下のＷを含む組成物から調製される。ボイラーに適
する別の合金鋼が日本国特許公開特開平５−２７９７８
５号において見出される。溶融塩、特に、溶融塩化物に
対する大きな耐腐食性を示す合金鋼は、主として、２．
５％以下のＳｉ、１％以下のＭｎ、４０％〜５５％のＣ
ｏ、７％〜１２％のＣｒ、１０％〜３０％のＮｉ、２％
〜４％のＭｏおよび８％以下のＷからなる。この最後の
２つの上記参考文献は、合金鋼の耐腐食性は、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、ＣｒおよびＭｏを組み合わせて添加したときに改善
され得るが、それらを単独で添加したときには改善され
得ないことを教示する。
は、溶融塩によって生じる腐食に対する耐性が大きく、
さらに、現場での作業性が良好なボイラー用の合金鋼を
開示する。この合金鋼は、２．５％以下のＳｉ、１％以
下のＭｎ、４０％〜５５％のＣｏ、７％〜１２％のＣ
ｒ、１０％〜３０％のＮｉ、２％〜４％のＭｏおよび８
％以下のＷを含む組成物から調製される。ボイラーに適
する別の合金鋼が日本国特許公開特開平５−２７９７８
５号において見出される。溶融塩、特に、溶融塩化物に
対する大きな耐腐食性を示す合金鋼は、主として、２．
５％以下のＳｉ、１％以下のＭｎ、４０％〜５５％のＣ
ｏ、７％〜１２％のＣｒ、１０％〜３０％のＮｉ、２％
〜４％のＭｏおよび８％以下のＷからなる。この最後の
２つの上記参考文献は、合金鋼の耐腐食性は、Ｃｏ、Ｎ
ｉ、ＣｒおよびＭｏを組み合わせて添加したときに改善
され得るが、それらを単独で添加したときには改善され
得ないことを教示する。
【００１３】上記に例示した合金鋼は、Ｃｒの含有量が
大きいか、またはＷ、Ｖおよび／またはＭｏを含むこと
を特徴とする。しかし、そのような従来の合金鋼は、多
くの論文において、アルカリ金属酸化物を含む単一の溶
融塩または複合溶融塩を取り扱うための材料としては好
ましくないと報告されている（Ｊ．Ａ．Ｇｏｅｂｅｌ、
Ｆ．Ｓ．ＰｅｔｔｉｔおよびＧ．Ｗ．Ｇｏｗａｒｄ、Ｍ
ｅｔ．Ｔｒａｎｓ．４、２６１（１９７３））。特に、
塩化物に基づく溶融塩は、親水性が非常に大きいので、
空気に曝されると容易に水和する。従って、溶融塩の組
成物が変化し、合金鋼の耐腐食性は大きな影響を受け
る。溶融した塩および酸化物の共存は、その物理的およ
び化学的な特性をより複雑にし、腐食を加速させる。こ
れまで、複合的な腐食性状況に関する十分な研究は行わ
れていない。さらに、従来の合金鋼は、そのような溶融
塩の腐食性条件において長期間持ちこたえることができ
ない。特に、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏなどのアルカリ金属酸
化物を含有する溶融塩に対する大きい耐腐食性を有する
合金鋼は開発されていない。
大きいか、またはＷ、Ｖおよび／またはＭｏを含むこと
を特徴とする。しかし、そのような従来の合金鋼は、多
くの論文において、アルカリ金属酸化物を含む単一の溶
融塩または複合溶融塩を取り扱うための材料としては好
ましくないと報告されている（Ｊ．Ａ．Ｇｏｅｂｅｌ、
Ｆ．Ｓ．ＰｅｔｔｉｔおよびＧ．Ｗ．Ｇｏｗａｒｄ、Ｍ
ｅｔ．Ｔｒａｎｓ．４、２６１（１９７３））。特に、
塩化物に基づく溶融塩は、親水性が非常に大きいので、
空気に曝されると容易に水和する。従って、溶融塩の組
成物が変化し、合金鋼の耐腐食性は大きな影響を受け
る。溶融した塩および酸化物の共存は、その物理的およ
び化学的な特性をより複雑にし、腐食を加速させる。こ
れまで、複合的な腐食性状況に関する十分な研究は行わ
れていない。さらに、従来の合金鋼は、そのような溶融
塩の腐食性条件において長期間持ちこたえることができ
ない。特に、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏなどのアルカリ金属酸
化物を含有する溶融塩に対する大きい耐腐食性を有する
合金鋼は開発されていない。
【００１４】本発明の開示または記載を行う前に、本明
細書および添付した請求項において使用されている用語
「％」は、文脈により別途明示されていない限り、重量
％を意味することに注意しなければならない。
細書および添付した請求項において使用されている用語
「％」は、文脈により別途明示されていない限り、重量
％を意味することに注意しなければならない。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】塩化物および／または
アルカリ金属酸化物に対する耐腐食性が優れている合金
鋼に関して本発明者らが繰り返し行った集中的かつ徹底
的な研究によって、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅに基づく合金のそ
のような溶融塩に対する耐腐食性は、Ｃｒ含有量を適切
な範囲に低下させることによって改善され得ることが見
出された。
アルカリ金属酸化物に対する耐腐食性が優れている合金
鋼に関して本発明者らが繰り返し行った集中的かつ徹底
的な研究によって、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅに基づく合金のそ
のような溶融塩に対する耐腐食性は、Ｃｒ含有量を適切
な範囲に低下させることによって改善され得ることが見
出された。
【００１６】本発明の目的は、先行技術が遭遇している
上記の問題を克服し、そして塩化物および／またはアル
カリ金属酸化物を含有する高温の溶融塩に対する耐腐食
性が大きい合金組成物を提供することである。
上記の問題を克服し、そして塩化物および／またはアル
カリ金属酸化物を含有する高温の溶融塩に対する耐腐食
性が大きい合金組成物を提供することである。
【００１７】本発明の別の目的は、高温の溶融塩に対す
る耐腐食性が大きい合金鋼を製造する方法を提供するこ
とである。
る耐腐食性が大きい合金鋼を製造する方法を提供するこ
とである。
【００１８】本発明のさらなる目的は、塩化物および／
またはアルカリ金属酸化物を含有する高温の溶融塩に対
する耐腐食性が優れている合金鋼を提供することであ
る。
またはアルカリ金属酸化物を含有する高温の溶融塩に対
する耐腐食性が優れている合金鋼を提供することであ
る。
【００１９】本発明のなおさらなる目的は、溶融塩を取
り扱うための構造材料および構造部品におけるそのよう
な合金鋼の使用を提供することである。
り扱うための構造材料および構造部品におけるそのよう
な合金鋼の使用を提供することである。
