JP5960625B2 - 耐高温腐食部材及び熱交換器 - Google Patents
耐高温腐食部材及び熱交換器 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5960625B2 JP5960625B2 JP2013041129A JP2013041129A JP5960625B2 JP 5960625 B2 JP5960625 B2 JP 5960625B2 JP 2013041129 A JP2013041129 A JP 2013041129A JP 2013041129 A JP2013041129 A JP 2013041129A JP 5960625 B2 JP5960625 B2 JP 5960625B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- high temperature
- mass
- temperature corrosion
- corrosion resistant
- corrosion
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims description 87
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims description 87
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims description 34
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 12
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 7
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 6
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 16
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 14
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 14
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 9
- 230000005496 eutectics Effects 0.000 description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 5
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 4
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910017082 Fe-Si Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017133 Fe—Si Inorganic materials 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910001566 austenite Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000012790 confirmation Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 2
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 2
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 2
- 229910017116 Fe—Mo Inorganic materials 0.000 description 1
- VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N N-[[(5S)-2-oxo-3-(2-oxo-3H-1,3-benzoxazol-6-yl)-1,3-oxazolidin-5-yl]methyl]-2-[[3-(trifluoromethoxy)phenyl]methylamino]pyrimidine-5-carboxamide Chemical compound O=C1O[C@H](CN1C1=CC2=C(NC(O2)=O)C=C1)CNC(=O)C=1C=NC(=NC=1)NCC1=CC(=CC=C1)OC(F)(F)F VCUFZILGIRCDQQ-KRWDZBQOSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 239000000374 eutectic mixture Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 239000004615 ingredient Substances 0.000 description 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N triammonium citrate Chemical compound [NH4+].