JP6858600B2 - Austenitic stainless steel for strongly oxidizing acidic environments - Google Patents
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Description
低pHの強酸化性のプラント内部環境において優れた耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼に関する。特に、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境における使用に適した高耐食性のオーステナイト系ステンレス鋼に関する。 The present invention relates to an austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance in a low pH strongly oxidizing plant internal environment. In particular, the present invention relates to austenitic stainless steel having high corrosion resistance suitable for use in a low pH strongly oxidizing environment containing chromic acid.
ステンレス鋼は、酸化性環境において安定な不働態皮膜を形成して優れた耐食性を示すことが知られている。SUS304、SUS316に代表されるオーステナイト系ステンレス鋼は、耐食性、加工性および溶接性に優れることから、化学物質を製造する化学プラントの装置や設備において広く採用されている。 Stainless steel is known to form a stable passivation film in an oxidizing environment and exhibit excellent corrosion resistance. Austenitic stainless steels typified by SUS304 and SUS316 are excellent in corrosion resistance, workability and weldability, and are therefore widely used in equipment and facilities of chemical plants for producing chemical substances.
無水クロム酸を製造するプラントは、ロータリーキルン等の処理装置により高温で高濃度のクロム酸が処理される。その処理装置は、耐食性の観点から、現在、SUS316系の材料であるAISI316Tiや、低pH環境での耐食性に優れるNAS155N(18Cr−15.5Ni−4.1Mo−3.4Cu−0.18N)が使用される。しかし、クロム酸が強い酸化性を有する物質であるため、処理装置は、低pHの強酸化性環境に曝される。高温で高濃度のクロム酸を含む強酸化性酸性環境では、上記のステンレス鋼であっても酸化性腐食による減肉が避けられない。処理装置や設備の使用寿命が短く、一定期間ごとに減肉部分においてNi基合金の肉盛り溶接による補修が行われる。 In plants that produce chromic anhydride, high concentrations of chromic acid are processed at high temperatures by processing equipment such as rotary kilns. From the viewpoint of corrosion resistance, the processing equipment is currently AISI316Ti, which is a SUS316-based material, and NAS155N (18Cr-15.5Ni-4.1Mo-3.4Cu-0.18N), which has excellent corrosion resistance in a low pH environment. used. However, since chromic acid is a highly oxidizing substance, the treatment equipment is exposed to a strongly oxidizing environment at a low pH. In a strongly oxidizing acidic environment containing a high concentration of chromic acid at a high temperature, thinning due to oxidative corrosion is unavoidable even with the above-mentioned stainless steel. The service life of the processing equipment and equipment is short, and repairs are performed at regular intervals by overlay welding of Ni-based alloys.
ステンレス鋼やNi基合金は、表面に緻密で薄い不働態皮膜を形成することにより、高い耐食性を備えている。しかし、pHが低下し、例えばpH0.8以下のような低pHの強酸化性酸性環境では、材料表面の不働態皮膜が溶解して、基材の保護状態を十分に維持できない。強酸化性酸性環境に露出した基材では、大きな速度で溶解して、大きな減肉が生じる。 Stainless steel and Ni-based alloys have high corrosion resistance by forming a dense and thin passivation film on the surface. However, in a strongly oxidizing acidic environment where the pH is lowered and the pH is as low as 0.8 or less, the passivation film on the surface of the material is dissolved and the protective state of the base material cannot be sufficiently maintained. Substrates exposed to a strongly oxidizing acidic environment dissolve at a high rate, resulting in significant wall thinning.
無水クロム酸製造用の化学プラントは、その0.8以下の低pHの強酸化性酸性環境で操業するため、処理装置は、ステンレス鋼の基材部分やNi基合金の補修部分において減肉を避けることができず、その都度、補修を継続する必要があった。そのため、メンテナンスに要するコストが増大することから、低pHの強酸化性環境に適した耐食性材料が求められている。 Since the chemical plant for producing chromic anhydride operates in a strongly oxidizing acidic environment with a low pH of 0.8 or less, the processing equipment reduces the wall thickness in the base part of stainless steel and the repair part of Ni-based alloy. It was unavoidable, and it was necessary to continue repairs each time. Therefore, since the cost required for maintenance increases, there is a demand for a corrosion-resistant material suitable for a strongly oxidizing environment with a low pH.