【００２０】
【課題を解決するための手段】本発明の１つの実施形態
において、高温の溶融塩に対する耐腐食性が大きく、２
０重量％〜４０重量％のＮｉ、０重量％〜８重量％のＣ
ｒ、０．０５重量％以下のＣ、０．５重量％以下のＳ
ｉ、１．０重量％以下のＭｎ、０．０５重量％以下のＳ
および残量のＦｅを含む合金鋼が提供される。この実施
形態の１つの局面において、溶融塩は、塩化物および／
またはアルカリ金属酸化物を含有する。このような合金
組成物は、９００℃までの高温においてさえ、Ｌｉ
2Ｏ、ＬｉＣｌ、Ｎａ2ＯまたはＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏによ
って生じる腐食に対する大きな耐性を有する。
において、高温の溶融塩に対する耐腐食性が大きく、２
０重量％〜４０重量％のＮｉ、０重量％〜８重量％のＣ
ｒ、０．０５重量％以下のＣ、０．５重量％以下のＳ
ｉ、１．０重量％以下のＭｎ、０．０５重量％以下のＳ
および残量のＦｅを含む合金鋼が提供される。この実施
形態の１つの局面において、溶融塩は、塩化物および／
またはアルカリ金属酸化物を含有する。このような合金
組成物は、９００℃までの高温においてさえ、Ｌｉ
2Ｏ、ＬｉＣｌ、Ｎａ2ＯまたはＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏによ
って生じる腐食に対する大きな耐性を有する。
【００２１】本発明の別の実施形態において、高温の溶
融塩に対する耐腐食性が大きい合金鋼を製造する方法が
提供され、この方法は、合金組成物を鋳造する工程を含
む。１つの局面において、この方法は、熱間圧延を行う
工程をさらに含む。別の局面において、この方法は、熱
間圧延工程の後に熱処理を行う工程をさらに含む。熱間
圧延工程は、鋳造物を不活性ガス雰囲気中において１，
２００℃で１時間〜２時間加熱した後に１，０００℃〜
１，２００℃で行われる。熱処理もまた、好ましくは、
不活性ガス雰囲気中において１，０００℃〜１，１００
℃で１時間〜２時間行われる。
融塩に対する耐腐食性が大きい合金鋼を製造する方法が
提供され、この方法は、合金組成物を鋳造する工程を含
む。１つの局面において、この方法は、熱間圧延を行う
工程をさらに含む。別の局面において、この方法は、熱
間圧延工程の後に熱処理を行う工程をさらに含む。熱間
圧延工程は、鋳造物を不活性ガス雰囲気中において１，
２００℃で１時間〜２時間加熱した後に１，０００℃〜
１，２００℃で行われる。熱処理もまた、好ましくは、
不活性ガス雰囲気中において１，０００℃〜１，１００
℃で１時間〜２時間行われる。
【００２２】本発明のさらなる実施形態において、高温
の溶融塩に対する大きな耐腐食性を有し、合金組成物か
ら製造される合金鋼が提供される。
の溶融塩に対する大きな耐腐食性を有し、合金組成物か
ら製造される合金鋼が提供される。
【００２３】本発明のなおさらなる実施形態において、
高温の溶融塩を取り扱うための構造材料または構造部品
で、そのような合金鋼から製造される構造材料または構
造部品が提供される。１つの局面において、そのような
構造材材料は、プレート、棒状またはパイプの形態であ
り、あるいはそれらの複合形態である。別の面におい
て、構造材料は、バルブ、フィッティングまたはフラン
ジである。
高温の溶融塩を取り扱うための構造材料または構造部品
で、そのような合金鋼から製造される構造材料または構
造部品が提供される。１つの局面において、そのような
構造材材料は、プレート、棒状またはパイプの形態であ
り、あるいはそれらの複合形態である。別の面におい
て、構造材料は、バルブ、フィッティングまたはフラン
ジである。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明は、塩化物および／または
アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩に対するその優れ
た耐腐食性により溶融塩を取り扱う装置に適する材料に
関する。そのような材料を開発する際には、高温の溶融
塩が鋼をどのように腐食するかを知ることは有用であ
る。この点に関して、下記の様々な合金鋼の耐腐食性を
調べた：普通のステンレス鋼；熱耐性合金；ＳＵＳ３０
４Ｌ（ＰＯＳＣＯ、韓国；Ｃｒ１７．８４％、Ｎｉ
９．８５％、Ｃ ０．０２３％、Ｓｉ ０．５０％、Ｍ
ｎ１．０７％、Ｐ ０．０２２％、Ｓ ０．００４％、
Ｍｏ ０．１１％、Ｆｅ残り）；モア（Ｍｏｒｅ）１
（ステンレススチールハンドブック、日本；Ｎｉ３３
％、Ｃｒ ２５％、Ｃ ０．４２％、Ｓｉ ０．７％、
Ｍｎ １．０％、Ｗ １．５％、Ｆｅ 残り）；スーパ
ー２２Ｈ（太平金属工業、日本；Ｎｉ ４５％〜５０
％、Ｃｒ ３２％〜３４％、Ｗ ５％、Ｃｏ ３％、Ｃ
０．３〜０．５％、Ｓｉ ＜２．０％、Ｍｎ ＜２．
０％、Ｆｅ 残り）；インコロイ８００Ｈ（Ｈｉｇｈ
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｌｌｏｙｓ、アメリカ；Ｎ
ｉ ３１．３４％、Ｃｒ ２１．８２％、Ａｌ ０．３
２％、Ｃ ０．０７９％、Ｃｕ０．６０％、Ｍｎ １．
０７％、Ｓ ０．００６％、Ｓｉ ０．５５％、Ｔｌ
０．３２％、Ｆｅ 残り）；インコネル６００（Ｉｎｃ
ｏ Ａｌｌｏｙｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、アメ
リカ；Ｃ ０．０７％、Ｍｎ ０．２０％、Ｆｅ ９．
４９％、Ｓ ０．００２％、Ｓｉ ０．２１％、Ｃｕ
０．０７％、Ｎｉ ７３．６６％、Ｃｒ １６．３０
％）；およびハステロイＣ−２７６（Ｉｎｃｏ Ａｌｌ
ｏｙｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、アメリカ；Ｎｉ
５９．２４％、Ｃｒ １５．５８％、Ｍｏ １５．４
８％、Ｆｅ ５．２５％、Ｗ ３．８４％、Ｃ ０．０
０６％、Ｍｎ ０．４０％、Ｓ ＜０．００１％、Ｓｉ
０．０５２％、Ｃｏ ０．１３％、Ｆ ０．００６
％、Ｖ ０．０１％）。
アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩に対するその優れ
た耐腐食性により溶融塩を取り扱う装置に適する材料に
関する。そのような材料を開発する際には、高温の溶融
塩が鋼をどのように腐食するかを知ることは有用であ
る。この点に関して、下記の様々な合金鋼の耐腐食性を
調べた：普通のステンレス鋼；熱耐性合金；ＳＵＳ３０