[NH4+].[NH4+].[O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O YWYZEGXAUVWDED-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
Images
Description
本発明は、８３２℃以上の温度に晒される耐高温腐食部材及び熱交換器に関するものである。
ごみ焼却炉等の熱交換器等、高温腐食環境下で使用される耐高温腐食部材の従来技術文献として、下記の特許文献１や特許文献２を挙げることができる。特許文献１には、重量％で、Ｃ：０．１８〜０．２８、Ｓｉ：３．００〜６．００、Ｍｎ：０．１０以下、Ｐ：０．０１以下、Ｓ：０．０１以下、Ｃｒが３０．０〜３５．０、Ｎｉ：４５．０〜５０．０、残りＦｅより成る耐高温腐食材料が開示されている。
特許文献２には、重量％で、Ｎｉ：４５〜６０、Ｃｒが２０〜３２、Ｍｏが０を越えて５以下、Ｓｉが０を越えて５以下、Ｃ：０．３以下、Ｗが０を越えて２以下、残りＦｅ及び不可避的不純物から成る耐高温腐食材料が開示されている。
また、他の従来技術文献として、下記の特許文献３や特許文献４を挙げることができる。これらの文献には、Ａｌを必須の成分とする耐高温腐食材料が開示されている。
特許文献２には、重量％で、Ｎｉ：４５〜６０、Ｃｒが２０〜３２、Ｍｏが０を越えて５以下、Ｓｉが０を越えて５以下、Ｃ：０．３以下、Ｗが０を越えて２以下、残りＦｅ及び不可避的不純物から成る耐高温腐食材料が開示されている。
また、他の従来技術文献として、下記の特許文献３や特許文献４を挙げることができる。これらの文献には、Ａｌを必須の成分とする耐高温腐食材料が開示されている。
ごみ焼却炉等においては、灰中に共融混合物であるアルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）が含まれることがある。灰中に含まれるアルカリ硫酸塩の量は、ごみの種類により変わる。このアルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）は、共晶点が８３２℃である。この共晶点（８３２℃）以上の高温環境になると灰中のＳの量によっては、腐食性が急激に上昇する。
本発明者等が実際に調べた結果を図１に示した。図１に示したように、耐高温腐食材料中のＣｒの含有量が３２質量％以下になると、該耐高温腐食材料はアルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）を含むごみ焼却炉発生灰（Ｃｌ：０．３１質量％、Ｓ：８．５８質量％）の存在下で、８５０℃で１００時間の高温腐食環境に晒すと異常腐食を起こすことを確認した。ここで、「異常腐食」とは、腐食試験の腐食減量が桁違いに大きく、試験片がほぼ全損（全壊）状態になるという意味で使われている。
この確認に用いた試験片の組成は、質量％で、Ｎｉが５０、Ｍｏが５．０、Ｓｉが５．０、Ｃが０．１９、Ｃｒは３４から３２を経て３１．６まで振り、残りＦｅ及び不可避的不純物から成る材料である。尚、この確認は温度８５０℃について行ったものであるが、本発明者等は、温度が８３２度を超えると、ほぼ同様の異常腐食を起こすことを確認した。
特許文献１に記載されている耐高温腐食材料は、その実施例では７００℃の耐食試験しか行われていない。また、特許文献２に記載されている耐高温腐食材料も、その実施例では７５０℃の耐食試験しか行われていない。いずれの文献においても、アルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）を含む灰が存在する雰囲気下で８３２℃以上での耐食試験は行われていない。
特許文献２の耐高温腐食材料は、Ｃｒの含有量が３２質量％以下（Ｃｒが２０〜３２）であるので前記異常腐食を起すものである。
特許文献１の耐高温腐食材料は、Ｃｒの含有量が３０．０〜３５．０質量％であり、前記異常腐食を起こす範囲と起こさない範囲が区別無く同列に記載されている。これは、耐高温腐食材料中のＣｒの含有量が３２質量％以下になると異常腐食を起す問題について、全く認識されていないことを示している。
特許文献１の耐高温腐食材料は、Ｃｒの含有量が３０．０〜３５．０質量％であり、前記異常腐食を起こす範囲と起こさない範囲が区別無く同列に記載されている。これは、耐高温腐食材料中のＣｒの含有量が３２質量％以下になると異常腐食を起す問題について、全く認識されていないことを示している。