従来、酸化性酸である硝酸が存在する環境下に適した耐食性材料として、特許文献1、2のオーステナイト系ステンレス鋼が報告されている。特許文献1は、重量%で、Si:2.0〜4.0%、Cr:16.0〜25%、Ni:9.0〜17%を含有する耐硝酸腐食性のオーステナイトステンレス鋼が記載され、SiとCrとの比率を0.08〜0.25とすることにより低濃度から高濃度に亘る広い硝酸濃度範囲において優れた耐食性を示すことができるとされている。特許文献2は、重量%で、Si:0.5%以下、Ni:9〜15%およびCr:16〜20%を含有する耐硝酸性オーステナイト系ステンレス鋼が記載され、S含有量を0.002%以下にすると同時にMn含有量を減少させることにより、硝酸含有環境下におけるトンネル状腐食を防止できるとされている。
Conventionally, austenitic stainless steels of
従来から、Cr、Ni、Si、Moは、ステンレス鋼の耐食性を向上させるのに有効な元素であることが知られている。しかしながら、無水クロム酸製造用の化学プラントのような、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境において、高い耐食性を備えるステンレス鋼は、従来知られていなかった。特許文献1、2は、硝酸を含有する環境下での耐食性について開示するが、クロム酸の存在する強酸化性酸性環境における耐食性について開示してない。
Conventionally, Cr, Ni, Si, and Mo are known to be effective elements for improving the corrosion resistance of stainless steel. However, stainless steel having high corrosion resistance in a low pH strongly oxidizing environment containing chromic acid, such as a chemical plant for producing chromic anhydride, has not been known conventionally.
本発明は、以上のような課題を解決するために案出されたものであり、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境における使用に適した耐食性に優れるオーステナイト系ステンレス鋼を提供することを目的とする。 The present invention has been devised to solve the above problems, and provides an austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance suitable for use in a strongly oxidizing environment having a low pH containing chromic acid. The purpose.
本発明者らは、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境においては、オーステナイト系ステンレス鋼中のMoが酸化されて溶出して耐食性を低下させることを見出し、さらに、過剰に含有されたCrについても同様に溶出して耐食性に影響することを見出し、オーステナイト系ステンレス鋼の組成を調整することにより、本発明を完成するに至った。具体的には、本発明は、以下のものを提供する。 The present inventors have found that Mo in austenitic stainless steel is oxidized and eluted to reduce corrosion resistance in a low pH strongly oxidizing environment containing chromium, and further, Cr contained in excess is contained. Similarly, it was found that the austenitic stainless steel was eluted and affected the corrosion resistance, and the present invention was completed by adjusting the composition of the austenitic stainless steel. Specifically, the present invention provides the following.
(1)本発明は、質量%で、
C:0.07%以下、
Si:1.0〜4.0%、
Mn:1.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
Cr:17.0〜20.0%、
Ni:9.0〜15.0%、
Cu:4.0%以下、
Mo:1.5%以下、
N:0.20%以下を含み、
残部がFe及び不可避的不純物であり、
下記式(1)が20以上である組成を有する、
クロム酸を含む強酸化性酸性環境において優れた耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼である。
5(Si+Cu)+Ni−5Mo ・・・ 式(1)
ここで、式(1)の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。
(1) The present invention is based on mass%.
C: 0.07% or less,
Si: 1.0 to 4.0%,
Mn: 1.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
Cr: 17.0 to 20.0%,
Ni: 9.0-15.0%,
Cu: 4.0% or less,
Mo: 1.5% or less,
N: Including 0.20% or less
The rest is Fe and unavoidable impurities,
It has a composition in which the following formula (1) is 20 or more.
It is an austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance in a strongly oxidizing acidic environment containing chromic acid.
5 (Si + Cu) + Ni-5Mo ・ ・ ・ Equation (1)
Here, the element symbol of the formula (1) means the content (mass%) of each element.
