JP2002146481A - 電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ用鋼および鋼管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温長時間側で高いクリープ破断強度を示す
電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫
ボイラ鋼板および鋼管を提供する。 【解決手段】 Ｃ：０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．０
１〜１％、Ｍｎ：０．０５〜２％、Ｍｇ：０．０００２
〜０．０５％、Ｏ：０．００１〜０．３％を含有し、
Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下に制限し、Ｓ
ｉ％／Ｍｎ％：０．００５以上１．５以下、平均粒径：
０．００２〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密度：０．
０１〜１０個／μm²を含有するとともに、電縫溶接時に
生成するＳｉＯ₂、ＭｎＯの２元系混合酸化物の融点が
１６００℃以下であり、またＣｒ：０．５〜３．５％を
含む鋼においては、Ｓｉ／Ｍｎ＋Ｃｒ：０．００５以上
１．５以下、ＳｉＯ₂、ＭｎＯ、Ｃｒ₂Ｏ₃ の３元系混合
酸化物の融点を１６００℃以下である酸化物分散強化型
フェライト系電縫ボイラ用鋼およびボイラ鋼管。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、酸化物分散強化型
フェライト系電縫ボイラ用鋼およびそれを用いた鋼管に
関するものであり、さらに詳しくは、高温・高圧環境下
で使用するクリープ破断強度に優れ、かつ電縫溶接部特
性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ用
鋼およびそれを用いた鋼管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ボイラ用、化学工業用、原子力
用等の高温耐熱耐圧部材にはオーステナイト系ステンレ
ス鋼、Ｃｒ含有量が９〜１２％（以降、成分割合を表す
％は質量％）の高Ｃｒフェライト鋼、Ｃｒ含有量が２．
２５％以下の低Ｃｒフェライト鋼あるいは炭素鋼等の材
料が用いられている。そして、これらは対象となる部材
の使用温度、圧力等の使用環境と経済性を考慮して適宜
選択される。

【０００３】ところで、これら材料のうちのＣｒ含有量
が２．２５％以下の低Ｃｒフェライト鋼の特徴として
は、Ｃｒを含有しているため炭素鋼に比べて耐酸化性，
高温耐食性及び高温強度に優れることや、オーステナイ
ト系ステンレス鋼に比べて格段に安価で、かつ熱膨張係
数が小さくて応力腐食割れを起こさないこと、更には高
Ｃｒフェライト鋼に比べても安価であって靭性，熱伝導
性および溶接性に優れることが挙げられる。

【０００４】このような低Ｃｒフェライト鋼の代表例と
して、ＪＩＳに規格されているＳＴＢＡ２０、ＳＴＢＡ
２１、ＳＴＢＡ２２、ＳＴＢＡ２３、ＳＴＢＡ２４等が
知られており、通常Ｃｒ−Ｍｏ鋼と総称されている。ま
た、さらに、高温強度を向上させる目的で析出強化元素
であるＶ，Ｎｂ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｂを添加した低Ｃｒフェ
ライト鋼が、特開昭５７−１３１３４９号公報、特開昭
５７−１３１３５０号公報、特開昭６１−１６６９１６
号公報、特開昭６２−５４０６２号公報、特開昭６３−
１８０３８号公報、特開昭６３−６２８４８号公報、特
開昭６４−６８４５１号公報、特開平１−２９８５３号
公報、特開平３−６４４２８号公報、特開平３−８７３
３２号公報等で提案されている。さらに、析出強化型の
低Ｃｒフェライト鋼として、タービン用材料である１Ｃ
ｒ−１Ｍｏ−０．２５Ｖ鋼や、高速増殖炉用構造材料で
ある２．２５Ｃｒ−１Ｍｏ−Ｎｂ鋼等が良く知られてい
る。

【０００５】しかし、これらの低Ｃｒフェライト鋼は、
高Ｃｒフェライト鋼やオーステナイト系ステンレス鋼に
比べると高温での耐酸化性、耐食性に劣り、また高温強
度も低いため、５５０℃以上での使用に問題がある。そ
こで、特開平２−２１７４３８号公報、特開平２−２１
７４３９号公報では、５５０℃以上の高温でのクリ−プ
強度を改善するため、Ｗの多量添加を行った低Ｃｒフェ
ライト鋼が提案されている。また、特開平４−２６８０
４０号公報には、５５０℃以上の高温でのクリープ強度
を改善し、併せて高強度化に伴う靭性低下を抑制するた
め、Ｎ量を制限した上でＢを微量添加した低Ｃｒフェラ
イト鋼が提案されている。

【０００６】しかしながら、これらの材料を電縫溶接し
て鋼管を製造する場合、電縫溶接時に溶接部に多数の高
融点酸化物が生成し、溶接部内に取り込まれ、溶接部特
性、つまり溶接部の欠陥面積率が高くなり、その結果、
５５０℃以上の高温環境下で電縫溶接部のクリープ破断
強度、靭性等の機械的特性を満足することができない。

【０００７】また、従来の炭化物による析出強化、Ｍｏ
等による固溶強化を利用したボイラ用鋼およびボイラ鋼
管の高温強度、クリープ強度の向上方法は、高温環境下
に長時間曝されると、析出物が粗大化したり、固溶元素
が析出物を形成するようになるため、クリープ強度の向
上に限界があった。一方、５５０℃以上の高温で使用可
能な低Ｃｒフェライト鋼を用いたシームレス鋼管は、製
造コストが高なり、経済的な面で問題がある。

【０００８】近年、新しい技術として、高温強度の向上
を目的とした酸化物による分散強化の利用が注目されて
いる。一般的に酸化物は高温での安定性が炭化物や窒化
物に比べて大きいことから、高温長時間の保持によって
も安定したクリープ強度が得られる可能性が高い。この
ような高温強度の向上を目的とした酸化物含有鋼及びそ
の製造方法はいくつか開示されているが、これらの中で
も機械的合金化法（Mechanical Alloying法、以下ＭＡ
法と称する）は、成分系によらず微細な酸化物を均一に
分散できるため、この方法は研究から実用化まで多くの
検討が行われている。例えば、特開平４−６２４４号公
報には、ＭＡ法により粒径１μｍ以下の酸化物を高Ｃｒ
系耐熱鋼中に分散させることにより、高温クリープ強度
を向上できることが開示されている。

【０００９】ここで、ＭＡ法とは、数種類の金属あるい
は合金粉末と酸化物粒子とを所望の合金組成になるよう
に配合し、これらを不活性雰囲気下でボールミルによっ
て混合し、酸化物含有合金粉末（以下ＭＡ粉末と称す
る）を得た後、このＭＡ粉末を金属性の缶に真空封入
し、熱間押出しまたは高温等圧プレス（ＨＩＰ）によっ
て一体物とし、最後に熱処理、加工を施して製品とする
方法である。