特許文献３と特許文献４には、Ａｌを必須の成分とする耐高温腐食材料が記載されているが、Ａｌを含むことで、必要な成分の種類が多くなり、また、Ａｌの量が増加すると大気中での鋳造が困難になり、溶接性および材料強度が低下する問題がある。
更にＣｒの含有量が２０〜４０質量％（特許文献３）、２５〜４０質量％（特許文献４）であり、前記異常腐食を起こす範囲と起こさない範囲が区別無く同列に記載されている。これは、前記特許文献１と同様に、耐高温腐食材料中のＣｒの含有量が３２質量％以下になると異常腐食を起す問題について、全く認識されていないことを示している。
更にＣｒの含有量が２０〜４０質量％（特許文献３）、２５〜４０質量％（特許文献４）であり、前記異常腐食を起こす範囲と起こさない範囲が区別無く同列に記載されている。これは、前記特許文献１と同様に、耐高温腐食材料中のＣｒの含有量が３２質量％以下になると異常腐食を起す問題について、全く認識されていないことを示している。
本発明の目的は、アルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）を含む灰が存在する雰囲気下で、該アルカリ硫酸塩の共晶点（８３２℃）以上の高温に晒された場合にも異常腐食を起す虞の少ない耐高温腐食部材及び熱交換器を提供することにある。
上記目的を達成するため、本発明の第１の態様に係る耐高温腐食部材は、８３２℃以上の温度に晒される耐高温腐食部材であって、該耐高温腐食部材の材料の組成は、質量％で、Ｎｉが４５〜５０、Ｃｒが３２以上３６以下、Ｍｏが４．５〜５．５、Ｓｉが２．５〜６、Ｃが０．１〜０．３、残りＦｅ及び不可避的不純物から成ることを特徴とする。
本態様によれば、耐高温腐食部材の材料の組成は、Ｃｒが、質量％で、３２以上３６以下である。従って、Ｃｒが質量％で３２以下ではないので、当該耐高温腐食部材は、アルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）を含む灰が存在する雰囲気下で、該アルカリ硫酸塩の共晶点（８３２℃）以上の高温に晒された場合においても異常腐食を起す虞は少ないという効果が得られる。
本発明の第２の態様は、前記第１の態様において、Ｓｉの含有量を少ない方向に限定したものである。即ち、本態様において、該耐高温腐食部材の材料の組成は、質量％で、Ｎｉが４５〜５０、Ｃｒが３２以上３６以下、Ｍｏが４．５〜５．５、Ｓｉが２．５〜４、Ｃが０．１〜０．３、残りＦｅ及び不可避的不純物から成ることを特徴とする。
本発明の第３の態様は、前記第１の態様において、Ｓｉの含有量を更に少ない方向に限定したものである。即ち、本態様において、該耐高温腐食部材の材料の組成は、質量％で、Ｎｉが４５〜５０、Ｃｒが３２以上３６以下、Ｍｏが４．５〜５．５、Ｓｉが２．５〜３．５、Ｃが０．１〜０．３、残りＦｅ及び不可避的不純物から成ることを特徴とする。
本発明の第４の態様は、前記第１の態様において、Ｓｉの含有量を更に少ない方向に限定したものである。即ち、本態様の耐高温腐食部材の材料の組成は、質量％で、Ｎｉが４５〜５０、Ｃｒが３２以上３６以下、Ｍｏが４．５〜５．５、Ｓｉが２．５以上３未満、Ｃが０．１〜０．３、残りＦｅ及び不可避的不純物から成ることを特徴とする。
第２の態様から第４の態様のそれぞれの態様によれば、第１の態様と同様に、Ｃｒが質量％で３２未満ではないので、当該耐高温腐食部材は、アルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）を含む灰が存在する雰囲気下で、該アルカリ硫酸塩の共晶点（８３２℃）以上の高温に晒された場合においても異常腐食を起す虞は少ないという効果が得られる。また、Ｓｉの含有量の上限が小さくなったので、その分、σ相形成による割れの起点となる虞を低減することができる。
本発明の第５の態様は、前記第１の態様から第４の態様のいずれか一つの態様において、前記成分の他に、Ｗが質量％で０を超えて２以下含まれることを特徴とする。
本態様によれば、新たにＷ（タングステン）を添加したことにより、該Ｗの存在に基づく耐高温腐食性向上効果が得られ、従来の耐高温腐食材料よりも耐高温腐食性を向上させることが可能である。
本発明の第６の態様に係る熱交換器は、ごみ焼却炉に設けられ、８３２℃以上の温度に晒される熱交換器であって、該熱交換器は、前記第１の態様から第５の態様のいずれか一つの態様に記載された材料組成の耐高温腐食部材であることを特徴とする。
本態様によれば、ごみ焼却炉に設けられ、８３２℃以上の温度に晒される熱交換器において、前記第１の態様から第５の態様のいずれか一つの態様に記載の効果を得ることができる。
本態様によれば、ごみ焼却炉に設けられ、８３２℃以上の温度に晒される熱交換器において、前記第１の態様から第５の態様のいずれか一つの態様に記載の効果を得ることができる。
以下、本発明に係る耐高温腐食部材の材料の成分限定の理由について先ず説明する。
[成分限定の理由]
Ｃｒは質量％で３２以上３４以下である。