(2)本発明は、さらに、質量%で、W:1.0%以下、V:1.0%以下、Ca:0.01%以下、REM:0.01%以下、またはB:0.01%以下から選択された1種以上を含む、(1)記載の強酸化性酸性環境において優れた耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼である。 (2) In the present invention, W: 1.0% or less, V: 1.0% or less, Ca: 0.01% or less, REM: 0.01% or less, or B: 0. The austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance in the strongly oxidizing acidic environment according to (1), which contains one or more selected from 01% or less.
前記強酸化性酸性環境が0.8以下のpHである、(1)または(2)に記載の強酸化性酸性環境において優れた耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼である。 The austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance in the strongly oxidizing acidic environment according to (1) or (2), wherein the strongly oxidizing acidic environment has a pH of 0.8 or less.
本発明によれば、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境において優れた耐食性を示すステンレス鋼を提供することができる。強酸化性酸性環境下で使用される装置、機器、設備の寿命が向上し、補修頻度を低減させることができる。そのため、製造コストの低減に寄与する。 According to the present invention, it is possible to provide a stainless steel containing chromic acid and exhibiting excellent corrosion resistance in a low pH strongly oxidizing environment. The life of equipment, devices and equipment used in a strongly oxidizing acidic environment can be improved, and the frequency of repairs can be reduced. Therefore, it contributes to the reduction of manufacturing cost.
以下、本発明の実施形態について説明する。本発明は、以下の説明に限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following description.
本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、質量%で、C:0.07%以下、Si:1.0〜4.0%、Mn:1.0%以下、P:0.040%以下、S:0.030%以下、Cr:17.0〜20.0%、Ni:9.0〜15.0%、Cu:4.0%以下、Mo:1.5%以下、N:0.20%以下を含み、残部がFe及び不可避的不純物であり、下記式(1)が20以上である組成を有する。
5(Si+Cu)+Ni−5Mo ・・・ 式(1)
ここで、式(1)の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。
The austenitic stainless steel according to the present invention has a mass% of C: 0.07% or less, Si: 1.0 to 4.0%, Mn: 1.0% or less, P: 0.040% or less, S. : 0.030% or less, Cr: 17.0 to 20.0%, Ni: 9.0 to 15.0%, Cu: 4.0% or less, Mo: 1.5% or less, N: 0.20 % Or less, the balance is Fe and unavoidable impurities, and the following formula (1) has a composition of 20 or more.
5 (Si + Cu) + Ni-5Mo ・ ・ ・ Equation (1)
Here, the element symbol of the formula (1) means the content (mass%) of each element.
低pHの強酸化性環境における耐食性を考慮し、Si、CuおよびNi添加により耐酸性を改善した。さらに、Moは、一般的に耐食性を向上させる元素であるため、従来の高耐食ステンレス鋼やNi基合金において多く含有されていた。しかし、基材に含まれるMoは、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境下においては、酸化されてイオン化して溶出する傾向が高まり、基材の耐食性を低下させることが判明した。そこで、本発明に係るステンレス鋼は、Mo含有量を低減させた。 In consideration of corrosion resistance in a strongly oxidizing environment at low pH, acid resistance was improved by adding Si, Cu and Ni. Further, since Mo is an element that generally improves corrosion resistance, it has been contained in a large amount in conventional highly corrosion-resistant stainless steels and Ni-based alloys. However, it has been found that Mo contained in the base material tends to be oxidized, ionized and eluted in a strongly oxidizing environment at a low pH containing chromic acid, which lowers the corrosion resistance of the base material. Therefore, the stainless steel according to the present invention has a reduced Mo content.
さらに、Crは、不働態皮膜を形成して耐食性を保持する主要成分である。しかし、Crが過剰に含有されている場合、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境下では、Crがイオン化して外部に溶出する傾向が高まり、基材の耐食性を劣化させることが判明した。そこで、本発明に係るステンレス鋼は、Crの最適な含有量となるよう調整した。 Further, Cr is a main component that forms a passivation film and maintains corrosion resistance. However, it has been found that when Cr is excessively contained, in a low pH strongly oxidizing environment containing chromic acid, Cr tends to be ionized and eluted to the outside, which deteriorates the corrosion resistance of the base material. .. Therefore, the stainless steel according to the present invention was adjusted to have an optimum Cr content.