【００１０】また、特開平６−６５６９０号公報には、
上記のＭＡ法以外の方法として、Ｃｒ系耐熱鋼の溶鋼中
に酸化タンタルを添加することにより、鋼中に粒径１μ
ｍ以下の酸化タンタルを含有させ、 Ｃｒ系耐熱鋼の高
温クリープ強度を向上させる方法が開示されている。ま
た、酸化物を直接用いず、溶鋼中にＴｉを添加してその
脱酸作用により、鋼中にＴｉ系酸化物を分散させる方法
が、低合金鋼の溶接部の靭性向上を目的として開発され
ており、例えば、特開平１−１１９７７号公報には、Ｔ
ｉ脱酸法により０．１μｍ〜３μｍ程度の粒径のＴｉ系
酸化物を４０〜１７０個／mm²の密度で程度鋼中に分散
させることが開示されている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みて、Ｃｒ含有量が３．５％以下の低Ｃ
ｒフェライト系鋼およびＣｒを含有しない普通鋼のボイ
ラ用鋼であって、高温長時間側で高いクリープ破断強度
を有するとともに、電縫溶接時に高融点酸化物の生成が
少ない電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェライト
系電縫ボイラ用鋼、およびこの鋼を用いた溶接部欠陥の
少ない鋼管を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、工業的に安価
な溶製法により、サブミクロンサイズのＭｇ系酸化物を
多量にかつ均一に鋼中に分散させるとともに、電縫溶接
時に溶接部中で生成する高融点酸化物の生成元素である
Ｓｉ、ＭｎおよびＣｒの含有量を特定の範囲に規制し、
かつこれらの含有量を特定の関係式で規定することによ
り高融点酸化物を低融点化し、これらの条件により５５
０℃以上の高温クリープ強度を向上し、かつ電縫溶接時
に生成する高融点酸化物を低減することを特徴し、従来
のシームレス鋼管と比較して製造コストが安く、経済的
効果の高い電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェラ
イト系電縫ボイラ用鋼、およびこの鋼を用いた溶接部欠
陥の少ない鋼管に関する。

【００１３】すなわち、本発明の要旨とすることろは、
以下の通りである。 （１）化学成分として、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．
２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５〜２％、
Ｍｇ：０．０００２〜０．０５％、Ｏ：０．００１〜
０．３％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１
％以下に制限し、ＳｉとＭｎとの質量比（Ｓｉ％）／
（Ｍｎ％）を０．００５以上１．５以下とし、残部がＦ
ｅおよび不可避不純物からなり、かつ、鋼中に平均粒
径：０．００２〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密度：
０．０１〜１０個／μm²で含有するとともに、電縫溶接
時に生成するＳｉＯ₂およびＭｎＯの２元系混合酸化物
の融点が１６００℃以下であることを特徴とする電縫溶
接性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ
用鋼。 （２）化学成分として、質量％で、Ｃ：０．０１〜０．
２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５〜２％、
Ｃｒ：０．５〜３．５％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０
５％、Ｏ：０．００１〜０．３％を含有し、Ｐ：０．０
３％以下、Ｓ：０．０１％以下に制限し、ＳｉとＭｎお
よびＣｒとの質量比（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）を
０．００５以上１．５以下とし、残部がＦｅおよび不可
避不純物からなり、かつ、鋼中に平均粒径：０．００２
〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密度：０．０１〜１０
個／μm²で含有するとともに、電縫溶接時に生成するＳ
ｉＯ ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ の３元系混合酸化物の融
点が１６００℃以下であることを特徴とする電縫溶接性
に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ用
鋼。 （３）化学成分として、質量％で、さらに、Ｎｂ：０．
００１〜０．５％、Ｖ：０．０２〜１％、Ｎ：０．００
１〜０．０８％、Ｂ：０．０００３〜０．０１％、Ａ
ｌ：０．０１％以下を含有し、Ｍｏ：０．０１〜２％お
よびＷ：０．０１〜３％のうちの１種または２種を含有
することを特徴とする上記（１）または（２）の何れか
１項に記載の電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェ
ライト系電縫ボイラ用鋼。 （４）化学成分として、質量％で、さらに、Ｔｉ：０．
００１〜０．０５％を含有することを特徴とする上記
（３）に記載の電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フ
ェライト系電縫ボイラ用鋼。 （５）化学成分として、質量％で、さらに、Ｃｕ：０．
１〜２％、Ｎｉ：０．１〜２％およびＣｏ：０．１〜２
％のうちの１種または２種以上を含有することを特徴と
する上記（３）または（４）の何れか１項に記載の電縫
溶接性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイ
ラ鋼。 （６）化学成分として、質量％で、さらに、 Ｌａ：
０．００１〜０．２％、Ｃａ：０．００１〜０．２％、
Ｙ：０．００１〜０．２％、Ｃｅ：０．００１〜０．２
％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｔａ：０．００１〜
０．２％、Ｈｆ：０．００１〜０．２％、Ｒｅ：０．０
０１〜０．２％、Ｐｔ：０．００１〜０．２％、Ｉｒ：
０．００１〜０．２％、Ｐｄ：０．００１〜０．２％、
およびＳｂ：０．００１〜０．２％のうちの１種または
２種以上を含有することを特徴とする上記（３）から
（５）のうちの何れか１項に記載の電縫溶接性に優れた
酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ鋼。 （７）母材の化学成分として、質量％で、Ｃ：０．０１
〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５〜
２％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０５％、Ｏ：０．００
１〜０．３％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．
０１％以下に制限し、 ＳｉとＭｎとの質量比（Ｓｉ
％）／（Ｍｎ％）を０．００５以上１．５以下とし、残
部がＦｅおよび不可避不純物からなり、かつ、鋼中に平
均粒径：０．００２〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密
度：０．０１〜１０個／μm²で含有するとともに、溶接
部中に含有するＳｉＯ₂およびＭｎＯの２元系混合酸化
物の面積率が０．１％以下であることを特徴とする溶接
部欠陥の少ない酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイ
ラ鋼管。 （８）母材の化学成分として、質量％で、Ｃ：０．０１
〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５〜
２％、Ｃｒ：０．５〜３．５％、Ｍｇ：０．０００２〜
０．０５％、Ｏ：０．００１〜０．３％を含有し、Ｐ：
０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下に制限し、Ｓｉと
ＭｎおよびＣｒとの質量比（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ
％）を０．００５以上１．５以下とし、残部がＦｅおよ
び不可避不純物からなり、かつ、鋼中に平均粒径：０．
００２〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密度：０．０１
〜１０個／μm²で含有するとともに、溶接部中に含有す
るＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ の３元系混合酸化物
の面積率が０．１％以下であることを特徴とする溶接部
欠陥の少ない酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ
鋼管。 （９）母材の化学成分として、質量％で、さらに、Ｎ
ｂ：０．００１〜０．５％、Ｖ：０．０２〜１％、Ｎ：
０．００１〜０．０８％、Ｂ：０．０００３〜０．０１
％、Ａｌ：０．０１％以下を含有し、Ｍｏ：０．０１〜
２％およびＷ：０．０１〜３％のうちの１種または２種
を含有することを特徴とする上記（７）または（８）の
何れか１項に記載の溶接部欠陥の少ない酸化物分散強化
型フェライト系電縫ボイラ鋼管。 （１０）母材の化学成分として、質量％で、さらに、Ｔ
ｉ：０．００１〜０．０５％を含有することを特徴とす
る上記（９）に記載の溶接部欠陥の少ない酸化物分散強
化型フェライト系電縫ボイラ鋼管。 （１１）母材の化学成分として、質量％で、さらに、Ｃ
ｕ：０．１〜２％、Ｎｉ：０．１〜２％およびＣｏ：
０．１〜２％のうちの１種または２種以上を含有するこ
とを特徴とする上記（９）または（１０）の何れか１項
に記載の溶接部欠陥の少ない酸化物分散強化型フェライ
ト系電縫ボイラ鋼管。 （１２）母材の化学成分として、質量％で、さらに、Ｌ
ａ：０．００１〜０．２％、Ｃａ：０．００１〜０．２
％、Ｙ：０．００１〜０．２％、Ｃｅ：０．００１〜
０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｔａ：０．０
０１〜０．２％、Ｈｆ：０．００１〜０．２％、Ｒｅ：
０．００１〜０．２％、Ｐｔ：０．００１〜０．２％、
Ｉｒ：０．００１〜０．２％、Ｐｄ：０．００１〜０．
２％、およびＳｂ：０．００１〜０．２％のうちの１種
または２種以上を含有することを特徴とする上記（９）
から（１１）のうちの何れか１項に記載の溶接部欠陥の
少ない酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ鋼管。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明者らは、Ｃｒを含有しない普通鋼およびＣｒ含有
量が３．５％以下の低Ｃｒフェライト系鋼において、ボ
イラ用鋼として、電縫溶接時に溶接欠陥が少なく、５５
０℃以上の高温クリープ強度、靭性等の機械的特性に優
れた鋼および溶接部欠陥の少ない鋼管を得るために、鋭
意検討を重ねた。