上記の通り、Ｃｒが質量％で３２未満ではなく、３２以上であるので、当該耐高温腐食部材は、アルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）を含む灰が存在する雰囲気下で、該アルカリ硫酸塩の共晶点（８３２℃）以上の高温に晒された場合においても異常腐食を起す虞は少ない。
Ｃｒの含有量の上限については以下の通りである。Ｃｒは酸素と結びついてＣｒ２Ｏ３皮膜を形成し、耐高温耐食性を向上する。しかし、過剰添加は溶接性および機械的強度の低下につながるので、Ｃｒは、質量％で３４を上限とする。
[成分限定の理由]
Ｃｒは質量％で３２以上３４以下である。
上記の通り、Ｃｒが質量％で３２未満ではなく、３２以上であるので、当該耐高温腐食部材は、アルカリ硫酸塩（Ｎａ２ＳＯ４−Ｋ２ＳＯ４）を含む灰が存在する雰囲気下で、該アルカリ硫酸塩の共晶点（８３２℃）以上の高温に晒された場合においても異常腐食を起す虞は少ない。
Ｃｒの含有量の上限については以下の通りである。Ｃｒは酸素と結びついてＣｒ２Ｏ３皮膜を形成し、耐高温耐食性を向上する。しかし、過剰添加は溶接性および機械的強度の低下につながるので、Ｃｒは、質量％で３４を上限とする。
Ｎｉは質量％で４５〜５０である。
Ｎｉは、当該耐高温腐食部材の材料（合金）のベース材となるものであり、オーステナイト相を安定化し、耐酸化性及び高温強度を向上する。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で４５〜５０とする。
Ｎｉは、当該耐高温腐食部材の材料（合金）のベース材となるものであり、オーステナイト相を安定化し、耐酸化性及び高温強度を向上する。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で４５〜５０とする。
Ｍｏは質量％で４．５〜５．５である。
Ｍｏは、耐食性及び高温強度の向上に寄与する。過剰の添加は、溶接性や機械加工性を低下させる。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で４．５〜５．５とする。
Ｍｏは、耐食性及び高温強度の向上に寄与する。過剰の添加は、溶接性や機械加工性を低下させる。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で４．５〜５．５とする。
Ｓｉは質量％で２．５〜３．５である。
Ｓｉは、その添加により酸素と結びついてＳｉＯ２皮膜を形成して耐高温腐食性を向上する。しかし、添加量が過剰になるとオーステナイト母相中にσ相という脆性相を形成し、割れの起点となる。また、σ相はＮｉ欠乏及びＣｒ濃化相でもあるため、アルカリ塩化物（ＮａＣｌ、ＫＣｌ）主体の溶融塩に対する耐食性が低く、腐食の起点ともなる。本発明では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で２．５〜３．５とする。
更に望ましくは、Ｓｉは、質量％で２．５以上３未満である。
Ｓｉは、その添加により酸素と結びついてＳｉＯ２皮膜を形成して耐高温腐食性を向上する。しかし、添加量が過剰になるとオーステナイト母相中にσ相という脆性相を形成し、割れの起点となる。また、σ相はＮｉ欠乏及びＣｒ濃化相でもあるため、アルカリ塩化物（ＮａＣｌ、ＫＣｌ）主体の溶融塩に対する耐食性が低く、腐食の起点ともなる。本発明では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で２．５〜３．５とする。
更に望ましくは、Ｓｉは、質量％で２．５以上３未満である。
Ｃは質量％で０．１８〜０．２８である。
Ｃは、耐食性の観点からは添加量は少ないほうがよいが、その添加により機械的強度や鋳造性を向上する。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で０．１８〜０．２８とする。
Ｃは、耐食性の観点からは添加量は少ないほうがよいが、その添加により機械的強度や鋳造性を向上する。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で０．１８〜０．２８とする。
Ｗは質量％で０を超えて２以下である。
高温腐食環境下における、Ｗを添加した当該耐高温腐食部材の材料では、炭化物（Ｍ２３Ｃ６：Ｍは金属）中にＷが優先的に固溶して、該炭化物中に固溶するＣｒの濃度を下げ、塩化物溶融塩に対する溶解抵抗を大きくする。
一方、Ｗの添加量が多すぎると靱性の低下をきたす。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で０を超えて２以下とする。
高温腐食環境下における、Ｗを添加した当該耐高温腐食部材の材料では、炭化物（Ｍ２３Ｃ６：Ｍは金属）中にＷが優先的に固溶して、該炭化物中に固溶するＣｒの濃度を下げ、塩化物溶融塩に対する溶解抵抗を大きくする。
一方、Ｗの添加量が多すぎると靱性の低下をきたす。本態様では、この観点から他の成分との関係を踏まえて、質量％で０を超えて２以下とする。