以下、本発明に係るステンレス鋼に含まれる成分の作用効果と含有量の限定理由について説明する。以下、化学組成の質量%を単に%で表示する。 Hereinafter, the action and effect of the components contained in the stainless steel according to the present invention and the reasons for limiting the content will be described. Hereinafter, the mass% of the chemical composition is simply indicated by%.
Cは、強力なオーステナイト形成元素であり、強度の向上に有効な元素であるから、0.01%以上を含有することができる。他方、過度に添加すると、400℃以上の加熱で粒界にCr炭化物が析出し、粒界腐食を生じる原因となる。そのため、C含有量の上限は、0.07%以下が好ましく、0.05%以下がより好ましい。 Since C is a strong austenite-forming element and an element effective for improving the strength, it can contain 0.01% or more. On the other hand, if it is added excessively, Cr carbides are precipitated at the grain boundaries by heating at 400 ° C. or higher, which causes intergranular corrosion. Therefore, the upper limit of the C content is preferably 0.07% or less, more preferably 0.05% or less.
Siは、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境における鋼材の表面の不働態皮膜を強化する作用を有しており、耐食性の確保に必要な元素である。そのため、Siは、1.0%以上の添加が好ましい。他方、過剰のSi含有は、加工性や靭性を低下させる。そのためSi含有量は、4.0%以下が好ましい。 Si has an action of strengthening the passivation film on the surface of the steel material in a low pH strongly oxidizing environment containing chromic acid, and is an element necessary for ensuring corrosion resistance. Therefore, it is preferable to add 1.0% or more of Si. On the other hand, excessive Si content reduces workability and toughness. Therefore, the Si content is preferably 4.0% or less.
Mnは、オーステナイト形成元素であり、0.1%以上を含有することができる。他方、過剰の添加は、加工性の低下を招くため、Mn含有量は、1.0%以下が好ましい。 Mn is an austenite-forming element and can contain 0.1% or more. On the other hand, the Mn content is preferably 1.0% or less because excessive addition causes a decrease in processability.
Pは、母材の熱間加工性および溶接部の靭性を損なうので、可能な限り含有量を低減することが望ましい。ただし、含Cr鋼の溶製において精錬による脱Pが困難であることから、P含有量を極低化するには原料の厳選などに過剰なコスト増を伴う。そのため、P含有量は、0.040%以下で許容される。 Since P impairs the hot workability of the base metal and the toughness of the welded portion, it is desirable to reduce the content as much as possible. However, since it is difficult to remove P by refining in the melting of Cr-containing steel, excessive cost increase is required in careful selection of raw materials in order to minimize the P content. Therefore, the P content is allowed to be 0.040% or less.
Sは、オーステナイト系ステンレス鋼の熱間加工性を低下させる元素であるとともに、MnS起因の表面欠陥を発生させ、製造コストの上昇を招く。そのため、S含有量は、可能な限り低減することが好ましく、0.030%以下が好ましい。 S is an element that lowers the hot workability of austenitic stainless steel, and also causes surface defects due to MnS, resulting in an increase in manufacturing cost. Therefore, the S content is preferably reduced as much as possible, preferably 0.030% or less.
Niは、オーステナイト組織を維持するために必要な元素であるとともに、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境における鋼の溶解速度を低下させる作用を有しており、耐食性の確保に必要な元素である。Ni含有量が9.0%未満であると、これらの作用を十分に得られない。そのため、Ni含有量の下限は、9.0%以上が好ましく、11.0%以上、12.0%以上がより好ましい。他方、Ni含有量が15.0%を超えると、鋼材の原料コストが高くなるとともに、鋼の熱間加工性を低下させる可能性がある。そのため、Ni含有量の上限は、15.0%以下が好ましく、14.0%以下、13.0%以下がより好ましい。 Ni is an element necessary for maintaining the austenite structure and also has an action of lowering the dissolution rate of steel in a strongly oxidizing environment of low pH containing chromic acid, and is an element necessary for ensuring corrosion resistance. Is. If the Ni content is less than 9.0%, these effects cannot be sufficiently obtained. Therefore, the lower limit of the Ni content is preferably 9.0% or more, more preferably 11.0% or more and 12.0% or more. On the other hand, if the Ni content exceeds 15.0%, the raw material cost of the steel material may increase and the hot workability of the steel may decrease. Therefore, the upper limit of the Ni content is preferably 15.0% or less, more preferably 14.0% or less and 13.0% or less.