４Ｌ（ＰＯＳＣＯ、韓国；Ｃｒ１７．８４％、Ｎｉ
９．８５％、Ｃ ０．０２３％、Ｓｉ ０．５０％、Ｍ
ｎ１．０７％、Ｐ ０．０２２％、Ｓ ０．００４％、
Ｍｏ ０．１１％、Ｆｅ残り）；モア（Ｍｏｒｅ）１
（ステンレススチールハンドブック、日本；Ｎｉ３３
％、Ｃｒ ２５％、Ｃ ０．４２％、Ｓｉ ０．７％、
Ｍｎ １．０％、Ｗ １．５％、Ｆｅ 残り）；スーパ
ー２２Ｈ（太平金属工業、日本；Ｎｉ ４５％〜５０
％、Ｃｒ ３２％〜３４％、Ｗ ５％、Ｃｏ ３％、Ｃ
０．３〜０．５％、Ｓｉ ＜２．０％、Ｍｎ ＜２．
０％、Ｆｅ 残り）；インコロイ８００Ｈ（Ｈｉｇｈ
Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ Ａｌｌｏｙｓ、アメリカ；Ｎ
ｉ ３１．３４％、Ｃｒ ２１．８２％、Ａｌ ０．３
２％、Ｃ ０．０７９％、Ｃｕ０．６０％、Ｍｎ １．
０７％、Ｓ ０．００６％、Ｓｉ ０．５５％、Ｔｌ
０．３２％、Ｆｅ 残り）；インコネル６００（Ｉｎｃ
ｏ Ａｌｌｏｙｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、アメ
リカ；Ｃ ０．０７％、Ｍｎ ０．２０％、Ｆｅ ９．
４９％、Ｓ ０．００２％、Ｓｉ ０．２１％、Ｃｕ
０．０７％、Ｎｉ ７３．６６％、Ｃｒ １６．３０
％）；およびハステロイＣ−２７６（Ｉｎｃｏ Ａｌｌ
ｏｙｓ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ、アメリカ；Ｎｉ
５９．２４％、Ｃｒ １５．５８％、Ｍｏ １５．４
８％、Ｆｅ ５．２５％、Ｗ ３．８４％、Ｃ ０．０
０６％、Ｍｎ ０．４０％、Ｓ ＜０．００１％、Ｓｉ
０．０５２％、Ｃｏ ０．１３％、Ｆ ０．００６
％、Ｖ ０．０１％）。
【００２５】これらの合金をＬｉＣｌ溶融塩による処理
に供したときには、主としてＬｉＣｒＯ2からなる緻密
で保護的な酸化物被膜がその表面に形成されるために、
腐食はゆっくりと進行する。速度論において、これらの
合金に対するＬｉＣｌ溶融塩の腐食速度は、放物線的な
様式に従って、時間の経過とともに変化する。一方、Ｌ
ｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ溶融塩の条件下では、主としてＬｉＣ
ｒＯ2からなる多孔性の非保護的なスケールが、スケー
ル／合金の境界において内側に向かって成長し、その成
長は、試験合金での腐食速度は一次の速度論的特徴を示
す。全体的に、合金は、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ溶融塩の条
件においては、ＬｉＣｌ溶融塩条件の場合よりも一層速
い速度で腐食される。
に供したときには、主としてＬｉＣｒＯ2からなる緻密
で保護的な酸化物被膜がその表面に形成されるために、
腐食はゆっくりと進行する。速度論において、これらの
合金に対するＬｉＣｌ溶融塩の腐食速度は、放物線的な
様式に従って、時間の経過とともに変化する。一方、Ｌ
ｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ溶融塩の条件下では、主としてＬｉＣ
ｒＯ2からなる多孔性の非保護的なスケールが、スケー
ル／合金の境界において内側に向かって成長し、その成
長は、試験合金での腐食速度は一次の速度論的特徴を示
す。全体的に、合金は、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ溶融塩の条
件においては、ＬｉＣｌ溶融塩条件の場合よりも一層速
い速度で腐食される。
【００２６】腐食速度の加速は、Ｌｉ2Ｏに起因する塩
基流動機構によって説明することができる。合金表面に
形成されたスケールのＣｒ2Ｏ3自体は、保護的な酸化物
として役立つ。しかし、酸化物イオンＯ2-（Ｌｉ2Ｏ）
と反応した場合、Ｃｒ2Ｏ3は、溶融塩によって溶解され
るクロム酸塩ＣｒＯ4 2-に変換される。従って、保護的
なスケールは、合金表面から消失し、その結果、むき出
しの金属が、溶融塩と直接接触するようになる。従っ
て、腐食速度は時間の経過とともに増大する。
基流動機構によって説明することができる。合金表面に
形成されたスケールのＣｒ2Ｏ3自体は、保護的な酸化物
として役立つ。しかし、酸化物イオンＯ2-（Ｌｉ2Ｏ）
と反応した場合、Ｃｒ2Ｏ3は、溶融塩によって溶解され
るクロム酸塩ＣｒＯ4 2-に変換される。従って、保護的
なスケールは、合金表面から消失し、その結果、むき出
しの金属が、溶融塩と直接接触するようになる。従っ
て、腐食速度は時間の経過とともに増大する。
【００２７】原理的には、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融
塩によって引き起こされる腐食速度の加速は、Ｎａ2Ｓ
Ｏ4薄膜相溶融塩によって引き起こされるＮｉベース合
金の加速された酸化と同一である。しかし、ＬｉＣｌ−
Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩は、下記の２つの現象においてＮａ2
ＳＯ4薄膜相溶融塩とは異なる：１）ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ
混合溶融塩の場合、Ｃｒ2Ｏ3は溶解するが、ＬｉＣｒＯ
2が析出する；２）Ｎａ2ＳＯ4薄膜相溶融塩によって引
き起こされる加速された酸化は、Ｏ2-の活性が低いため
に、Ｎｉベース合金のＣｒ濃度を増大させることによっ
て抑制することができるが、Ｃｒ濃度の増大は、モア１
またはスーパー２２Ｈがインコロイ８００Ｈまたはステ
ンレス鋼よりも速い速度で腐食されるという事実から明
らかなように、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩の腐食活
性を高める。
塩によって引き起こされる腐食速度の加速は、Ｎａ2Ｓ
Ｏ4薄膜相溶融塩によって引き起こされるＮｉベース合
金の加速された酸化と同一である。しかし、ＬｉＣｌ−
Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩は、下記の２つの現象においてＮａ2
ＳＯ4薄膜相溶融塩とは異なる：１）ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ
混合溶融塩の場合、Ｃｒ2Ｏ3は溶解するが、ＬｉＣｒＯ
2が析出する；２）Ｎａ2ＳＯ4薄膜相溶融塩によって引
