JP4644316B2 - 天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼 - Google Patents

Description

本発明は、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きのプラントにおいて、耐食性、特に、耐発錆性、錆の密着性および耐局部腐食性が要求される煙突・煙道用の耐食鋼に関する。

一般に火力発電所、清掃工場、ビルや駅舎などの煙突や煙道では、ボイラーで生じた燃焼排気ガスは、脱硫装置、脱硝装置、電気集塵機、空気予熱器、煙道等の設備を通って煙突に至り、大気に放出される。
近年は、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きのプラントが一般的であり、煙突・煙道用構造材は普通鋼に耐熱塗装もしくはコンクリート製などが一般的である。しかしながら、コンクリート製では施工時や補修時の現場作業期間が長くなり、周辺環境への大気汚染の問題が生じている。

このような状況下で、現地での施工および補修期間が短縮できる鋼製煙突への転換が検討されてきた。一方、普通鋼に耐熱塗装したものでは、煙突内部での塗装の劣化や普通鋼の発錆により、剥離した塗装や剥離した錆の周辺環境への飛散が問題となっている。
この飛散の問題解決について、従来、産業界からの強い要求（Ｌｏｎｇ−ｆｅｌｔ ｎｅｅｄ）が長い間寄せられていたが、コストに見合い、産業界を満足させる解決手段が見出されてこなかった。
なお、煙突・煙道用構造材には、煙突などに加工する際、板厚６ｍｍで１８０°曲げ試験を行っても、冷間加工割れを生じないことを一つの指標とする、優れた冷間加工性が同時に要求される。

このような状況下にあって、以下に示すような材料面からの耐食性向上を試みたものが提案された。
特許文献１では、鋼材の成分組成を、Ｃ：０．０４５％以下、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．５〜２．０％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．００３％以下、Ｎ：０．０２０％以下、Ｃｒ：１１〜１２．５％、Ｎｉ：０．０１〜２．０％およびＣｕ：０．０５〜２．０％を含む清掃構造用煙突で生じるＳＯｘ、ＮＯｘ等の腐食環境で優れた耐食性を発揮するステンレス鋼が開示されている。
特許文献２では、ＳＳ４００鋼の１０倍以上の耐食性を有し、錆の生成がほとんどなく、かつ溶接性が良好なオーステナイトステンレス鋼が開示されている。

特許文献３では、鋼材の成分組成を、Ｃ：０．０４〜０．１５％、Ｓｉ：０．０５〜１．０％、Ｍｎ：０．２〜１．７％、Ｃｒ：６％超１１％未満、Ａｌ：０．０７％以下を含む煙突・煙道用鋼が開示されている。
特許文献４では、５％Ｃｒ鋼をベースとして、不純物であるＳを０．０１０％以下に低減し、さらにＴｉを０．００５〜０．０５％の範囲で添加し、さらにＮｉを１．０〜２．５％の範囲で単独添加、または０．１０〜１．０％の範囲で微量のＣｕはあるいはＭｏとの複合添加によって耐孔食性・耐局部腐食性とさびの密着性を飛躍的に向上させた煙突・煙道用鋼が開示されている。

特許文献５では、化学成分をＣｒ：０．４〜６％、Ｃｕ：０．１〜１％、Ａｌ：０．００５〜０．１％に制御した炭酸ガス含有凝縮水環境での耐食性に優れた鋼材が開示されている。ＬＮＧを燃料とする発電用設備の煙道、煙突内では、湿潤と乾燥が繰り返され、風速の大きな排ガスが流れる環境下にあるため、鋼材に生成する錆層が、剥がれ落ちやすい。そのため、この文献では、防錆効果が低いことはもとより、剥がれ落ちた紛状ないし薄皮状の水酸化鉄等が煙突から外部に飛散し、環境を害するという問題を解決すべき課題とし、発明に到っている。

