JP5992189B2 - 耐高温乳酸腐食性に優れたステンレス鋼及びその使用方法 - Google Patents
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Description
C:0.001〜0.050%、
Si:0.01〜1.00%、
Mn:0.1〜6.0%、
Cr:17.0〜31.0%、
Mo:0.2〜4.2%、
Ni:0.25〜5.30%、
N:0.30%以下(0を含む)、を含み、
さらに質量%で、
P:0.06%以下、
S:0.010%以下、に制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記(式1)で求められる耐乳酸腐食性指標値が3以上であることを特徴とする乳酸製造プラント用(但し、温度が180〜230℃、濃度が80質量%以上の乳酸に接する部位に限る)ステンレス鋼。
耐乳酸腐食性指標値=[Cr]+8×[Mo]−5×[Ni]・・・(式1)
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。
[2] 質量%で、
C:0.001〜0.050%、
Si:0.01〜1.00%、
Mn:0.1〜6.0%、
Cr:17.0〜31.0%、
Mo:0.2〜4.2%、
Ni:0.25〜5.30%、
N:0.30%以下(0を含む)、を含み、
さらに質量%で、
P:0.06%以下、
S:0.010%以下、に制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記(式1)で求められる耐乳酸腐食性指標値が3以上であることを特徴とする乳酸貯蔵タンク用ステンレス鋼。
耐乳酸腐食性指標値=[Cr]+8×[Mo]−5×[Ni]・・・(式1)
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。
[3] 質量%で、
C:0.001〜0.050%、
Si:0.01〜1.00%、
Mn:0.1〜6.0%、
Cr:17.0〜31.0%、
Mo:0.2〜4.2%、
Ni:0.25〜5.30%、
N:0.30%以下(0を含む)、を含み、
さらに質量%で、
P:0.06%以下、
S:0.010%以下、に制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記(式1)で求められる耐乳酸腐食性指標値が3以上であることを特徴とする乳酸反応容器用ステンレス鋼。
耐乳酸腐食性指標値=[Cr]+8×[Mo]−5×[Ni]・・・(式1)
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。
[4] 上記[1]〜[3]の何れか一項に記載のステンレス鋼を、温度が180〜230℃であり、濃度が80質量%以上の乳酸を含む環境で使用することを特徴とする耐高温乳酸腐食性に優れたステンレス鋼の使用方法。
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は、Cr、Mo、Niの含有量[質量%]である。更に、耐乳酸腐食性指標値を3以上にし、かつ、Ni含有量を5.30%以下にすることにより、高温乳酸環境において良好な耐食性が得られることがわかった。
Crは、本発明の基本成分であり、Moと同時に添加される。高温乳酸環境中で良好な耐食性を得るためには、17.0%以上を添加することが必要である。好ましくは、20.0%以上のCrを添加する。一方、Cr量が多いほど耐食性は向上するが、31.0%を超えると製造が困難になることがあるため、Cr量の上限を31.0%以下とする。
Moは、高温乳酸環境中で良好な耐食性を確保するために、Crと同時に添加する。Mo量が0.2%未満であると、安定な不動態皮膜が形成されず、耐食性が不十分になるため、下限を0.2%以上とする。好ましくは1.0%以上のMoを添加し、より好ましくは1.5%以上を添加する。一方、Moの含有量が4.2%を超えると、製造が難しくなることから、上限を4.2%以下とする。好ましくは、3.0%以下である。
Niは、酸化性の環境では耐食性を劣化させる元素である。ただし、多量のCr、Moを含むフェライト鋼は、組織が粗大になったり、製造が難しいなどの問題があるので、0.25%以上のNiを添加する。組織を二相(フェライト・オーステナイト)にするために、1.5%以上のNiを添加することが好ましい。一方、5.30%を超えるNiを添加すると、高温乳酸環境中における耐食性が劣化するため、Ni量の上限を5.30%以下とする。
高温(180〜230℃)、高濃度(80質量%以上)の乳酸は酸化性が高くなり、十分な耐食性を得るためには、Cr及びMoを含有し、下記(式1)の耐乳酸腐食性指標値を3以上にする必要がある。耐乳酸腐食性指標値は多いほど好ましく、上限は規定しないが、Cr量及びMo量の上限、Ni量の下限から、63.35となる。耐乳酸腐食性指標値は、高温乳酸環境中で種々のステンレス鋼の腐食速度を測定し、Cr、Mo、Niの含有量で重回帰解析を行い、実験的に求めた指標である。