き起こされる加速された酸化は、Ｏ2-の活性が低いため
に、Ｎｉベース合金のＣｒ濃度を増大させることによっ
て抑制することができるが、Ｃｒ濃度の増大は、モア１
またはスーパー２２Ｈがインコロイ８００Ｈまたはステ
ンレス鋼よりも速い速度で腐食されるという事実から明
らかなように、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩の腐食活
性を高める。
【００２８】従って、Ｃｒ含有量が大きい合金は溶融塩
の腐食を受けやすいことが予想される。従来の耐熱性合
金の大部分は、Ｃｒ含有量が高いために、溶融塩を取り
扱うための構造部品用材料としては好ましくない。
の腐食を受けやすいことが予想される。従来の耐熱性合
金の大部分は、Ｃｒ含有量が高いために、溶融塩を取り
扱うための構造部品用材料としては好ましくない。
【００２９】本発明において、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｒをベー
スとする新しい合金組成物が、インコロイ８００Ｈの組
成に基づいて、Ｃｒ含有量を改変することによって調製
され、そして新しい組成物から調製された合金の腐食特
性が調べられている。詳細に記載されているように、試
験で得られた結果は、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅをベースとする
合金は、Ｃｒ含有量が低いほど、塩化物および／または
アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩の腐食に対して耐
性であることを示している。特に、８ｗｔ％以下のＣｒ
含有量によって、合金は、溶融塩に対する大きな耐腐食
性が得られる。
スとする新しい合金組成物が、インコロイ８００Ｈの組
成に基づいて、Ｃｒ含有量を改変することによって調製
され、そして新しい組成物から調製された合金の腐食特
性が調べられている。詳細に記載されているように、試
験で得られた結果は、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅをベースとする
合金は、Ｃｒ含有量が低いほど、塩化物および／または
アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩の腐食に対して耐
性であることを示している。特に、８ｗｔ％以下のＣｒ
含有量によって、合金は、溶融塩に対する大きな耐腐食
性が得られる。
【００３０】本発明の１つの実施形態により、塩化物お
よび／またはアルカリ金属酸化物を含有する溶融塩の腐
食に対する耐性を有する合金鋼組成物で、２０ｗｔ％〜
４０ｗｔ％のＮｉ、０ｗｔ％〜８ｗｔ％のＣｒ、０．０
５ｗｔ％以下のＣ、０．５ｗｔ％以下のＳｉ、１．０ｗ
ｔ％以下のＭｎ、０．０５ｗｔ％以下のＳおよび残量の
Ｆｅを含む合金鋼組成物が提供される。
よび／またはアルカリ金属酸化物を含有する溶融塩の腐
食に対する耐性を有する合金鋼組成物で、２０ｗｔ％〜
４０ｗｔ％のＮｉ、０ｗｔ％〜８ｗｔ％のＣｒ、０．０
５ｗｔ％以下のＣ、０．５ｗｔ％以下のＳｉ、１．０ｗ
ｔ％以下のＭｎ、０．０５ｗｔ％以下のＳおよび残量の
Ｆｅを含む合金鋼組成物が提供される。
【００３１】例えば、Ｃが０．０５ｗｔ％を超える量で
存在する場合、合金は、溶融塩に対する耐腐食性が良好
でない。Ｓｉは、脱酸素剤として使用されるが、その量
が０．５ｗｔ％を超える場合、合金の熱間加工性に好ま
しくない影響を及ぼす。合金において、Ｓは不純物であ
るが、避けられない成分である。従って、Ｓは、できる
限り低い量で存在することが好ましい。０．０５ｗｔ％
を超えるＳにより、合金の熱間加工性が損なわれる。Ｍ
ｎは、脱酸素剤としての役割を果たすが、過剰量は合金
を脆くするので、１．０ｗｔ％以下の量で含有されるこ
とが好ましい。Ｎｉに関しては、２０ｗｔ％未満の量は
γ相オーステナイトを形成することができず、一方、４
０ｗｔ％を超える量は溶融塩に対する耐腐食性の悪化を
もたらす。一般に、Ｃｒによって、合金は、塩化物に起
因し得る腐食を受けやすくなる。しかし、高温での酸化
防止を考えた場合、この金属は８ｗｔ％までの量で含有
させることができる。
存在する場合、合金は、溶融塩に対する耐腐食性が良好
でない。Ｓｉは、脱酸素剤として使用されるが、その量
が０．５ｗｔ％を超える場合、合金の熱間加工性に好ま
しくない影響を及ぼす。合金において、Ｓは不純物であ
るが、避けられない成分である。従って、Ｓは、できる
限り低い量で存在することが好ましい。０．０５ｗｔ％
を超えるＳにより、合金の熱間加工性が損なわれる。Ｍ
ｎは、脱酸素剤としての役割を果たすが、過剰量は合金
を脆くするので、１．０ｗｔ％以下の量で含有されるこ
とが好ましい。Ｎｉに関しては、２０ｗｔ％未満の量は
γ相オーステナイトを形成することができず、一方、４
０ｗｔ％を超える量は溶融塩に対する耐腐食性の悪化を
もたらす。一般に、Ｃｒによって、合金は、塩化物に起
因し得る腐食を受けやすくなる。しかし、高温での酸化
防止を考えた場合、この金属は８ｗｔ％までの量で含有
させることができる。
【００３２】本発明の合金組成物から調製される合金鋼
は、アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩、特にＬｉＣ
ｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩に対する優れた耐腐食性を示
す。ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩の条件下において、
インコロイ８００Ｈは、時間に関して一次の速度論的変
化を示す速度で腐食される。これに対して、本発明によ
る合金鋼における腐食速度は、放物線的な様式の速度論
的特徴を示す。さらに、本発明の合金鋼は、高温におい
てさえ、塩化物および／またはアルカリ金属酸化物を含
有する溶融塩に対するその耐腐食性が安定に維持され、
さらに作業性が良好である。
は、アルカリ金属酸化物を含有する溶融塩、特にＬｉＣ
ｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩に対する優れた耐腐食性を示
す。ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩の条件下において、
インコロイ８００Ｈは、時間に関して一次の速度論的変