特許文献６では、鋼材の成分組成を、Ｓｉ：０．０１％以下１．２％未満、Ｍｎ：０．０２〜２．０％、Ｃｒ：５．５〜９．９％、Ａｌ：０．３〜３．０％を含有し、Ｃ：０．０２以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｎ：０．０２％含み鋼の一方の面に、基材よりも電位が卑なる金属を０．５〜５０μｍ厚さに被覆した自動車や船舶等の内燃機関の排気系統用耐食鋼が開示されている。
さらに、特許文献７〜９には、優れた溶接部靭性と同時に、結露腐食環境、大気腐食環境、水道水腐食環境、コンクリート腐食環境、海水腐食環境等の腐食環境において優れた耐食性を有する鋼として、Ｃｒを４〜９％、２〜７％、３〜１１％それぞれ含有する鋼に、Ａｌを０．１〜５％、０．１〜２％、０．１〜２％をそれぞれ添加した鋼の発明が開示されている。また、特許文献１０に示されるように、耐硫酸露点腐食鋼として低合金鋼からの試みも提案された。

特開２００２−２８５２９６号公報 特開平８−３１１６２１号公報 特開平１０−６０６００号公報 特開平９−５９７４９号公報 特開平８−２９１３６５号公報 特開平６−２８００４８号公報 特開２００４−１６２１１９公報 特開２００４−１６２１２１公報 国際公開ＷＯ２００５／０８７９６４Ａ１ 特開２００１−１６４３３５公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２のステンレス鋼は、耐食性、耐発錆性に優れるものの、溶接熱影響部の選択的局部腐食が問題となる上、経済的ではなく、低コスト化が要望されていた。
また、特許文献３の鋼材では、低コストであり、耐食性には優れているものの、現地での塗装による環境汚染の問題や、一旦塗装劣化や腐食減肉が生じると、周辺環境への錆飛散を抑制させることができない問題があり、更なる改善が求められていた。

また、特許文献４の鋼材では、耐錆剥離性に優れており、煙突稼働に伴う結露等の影響による錆飛散・腐食減肉には良好な結果を示すものの、長期的に使用した場合、錆の進展とともに錆の密着性が低下し、定期的に煙突・煙道内面に生じた錆を剥離除去する作業が必要となり、更なる改善が求められていた。さらに、非稼働時に煙突内部に雨水が入り込むことで煙突・煙道内に錆の発生を助長させることが問題となり、更なる改善が求められていた。
さらに、特許文献５の鋼材では、鋼材に生成する錆層が剥がれ落ち、紛状ないし薄皮状の水酸化鉄等が煙突から外部に飛散し、環境を害することをある程度抑制できたが、その効果は十分でなく、更なる改善が産業界から求められていた。

特許文献６に開示している自動車や船舶等の排気系統などの腐食環境では、孔食は許容しないが、発錆の発生は許容する。一方、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼では、孔食等の局部腐食が進展することによる穴あきとともに錆飛散防止が重要課題である。
さらに、特許文献７〜９の鋼材のように、結露腐食環境、大気腐食環境において優れた耐食性を示すものでも、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道に用いる場合、その環境下で求められる高いレベルでの耐発錆性、耐局部腐食性が必ずしも十分でないか、または、耐発錆性、耐局部腐食性が十分であっても冷間曲げ性が不十分で、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道に用いる際の障害となることがわかった。

このように、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラントの煙突・煙道においては、腐食環境が自動車や船舶等の排気系統などとは全く異なる腐食環境であり、例え、特許文献１０のような耐硫酸露点腐食低合金鋼を使用した場合でも、天然ガス焚きのプラント排ガス環境では、腐食機構が硫酸露点腐食とは異なるため、耐硫酸露点腐食低合金鋼の耐食性は普通鋼の２倍程度にとどまり、剥離性のさびの生成量が多い。