Crは、不働態皮膜の主要な構成元素であり、耐食性や高温での耐酸化性を向上させる元素である。そのため、Cr含有量は、17.0%以上の添加が必要である。そのため、Cr含有量の下限は、17.0%以上が好ましく、18.0%以上がより好ましい。他方、Crを多量に含有しても低pHの環境における耐食性の改善効果は飽和する。また、フェライト形成元素であるから、オーステナイト組織を確保するためにNi含有量を高める必要があり、コスト高となる。さらに、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境においては、過剰に含有されたCrが外部に溶出する傾向が高まるため、腐食減量の増加を招く。そのため、Cr含有量の上限は、20.0%以下が好ましく、19.0%以下がより好ましい。 Cr is a main constituent element of the passivation film, and is an element that improves corrosion resistance and oxidation resistance at high temperatures. Therefore, it is necessary to add 17.0% or more of Cr content. Therefore, the lower limit of the Cr content is preferably 17.0% or more, more preferably 18.0% or more. On the other hand, even if a large amount of Cr is contained, the effect of improving corrosion resistance in a low pH environment is saturated. Further, since it is a ferrite-forming element, it is necessary to increase the Ni content in order to secure the austenite structure, which increases the cost. Further, in a low pH strongly oxidizing environment containing chromic acid, the tendency of excessively contained Cr to elute to the outside increases, which leads to an increase in corrosion weight loss. Therefore, the upper limit of the Cr content is preferably 20.0% or less, more preferably 19.0% or less.
Cuは、一般にオ−ステナイト系ステンレス鋼の耐食性を改善する元素であり、Niと同様に、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境における鋼の溶解速度を低下させる作用を有している。Cuは、0.01%以上で添加することができ、0.1%以上がより好ましい。他方、Cuの過剰な添加は、耐孔食性や熱間加工性を阻害するため、Cu含有量は、4.0%以下が好ましく、3.5%以下がより好ましい。 Cu is an element that generally improves the corrosion resistance of austenite-based stainless steel, and like Ni, has the effect of lowering the dissolution rate of steel in a low-pH, strongly oxidizing environment containing dichromic acid. Cu can be added in an amount of 0.01% or more, more preferably 0.1% or more. On the other hand, excessive addition of Cu impairs pitting corrosion resistance and hot workability, so the Cu content is preferably 4.0% or less, more preferably 3.5% or less.
Moは、耐食性レベルを向上させるための有効な元素である。しかし、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境下においては、Moは、酸化されてイオン化する傾向にあり、基材の耐食性を低下させる。また、Moの過剰な含有は、原料費の増加につながる。そのため、Mo含有量は、1.5%以下が好ましい。 Mo is an effective element for improving the corrosion resistance level. However, in a low pH strongly oxidizing environment containing chromic acid, Mo tends to be oxidized and ionized, which lowers the corrosion resistance of the base material. In addition, excessive content of Mo leads to an increase in raw material costs. Therefore, the Mo content is preferably 1.5% or less.
Nは、オーステナイト生成元素であり、かつ、強度を高める作用を有する元素である。ただ、Nの過剰添加は、鋳造時のブローホール発生の原因となり、それに起因して耐久性を損ねる可能性がある。そのため、N含有量は、0.20%以下が好ましく、0.07%以下がより好ましい。 N is an austenite-producing element and an element having an action of increasing strength. However, excessive addition of N causes blowholes during casting, which may impair durability. Therefore, the N content is preferably 0.20% or less, more preferably 0.07% or less.