【００１５】その結果、Ｃｒを含有しない普通鋼の電縫
溶接時には、電縫溶接部にＳｉＯ₂およびＭｎＯからな
る２元系高融点混合酸化物が生成し、また、低Ｃｒフェ
ライト系鋼を電縫溶接時には、電縫溶接部にＳｉＯ₂、
ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ からなる３元系高融点混合酸化
物が生成し、これらの高融点混合酸化物が電縫溶接部に
残留することが、溶接部欠陥発生の主な原因であること
が判った。また、これらの高融点混合酸化物の電縫溶接
部での残留を低減するためには、これらの混合酸化物の
組成を変えて低融点化することにより電縫溶接時に溶融
させ、スラグ成分として溶接部からスクイズアウトする
ことが有効であり、これにより高融点混合酸化物に起因
した電縫溶接部欠陥を減少できることが判った。

【００１６】本発明の第１の特徴は、上記の知見からＣ
ｒを含有しない普通鋼については、ＳｉＯ₂とＭｎＯの
２元系状態図に基づいて、ＳｉおよびＭｎ含有量の関係
式からそれぞれの含有量を規定することによりＳｉＯ₂
およびＭｎＯの２元系混合酸化物の低融点化を図り、ま
た、Ｃｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフェライト系鋼
については、ＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ の３元系
状態図に基づいてＳｉ、ＭｎおよびＣｒ含有量の関係式
からそれぞれの含有量を規定することによりＳｉＯ₂、
ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ の３元系混合酸化物の低融点化
を図り、これらの方法により、電縫溶接時の溶接部欠陥
を低減させ、電縫溶接部のクリープ特性、靭性等の劣化
を抑制するものである。

【００１７】本発明の第２の特徴は、炭化物や窒化物よ
りも高温での安定性が高い酸化物を利用した酸化物分散
強化機構の原理を用い、鋼中にサブミクロンサイズのＭ
ｇ系酸化物を多量かつ均一に分散させることにより、５
５０℃以上の高温長時間側でのクリープ破断強度を向上
させ、ボイラ用鋼として高温環境下に長時間曝された場
合でも安定したクリープ強度を維持するものである。ま
た、さらに、Ｎｂ、Ｖ、ＮおよびＢとともに、Ｗおよび
Ｍｏのうちの１種または２種をそれぞれ適量添加するこ
とにより、鋼中にＮｂおよびＶの微細炭素窒化物やＭ₂₃
Ｃ₆ などの微細炭化物を高温で長時間加熱した場合でも
安定して維持させることができ、それにより高温長時間
側でのクリープ破断強度をさらに向上できる。

【００１８】本発明は、ボイラ用鋼としてＣｒを含有し
ない普通鋼およびＣｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフ
ェライト系鋼を対象とするが、これらの成分組成を前記
のように限定した理由は次の通りである。Ｃは、Ｃｒ、
Ｆｅ、Ｗ、Ｍｏ、Ｖ、Ｎｂと炭化物を形成し、高温強度
の向上に寄与すると共に、それ自体がオーステナイト安
定化元素として組織を安定化させる。本発明により得ら
れた鋼は、焼きならし・焼きもどし処理によってフェラ
イトとマルテンサイト、ベイナイトおよびパーライトの
混合した組織になるが、Ｃ含有量はこれらの組織のバラ
ンス制御のためにも重要である。そして、Ｃ含有量が
０．０１％未満では炭化物の析出量が不十分となると共
に、δフェライト量が多くなりすぎて強度と靭性を損な
う。一方、 Ｃ含有量が０．２％を超えると炭化物が過
剰に析出し、鋼が著しく硬化して加工性と溶接性を損な
う。従って、Ｃ含有量は０．０１％以上０．２％以下と
した。

【００１９】Ｓｉは、脱酸剤として作用し、また鋼の耐
水蒸気酸化特性を高める元素である。Ｓｉ含有量が０．
０１％未満ではこれらの効果が不十分となり、Ｓｉ含有
量が１％を超えると靭性が著しく低下し、クリープ破断
強度に対しても有害となる。従って、Ｓｉ含有量は０．
０１％以上１％以下とした。Ｍｎは、脱酸のためのみで
なく強度保持上も必要な元素である。その効果を十分得
るためには０．０５％以上の添加が必要であり、２％を
超すとクリープ破断強度が低下する場合がある。従って
Ｍｎ含有量は０．０５％以上２．０％以下とした。