[実施例の説明]
本発明に係る耐高温腐食部材の各実施例１〜１０の化学組成は以下の表１に記載した。表１には、Ｃｒ含有量が質量％で３１・６である比較例１も示した。
各実施例１〜１０の試験片は以下のように作成した。
本発明に係る耐高温腐食部材の各実施例１〜１０の化学組成は以下の表１に記載した。表１には、Ｃｒ含有量が質量％で３１・６である比較例１も示した。
各実施例１〜１０の試験片は以下のように作成した。
＜試験片の作成＞
Ｆｅ、Ｃ、Ｆｅ-Ｓｉ、Ｆｅ-Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ-Ｗを原料としてそれぞれ秤量し、マグネシアルツボを用い、大気中にて高周波誘導炉において溶解した。Ｆｅ-Ｓｉを除くすべての原料を順次投入し、これらがすべて溶けた後にＦｅ-Ｓｉを投入した。すべてを溶融させた後、健全部の幅が約３０ｍｍであるＹブロックの砂型に鋳造し、大気中で常温まで冷却した。冷却後、砂型を壊し、鋳造材を得た。この鋳造材から後述する寸法の試験片を作成した。
Ｆｅ、Ｃ、Ｆｅ-Ｓｉ、Ｆｅ-Ｍｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ-Ｗを原料としてそれぞれ秤量し、マグネシアルツボを用い、大気中にて高周波誘導炉において溶解した。Ｆｅ-Ｓｉを除くすべての原料を順次投入し、これらがすべて溶けた後にＦｅ-Ｓｉを投入した。すべてを溶融させた後、健全部の幅が約３０ｍｍであるＹブロックの砂型に鋳造し、大気中で常温まで冷却した。冷却後、砂型を壊し、鋳造材を得た。この鋳造材から後述する寸法の試験片を作成した。
〈腐食試験方法〉
腐食減量を計測するための腐食試験方法を以下に記す。
腐食試験は、アルカリ硫酸塩を含むごみ焼却炉発生灰（Ｃｌ：０．３１質量％、Ｓ：８．５８質量％）中に前記各試験片を埋設し、８５０℃の高温で１００時間暴露するラボ腐食試験法であり、ＪＩＳＺ２２９３「金属材料の塩浸せき及び塩埋没高温腐食試験方法」に準じたものである。前記試験片は３ｍｍ深さに埋設した。
試験片の寸法は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍとし、機械加工により、表面の算術平均粗さを５μｍ程度までに仕上げる。
腐食減量を計測するための腐食試験方法を以下に記す。
腐食試験は、アルカリ硫酸塩を含むごみ焼却炉発生灰（Ｃｌ：０．３１質量％、Ｓ：８．５８質量％）中に前記各試験片を埋設し、８５０℃の高温で１００時間暴露するラボ腐食試験法であり、ＪＩＳＺ２２９３「金属材料の塩浸せき及び塩埋没高温腐食試験方法」に準じたものである。前記試験片は３ｍｍ深さに埋設した。
試験片の寸法は、１０ｍｍ×１０ｍｍ×２ｍｍとし、機械加工により、表面の算術平均粗さを５μｍ程度までに仕上げる。
試験片およびごみ焼却炉発生灰（Ｃｌ：０．３１質量％、Ｓ：８．５８質量％）を入れたるつぼを電気炉に静置し、上記の通り８５０℃に加熱して１００時間保持した後、取り出して表面の脱スケールを行った。前記電気炉内のガス組成（雰囲気）は、大気とした。
また、脱スケールは、質量％で、１８％ＮaＯＨ＋３％ＫＭｎＯ４水溶液中での煮沸および１０％クエン酸アンモニウム水溶液中での煮沸により行った。脱スケール後、試験前後の重量減少を測定し、この腐食減量（ｍｇ／ｃｍ２）をもって耐食性の指標とした。
また、脱スケールは、質量％で、１８％ＮaＯＨ＋３％ＫＭｎＯ４水溶液中での煮沸および１０％クエン酸アンモニウム水溶液中での煮沸により行った。脱スケール後、試験前後の重量減少を測定し、この腐食減量（ｍｇ／ｃｍ２）をもって耐食性の指標とした。
表１において、比較例１の試験片は、Ｃｒの含有量が質量％で３１．６であり、３２以下である。その腐食減量は５５５ｍｇ／ｃｍ２であり、Ｃｒの含有量が質量％で３２以上である各実施例に比べて桁違いの大きさである。実施例１から実施例１０の腐食減量は、７．９２〜１５．３の範囲にある。
両者の値の差から、アルカリ硫酸塩を含むごみ焼却炉発生灰（Ｃｌ：０．３１質量％、Ｓ：８．５８質量％）に対する高温耐食性（腐食減量）において、Ｃｒ含有量が３２質量％を境に不連続とも言える急激な変化があることが理解できる。本発明は、この事実に基く発明である。
両者の値の差から、アルカリ硫酸塩を含むごみ焼却炉発生灰（Ｃｌ：０．３１質量％、Ｓ：８．５８質量％）に対する高温耐食性（腐食減量）において、Ｃｒ含有量が３２質量％を境に不連続とも言える急激な変化があることが理解できる。本発明は、この事実に基く発明である。
実施例１、２及び４は、Ｓｉの含有量が質量％で３以下のものである。実施例１、２及び４は、腐食減量においては他の実施例との間で顕著な差は見当たらない。
しかし、Ｓｉは添加量が過剰になるとオーステナイト母相中にσ相という脆性相を形成し、割れの起点となる。また、σ相はＮｉ欠乏及びＣｒ濃化相でもあるため、アルカリ塩化物（ＮａＣｌ、ＫＣｌ）主体の溶融塩に対する耐食性が低く、腐食の起点ともなる。