天然ガスまたは液化石油ガス焚きプラントの煙突・煙道においては、排ガスの炭酸ガス濃度の高い特異な腐食ガス環境に曝され、かつ１日の運転において、稼働・停止を繰り返すことが多く、煙突・煙道内では湿潤と乾燥が繰り返される。さらに、風圧の大きな排ガスが流れる環境であるため、さびが、剥離、脱落し、燃焼排気ガスとともに煙突から放出される。そのために、煙突にフィルターや集塵装置を設けるなどの環境汚染を防止のための対策を施さなければならず、コストが余分にかかっていた。
したがって、このようなプラントの煙突・煙道では、その特異的な腐食・使用環境の下での材料の局部腐食および錆飛散防止対策が求められていた。
また、煙突・煙道用耐食鋼として、煙突・煙道に加工するのに必要な冷間加工性の確保が求められる。

以上のように、従来の耐食鋼には、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道に適用でき、コスト的にも満足できるようなものがなく、長い間、産業界から以上の要望を満たす鋼材が求められてきた。
そこで、本発明は、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道の腐食環境において、孔食等の局部腐食が進展することによる穴あきを防止し、かつ赤錆を発生させない、または、たとえ赤錆が発生しても微量であって、赤錆が地鉄との密着性を保つために錆飛散を確実に防止できる、耐発錆性、さびの密着性および耐局部腐食性（耐孔食性）に優れた、かつ、前記ガス焚きプラント煙突・煙道に用いる際に要求される冷間加工性を具備した、経済的な天然ガス焚きおよび液化石油ガス焚きのプラント煙突・煙道用耐食鋼を提供することを目的とする。

上記課題を解決することを目的とした本発明の要旨は、以下のとおりである。
（１） 質量％で、
Ｃ：０．００５％以上０．０３０％以下、
Ｓｉ：０．１８％以上０．５０％以下、
Ｍｎ：１．５０％以上３．００未満、
Ｐ：０．０３０％以下、
Ｓ：０．００５０％以下、
Ｃｒ：４．０％以上９．０％以下、
Ａｌ：０．２０％以上１．５０％以下、
Ｎ：０．０２０％以下、
残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐発錆性、さびの密着性および耐局部腐食性に優れた、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
（２） 質量％で、さらに
Ｃｕ：０．０５％以上０．５０％以下、
Ｎｉ：０．０５％以上０．５０％以下、
を含有することを特徴とする前記（１）に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
（３） 質量％で、さらに
Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下、
Ｖ：０．００５％以上０．０５０％以下、
Ｎｂ：０．００５％以上０．０５０％以下、
Ｔｉ：０．００５％以上０．０３０％未満の何れか１種または２種以上を含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
（４） 質量％で、さらに
Ｃａ：０．０００５％以上０．０１０％以下、
Ｍｇ：０．０００５％以上０．０１０％以下、
ＲＥＭ：０．００１％以上０．０１０％以下の何れか１種または２種以上を含有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
（５） さらに、その表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする前記（１）または（２）に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
（６） 前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、２０〜４００μｍの厚みのシリコーン系樹脂層を有することを特徴とする前記（５）に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。

以上のように、本発明によれば、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道の腐食環境において、孔食等の局部腐食が進展することによる穴あきを防止でき、かつ錆飛散を確実に防止できる、耐発錆性、さびの密着性および耐局部腐食性（耐孔食性）に優れた、経済的な天然ガス焚きおよび液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼を提供することが可能である。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明は、前記ガス焚きプラントの煙突・煙道環境において、無機ジンクリッチプライマーを塗布することで、市販のステンレス鋼に比べて低合金の組成でありながら、経済性および耐発錆性・さびの密着性・耐局部腐食性を両立させた煙突・煙道用耐食鋼である。
具体的に、本発明の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラントの煙突・煙道用鋼は、質量％で、Ｃ：０．００５〜０．０３０％、Ｓｉ：０．１８〜０．５０％、Ｍｎ：１．５０〜３．００未満、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．００５０％以下、Ｃｒ：４．０〜９．０％、Ａｌ：０．２０〜１．５０％、Ｎ：０．０２０％以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる組成を基本とし、さらに、性質を向上させる元素を選択的に含有させたものである。