化を示す速度で腐食される。これに対して、本発明によ
る合金鋼における腐食速度は、放物線的な様式の速度論
的特徴を示す。さらに、本発明の合金鋼は、高温におい
てさえ、塩化物および／またはアルカリ金属酸化物を含
有する溶融塩に対するその耐腐食性が安定に維持され、
さらに作業性が良好である。
【００３３】
【実施例】本発明は、下記の実施例を参照することによ
ってより十分に理解することができる。下記の実施例
は、例示のために示されるが、本発明を限定するように
解釈してはならない。
ってより十分に理解することができる。下記の実施例
は、例示のために示されるが、本発明を限定するように
解釈してはならない。
【００３４】実施例Ｉ〜Ｖ 合金鋼の製造 下記の表１に示すＫＳＡ（Ｋａｅｒｉ Ｓｕｐｅｒａｌ
ｌｏｙ）型の合金鋼組成物を真空誘導炉において１，５
００℃で２時間融解し、その後、温度を１，４５０℃〜
１，５００℃で維持しながら、融解物を炉から取り出し
てインゴットにした。インゴットをアルゴンガス雰囲気
中において１，２００℃で１時間加熱し、１，０００℃
〜１，２００℃で熱間圧延を行い、１，０５０℃で１時
間の熱処理を行って、プレートにした。コントロールと
して、インコロイ８００Ｈ（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍ
ａｎｃｅ Ａｌｌｏｙｓ Ｉｎｃ．アメリカ）を使用し
た。
ｌｏｙ）型の合金鋼組成物を真空誘導炉において１，５
００℃で２時間融解し、その後、温度を１，４５０℃〜
１，５００℃で維持しながら、融解物を炉から取り出し
てインゴットにした。インゴットをアルゴンガス雰囲気
中において１，２００℃で１時間加熱し、１，０００℃
〜１，２００℃で熱間圧延を行い、１，０５０℃で１時
間の熱処理を行って、プレートにした。コントロールと
して、インコロイ８００Ｈ（Ｈｉｇｈ Ｐｅｒｆｏｒｍ
ａｎｃｅ Ａｌｌｏｙｓ Ｉｎｃ．アメリカ）を使用し
た。
【００３５】
【表１】合金の組成
【００３６】実験例Ｉ ＬｉＣｌ溶融塩に対する耐腐食性に関する試験 多くの実験室的な高温腐食試験法の１つであるるつぼ試
験法を使用して、ＬｉＣｌ溶融塩に対する耐腐食性を調
べた。
験法を使用して、ＬｉＣｌ溶融塩に対する耐腐食性を調
べた。
【００３７】実施例で得られた合金プレートを、１５ｍ
ｍ×２０ｍｍ×２．５ｍｍの大きさの試料片に切断し
た。耐腐食性試験を行う直前に、試料片をエメリーペー
パー１２００で磨き、蒸留水およびアセトンで脱脂して
乾燥した。２２ｇのＬｉＣｌ溶融塩を含有するるつぼ
に、試料片を完全に沈め、次いで、２５時間〜７５時間
置いた。耐腐食性試験を、６５０℃、７５０℃および８
５０℃の各温度で行った。所定の時間が経過した後に試
料片をるつぼから取り出し、超音波洗浄機において酸溶
液で洗浄して腐食生成物を除いた。ＫＳＡ−１、ＫＳＡ
−２およびＫＳＡ−３は１０％Ｈ2ＳＯ4溶液で洗浄した
が、ＫＳＡ−４、ＫＳＡ−５およびインコロイ８００Ｈ
は、１０％ＨＮＯ3溶液を使用して洗浄した。蒸留水お
よびアセトンで洗浄した後、腐食生成物を含まない試料
片を乾燥して、重量を測定した。使用した合金鋼は密度
が非常に類似しているので、合金鋼での腐食速度は、耐
腐食性試験の前後における単位面積あたりの重量の差と
して表された。
ｍ×２０ｍｍ×２．５ｍｍの大きさの試料片に切断し
た。耐腐食性試験を行う直前に、試料片をエメリーペー
パー１２００で磨き、蒸留水およびアセトンで脱脂して
乾燥した。２２ｇのＬｉＣｌ溶融塩を含有するるつぼ
に、試料片を完全に沈め、次いで、２５時間〜７５時間
置いた。耐腐食性試験を、６５０℃、７５０℃および８
５０℃の各温度で行った。所定の時間が経過した後に試
料片をるつぼから取り出し、超音波洗浄機において酸溶
液で洗浄して腐食生成物を除いた。ＫＳＡ−１、ＫＳＡ
−２およびＫＳＡ−３は１０％Ｈ2ＳＯ4溶液で洗浄した
が、ＫＳＡ−４、ＫＳＡ−５およびインコロイ８００Ｈ
は、１０％ＨＮＯ3溶液を使用して洗浄した。蒸留水お
よびアセトンで洗浄した後、腐食生成物を含まない試料
片を乾燥して、重量を測定した。使用した合金鋼は密度
が非常に類似しているので、合金鋼での腐食速度は、耐
腐食性試験の前後における単位面積あたりの重量の差と
して表された。
【００３８】試験結果を表２および図１に示す。図１に
は、試料片をＬｉＣｌ溶融塩に２５時間置いたときの単
位面積あたりの重量減少が、温度に対してプロットされ
ている。
は、試料片をＬｉＣｌ溶融塩に２５時間置いたときの単
位面積あたりの重量減少が、温度に対してプロットされ
ている。
【００３９】
【表２】ＬｉＣｌ溶融塩における合金鋼の腐食速度
【００４０】表２および図１に示す結果から、インコロ
イ８００Ｈは、６５０℃のＬｉＣｌ溶融塩の腐食に対す
る大きな耐性を有するが、その腐食速度は、温度の上昇
とともに急速に大きくなることが認められた。ＫＳＡ−
５合金に関して、腐食速度は、７５０℃までは徐々に増
大したが、その温度から腐食速度が急速に増大すること
が観測された。対照的に、ＫＳＡ−１、ＫＳＡ−２、Ｋ
ＳＡ−３およびＫＳＡ−４の各合金に関する腐食速度
は、温度の上昇とともに徐々に増大した。このような結
果は、Ｃｒ含有量が低いほど、腐食速度は小さくなるこ
とを示した。表２および図１から明らかなように、本発
明による合金は、高温においてさえ、溶融塩に対するそ
の耐腐食性が安定に維持されていた。
イ８００Ｈは、６５０℃のＬｉＣｌ溶融塩の腐食に対す
る大きな耐性を有するが、その腐食速度は、温度の上昇
とともに急速に大きくなることが認められた。ＫＳＡ−
５合金に関して、腐食速度は、７５０℃までは徐々に増
大したが、その温度から腐食速度が急速に増大すること
が観測された。対照的に、ＫＳＡ−１、ＫＳＡ−２、Ｋ
ＳＡ−３およびＫＳＡ−４の各合金に関する腐食速度
は、温度の上昇とともに徐々に増大した。このような結
果は、Ｃｒ含有量が低いほど、腐食速度は小さくなるこ
とを示した。表２および図１から明らかなように、本発
明による合金は、高温においてさえ、溶融塩に対するそ
の耐腐食性が安定に維持されていた。
【００４１】図２を参照すると、ＬｉＣｌ溶融塩におけ
る試料片の腐食速度が、７５０℃での時間に関してプロ
ットされている。試験したすべての試料片に関して、明
らかなように、腐食速度曲線は放物線的である。特に、
ＫＳＡ−３合金の腐食速度は時間の経過とともに大きく
減少し、その結果、合金は、ＬｉＣｌの腐食に対する耐
性が大きくなっている。
る試料片の腐食速度が、７５０℃での時間に関してプロ