これらの実施例１、２及び４の組成の材料において、前記σ相形成に基く割れの起点になる問題を大きく改善でき、実用的で安定性のある耐高温腐食材料を得ることができることを本発明者等は確認した。
しかし、Ｓｉは添加量が過剰になるとオーステナイト母相中にσ相という脆性相を形成し、割れの起点となる。また、σ相はＮｉ欠乏及びＣｒ濃化相でもあるため、アルカリ塩化物（ＮａＣｌ、ＫＣｌ）主体の溶融塩に対する耐食性が低く、腐食の起点ともなる。
これらの実施例１、２及び４の組成の材料において、前記σ相形成に基く割れの起点になる問題を大きく改善でき、実用的で安定性のある耐高温腐食材料を得ることができることを本発明者等は確認した。
実施例１〜３及び実施例７〜８は、Ｗが更に添加されているものである。実施例１〜３及び実施例７〜８は、腐食減量においては他の実施例との間で顕著な差は見当たらない。
しかし、高温腐食環境下において、Ｗを更に添加した実施例１〜３及び実施例７〜８の耐高温腐食部材では、炭化物（Ｍ２３Ｃ６：Ｍは金属）中にＷが優先的に固溶して、該炭化物中に固溶するＣｒの濃度を下げ、塩化物溶融塩に対する溶解抵抗を大きくする。
これにより、実用的で安定性のある耐高温腐食材料を得ることができることを本発明者等は確認した。
しかし、高温腐食環境下において、Ｗを更に添加した実施例１〜３及び実施例７〜８の耐高温腐食部材では、炭化物（Ｍ２３Ｃ６：Ｍは金属）中にＷが優先的に固溶して、該炭化物中に固溶するＣｒの濃度を下げ、塩化物溶融塩に対する溶解抵抗を大きくする。
これにより、実用的で安定性のある耐高温腐食材料を得ることができることを本発明者等は確認した。
Claims (3)
- ８３２℃以上の温度に晒される耐高温腐食部材であって、
該耐高温腐食部材の材料の組成は、質量％で、Ｎｉが４５〜５０、Ｃｒが３２以上３６以下、Ｍｏが４．５〜５．５、Ｓｉが２．５以上３未満、Ｃが０．１〜０．３、残りＦｅ及び不可避的不純物から成る、ことを特徴とする耐高温腐食部材。 - 請求項１に記載の耐高温腐食部材において、
前記成分の他に、Ｗが、質量％で、０を超えて２以下含まれる、ことを特徴とする耐高温腐食部材。 - ごみ焼却炉に設けられ、８３２℃以上の温度に晒される熱交換器であって、
該熱交換器は、請求項１または請求項２に記載された材料組成の耐高温腐食部材である、ことを特徴とする熱交換器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013041129A JP5960625B2 (ja) | 2013-03-01 | 2013-03-01 | 耐高温腐食部材及び熱交換器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2013041129A JP5960625B2 (ja) | 2013-03-01 | 2013-03-01 | 耐高温腐食部材及び熱交換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2014169472A JP2014169472A (ja) | 2014-09-18 |
| JP5960625B2 true JP5960625B2 (ja) | 2016-08-02 |
Family
ID=51692049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2013041129A Active JP5960625B2 (ja) | 2013-03-01 | 2013-03-01 | 耐高温腐食部材及び熱交換器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5960625B2 (ja) |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2333870A1 (fr) * | 1975-12-02 | 1977-07-01 | Pompey Acieries | Alliage refractaire a base de nickel et de chrome possedant une resistance elevee a l'oxydation, a la carburation et au fluage a tres haute temperature |
| JP4222878B2 (ja) * | 2002-05-31 | 2009-02-12 | 株式会社栗本鐵工所 | ガス化溶融炉の空気加熱管用高温耐食材料 |
| JP4999042B2 (ja) * | 2005-01-31 | 2012-08-15 | 三井造船株式会社 | 耐高温腐食性金属部材、耐高温腐食性金属部材の製造方法 |
| JP2006265634A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | 耐高温腐食Ｎｉ基合金 |
| JP4953343B2 (ja) * | 2006-03-30 | 2012-06-13 | 三井造船株式会社 | 耐高温腐食Ｎｉ基合金 |