【００２０】Ｃｒは、低Ｃｒフェライト鋼の耐酸化性と
高温耐食性の改善のために不可欠な元素であり、Ｃｒ含
有量が０．５％未満ではこれらの効果が得られない。し
かし、Ｃｒ含有量が３．５％を超えると、靭性、溶接
性、熱伝導性が低くなって低Ｃｒフェライト鋼の利点が
少なくなる。従って、Ｃｒ含有量は０．５％以上３．５
％以下とした。

【００２１】Ｎｂは、ＣおよびＮと結合してＮｂ（Ｃ，
Ｎ）の微細炭窒化物を形成し、高温のクリープ破断強度
の向上に寄与する。特に、６２５℃以下の温度において
安定な微細析出物を形成してクリープ破断強度を著しく
改善する効果がある。さらに、Ｎｂは結晶粒を微細化
し、靭性の改善にも有効である。しかし、Ｎｂ含有量が
０．００１％未満ではこれらの効果が十分得られない。
一方、Ｎｂ含有量が０．５％を超えると鋼が著しく硬化
し、靭性、加工性、溶接性を損なうようになる。従っ
て、Ｎｂ含有量は０．００１％以上０．５％以下とし
た。

【００２２】Ｖは、Ｎｂと同様にＣおよびＮと結合して
Ｎｂ（Ｃ，Ｎ）の微細炭窒化物を形成し、高温長間側の
クリープ破断強度の向上に寄与するが、その含有量が
０．０２％未満ではその効果は十分ではない。しかし、
１％を超えてＶが添加されるとＶ（Ｃ，Ｎ）の析出量が
過剰となり、かえってクリープ破断強度と靭性を損なう
ようになる。従って、Ｖ含有量は０．０２％以上１％以
下とした。

【００２３】Ｎは、マトリックス中に固溶したり、Ｎ
ｂ、Ｖ等と結合しＶＮ、ＮｂＮ等の窒化物やそれらの炭
窒化物として析出し、固溶強化および析出強化の何れに
も寄与する。本発明では、Ｎは、特にＴｉと結合してＴ
ｉＮ、さらにＢと結合してＢＮとして析出し、それぞれ
クリープ破断強度向上に寄与する。Ｎ含有量が０．００
１％未満では強化への寄与が殆んどなく、またＮを０．
０８％を超えて添加すると、母材靭性とクリ−プ強度の
低下が著しい。従って、Ｎ含有量は０．００１％以上
０．０８％以下とした。

【００２４】Ｂは、Ｃと共偏析することによりＭ₂₃Ｃ₆
等の微細炭化物を安定化する。特に、低Ｃｒフェライト
鋼においては、高温で長時間加熱されるとＭ₂₃Ｃ₆ 等の
炭化物にＷやＭｏが濃化することによってＭ₂₃Ｃ₆等の
微細炭化物からＭ₆Ｃ等の粗大炭化物へと変化し、クリ
−プ強度及び靭性の低下を招くという問題があるが、Ｂ
の添加によりＭ₂₃Ｃ₆等の微細炭化物を安定化させ、Ｍ₆
Ｃ等の粗大炭化物の析出を抑えられ、高温長時間側での
クリ−プ強度の低下が抑制される。Ｂ含有量が０．００
０３％未満では上記の効果が充分に得られず、一方、Ｂ
含有量が０．０１％を超えるとＢが結晶粒界に過剰に偏
析し、Ｃとの共偏析によって炭化物が凝集粗大化する場
合があり、その結果、加工性、靭性及び溶接性を著しく
損ねることになる。従って、Ｂ含有量は０．０００３％
以上０．０１％以下とした。

【００２５】Ａｌは、脱酸剤として有効であるが、特に
０．０１％を超えると高温強度が低下するで、本発明で
は、０．０１％以下とした。Ｍｏは、固溶強化と微細炭
化物析出による強化の作用を有していてクリープ破断強
度の向上に有効な元素であるので、必要に応じて含有で
きる。しかし、Ｍｏ含有量が０．０１％未満では上記効
果が得られず、一方、２．０％を超えるとその効果が飽
和するばかりか、溶接性、靭性を損なうようになる。従
って、Ｍｏを添加する場合には０．０１％以上２．０％
以下が好ましい。なお、ＭｏとＷとを複合添加する場合
には、単独添加の場合に比べて鋼の強度が一段と向上
し、特に高温クリープ破断強度が改善される。

【００２６】Ｗは、固溶による強化作用と微細炭化物の
析出による強化作用を発揮するので、クリープ破断強度
の向上に有効な元素であるが、Ｗ含有量が０．０１％未
満ではこれらの効果は充分得られない。一方、Ｗ含有量
が３％を超えると鋼が著しく硬化し、靭性、加工性、溶
接性を損なう。従って、Ｗ含有量は０．０１以上３％以
下とした。なお、ＷはＭｏと複合添加することによって
鋼の強度向上効果が顕著となることは既に述べた通りで
ある。

【００２７】ＰおよびＳは、不可避的不純物として鋼中
に混入されるが、Ｐ、Ｓはクリープ強度を低下させるの
で、本発明においては、それぞれの含有量の上限を０．
０３％、０．０１％とした。Ｏは、本発明において、Ｍ
ｇと結合してＭｇ系酸化物を生成して高温長時間側での
クリープ破断強度を向上させるために必要であり、その
含有量を０．００１〜０．３％に限定する。Ｏ含有量が
０．００１％未満では鋼中にＭｇを必要量添加していて
もＭｇ系酸化物の数が不足し、クリープ破断強度の向上
が十分に図れない。一方、Ｏ含有量が０．３％超ではＭ
ｇ系酸化物が極端に粗大化し、脆性破壊の起点になるた
め好ましくない。従って、Ｏ含有量を０．００１〜０．
３％に限定した。

【００２８】Ｍｇは、本発明において、Ｏと結合してＭ
ｇ系酸化物を生成して高温長時間側でのクリープ破断強
度を向上させるために必要であり、その含有量が０．０
００２％未満の場合は鋼中に分散するＭｇ系酸化物の個
数が十分に得られず、クリープ破断強度の向上が十分に
図れない。一方、Ｍｇ含有量が０．０５％超の場合はＭ
ｇが過剰となり不経済であるばかりでなく、 Ｍｇ系酸
化物が粗大化し機械的特性に悪影響を及ぼす。従って、
Ｍｇ含有量は０．０００２以上０．０５％以下とした。