耐乳酸腐食性指標値=[Cr]+8×[Mo]−5×[Ni]・・・(式1)
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。
Cは、ステンレス鋼の耐食性には有害であるが、0.001%未満にまで炭素量を低減すると、製造コストが高くなる。一方、C量が0.05%を超えると、耐食性が大幅に劣化する。したがって、C量を0.005〜0.050%とする。C量の上限は、0.020%以下が好ましい。また、Cは強度を向上させる元素であり、0.003%以上を添加することが好ましく、より好ましいC量の下限は0.004%以上である。
Siは、高温乳酸環境における耐食性を向上させる一方で、多量のSiを添加すると製造性を著しく損なう。本発明では、高温乳酸環境における耐食性を著しく低下させることなく、かつ、生産性を損なうことなく製造可能なSiの添加量として、1.00%以下をSi量の上限とする。Si量の下限は、高温乳酸環境における耐食性の観点から、少ないほど好ましいが、脱酸等に用いられることから、0.01%以上とする。
Mnは、Niと同様、オ−ステナイト安定化元素であるが、6.0%超を添加すると、高温乳酸環境における耐食性が低下するため、Mn量の上限を6.0%以下とする。Mnは、脱酸剤としても使用されることから、Mnの下限を0.1%以上とする。好ましい下限は1.0%超である。
Pは、不純物であり、耐食性及び熱間加工性の観点から、上限を0.06%以下とする。P量は、低減させることが好ましく、0%でもよいが、製造コストの観点から、0.01%を下限とすることが好ましい。
Sは、Pと同様、不純物であり、特に熱間加工性を低下させることから、上限を0.010%以下とする。S量は、低減させることが好ましく、0.001以下がより好ましい。S量の下限は、0%でもよいが、製造コストの観点から、0.0001%を下限とすることが好ましい。
Nは、高温乳酸環境における耐食性に影響を及ぼす元素ではないが、特に、Niを添加した場合、強度を向上させるために、0.30%以下を添加することができる。一方、Nは、溶接性を低下させる元素であることから、N量の好ましい上限は、0.25%以下である。N量の下限は特に限定せず、0%でもよいが、製造コストの観点から、0.001%以上とすることが好ましい。
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。
Claims (4)
- 質量%で、
C:0.001〜0.050%、
Si:0.01〜1.00%、
Mn:0.1〜6.0%、
Cr:17.0〜31.0%、
Mo:0.2〜4.2%、
Ni:0.25〜5.30%、
N:0.30%以下(0を含む)、を含み、
さらに質量%で、
P:0.06%以下、
S:0.010%以下、に制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記(式1)で求められる耐乳酸腐食性指標値が3以上であることを特徴とする乳酸製造プラント用(但し、温度が180〜230℃、濃度が80質量%以上の乳酸に接する部位に限る)ステンレス鋼。
耐乳酸腐食性指標値=[Cr]+8×[Mo]−5×[Ni]・・・(式1)
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。 - 質量%で、
C:0.001〜0.050%、
Si:0.01〜1.00%、
Mn:0.1〜6.0%、
Cr:17.0〜31.0%、
Mo:0.2〜4.2%、
Ni:0.25〜5.30%、
N:0.30%以下(0を含む)、を含み、
さらに質量%で、
P:0.06%以下、
S:0.010%以下、に制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記(式1)で求められる耐乳酸腐食性指標値が3以上であることを特徴とする乳酸貯蔵タンク用ステンレス鋼。
耐乳酸腐食性指標値=[Cr]+8×[Mo]−5×[Ni]・・・(式1)
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。 - 質量%で、
C:0.001〜0.050%、
Si:0.01〜1.00%、
Mn:0.1〜6.0%、
Cr:17.0〜31.0%、
Mo:0.2〜4.2%、
Ni:0.25〜5.30%、
N:0.30%以下(0を含む)、を含み、
さらに質量%で、
P:0.06%以下、
S:0.010%以下、に制限し、残部が鉄及び不可避的不純物からなり、下記(式1)で求められる耐乳酸腐食性指標値が3以上であることを特徴とする乳酸反応容器用ステンレス鋼。
耐乳酸腐食性指標値=[Cr]+8×[Mo]−5×[Ni]・・・(式1)
ここで、[Cr]、[Mo]、[Ni]は各元素の含有量[質量%]である。 - 請求項1〜3の何れか一項に記載のステンレス鋼を、温度が180〜230℃であり、濃度が80質量%以上の乳酸を含む環境で使用することを特徴とする耐高温乳酸腐食性に優れたステンレス鋼の使用方法。
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