ットされている。試験したすべての試料片に関して、明
らかなように、腐食速度曲線は放物線的である。特に、
ＫＳＡ−３合金の腐食速度は時間の経過とともに大きく
減少し、その結果、合金は、ＬｉＣｌの腐食に対する耐
性が大きくなっている。
【００４２】実験例ＩＩ ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏの混合溶融塩に対する耐腐食性に関
する試験 実験例１の場合と同じ手順を繰り返したが、ＬｉＣｌ溶
融塩の代わりに、ＬｉＣｌ−２５％Ｌｉ2Ｏの混合溶融
塩を使用した。試験結果を表３および図３に示す。図３
には、試料片をＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩に２５時
間置いたときの単位面積あたりの重量減少が、温度に対
してプロットされている。
する試験 実験例１の場合と同じ手順を繰り返したが、ＬｉＣｌ溶
融塩の代わりに、ＬｉＣｌ−２５％Ｌｉ2Ｏの混合溶融
塩を使用した。試験結果を表３および図３に示す。図３
には、試料片をＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩に２５時
間置いたときの単位面積あたりの重量減少が、温度に対
してプロットされている。
【００４３】
【表３】ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏの混合溶融塩に対する耐腐
食性に関する試験
食性に関する試験
【００４４】約６５０℃において、インコロイ８００Ｈ
ならびにＫＳＡ−１、ＫＳＡ−２、ＫＳＡ−３、ＫＳＡ
−４およびＫＳＡ−５はすべて、同じような速度で腐食
された。腐食速度は温度の上昇とともに増大し、腐食速
度の増加は、Ｃｒ含有量が大きくなるほど大きくなっ
た。すなわち、ＫＳＡ−４、インコロイ８００Ｈおよび
ＫＳＡ−５（この順でＣｒ含有量が増大する）の腐食速
度は、温度の上昇とともにこの順で大きくなった。一
方、Ｃｒを含まないＫＳＡ−１、ＫＳＡ−２およびＫＳ
Ａ−３に関して、その腐食速度は、温度の上昇とともに
徐々に増大した。これらの結果は、Ｃｒ含有量が低いほ
ど、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏに対する腐食速度が小さくなる
ことを示した。表３および図３から明らかなように、本
発明による合金は、高温においてさえ、溶融塩に対する
その耐腐食性が安定に維持されていた。
ならびにＫＳＡ−１、ＫＳＡ−２、ＫＳＡ−３、ＫＳＡ
−４およびＫＳＡ−５はすべて、同じような速度で腐食
された。腐食速度は温度の上昇とともに増大し、腐食速
度の増加は、Ｃｒ含有量が大きくなるほど大きくなっ
た。すなわち、ＫＳＡ−４、インコロイ８００Ｈおよび
ＫＳＡ−５（この順でＣｒ含有量が増大する）の腐食速
度は、温度の上昇とともにこの順で大きくなった。一
方、Ｃｒを含まないＫＳＡ−１、ＫＳＡ−２およびＫＳ
Ａ−３に関して、その腐食速度は、温度の上昇とともに
徐々に増大した。これらの結果は、Ｃｒ含有量が低いほ
ど、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏに対する腐食速度が小さくなる
ことを示した。表３および図３から明らかなように、本
発明による合金は、高温においてさえ、溶融塩に対する
その耐腐食性が安定に維持されていた。
【００４５】図４を参照すると、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混
合溶融塩における試料片の腐食速度が、７５０℃での時
間に関してプロットされている。インコロイ８００Ｈお
よびＫＳＡ−５での腐食速度は、大きな勾配を有する一
次式に従って増大する。ＫＳＡ−３およびＫＳＡ−４に
関しては、明らかなように、腐食速度曲線は放物線的で
ある。特に、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2ＯにおけるＫＳＡ−３合
金の腐食速度は時間の経過とともに大きく減少してい
る。このことより、８ｗｔ％以下のＣｒ含有量を有する
合金は、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩に対する優れた
耐腐食性を有するという情報が得られる。
合溶融塩における試料片の腐食速度が、７５０℃での時
間に関してプロットされている。インコロイ８００Ｈお
よびＫＳＡ−５での腐食速度は、大きな勾配を有する一
次式に従って増大する。ＫＳＡ−３およびＫＳＡ−４に
関しては、明らかなように、腐食速度曲線は放物線的で
ある。特に、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2ＯにおけるＫＳＡ−３合
金の腐食速度は時間の経過とともに大きく減少してい
る。このことより、８ｗｔ％以下のＣｒ含有量を有する
合金は、ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ混合溶融塩に対する優れた
耐腐食性を有するという情報が得られる。
【００４６】
【発明の効果】まとめると、上記の得られた結果によ
り、本発明による低いＣｒ含有量のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅに
基づく合金組成物から製造された合金鋼は、塩化物およ
び／またはアルカリ金属酸化物を含有する溶融塩、特に
ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ溶融塩に対する耐腐食性が優れてい
ることが示される。さらに、本発明による合金鋼は、低
温と同様に、高温においてさえ、溶融塩に対する安定し
た耐腐食性を示し、さらに、作業性が優れている。従っ
て、この合金鋼は、溶融塩を取り扱うための構造部品に
必要な構造材料として使用されるプレート、棒状または
パイプに加工することができる。例えば、そのような構
造材料は、バルブ、フィッティングおよびフランジであ
り得る。本発明を例示的に説明してきたが、使用されて
いる用語は、本質的には、限定的であるよりもむしろ説
明的であることを目的とすることを理解しなければなら
ない。本発明の多くの改変および変化が、上記の教示を
参照して可能である。従って、添付した請求項の範囲内
において、本発明は、限定的な記載以外に実施され得る
ことを理解しなければならない。本発明の上記および他
の目的、特徴および他の利点は、添付する図面を組み合