【００２９】Ｔｉは、Ｃ及びＮと結合してＴｉ（Ｃ，
Ｎ）の炭窒化物を形成し、固溶Ｎ量を抑えることにより
焼入れ性を向上させ、靭性、クリ−プ強度を向上させ
る。Ｔｉは、Ｃに比べてＮとの結合力が強いため、特に
固溶Ｎの固定に有効である。前述したＢもＴｉと同様に
固溶Ｎを固定する作用を有するが、Ｃとの結合形態がＴ
ｉと大きく異なり、ＢはＦｅ、Ｃｒ、Ｗ等を主要成分と
する炭化物中に偏析しやすく、過剰のＢが存在すると、
これら炭化物の凝集・粗大化を促進する。一方、Ｔｉ
は、ＴｉＣの単独析出およびＴｉ（Ｃ，Ｎ）の複合析出
するが、これらの炭化物および炭窒化物は、それ以上凝
集・粗大化が進むことはない。従って、Ｔｉは、炭化物
および炭窒化物としてＮを有効に固定し、同時に微細炭
化物相の安定性に悪影響を及ぼさない点で好ましい。以
上の効果は、Ｔｉ含有量が０．００１％未満では十分に
得られず、一方、 Ｔｉ含有量が０．０５％を超えると
Ｔｉ（Ｃ，Ｎ）の炭窒化物の析出量が多くなって靭性が
著しく損なわれるようになる。従って、Ｔｉの含有量は
０．００１〜０．０５％が好ましい。

【００３０】Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｏは、いずれも強力なオー
ステナイト安定化元素であり、特に大量のフェライト安
定化元素、すなわちＣｒ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉ、Ｓｉ等を添
加する場合において、焼入れ組織もしくは焼入れ−焼き
もどし組織を得るために必要であり、かつ有用である。
同時にＣｕは高温耐食性の向上、Ｎｉは靭性の向上、Ｃ
ｏは強度の向上にそれぞれ効果がある。Ｃｕ、Ｎｉおよ
びＣｏのそれぞれの含有量が０．１％以下では効果が不
十分であり、２％を超えて添加する場合には、粗大な金
属間化合物の析出もしくは粒界への偏析に起因する脆化
が避けられない。従って、Ｃｕ、ＮｉおよびＣｏのそれ
ぞれの含有量を０．１％以上２％以下とし、それらの１
種または２種以上を添加する。

【００３１】Ｌａ、Ｃａ、Ｙ、Ｃｅ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈ
ｆ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｓｂのの元素は、不純物
元素（Ｐ、Ｓ、Ｏ）とそれらの析出物（介在物）の形態
制御を目的として必要に応じて添加される。これらの元
素は、０．００１％以上添加することにより前記不可避
的不純物を安定な析出物として固定し無害化でき、強度
と靱性を向上させる。これらの元素のそれぞれの含有量
が０．００１％未満では上記の効果が無く、０．２％を
超えると介在物が増加し、かえって靱性を損なうので、
それぞれの含有量を０．００１〜０．２％とし、これら
の１種または２種以上を添加する。

【００３２】さらに、本発明では、上記のように成分を
規定したＣｒを含有しない普通鋼およびＣｒ含有量が
３．５％以下の低Ｃｒフェライト系鋼のそれぞれの鋼中
に含有するＭｇ系酸化物の平均粒径を０．００２〜３μ
mとし、鋼中に含有する単位体積当たりＭｇ系酸化物の
個数である平均数密度を０．０１〜１０個／μm²とす
る。

【００３３】ここで、本発明におけるＭｇ系酸化物の平
均数密度は、抽出レプリカを光学顕微鏡または電子顕微
鏡による観察・撮影によって求めたものである。即ち、
倍率１０００〜５００００倍の適当な倍率の抽出レプリ
カ写真の３視野以上について酸化物１００個以上の粒径
及び個数を測定し、平均粒径および観察面積あたりの個
数である平均数密度を求める。この際に、酸化物の断面
形状が円形ではない場合は酸化物の面積から円相当径を
算出して粒径とする。

【００３４】鋼中のＭｇ系酸化物は、炭化物や窒化物よ
りも高温での安定性が高く、高温で応力が付加された場
合に転位の移動を抑制し、クリープ破断強度の劣化を抑
制する効果がある。しかしながら、Ｍｇ系酸化物の平均
粒径が０．００２μｍ未満では、応力付加時に転位が容
易にこのＭｇ系酸化物を乗り越えるために、高温長時間
側でのクリープ破断強度を十分に向上させる効果が得ら
れなく、その平均粒径が３μｍを超えると酸化物そのも
のが破壊の起点となる傾向にあり靭性が低下するので好
ましくない。従って、鋼中のＭｇ系酸化物の平均粒径を
０．００２μｍ以上、３μｍ以下に限定する。

【００３５】また、Ｍｇ系酸化物の平均数密度が０．０
１個／μｍ²未満であると転位の移動抑制効果が十分に
得られず、高温クリープ強度が十分に向上できない。一
方、酸化物の平均数密度が、１０個／μm²超の場合に
は、製鋼工程でのコントロールが困難である。従って、
鋼中の酸化物の平均数密度を０．０１個／μｍ²以上、
１０個／μｍ²以下に限定する。

【００３６】本発明は、Ｃｒを含有しない普通鋼および
Ｃｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフェライト系鋼をボ
イラー用鋼として使用する際の鋼中の成分組成を上記の
ように規定するとともに、さらに、電縫溶接時の溶接部
欠陥を低減させ、電縫溶接部のクリープ特性、靭性等を
良好にするために、 Ｃｒを含有しない普通鋼（Ｓｉ−
Ｍｎ成分系）のについては、ＳｉＯ₂およびＭｎＯの２
元系混合酸化物の生成元素であるＳｉおよびＭｎの含有
量を下記（１）式で規定し、 Ｃｒ含有量が３．５％以
下の低Ｃｒフェライト系鋼（Ｓｉ−Ｍｎ−低Ｃｒ）につ
いては、ＳｉＯ ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ の３元系混合
酸化物の生成元素であるＳｉ、ＭｎおよびＣｒの含有量
を下記（２）式で規定し制御する必要がある。

【００３７】 ０．００５≦（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％）≦１．５ ・ ・ ・ （１） ０．００５≦（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）≦１．５ ・ ・ ・ （２ ） 但し、（Ｓｉ％）、（Ｍｎ％）、（Ｃｒ％）はそれぞれ
Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒの含有量（質量％）を示す。

【００３８】本発明者らの実験から、Ｃｒを含有しない
普通鋼の電縫溶接時には、電縫溶接部にＳｉＯ₂および
ＭｎＯからなる２元系高融点混合酸化物が生成し、 Ｃ
ｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフェライト系鋼を電縫
溶接時には、電縫溶接部にＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂
Ｏ₃ からなる３元系高融点混合酸化物が生成し、これら
の高融点混合酸化物が電縫溶接部に残留することが、溶
接部欠陥発生の主な原因であり、そのためにそれらの混
合酸化物の融点を１６００℃以下に低下させることによ
り、電縫溶接時に酸化物を溶融させ、スラグ成分として
スクイズアウトでき、電縫溶接部の溶接欠陥を低減でき
ることが判った。

【００３９】これらの混合酸化物の融点を状態図で考え
た場合、ＳｉＯ₂およびＭｎＯからなる２元系混合酸化
物では、これらの２元系状態図からＳｉＯ₂が多くなる
ほどその融点は低下し、ＭｎＯが多くなるほどその融点
は上昇する。また、ＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃か
らなる３元系混合酸化物では、これらの３元系状態図か
らＳｉＯ₂が多くなるほどその融点は低下し、ＭｎＯお
よびＣｒ₂Ｏ₃ が多くなるほどその融点は上昇する。本
発明は、これらを検討を基にＣｒを含有しない普通鋼の
電縫溶接時に生成するＳｉＯ₂およびＭｎＯからなる２
元系混合酸化物に対しては、上記（１）式によってＳｉ
およびＭｎを規定し、低Ｃｒフェライト系鋼を電縫溶接
時に生成するＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ からなる
３元系混合酸化物に対しては（２）式によってＳｉ、Ｍ
ｎおよびＣｒを規定することによって、電縫溶接時に生
成する混合酸化物の融点を制御することで無害化するも
のである。

【００４０】図１は、 ボイラ用鋼としてＣｒを含有し
ない普通鋼およびＣｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフ
ェライト系鋼を適用する場合の本発明鋼と従来鋼のそれ
ぞれにおける（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％）、または（Ｓｉ
％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）と電縫溶接部の溶接欠陥面積
率との関係を示すものである。また、図２は、その時の
電縫溶接部の靱性と溶接欠陥面積率との関係を示す。こ
こで、電縫溶接部の溶接欠陥面積率は、電縫溶接部を光
学顕微鏡で観察し、Ｃｒを含有しない普通鋼について
は、ＳｉＯ₂およびＭｎＯからなる混合酸化物の総面積
を測定し、全体面積における占有率から面積率を算出
し、Ｃｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフェライト系鋼
については、ＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ からなる
混合酸化物の総面積を測定し、全体面積における占有率
から面積率を算出して、溶接欠陥面積率としたものであ
る。また、靱性の測定は、電縫鋼管のＣ方向に沿ってシ
ャルピー試験片を採取し、シャルピー試験を行って０℃
におけるシャルピー吸収エネルギー（ｖＥ₀）を測定し
た。

【００４１】図１及び図２からＣｒを含有しない普通鋼
の場合は、上記（１）に示めす（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％）
の値が０．００５未満となると、ＭｎＯの酸化物が電縫
溶接部に残留し、Ｃｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフ
ェライト系鋼の場合は、（２）式に示めす（Ｓｉ％）／
（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値が０．００５未満となると、Ｍ
ｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃の混合酸化物が電縫溶接部に残留
し、それぞれ電縫溶接時の溶接欠陥の原因となり、電縫
溶接部のクリープ破断強度及び靭性が劣化する。一方、
上記（１）に示す（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％）または（２）
式に示す（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値が１．５
を超える場合、ＳｉＯ₂ の酸化物が電縫溶接部に残留
し、電縫溶接時の溶接欠陥の原因となり、電縫溶接部の
クリープ破断強度及び靭性が劣化する。従って、本発明
では、（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％）、及び（Ｓｉ％）／（Ｍ
ｎ％＋Ｃｒ％）の上限値、下限値をそれぞれ０．００
５、１．５に規定した。

【００４２】また、以上の本発明によるＣｒを含有しな
い普通鋼を電縫ボイラ鋼管に適用する場合は、その電縫
溶接部中に含有するＳｉＯ₂およびＭｎＯからなる２元
系混合酸化物の面積率を０．１％以下に低減し、また、
本発明によるＣｒ含有量が３．５％以下の低Ｃｒフェラ
イト系鋼を電縫ボイラ鋼管に適用する場合は、その電縫
溶接部中に含有するＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ か
らなる３元系混合酸化物の面積率を０．１％以下に低減
する必要がある。これらの２元系混合酸化物および３元
系混合酸化物の面積率が０．１％を越える場合は、電縫
溶接部の溶接欠陥面積率が０．１％越になり、クリープ
破断強度および靱性が劣化するため、その上限値を０．
１％をする。

【００４３】

【実施例】表１から表６に示す化学成分の各鋼を１５０
kg真空溶解炉で溶解し、鋳造して得たインゴットを１０
５０〜１３００℃で加熱、圧延し、厚さ３、５、１０、
１５および２０mmの板とした。圧延終了温度は全て８５
０〜１０５０℃の間となるように制御した。次に熱処理
は、全て固溶化熱処理を施し、さらに７２０℃×１hr→
空冷の焼戻し処理をした。そして、熱処理後の各鋼の母
材および電縫溶接部特性を、クリープ破断試験、シャル
ピー衝撃試験、溶接欠陥面積率測定により評価した。こ
の場合、溶接欠陥面積率測定に用いた試験片の焼戻し処
理前後での電縫溶接部破面酸化物形態等は変化しない。

【００４４】なお、評価試験の中、クリープ破断試験に
はφ６mm×ＧＬ３０mmの引張試験片を用いた。また、５
５０℃および６００℃で最長１５０００hrの試験を行
い、外挿して５５０℃および６００℃×１０万時間のク
リープ破断強度を求めた。シャルピー衝撃試験では、１
０mm×１０mm×５５mmの２mmＶノッチ試験片（ＪＩＳ４
号試験片）を用い、０℃におけるシャルピー吸収エネル
ギー（ｖＥ₀）で評価した。溶接欠陥面積率測定は、１
００℃でシャルピー試験を行った試験片を用い、光学顕
微鏡にて測定した。

【００４５】また、本発明鋼中の酸化物の平均粒径およ
び平均数密度は、抽出レプリカサンプルを光学顕微鏡ま
たは電子顕微鏡による観察・撮影によって求めた。観察
時の倍率は１０００〜５００００倍の適当な倍率とし、
抽出レプリカ写真の３視野以上について酸化物１００個
以上の粒径及び個数を測定し、平均粒径及び観察面積あ
たりの個数である平均数密度を求めた。この際、酸化物
の形状が円ではない場合は酸化物の面積から円相当径を
算出して粒径とした。

【００４６】表１から表４には本発明鋼の化学成分と評
価結果、また表５、表６には比較鋼の化学成分と評価結
果を示す。本発明鋼（Nos.１〜８５）は比較鋼（Nos.１
０１〜１２６）に比べていずれの特性も優れていること
が判る。比較鋼の鋼番Nos.１０９および１２５は、Ｓｉ
含有量が０．０１％未満であるため、鋼の耐水蒸気酸化
特性が不十分であった。また、比較鋼の鋼番 No.１２５
は、（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値（表中のＳＭ
Ｃ）が０．００５未満となり、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃の
酸化物が電縫溶接部に残留して溶接部欠陥となり、溶接
部のクリープ破断強度、靭性等の機械的特性が劣化し
た。

【００４７】比較鋼の鋼番Nos.１０５、１１３および１
２１は、Ｓｉ含有量が１％を超えているため、靭性が著
しく低下し、クリープ破断強度も低下した。また、比較
鋼の鋼番 No.１２１は、同時にＭｇ含有量が０．０５％
を超えているため、Ｍｇが過剰となり、溶接部欠陥面積
率が大きくなり機械的特性も低下した。比較鋼の鋼番No
s.１０６および１２２は、 Ｍｎ含有量が０．０５％未
満であるため、十分なクリープ破断強度を得れなかっ
た。

【００４８】比較鋼の鋼番Nos.１１０、１１５、１１８
及び１２６は、Ｍｎ含有量が２％を超えているため、ク
リープ破断強度が低下した。また、比較鋼の鋼番 No.１
１５は、同時にＣｒ含有量が０．５％未満であるため、
十分な耐酸化性と高温耐食性の向上効果も得られなかっ
た。比較鋼の鋼番Nos.１０７及び１２３は、Ｃｒ含有量
が０．５％未満であるため、十分な耐酸化性と高温耐食
性の向上効果が得られなかった。また、比較鋼の鋼番 N
o.１２３は、同時にＣ含有量が０．２％を超えているの
ため、炭化物が過剰に析出し、鋼が著しく硬化して加工
性と溶接性を損ない、（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）
の値（表中のＳＭＣ）が１．５を超えたため、ＳｉＯ₂
の酸化物が電縫溶接部に残留して溶接部欠陥となり、溶
接部のクリープ破断強度、靭性等の機械的特性が劣化し
た。また、比較鋼の鋼番 No.１０７は、同時にＭｇ含有
量が０．０００２％未満のため、鋼中のＭｇ系酸化物の
平均粒径が０．００２μm未満と小さく、平均数密度が
０．０１個／μm²未満と少なくなり転位移動抑制効果が
得られず、クリープ破断強度の向上効果が得られなかっ
た。

【００４９】比較鋼の鋼番Nos.１０３、１１１および１
１９は、Ｃｒ含有量が３．５％を超えているため、靭性
低くなり、溶接性および熱伝導性も低くなった。また、
比較鋼の鋼番 No.１０３は、同時にＭｇが０．０００２
％未満のため、鋼中のＭｇ系酸化物の平均粒径が０．０
０２μm未満と小さく、平均数密度が０．０１個／μm ²
未満と少なくなり転位移動抑制効果が得られず、クリー
プ破断強度の向上効果が得られなかった。また、比較鋼
の鋼番 No.１１１は、同時にＯ含有量が０．３％を超え
たため、Ｍｇ系酸化物が極端に粗大化して脆性破壊の起
点になり、靱性等の特性が劣化した。

【００５０】比較鋼の鋼番Nos.１０８、１１６および１
２４は、（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値（表中の
ＳＭＣ）が０．００５未満となり、ＭｎＯおよびＣｒ₂
Ｏ₃の酸化物が電縫溶接部に残留して溶接部欠陥とな
り、溶接部のクリープ破断強度、靭性等の機械的特性が
劣化した。また、比較鋼の鋼番 No.１２４は、同時にＣ
含有量が０．２％を超えているため、炭化物が過剰に析
出し、鋼が著しく硬化して加工性と溶接性を損ない、Ｏ
含有量が０．００１％未満のため、鋼中のＭｇ系酸化物
の平均粒径が０．００２μm未満と小さく、平均数密度
が０．０１個／μm²未満と少なくなり転位移動抑制効果
が得られず、クリープ破断強度の向上効果が得られなか
った。

【００５１】比較鋼の鋼番 No.１０２は、（Ｓｉ％）／
（Ｍｎ％）の値（表中のＳＭ）が１．５を超え、比較鋼
の鋼番Nos.１０４、１１２及び１２０は、（Ｓｉ％）／
（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値（表中のＳＭＣ）が１．５を超
えたため、ＳｉＯ₂ の酸化物が電縫溶接部に残留して溶
接部欠陥となり、溶接部のクリープ破断強度、靭性等の
機械的特性が劣化した。

【００５２】比較鋼の鋼番 No.１０１は、Ｃ含有量が
０．０１％未満のため、炭化物の析出が不十分となると
共に、δフェライト量が多くなり過ぎてクリープ破断強
度と靭性を損なった比較鋼の鋼番 No.１１７は、 Ｃ含
有量が０．２０％を超えたため、炭化物が過剰に析出
し、鋼が著しく硬化して加工性と溶接性を損なった。

【００５３】比較鋼の鋼番 No.１１８は、Ｏ含有量が
０．３％を超えたため、Ｍｇ系酸化物が極端に粗大化し
て脆性破壊の起点になり、靱性等の特性が劣化した。比
較鋼の鋼番 No.１１４の場合、 Ｍｇ含有量が０．０５
％を超えているため、Ｍｇが過剰となり、溶接部欠陥面
積率が大きくなり機械的特性も低下した。

【００５４】

【表１】

【００５５】

【表２】

【００５６】

【表３】

【００５７】

【表４】

【００５８】

【表５】

【００５９】

【表６】

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
温・高圧環境下で長時間使用する際のクリープ破断強度
に優れ、かつ電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェ
ライト系電縫ボイラ用鋼、およびその鋼を用いた高温・
高圧環境下で長時間使用する際のクリープ破断強度に優
れ、かつ電縫溶接部欠陥が少ない酸化物分散強化型フェ
ライト系電縫ボイラ鋼管を製造できる。また、本発明を
適用した酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ鋼管
は、従来のシームレス鋼管に比べ製造コストを安く経済
的に製造できるため、産業上の発展に寄与するところが
極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋Ｃｒ％）の値と溶接欠
陥面積率との関係を示す図。

【図２】０℃におけるシャルピー吸収エネルギーと溶接
欠陥面積率との関係を示す図。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 仁 千葉県君津市君津１番地 新日本製鐵株式 会社君津製鐵所内 Ｆターム(参考） 3H111 AA01 BA02 BA34 DA26 DB09 DB12 DB22 EA14