| JP4724685B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2011-07-13 | 三井造船株式会社 | 耐高温腐食Ｎｉ基合金溶接構造体および熱交換器 |
| JP4341757B2 (ja) * | 2007-03-30 | 2009-10-07 | 三井造船株式会社 | 高Ｃｒ−耐高温腐食Ｎｉ基合金および耐高温腐食部材 |
-
2013
- 2013-03-01 JP JP2013041129A patent/JP5960625B2/ja active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2014169472A (ja) | 2014-09-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4946242B2 (ja) | オーステナイト系ステンレス鋼溶接継手及びオーステナイト系ステンレス鋼溶接材料 | |
| JP5232492B2 (ja) | 偏析性に優れたＮｉ基超合金 | |
| JP5846646B2 (ja) | 耐熱性に優れたニッケルろう材 | |
| JP4390089B2 (ja) | Ｎｉ基合金 | |
| JP7052807B2 (ja) | Ｎｉ基合金の製造方法及びＮｉ基合金 | |
| JP2002144080A (ja) | Ｎｉ基耐熱ろう材 | |
| JP2011063863A (ja) | Ｎｉ基合金材 | |
| JP2016069703A (ja) | ニッケル基鋳造合金及び熱間鍛造金型 | |
| JP5327073B2 (ja) | 銅製部材及び銅製部材の防食方法 | |
| JP2003113434A (ja) | 耐高温硫化腐食特性に優れる超耐熱合金およびその製造方法 | |
| JP2017020112A (ja) | 二相のＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金の製造方法 | |
| JP7059198B2 (ja) | フェライト合金 | |
| JP4742314B2 (ja) | 耐熱鋳鋼、焼却炉及び焼却炉の火格子 | |
| JPS61288041A (ja) | 耐粒界型応力腐食割れ性、耐孔食性に優れたＮｉ基合金 | |
| JP5960625B2 (ja) | 耐高温腐食部材及び熱交換器 | |
| JP4999042B2 (ja) | 耐高温腐食性金属部材、耐高温腐食性金属部材の製造方法 | |
| JP4341757B2 (ja) | 高Ｃｒ−耐高温腐食Ｎｉ基合金および耐高温腐食部材 | |
| JP4067975B2 (ja) | 高温耐食性にすぐれる耐熱合金 | |
| JP4953343B2 (ja) | 耐高温腐食Ｎｉ基合金 | |
| JP2005133107A (ja) | Ｎｉ基耐熱合金 | |
| JP2006265634A (ja) | 耐高温腐食Ｎｉ基合金 | |
| JP6299349B2 (ja) | 靭性および孔食性に優れた油井管用鋳片の連続鋳造方法 | |
| JP5748216B2 (ja) | 加工性に優れる耐食合金 | |
| JP4999106B2 (ja) | 高靭性耐高温腐食性合金および高温腐食環境下で使用される構造体 | |
| JP2023032217A (ja) | オーステナイト・ステンレス鋼鋳物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20150310 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20151224 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20151225 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20160205 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20160608 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20160623 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5960625 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313115 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| S533 | Written request for registration of change of name |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |