JP2634299B2 - 高温、高濃度硫酸用Pd添加ステンレス鋼 - Google Patents

高温、高濃度硫酸用Pd添加ステンレス鋼

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JP2634299B2 JP2131258A JP13125890A JP2634299B2 JP 2634299 B2 JP2634299 B2 JP 2634299B2 JP 2131258 A JP2131258 A JP 2131258A JP 13125890 A JP13125890 A JP 13125890A JP 2634299 B2 JP2634299 B2 JP 2634299B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は硫酸プラントにおいて、高温、高濃度硫酸環
境下で稼動する吸収塔、冷却塔、ポンプ、タンク等に適
用される耐食性及び加工性に優れたステンレス鋼に関
し、特に90〜100%の高濃度、かつ240℃までの硫酸中に
おいて優れた耐食性を有するオースナイト系ステンレス
鋼に関する。
〔従来の技術〕
一般に硫酸は金属材料に対して厳しい腐食性を有す
る。特に10〜80%程度の中濃度域において金属材料の腐
食は著しい。これは主に硫酸が非酸化性の酸であること
に起因する。このような環境で耐食性を有する材料とし
ては、100℃以下の温度でNi基合金(例:ハステロイB,C
−276・・・商品名)の一部や鉛等に限られている。
一方、硫酸濃度が90%以上の高濃度となると、硫酸は
その性質が非酸化性の酸から酸化性の酸になることが知
られている。この濃度域では中程度域において耐食性に
乏しい金属材料が使用できることもある。例えば軟鋼は
低温度の98%硫酸中では表層にFeSO4皮膜を生成するた
めに耐食性が良好となる。したがって常温(20℃付近)
では耐食材料として使用される例もある。しかしなが
ら、こゝで問題とする温度が240℃までの高温度域では
耐食性が非常に厳しくなる。この高温度行においては、
軟鋼は表層のFeSO4皮膜が溶解し耐食性は著しく悪化す
る。また一般のオーステナイト系ステンレス鋼フェライ
トステンレス鋼及びNi基合金も耐食性に乏しく、特に中
濃度域で比較的耐食性に優れるNi基合金(例:ハステロ
イB,C−276・・・商品名)や鉛は高濃度,高温域では耐
食性が劣悪となる。
現在までのところこのような環境で十分な耐食性を有
し、実際に硫酸プラント等の機器に適用されている材料
はみあたらないが、こゝで対象とする温度より比較的低
い温度域(〜120℃)においては、従来から高Si鋳鉄(S
i14%)以上含有)が比較的よい耐食性を有することが
知られている。これは成分であるSiが耐食性に有効に寄
与するものと考えられている。また最近では高Cr含有の
フェライト系ステンレス鋼も比較的よい耐食性を示すこ
とが報告されている。これをCrが耐食性に有効に寄与し
ていること及び耐食性に悪影響を与えていると思われる
Niの含有量が少ないことに起因しているものと思われ
る。しかしながら、両鋼種とも加工性に問題があり、特
に高Si鋳鉄は加工、溶接がほとんどできないことから大
型の機器には利用されていない。したがって現在まで、
120℃までの温度域で90%以上の高濃度硫酸環境を有す
る硫酸プラント吸収塔のような大型機器には耐酸レンガ
を内部ライニング材として使用しているのが実情であ
る。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来材については現在次のような問題がある。
耐酸レンガの場合には使用する際レンガの合せ目にバ
インダーが必要であるが、このバインダーが硫酸により
劣化し、硫酸の洩漏が生じ、数年に一度の全面補修を要
する。またこゝで対象とする環境下(硫酸濃度90%以
上、温度〜240℃)で使用する場合にはバインダーの劣
化はさらに著しく促進され、レンガの耐食性も著しく悪
化する。
また、この環境下では、他の材料に比較し、耐食性が
良好な高Crフェライト系ステンレス鋼の腐食速度は実用
性の目安となる0.1g/m2・hを大きくうわまわり耐食性
に乏しい。これは加工性を確保するために、この環境下
で必要とされる耐食性を満たす量(35%以上)までCrを
添加することができないことによる。Crを多く添加する
と、材料はもろくなり圧延などの加圧が困難となる。さ
らに溶接については溶接部が硬化しやすいことから溶接
の際、予熱、後熱等の熱処理が必要となるため、オース
テナイト系ステンレス鋼に比べプラント機器等の建設時
及び補修時に大巾なコスト高ともなる。
また高Si鋳鉄では材質がもろいため加工、溶接がほと
んどできないという問題が依然として残る。
本発明は上述した技術水準に鑑み、高温・高濃度硫酸
環境下において従来材において問題となっている耐食性
の乏しさを解決すると同時に溶接加工性にも問題のない
オーステナイト系ステンレス鋼を提供しようとするもの
である。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は、重量%で、C:0.04%以下、Si:5%を超え7
%以下、Mu:2%以下、Cr:15〜25%、Ni:4〜24%、Pd:0.
01〜1.07%、残部Feおよび不可避的不純物からなること
を特徴とする高温、高濃度硫酸用ステンレス鋼である。
本発明鋼の基本的特徴は高温、高濃度硫酸環境下での
耐食性を著しく向上させるため、Cr,Ni,Siの3成分の複
合添加を基本に、微量かつ適量のPdを添加してなる点で
ある。以下これら合金元素の添加効果について説明す
る。高温(100〜120℃)、高濃度(90〜100%)硫酸中
において、高Si鋳鉄が比較的よい耐食性を有することが
知られている。このことから耐食性向上に対するSiの効
果が伺える。また同環境下で、ステンレス鋼においては
Cr含有量が多いほど耐食性の向上に寄与することが知ら
れている。しかしながらステンレス鋼においては溶接等
の加工性の良好なオーステナイト相を確保するために
は、Cr+Si(フェライト生成元素)の含有量が多いほ
ど、それに対応するNi含有量が必要となる。こゝで対象
とする環境下ではNiは耐食性に悪影響を与えることがわ
かっているために、Niは望ましくはオーステナイト相を
確保するためだけの必要最小量にする必要がある。した
がってこのような知見をもとに加工性、溶接性に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼をベースにオーステナイ
ト相を維持するために、シェフラーの状態図(金属組織
と合金元素当量の関係図)を考慮し、必要量のSiを添加
した。このようにして、高温、高濃度硫酸環境下で、ベ
ースのステンレス鋼にSiを添加していくと、耐食性が向
上していくことを実験的に明らかにした(第1図参
照)。
第1図からSiを5%以上添加することによって耐食性
が著しく向上することがわかる。Siは7%以上添加して
いくと材料の硬度が非常に上昇し、圧延が困難となるた
め添加量は7%程度の限界と思われる。このように、Si
を添加したオーステナイト系ステンレス鋼はよい耐食性
を有するようになるが、圧延等の加工性を重要視する
と、Si量はなるべく少ない方がよい。そこでSi量を5〜
6%にした場合にさらに耐食性を向上せしめるため微量
のPdを添加すると、耐食性が向上していくことを実験的
に明らかにした(第2図参照)。第2図に示すようにPd
を微量添加することにより高温、高濃度硫酸環境下での
耐食性を大巾に向上させることを初めて明らかにした。
さらに、第3図に示すように、5.5%Si添加においてPd
量は0.2〜0.6%の範囲で最も良好な効果を示すことを明
らかにした。また表1に示すように6.61%Si添加におい
てはPd量は0.01%においても耐食性に対し、良好な効果
を示すことを明らかにした。
以下に成分の限定理由をのべる。
C:Cはステンレス鋼の耐食性に有害であるか、強度の観
点からはある程度の含有量は必要である。また0.04%を
超えると耐食性を大幅に劣化させるため、0.004〜0.04
%とした。
Si:Siは本発明鋼の準基本成分である。ステンレス鋼の
耐硫酸性及び耐酸化性にも有効な元素である。高温、高
濃度硫酸中においては5%以上の添加により耐食性を著
しく向上させる。添加量が多いほど耐食性を向上させる
が、7%を超えると加工性を劣化させるため5〜7%と
する。
Mu:脱酸剤として2%以下含有させる。
Cr:Crは本発明鋼の基本成分である。一般の耐食性及び
高温、高濃度硫酸環境に対する耐食性を確保するため
に、15%以上は必要である。Cr量は多いほど耐食性は向
上するが、オーステナイト組織にするために、Ni量の増
加も必要とし、Niによる耐食性の劣化が生じる。また、
25%を超えると作り込みが難かしくなることから15〜25
%とする。
Ni:Niはオーステナイト組織にするために必要な量とし
て、4〜24%とする。
Pd:Pdは微量添加量であるが、本発明鋼の基本成分であ
る。高温、高濃度硫酸環境下において、著しく耐食性を
向上させる。耐食性を向上させるためには0.01%以上の
添加が必要であるが、1.07%を超えると飽和し経済的に
も高価になる。したがって本発明にあってのPdの含有量
は0.01〜1.07%とする。
P:Pは耐食性及び熱間加工性の観点から少ないことが望
ましい。0.03%を超えると熱間加工性を劣化させる。
このようにして従来鋼と同等の加工性を確保し、同時
に高い耐食性を有するステンレス鋼として求めた材料の
例を表1に示した。また第4図に、従来鋼との比較で、
本発明の範囲の発明鋼(表1)の位置を黒丸印で示し
た。第4図において加工性の指標としては、−R=−
(Cr当量−Ni当量)を用いた。ここでCr当量=Cr+Mo+
1.5Si、Ni当量=Ni+0.5Mnとする。R値(Cr当量−Ni当
量)は、加工性の難易度を表わす指標であり、一般にCr
量の多い難加工性の材料(例えば、第4図におけるSUS4
47J1,EB26−1)についてはR値が大きく、大量に生産
され、加工性が比較的容易である材料(例えば、第4図
におけるSUS316L,SUS304L等)についてはR値の範囲は
7〜20である。なお従来鋼種としては比較のため多くの
生産実績のなる材料も加えた。第4図中のインコネル62
5,C276に付されたR値は大きすぎて図中に入らないの
で、その値を付したものである。
〔実施例〕
表−1は本発明鋼ならびに比較鋼の化学組成と熱間加
工性及び耐食性を比較したものである。本発明鋼につい
ては、真空アーク溶解炉にて溶解し表面手入れ後、ステ
ンレス鋼用条件で熱間圧延した。さらに、本発明鋼を溶
体化処理後、試験に供した。耐食試験は98%硫酸溶液を
用い、主に100〜220℃の温度で24時間浸漬した後、重量
減から腐食速度を求めた。加工性については使宜的に、
加工性の指標として、R=(Cr当量−Ni当量)を求める
ことにより鋼種間の比較を行なった。ここでCr当量=Cr
+Mo+1.5Si,Ni当量=Ni+0.5Mnとする。
表−1から本発明鋼において、0.5%Pd添加鋼(2,3及
び4)は同組成の比較鋼(7)に比べ耐食性が優れてい
ることが明らかである。また0.5Pd添加鋼(2,3及び4)
の耐食性が1.07%Pd添加鋼(5及び6)よりも優れてい
ることがわかる。さらに本発明鋼の加工性は比較鋼の中
で、特に一般に多く生産されている耐硫酸用鋼(1)に
比べても略同等であることがわかる。
〔発明の効果〕 以上の説明から明らかなように、本発明はSi添加を基
本に、微量のPdを添加することにより、高温、高濃度硫
酸環境下において、優れた耐食性及び良好な加工性を有
するオーステナイト系ステンレス鋼を提供するものであ
る。本発明によれば耐食材料は従来材に比較し、十分な
耐食性と同時に加工性を確保したため、高温、高濃度環
境化における適用範囲の広さにも優れたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は高温・高濃度硫酸中におけるSi添加鋼の腐食速
度とSi添加量の関係を示す図表、第2図は本発明鋼及び
従来鋼の腐食速度に及ぼす温度の影響の比較を示す図
表、第3図は本発明鋼における腐食速度とPd添加量の関
係を示す図表、第4図は本発明鋼と従来鋼の耐食性及び
加工性の比較を示す図表である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山田 保 広島県広島市西区観音新町4丁目6番22 号 三菱重工業株式会社広島研究所内 (72)発明者 西村 保男 東京都千代田区丸の内2丁目5番1号 三菱重工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−93860(JP,A) 特公 昭43−19746(JP,B1) 特公 昭41−6442(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】重量%で、C:0.04%以下、Si:5%を超え7
    %以下、Mu:2%以下、Cr:15〜25%、Ni:4〜24%、Pd:0.
    01〜1.07%、残部Feおよび不可避的不純物からなること
    を特徴とする高温、高濃度硫酸用ステンレス鋼。
JP2131258A 1990-05-23 1990-05-23 高温、高濃度硫酸用Pd添加ステンレス鋼 Expired - Lifetime JP2634299B2 (ja)

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Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4213325A1 (de) * 1992-04-23 1993-10-28 Bayer Ag Verwendung von Knet- und Gußwerkstoffen sowie Schweißzusatzwerkstoffen für mit heißer konzentrierter Schwefelsäure oder Oleum beaufschlagte Bauteile sowie Verfahren zur Herstellung von Schwefelsäure
DE4308151C2 (de) * 1993-03-15 1995-01-19 Bayer Ag Verwendung von Knet- und Gußwerkstoffen sowie Schweißzusatzwerkstoffen aus austenitischem Stahl für mit heißer konzentrierter Schwefelsäure oder Oleum beaufschlagte Bauteile
JP3218779B2 (ja) * 1993-03-18 2001-10-15 株式会社日立製作所 耐中性子照射脆化に優れた構造部材及びそれに用いるオーステナイト鋼とその用途
US6526025B1 (en) * 1999-05-21 2003-02-25 Ameritech Corporation Method for measuring network performance parity
WO2001064973A1 (fr) * 2000-02-29 2001-09-07 Asahi Kasei Kabushiki Kaisha Procede de limitation de la corrosion et dispositif resistant a la corrosion
US6582652B2 (en) * 2001-05-11 2003-06-24 Scimed Life Systems, Inc. Stainless steel alloy having lowered nickel-chromium toxicity and improved biocompatibility
US7221591B1 (en) * 2002-05-06 2007-05-22 Samsung Electronics Co., Ltd. Fabricating bi-directional nonvolatile memory cells
US7981561B2 (en) 2005-06-15 2011-07-19 Ati Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
US7842434B2 (en) 2005-06-15 2010-11-30 Ati Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
US8158057B2 (en) 2005-06-15 2012-04-17 Ati Properties, Inc. Interconnects for solid oxide fuel cells and ferritic stainless steels adapted for use with solid oxide fuel cells
EP2728028B1 (fr) * 2012-11-02 2018-04-04 The Swatch Group Research and Development Ltd. Alliage d'acier inoxydable sans nickel
EP3844311A1 (en) * 2018-08-29 2021-07-07 Chemetics Inc. Austenitic stainless alloy with superior corrosion resistance

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4018569A (en) * 1975-02-13 1977-04-19 General Electric Company Metal of improved environmental resistance
JPS5375118A (en) * 1976-12-16 1978-07-04 Hitachi Shipbuilding Eng Co Castings of grate* etc* and its casting method
JPS55104472A (en) * 1979-02-01 1980-08-09 Hitachi Zosen Corp Grate material for garbage incinerating furnace, etc.
JPS592737B2 (ja) * 1979-12-26 1984-01-20 日立造船株式会社 耐硫酸腐蝕性合金
US4384891A (en) * 1980-07-07 1983-05-24 Regie Nationale Des Usines Renault Metal alloy with high catalytic activity
GB2079787B (en) * 1980-07-10 1984-06-13 Renault Alloy with good catalytic activity and method of production thereof
US4761187A (en) * 1986-08-25 1988-08-02 Rockwell International Corporation Method of improving stress corrosion resistance of alloys
CA1323511C (en) * 1988-04-05 1993-10-26 Hisatoshi Tagawa Iron-based shape-memory alloy excellent in shape-memory property, corrosion resistance and high-temperature oxidation resistance

Also Published As

Publication number Publication date
EP0458606A1 (en) 1991-11-27
EP0458606B1 (en) 1995-04-05
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DE69108604T2 (de) 1995-09-28
CA2043034C (en) 1996-04-09
CA2043034A1 (en) 1991-11-24
DE69108604D1 (de) 1995-05-11
US5151248A (en) 1992-09-29

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