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 化学成分として、質量％で、Ｃ：０．０
   １〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５
   〜２％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０５％、Ｏ：０．０
   ０１〜０．３％を含有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：
   ０．０１％以下に制限し、ＳｉとＭｎとの質量比（Ｓｉ
   ％）／（Ｍｎ％）を０．００５以上１．５以下とし、残
   部がＦｅおよび不可避不純物からなり、かつ、鋼中に平
   均粒径：０．００２〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密
   度：０．０１〜１０個／μm²で含有するとともに、電縫
   溶接時に生成するＳｉＯ₂およびＭｎＯの２元系混合酸
   化物の融点が１６００℃以下であることを特徴とする電
   縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫ボ
   イラ用鋼。
2. 【請求項２】 化学成分として、質量％で、Ｃ：０．０
   １〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：０．０５
   〜２％、Ｃｒ：０．５〜３．５％、Ｍｇ：０．０００２
   〜０．０５％、Ｏ：０．００１〜０．３％を含有し、
   Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下に制限し、Ｓ
   ｉとＭｎおよびＣｒとの質量比（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％＋
   Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下とし、残部がＦｅ
   および不可避不純物からなり、かつ、鋼中に平均粒径：
   ０．００２〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密度：０．
   ０１〜１０個／μm²で含有するとともに、電縫溶接時に
   生成するＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ の３元系混合
   酸化物の融点が１６００℃以下であることを特徴とする
   電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫
   ボイラ用鋼。
3. 【請求項３】 化学成分として、質量％で、さらに、Ｎ
   ｂ：０．００１〜０．５％、Ｖ：０．０２〜１％、Ｎ：
   ０．００１〜０．０８％、Ｂ：０．０００３〜０．０１
   ％、Ａｌ：０．０１％以下を含有し、Ｍｏ：０．０１〜
   ２％およびＷ：０．０１〜３％のうちの１種または２種
   を含有することを特徴とする請求項１または２の何れか
   １項に記載の電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェ
   ライト系電縫ボイラ用鋼。
4. 【請求項４】 化学成分として、質量％で、さらに、Ｔ
   ｉ：０．００１〜０．０５％を含有することを特徴とす
   る請求項３に記載の電縫溶接性に優れた酸化物分散強化
   型フェライト系電縫ボイラ用鋼。
5. 【請求項５】 化学成分として、質量％で、さらに、Ｃ
   ｕ：０．１〜２％、Ｎｉ：０．１〜２％およびＣｏ：
   ０．１〜２％のうちの１種または２種以上を含有するこ
   とを特徴とする請求項３または４の何れか１項に記載の
   電縫溶接性に優れた酸化物分散強化型フェライト系電縫
   ボイラ鋼。
6. 【請求項６】 化学成分として、質量％で、さらに、Ｌ
   ａ：０．００１〜０．２％、Ｃａ：０．００１〜０．２
   ％、Ｙ：０．００１〜０．２％、Ｃｅ：０．００１〜
   ０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｔａ：０．０
   ０１〜０．２％、Ｈｆ：０．００１〜０．２％、Ｒｅ：
   ０．００１〜０．２％、Ｐｔ：０．００１〜０．２％、
   Ｉｒ：０．００１〜０．２％、Ｐｄ：０．００１〜０．
   ２％、およびＳｂ：０．００１〜０．２％のうちの１種
   または２種以上を含有することを特徴とする請求項３か
   ら５のうちの何れか１項に記載の電縫溶接性に優れた酸
   化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ鋼。
7. 【請求項７】 母材の化学成分として、質量％で、Ｃ：
   ０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：
   ０．０５〜２％、Ｍｇ：０．０００２〜０．０５％、
   Ｏ：０．００１〜０．３％を含有し、Ｐ：０．０３％以
   下、Ｓ：０．０１％以下に制限し、 ＳｉとＭｎとの質
   量比（Ｓｉ％）／（Ｍｎ％）を０．００５以上１．５以
   下とし、残部がＦｅおよび不可避不純物からなり、か
   つ、鋼中に平均粒径：０．００２〜３μmのＭｇ系酸化
   物が平均数密度：０．０１〜１０個／μm²で含有すると
   ともに、溶接部中に含有するＳｉＯ₂およびＭｎＯの２
   元系混合酸化物の面積率が０．１％以下であることを特
   徴とする溶接部欠陥の少ない酸化物分散強化型フェライ
   ト系電縫ボイラ鋼管。
8. 【請求項８】 母材の化学成分として、質量％で、Ｃ：
   ０．０１〜０．２％、Ｓｉ：０．０１〜１％、Ｍｎ：
   ０．０５〜２％、Ｃｒ：０．５〜３．５％、Ｍｇ：０．
   ０００２〜０．０５％、Ｏ：０．００１〜０．３％を含
   有し、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下に制限
   し、ＳｉとＭｎおよびＣｒとの質量比（Ｓｉ％）／（Ｍ
   ｎ％＋Ｃｒ％）を０．００５以上１．５以下とし、残部
   がＦｅおよび不可避不純物からなり、かつ、鋼中に平均
   粒径：０．００２〜３μmのＭｇ系酸化物が平均数密
   度：０．０１〜１０個／μm²で含有するとともに、溶接
   部中に含有するＳｉＯ₂、ＭｎＯおよびＣｒ₂Ｏ₃ の３元
   系混合酸化物の面積率が０．１％以下であることを特徴
   とする溶接部欠陥の少ない酸化物分散強化型フェライト
   系電縫ボイラ鋼管。
9. 【請求項９】 母材の化学成分として、質量％で、さら
   に、Ｎｂ：０．００１〜０．５％、Ｖ：０．０２〜１
   ％、Ｎ：０．００１〜０．０８％、Ｂ：０．０００３〜
   ０．０１％、Ａｌ：０．０１％以下を含有し、Ｍｏ：
   ０．０１〜２％およびＷ：０．０１〜３％のうちの１種
   または２種を含有することを特徴とする請求項７または
   ８の何れか１項に記載の溶接部欠陥の少ない酸化物分散
   強化型フェライト系電縫ボイラ鋼管。
10. 【請求項１０】 母材の化学成分として、質量％で、さ
    らに、Ｔｉ：０．００１〜０．０５％を含有することを
    特徴とする請求項９に記載の溶接部欠陥の少ない酸化物
    分散強化型フェライト系電縫ボイラ鋼管。
11. 【請求項１１】 母材の化学成分として、質量％で、さ
    らに、Ｃｕ：０．１〜２％、Ｎｉ：０．１〜２％および
    Ｃｏ：０．１〜２％のうちの１種または２種以上を含有
    することを特徴とする請求項９または１０の何れか１項
    に記載の溶接部欠陥の少ない酸化物分散強化型フェライ
    ト系電縫ボイラ鋼管。
12. 【請求項１２】 母材の化学成分として、質量％で、さ
    らに、Ｌａ：０．００１〜０．２％、Ｃａ：０．００１
    〜０．２％、Ｙ：０．００１〜０．２％、Ｃｅ：０．０
    ０１〜０．２％、Ｚｒ：０．００１〜０．２％、Ｔａ：
    ０．００１〜０．２％、Ｈｆ：０．００１〜０．２％、
    Ｒｅ：０．００１〜０．２％、Ｐｔ：０．００１〜０．
    ２％、Ｉｒ：０．００１〜０．２％、Ｐｄ：０．００１
    〜０．２％、およびＳｂ：０．００１〜０．２％のうち
    の１種または２種以上を含有することを特徴とする請求
    項９から１１のうちの何れか１項に記載の溶接部欠陥の
    少ない酸化物分散強化型フェライト系電縫ボイラ鋼管。