以下、本発明の鋼材成分を限定した理由について説明する。なお、％の表記は特に断りがない場合は質量％を意味する。
［Ｃ：０．００５％以上０．０３０％以下］
Ｃは、強度を改善する元素で０．００５％以上必要であるが、０．０３０％を超えて添加すると、Ｃｒ系炭化物の形成により耐食性を劣化させるために、その添加量の上限を０．０３０％とした。なお、強度と延性、靭性、溶接性のバランスを考慮すると、０．００５％以上０．０２０％以下が好ましい。さらに、前記バランス達成のための製造安定性を考慮すると、０．０１０％以上０．０２０％以下が好ましい。

［Ｓｉ：０．１８％以上０．５０％以下］
Ｓｉは、Ｃｒを２％以上含有する鋼に脱酸剤および強化元素として添加することが有効であるが、含有量が０．１８％未満ではその脱酸効果が十分でなく、その結果、溶存酸素とＡｌが酸化物を生成し易くなり、後述のように不働態皮膜の安定性を向上させるために有効な固溶Ａｌ量を十分に確保できなくなる。一方、０．５０％を超えて含有するとその効果は飽和し、靭性を低下させうるので、含有量の範囲を０．１８％以上０．５０％以下に限定する。さらに鋼材の製造性、溶接性を考慮した場合、０．２０％以上０．３０％以下が好ましい。

［Ｃｒ：４．０％以上９．０％以下］
Ｃｒは、後述のＡｌとともに、不働態皮膜の安定性を向上させることにより、耐食性を確保するために４．０％以上を含有することが必要であるが、９．０％を超えて含有させてもコストを増すばかりか、母材の靭性を損なうので上限の含有量は９．０％とする。なお、鋼材の製造性、溶接性、加工性を考慮すると、５．５％以上７．５％以下が好ましい。さらに、コストとのバランスを考慮すると、５．８％以上６．３％以下が好ましい。

［Ａｌ：０．２０％以上１．５０％以下］
Ａｌは、本発明において、不働態皮膜の安定性を向上させることにより、耐食性を確保するためにＣｒと並んで重要な元素である。Ａｌの含有量は、不働態皮膜の安定性を向上させる固溶Ａｌ量を確保する観点から０．２０％以上必要であるが、一方、１．５０％を越えて添加すると、フェライト相変態の温度範囲が極めて広くなり製造過程での鋳片割れなどの原因となるので、その含有量は０．２０％以上１．５０％以下に限定する。さらに、加工性を考慮すると、０．５０％以上１．３０％以下が好ましい。さらに、耐食性、製造性および、コストとのバランスを考慮すると、０．８５％以上１．２０％以下が好ましい。

［Ｍｎ：１．５０％以上３．００％未満］
Ｍｎは、本発明においては、主として、強度を確保するために、また、オーステナイト形成元素として作用して、耐食性の観点から添加されているＣｒおよびＡｌにより助長される粗大フェライトの形成を抑制するために添加される。すなわち、ＣｒおよびＡｌは、周知のようにフェライト形成元素であり、これらが多量に添加されると、凝固から室温に至るまで変態を経ずしてフェライト単相組織となり、鋳片割れなどが生じ、製造性が低下する。
したがって、このような効果を得るために、Ｍｎは１．５０％以上添加することが必要であるが、３．００％以上の添加では母材の延性が著しく低下するため３．００％未満の添加とする。なお、鋼材の強度、製造性、溶接性、加工性を考慮すると、２．００％以上３．００％未満が好ましい。

［Ｎ：０．０２０％以下］
Ｎは、鋼板の多量に添加されると窒化物の形成などで母材の延性や耐食性を阻害するために、上限は０．０２０％とする。
［Ｐ：０．０３０％以下］
Ｐは、鋼中に不純物として存在するが、延性を低下し、製造性を低下させるのですくない方が望ましく、上限の含有量は０．０３０％とした。さらに、製造性、コストの観点から、好ましくは０．０２０％以下である。
［Ｓ：０．００５０％以下］
Ｓは、多量に添加すると耐孔食性・耐局部腐食性を低下させるので少ない方が望ましく、上限の含有量は０．００５０％とする。なお、ＳとＰは、不可避的な不純物であり、可能な限り少なくするほうがよい。

本発明では、上記の元素に加えて、さらに、Ｃｕ：０．０５％以上０．５０％以下及び、Ｎｉ：０．０５％以上０．５０％以下を添加することで、耐発錆性・耐孔食性および耐局部腐食性を、より向上させることができる。
加えて、Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下、Ｖ：０．００５％以上０．０５０％以下、Ｎｂ：０．００５％以上０．０５０％以下、Ｔｉ：０．００５％以上０．０３０％未満の何れか１種または２種以上を含有させることで、更に耐発錆性・耐孔食性および耐局部腐食性を向上させる、もしくは耐食性に影響を及ぼさずに強度、靭性を向上させることが可能である。

［Ｃｕ：０．０５％以上０．５０％以下］
［Ｎｉ：０．０５％以上０．５０％以下］
Ｃｕ、Ｎｉは、ともに前記ガス焚きプラントの排ガス環境における、耐発錆性・耐孔食性および耐局部腐食性を向上させる元素であり、添加する場合はともに添加される。
Ｃｕは、Ｎｉに比べて発錆および局部腐食を抑える効果が大きい。しかし、Ｃｕは偏析し易い面がある。特に、鋳造組織のデンドライト（Ｄｅｎｄｒｉｔｅ）間の凝固偏析に由来する局部的なＣｕの偏析部が、製品表面で残存する場合がある。製品表面でこのような偏析部があれば、前記ガス焚きプラントの排ガス環境における高濃度炭酸ガス雰囲気の凝縮水存在下では、かかる偏析部とその周囲との間に電位差を生じて、電位が低くなった部位が局部腐食または発錆の起点となりうる。
ところが、Ｎｉを同時に添加すれば、ＮｉはＣｕの偏析を軽減する作用があり、両方添加するとその相乗効果が発現する。

一方、Ｃｕを添加せずにＮｉのみを添加した場合は、コストが上がる割に発錆および局部腐食を抑える効果の上昇代は小さいが、ＣｕとＮｉを共に添加すると、発錆および局部腐食を抑える効果が顕著に表れる。また、ＣｕとＮｉを共に添加すると、さらに強度を改善するとともに、フェライト生成を抑制する効果がある。特に、Ｎｉは、Ｃｕ添加による、スラブ割れを防ぎ、かつ、Ｃｕと共に添加することで、母材の延性・靭性を改善する効果がある。
Ｃｕ、Ｎｉは、これらの効果の発現のためには、いずれも０．０５％以上の添加を必要とするが、いずれも０．５０％を越えて添加されると脆化が生じるために、両者ともに、その限定範囲を０．０５％以上０．５０％以下とする。さらに、安定的な製造性の観点から好ましくは、Ｃｕ、Ｎｉともにそれぞれ、０．０５％以上０．３０％以下である。さらに、コストとのバランスを考慮すると、両者ともに、０．１０％以上０．２０％以下が好ましい。

［Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下］
Ｍｏは、ＣｒおよびＡｌが添加された鋼において、０．０１％以上添加されると、母材の特性を損なうことなく孔食の発生と成長を抑制する効果が認められる。しかし、０．２０％を終えて添加しても効果が飽和するばかりか母材の延性および靭性を低下させる。そのため、前記ガス炊きプラントの煙突・煙道用部材に加工する際、冷間加工割れ、表面微細割れを生じ、煙突・煙道の構造用部材として適さなくなるので、その範囲を０．０１％以上０．２０％以下とした。

［Ｎｂ：０．００５％以上０．０５０％以下］
Ｎｂは、耐食性を損なわずに、強度および靭性を改善する元素であり、その効果は０．００５％から認められるが、０．０５０％を越えると効果が飽和するので範囲を０．００５％以上０．０５０％以下とした。

［Ｖ：０．００５％以上０．０５０％以下］
Ｖは、Ｎｂと同じく耐食性を損なわずに強度を改善する元素であり、０．００５％以上で効果が認められるが、多量の添加は延性を阻害するので上限を０．０５０％とした。

［Ｔｉ：０．００５％以上０．０３０％未満］
Ｔｉは、窒化物の生成を通じて高温での結晶粒径の細粒化に寄与する元素であり、耐食性を損なわずに、延性の改善などに寄与する。その効果は０．００５％以上から認められるが、０．０３０％以上の添加では炭化物が多量に析出するために、かえって延性および靭性を阻害し、前記ガス炊きプラント煙突・煙道用部材に加工し使用する際、冷間加工割れを生じる場合または靭性低下の不具合を生じ、前記ガス炊きプラント煙突・煙道の構造用部材として適さない。したがって、その範囲を０．００５％％以上０．０３０％未満とした。

本発明では、さらに、Ｃａ：０．０００５％以上０．０１０％以下、Ｍｇ：０．０００５％以上０．０１０％以下、ＲＥＭ：０．００１％以上０．０１０％以下の何れか１種または２種以上を添加することで、耐発錆性、耐孔食性・耐局部腐食性を向上させることが可能である。

［Ｃａ：０．０００５％以上０．０１０％以下］
［Ｍｇ：０．０００５％以上０．０１０％以下］
ＣａおよびＭｇは、ＣｒおよびＡｌを含有する鋼において、不明な点は多いが、鋼中に添加することで、環境中で選択的に溶解し、鋼板表面でアルカリ環境を形成することから耐食性向上に寄与する元素である。いずれも５ｐｐｍ以上で耐食性の向上は認められるが、１００ｐｐｍを越えて添加すると、耐食性向上効果が飽和するばかりでなく、母材の延性や靭性が低下する傾向が明きからとなっており、その添加量を５ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ以下（０．０００５％以上０．０１０％以下）に限定する。

［ＲＥＭ：０．００１％以上０．０１０％以下］
本発明では、希土類元素（ＲＥＭ）を適宜添加しても、その耐食性を損なわずに、母材の延性などを改善することが可能である。その添加量は、０．００１％以上を必要とするが、多量の添加はそれを阻害するので、その上限を０．０１０％とする。

本発明の鋼材の製造方法については、上記に述べた成分を有する鋼片を出発材として、加熱、圧延工程、および必要に応じて熱処理工程を経て製造される。鋼片は、転炉あるいは電気炉により成分調整され溶製後、連続鋳造法および造塊・分塊法などの工程により製造される。鋼片は加熱後、熱間圧延により鋼板、形鋼、もしくは鋼管などとして目的に応じて焼き入れ、焼き戻しや焼きならしなどの熱処理を加えても、本鋼の耐食性になんら影響を与えるものでない。

［無機ジンクリッチプライマー層］
本発明の煙突・煙道用鋼は、上記組成からなる下地鋼材の表面に、無機ジンクリッチプライマー層を有することも特徴としている。
無機ジンクリッチプライマー層は、その膜厚を５〜１００μｍとする必要がある。膜厚が５μｍ未満では無機ジンクリッチプライマーの効果が得られ難く、また１００μｍを超えると、割れやダレを生じやすくなり、耐食性が低下する。さらに、無機ジンクリッチプライマー層は、膜厚が厚くなればなるほど、溶断・溶接時にヒュームやブローホールを生じやすくなり、加工性が低下する。また、加工性、耐食性、経済性のバランスを考慮すると、膜厚は１０〜３０μｍが好ましい。

また、無機ジンクリッチプライマー層は、乾燥塗膜中に金属亜鉛を３０質量％以上含有するものを用いる必要がある。通常、無機ジンクリッチプライマーの組成は、アルキルシリケートエチルシリケート等のシリケート縮合液をビヒクルとしたものを用いることが多い。また、加熱残分中の金属亜鉛は３０％以上のものであれば特に規定するものではないが、ＪＩＳ Ｋ ５５５２ １種相当品であることが、信頼性の点で好ましい。