わせた下記の詳細な説明からより容易に理解される。
り、本発明による低いＣｒ含有量のＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅに
基づく合金組成物から製造された合金鋼は、塩化物およ
び／またはアルカリ金属酸化物を含有する溶融塩、特に
ＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏ溶融塩に対する耐腐食性が優れてい
ることが示される。さらに、本発明による合金鋼は、低
温と同様に、高温においてさえ、溶融塩に対する安定し
た耐腐食性を示し、さらに、作業性が優れている。従っ
て、この合金鋼は、溶融塩を取り扱うための構造部品に
必要な構造材料として使用されるプレート、棒状または
パイプに加工することができる。例えば、そのような構
造材料は、バルブ、フィッティングおよびフランジであ
り得る。本発明を例示的に説明してきたが、使用されて
いる用語は、本質的には、限定的であるよりもむしろ説
明的であることを目的とすることを理解しなければなら
ない。本発明の多くの改変および変化が、上記の教示を
参照して可能である。従って、添付した請求項の範囲内
において、本発明は、限定的な記載以外に実施され得る
ことを理解しなければならない。本発明の上記および他
の目的、特徴および他の利点は、添付する図面を組み合
わせた下記の詳細な説明からより容易に理解される。
【図１】様々な合金鋼について、合金鋼をＬｉＣｌによ
り２５時間腐食させた後の重量減少を温度に関してプロ
ットしたグラフである。
り２５時間腐食させた後の重量減少を温度に関してプロ
ットしたグラフである。
【図２】様々な合金鋼について、合金鋼を７５０℃でＬ
ｉＣｌにより腐食させた後の重量減少を腐食期間に関し
てプロットしたグラフである。
ｉＣｌにより腐食させた後の重量減少を腐食期間に関し
てプロットしたグラフである。
【図３】様々な合金鋼について、合金鋼をＬｉＣｌ−Ｌ
ｉ2Ｏにより２５時間腐食させた後の重量減少を温度に
関してプロットしたグラフである。
ｉ2Ｏにより２５時間腐食させた後の重量減少を温度に
関してプロットしたグラフである。
【図４】様々な合金鋼について、合金鋼を７５０℃でＬ
ｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏにより腐食させた後の重量減少を腐食
期間に関してプロットしたグラフである。
ｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏにより腐食させた後の重量減少を腐食
期間に関してプロットしたグラフである。
フロントページの続き (71)出願人 591144268 コリア・エレクトリック・パワー・コーポ レーション ＫＯＲＥＡ ＥＬＥＣＴＲＩＣ ＰＯＷＥ Ｒ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ 大韓民国、ソウル、ガンナムーク、サムソ ン−ドン 167 (72)発明者 シン ヨン ジョーン 大韓民国 305−340 テジョン−シ ユソ ン−ク ドリョン−ドン ジュゴン アパ ートメント ＃７ 104 (72)発明者 チョー ソー ヘン 大韓民国 301−120 テジョン−シ ジョ ーン−ク オーリュ−ドン サムソン ア パートメント ＃28−1108 (72)発明者 チャン ジュン シャン 中華人民共和国 116023 ダリアン、 ダ リアン ユニバーシティ オブ テクノロ ジー、 デパートメント オブ マテリア ルズ エンジニアリング (72)発明者 パーク ヒャン ソー 大韓民国 305−340 テジョン−シ ユソ ン−ク ドリョン−ドン ヒャンダイ ア パートメント ＃103−1002 Ｆターム(参考） 4K032 AA04 AA11 AA12 AA16 AA25 AA29 AA31 BA01 BA02 BA03 CA03 CC04 CF03
Claims (10)
- 【請求項１】 高温の溶融塩に対する大きな耐腐食性を
有する合金組成物であって、２０重量％〜４０重量％の
Ｎｉ、０重量％〜８重量％のＣｒ、０．０５重量％以下
のＣ、０．５重量％以下のＳｉ、１．０重量％以下のＭ
ｎ、０．０５重量％以下のＳおよび残量のＦｅを含む合
金組成物。 - 【請求項２】 前記溶融塩が、塩化物および／またはア
ルカリ金属酸化物の溶融塩である、請求項１に記載の合
金組成物。 - 【請求項３】 前記溶融塩が、Ｌｉ2Ｏ、ＬｉＣｌ、Ｎ
ａ2ＯおよびＬｉＣｌ−Ｌｉ2Ｏの溶融塩である、請求項
２に記載の合金組成物。 - 【請求項４】 請求項１に記載の合金組成物を鋳造する
ことによって、高温の溶融塩に対する大きな耐腐食性を
有する合金鋼を製造する方法。 - 【請求項５】 前記鋳造物を不活性ガス雰囲気中におい
て１，２００℃で１時間〜２時間加熱し、そして前記鋳
造物を１，０００℃〜１，２００℃で熱間圧延する工程
をさらに含む、請求項４に記載の方法。 - 【請求項６】 前記熱間圧延工程の後で、不活性ガス雰
囲気中において１，０００℃〜１，１００℃で１時間〜
２時間の熱処理を行う工程をさらに含む、請求項５に記
載の方法。 - 【請求項７】 請求項１に記載の合金組成物から製造さ
れる高温の溶融塩に対する大きな耐腐食性を有する合金
鋼。 - 【請求項８】 請求項７に記載の合金組成物から製造さ
れる高温の溶融塩を取り扱うための構造材料。 - 【請求項９】 前記材料が、プレート、棒状またはパイ
プあるいはそれらの複合形態である、請求項８に記載の
構造材料。 - 【請求項１０】 前記材料が、バルブ、フィッティング
またはフランジである、請求項８に記載の構造材料。
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|---|---|
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|---|---|---|---|
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| US7521153B2 (en) * | 2004-03-16 | 2009-04-21 | Toyota Motor Engineering & Manufacturing North America, Inc. | Corrosion protection using protected electron collector |
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| US9540714B2 (en) * | 2013-03-15 | 2017-01-10 | Ut-Battelle, Llc | High strength alloys for high temperature service in liquid-salt cooled energy systems |
| US9683280B2 (en) | 2014-01-10 | 2017-06-20 | Ut-Battelle, Llc | Intermediate strength alloys for high temperature service in liquid-salt cooled energy systems |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5644749A (en) * | 1979-09-21 | 1981-04-24 | Kawasaki Steel Corp | Fe-ni invar alloy of low thermal expansion having excellent resistance to weld high temperature crack |
| JPH07252604A (ja) * | 1994-03-10 | 1995-10-03 | Nippon Steel Corp | エッチング性とプレス成形性に優れたＦｅ−Ｎｉ合金 |
| JPH08111184A (ja) * | 1994-10-11 | 1996-04-30 | Hitachi Ltd | シャドウマスクとその検査方法および陰極線管 |
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|---|---|---|---|---|
| US3362855A (en) * | 1963-09-07 | 1968-01-09 | Nissan Kagaku | Steel having high resistance to corrosion by ammonia gas at high temperatures and pressures |
| US3374126A (en) * | 1965-10-08 | 1968-03-19 | Int Nickel Co | Bright annealing of tubular metal articles |
| JPS55100959A (en) * | 1979-01-26 | 1980-08-01 | Nisshin Steel Co Ltd | Invar alloy with excellent welding high temperature crack resistance and strain corrosion crack resistance |
| DE3328355A1 (de) * | 1983-08-05 | 1985-02-14 | Degussa Ag, 6000 Frankfurt | Tiegel zur aufnahme von salzbaedern fuer das borieren von staehlen |
| JPS6164853A (ja) * | 1984-09-06 | 1986-04-03 | Toshiba Corp | 管内部品用素材とその製造方法 |
| DE3825634C2 (de) * | 1988-07-28 | 1994-06-30 | Thyssen Stahl Ag | Verfahren zur Erzeugung von Warmbad oder Grobblechen |
| JPH0737652B2 (ja) * | 1990-03-30 | 1995-04-26 | 新日本製鐵株式会社 | Ｆｅ―Ｎｉ系高透磁率磁性合金の製造方法 |
| JPH0617197A (ja) * | 1992-06-30 | 1994-01-25 | Aichi Steel Works Ltd | 強度と耐食性に優れた析出硬化型ステンレス鋼 |
| US5223214A (en) * | 1992-07-09 | 1993-06-29 | Carondelet Foundry Company | Heat treating furnace alloys |
| JPH0841595A (ja) * | 1994-07-26 | 1996-02-13 | Nkk Corp | 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 |
| JPH10130793A (ja) * | 1996-10-30 | 1998-05-19 | Tokyo Gas Co Ltd | 吸収式冷温水機用耐塩Ｎｉ添加炭素鋼 |
| JPH11269615A (ja) * | 1998-03-23 | 1999-10-05 | Nisshin Steel Co Ltd | 抗菌性に優れたＮｉ含有ステンレス鋼およびその製造方法 |
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- 1999-12-17 JP JP35982399A patent/JP3367086B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1999-12-28 DE DE19963522A patent/DE19963522B4/de not_active Expired - Fee Related
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| JPH07252604A (ja) * | 1994-03-10 | 1995-10-03 | Nippon Steel Corp | エッチング性とプレス成形性に優れたＦｅ−Ｎｉ合金 |
| JPH08111184A (ja) * | 1994-10-11 | 1996-04-30 | Hitachi Ltd | シャドウマスクとその検査方法および陰極線管 |
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| DE19963522A1 (de) | 2001-05-31 |
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