無機ジンクリッチプライマー層の形成手法については、特に限定されるものではなく、鋼材に無機ジンクリッチプライマーを刷毛またはスプレーにて塗布することで、鋼材表面に無機ジンクリッチプライマー層を形成することができる。但し、無機ジンクリッチプライマーを塗布またはスプレーする前に、ショットブラストやサンドブラストにより、鋼材表面の錆落としをしておくことが、密着性の点で好ましい。また、ブラスト処理レベルとしては、ＩＳＯ ８５０１−１に示すＳａ１／２以上が好ましい。また、ブラスト処理された鋼材表面に無機ジンクリッチプライマーをスプレーする場合、エアレススプレーによりスプレーすることが、作業効率の点で好ましい。

本発明の煙突・煙道用鋼では、無機ジンクリッチプライマー層の表面に耐熱性のシリコーン系樹脂層を形成させることで、さらに長期耐久性を得ることが可能である。
耐熱性のシリコーン系樹脂層の厚みは、耐食性、経済性のバランスを考慮すると、１００〜４００μｍとすることが好ましい。但し、施工性、溶接性の観点から１５０〜２５０μｍとすることがより好ましい。
耐熱性のシリコーン系樹脂層の施工方法としては、無機ジンクリッチプライマー層の表面に、エアレスまたはエアスプレー等により、乾燥塗膜の厚さが所望の厚みになるよう、シリコーン系樹脂塗料を塗装し、常温で乾燥させて仕上げる方法があげられる。耐熱性のシリコーン系樹脂塗料としては常温硬化性・耐薬品性・密着性を有するものであれば良い。

以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。

本実施例では、先ず、表１〜３に示す合金組成の鋼を溶製・鋳造し、板厚１０ｍｍまで熱間圧延、熱処理後、試験片としたものを作製した。次に、上記試験片を実プラント暴露試験片（２００×１５０×１０ｍｍ）として採取し、ショットブラストでＳａ１／２（ＩＳＯ ８５０１−１）以上になるようにブラスト処理を施した。

また、試験片の上層に無機ジンクリッチプライマーを塗布し、常温、相対湿度７０％以下（以降、ＲＨと記載する。）で７日間乾燥させ、無機ジンクリッチプライマー層を有する各種腐食試験片を準備した。なお、無機ジンクリッチプライマーには、ＪＩＳ Ｋ ５５５２ １種相当品（新日鐵化学株式会社製、商品名：ＮＢジンクリッチプライマー２０００ＮＲ）で調整したものを用いた。
また、シリコーン系樹脂（大島工業株式会社製、商品名：パイロジンＢ＃１０００）を用い、エアレススプレーで、２００〜２５０μｍ程度塗布した各種腐食試験片を準備した。

そして、これら表１〜３に示す各試験片について、天然ガス焚きおよび、液化石油ガス焚きの実プラント煙突・煙道内暴露試験を行い、その耐発錆性、錆の密着性、耐局部腐食性、及びこれらの総合評価を行った。その評価結果を表４〜６に示す。
なお、実プラント暴露試験は、不可避的な欠陥を模擬するために、幅０．６ｍｍのＸカットをカッターで入れて地鉄面を露出させた試験片を、天然ガス焚き煙突・煙道内と液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道内に約３年間設置することにより実施した。

耐発錆性は、発錆の有無で評価した。すなわち、肉眼で赤錆の発生が認められないものは○（良好）、発生が認められるのは×（不良）とした。
また、赤錆が認められたもののうち、さびの密着性をＪＩＳ Ｈ ８５０４における、引きはがし試験方法を流用し、ＪＩＳ Ｚ １５２２に規定された呼び幅１２ｍｍの粘着テープを用いた、テープ試験方法（いわゆる、テープ剥離試験方法）で評価した。すなわち、テープにさびが面積率で１０％以下のものを密着性良好と判断し○とした。さび・付着物の面積が１０％を越えるものを不良と判断し×とした。

耐局部腐食性は、インヒビターとして、スギムラ化学工業（株）製「ヒビロン」（登録商標）を０．５％添加した、５０℃、１０％硫酸水溶液中に、試験片を２０分間浸漬することで、錆を完全に除去した後（本条件では、母材は、溶解しないことを確認済み）、レーザー光学顕微鏡を用いて、それぞれ試験面の中央部の、５０×５０ｍｍの領域を観察し、最も孔食が深いところを測定し、０．０３ｍｍ／ｙｅａｒ以下を良好と判断して○とし、腐食速度が、０．０３ｍｍ／ｙｅａｒを越えるものを不良と判断して×とした。

耐食性総合評価については、例え、赤錆が生じても、錆の密着性に優れ、かつ、耐局部腐食性が優れている場合は、穴あきおよび錆飛散を防止できる。したがって、耐発錆性、さびの密着性、耐局部腐食性が全て「○」のもの、及び、耐発錆性が「×」であっても、さびの密着性と耐局部腐食性が「○」のものについては「○」（好適）と評価し、それ以外を「×」（不適）と評価した。
さらに、鋼材を天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道に冷間加工する際に、必要な延性を備えていることを確認するために、耐食性総合評価が「○」の試験片について、各板厚６ｍｍ材の１８０°冷間曲げ試験を行い、試験後、外側表面の割れ・亀裂の発生状況を目視観察で確認し、割れや微細な亀裂の発生が認められないものを「○」、それらが認められたものを「×」と評価した。

表４〜６に示すように、本発明例１〜５１の試験片は、耐発錆性、錆の密着性および耐局部腐食性について、いずれも優れた結果を示した。さらに、煙突・煙道用耐食鋼として必要とされる冷間加工性についても、冷間曲げ試験結果に示すように、目視観察で、外側表面に割れ・亀裂を発生せず、加工に必要な延性を充分有していることが確認できた。
一方、比較例１〜１５の試験片は、少なくとも耐発錆性および耐局部腐食性について満足できる結果を示さなかった。さらに、比較例１６、１７は、ＭｏまたはＴｉの量が高いので、耐食性の評価では「○」であったが、冷間曲げ試験では亀裂の発生が認められた。
これらの結果から、上述した知見を確認することができ、また、上述した各鋼成分の限定の根拠を裏付けることができた。

Claims (6)

1. 質量％で、
   Ｃ：０．００５％以上０．０３０％以下、
   Ｓｉ：０．１８％以上０．５０％以下、
   Ｍｎ：１．５０％以上３．００未満、
   Ｐ：０．０３０％以下、
   Ｓ：０．００５０％以下、
   Ｃｒ：４．０％以上９．０％以下、
   Ａｌ：０．２０％以上１．５０％以下、
   Ｎ：０．０２０％以下を含有し、
   残部がＦｅおよび不可避的不純物からなることを特徴とする耐発錆性、さびの密着性および耐局部腐食性に優れた、天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
2. 質量％で、さらに
   Ｃｕ：０．０５％以上０．５０％以下、
   Ｎｉ：０．０５％以上０．５０％以下、
   を含有することを特徴とする請求項１に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
3. 質量％で、さらに
   Ｍｏ：０．０１％以上０．２０％以下、
   Ｖ：０．００５％以上０．０５０％以下、
   Ｎｂ：０．００５％以上０．０５０％以下、
   Ｔｉ：０．００５％以上０．０３０％未満の何れか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１または２に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
4. 質量％で、さらに
   Ｃａ：０．０００５％以上０．０１０％以下、
   Ｍｇ：０．０００５％以上０．０１０％以下、
   ＲＥＭ：０．００１％以上０．０１０％以下の何れか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１または２に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
5. さらに、その表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする請求項１または２に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。
6. 前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、２０〜４００μｍの厚みのシリコーン系樹脂層を有することを特徴とする請求項５に記載の天然ガス焚きまたは液化石油ガス焚きプラント煙突・煙道用耐食鋼。