W、Vは、炭化物形成元素であり、Cを炭化物として固定して耐粒界腐食性を改善する効果を有する。また、高温強度の改善にも有効な元素である。そのため、WまたはVを1.0%以下で添加してもよい。 W and V are carbide-forming elements, and have the effect of fixing C as a carbide to improve intergranular corrosion resistance. It is also an element that is effective in improving high-temperature strength. Therefore, W or V may be added in an amount of 1.0% or less.
Ca、REMは、鋼中のSを固定し、オーステナイト相の結晶粒界の変形能を高め、熱延鋼帯でのエッジクラックの発生防止に有効な元素であるので、CaまたはREMを0.01%以下で添加してもよい。 Ca and REM are elements that fix S in steel, enhance the deformability of the grain boundaries of the austenite phase, and prevent the occurrence of edge cracks in the hot-rolled steel strip. It may be added at 01% or less.
Bは、熱間加工性の向上に有効な元素であるので、0.01%以下で添加してもよい。 Since B is an element effective for improving hot workability, it may be added in an amount of 0.01% or less.
上記の合金元素ごとの添加量に加え、Ni、Si、Cu、Moの各含有量を「5(Si+Cu)+Ni−5Mo」の式(1)で整理すると、クロム酸を含む低pHの強酸化性環境における耐食性について、特定の範囲で良好な耐食性が得られることが判明した。上記の式(1)におけるNi、Si、Cu、Moは、各元素の含有量(質量%)を意味する。具体的には、上記の式(1)の数値が20以上であると、良好な耐食性を示し、30以上、35以上がより好ましい。 In addition to the amount added for each alloy element described above, the contents of Ni, Si, Cu, and Mo can be arranged by the formula (1) of "5 (Si + Cu) + Ni-5Mo". Regarding the corrosion resistance in the sexual environment, it was found that good corrosion resistance can be obtained in a specific range. Ni, Si, Cu, and Mo in the above formula (1) mean the content (mass%) of each element. Specifically, when the numerical value of the above formula (1) is 20 or more, good corrosion resistance is exhibited, and 30 or more and 35 or more are more preferable.
本明細書では、低pHの強酸化性は、0.8以下のpHであって、クロム酸を含有する環境を意味する。すなわち、低pHは、0.8以下のpHを有する環境であり、強酸化性は、クロム酸に代表される酸化剤を含む環境である。本発明に係るオーステナイト系ステンレス鋼は、無水クロム酸を製造する化学プラントにおいて、高耐食性が必要とされる構成材料に適している。 As used herein, low pH strongly oxidizing means an environment having a pH of 0.8 or less and containing chromic acid. That is, a low pH is an environment having a pH of 0.8 or less, and a strong oxidizing property is an environment containing an oxidizing agent typified by chromic acid. The austenitic stainless steel according to the present invention is suitable as a constituent material that requires high corrosion resistance in a chemical plant for producing chromic anhydride.
以下、本発明の実施例について説明する。本発明は、以下の説明に限定されるものではない。 Hereinafter, examples of the present invention will be described. The present invention is not limited to the following description.
表1に示す化学組成を有するステンレス鋼を、溶製し、熱間圧延によって板厚3.0mmの熱延板を作製した。この熱延板に1050℃〜1175℃で3分間焼鈍を施した後、ドライホーニングを用いて表面の酸化皮膜を除去した。その後、板厚1.0mmまで冷間圧延し、1000℃〜1150℃で1分間の仕上焼鈍を施した後、弗化水素酸と硝酸を混合した水溶液で酸洗して厚さ1mmのオーステナイト系ステンレス鋼板を作製し、供試材とした。次いで、供試材から30mm×30mmの試験片を切り出した後、#600の湿式研磨仕上げを施して、実施例1〜6および比較例1〜9として耐食性試験に供した。表1に示した鋼組成(質量%)は、残部がFeおよび不可避的不純物である。 Stainless steel having the chemical composition shown in Table 1 was melted and hot-rolled to prepare a hot-rolled plate having a plate thickness of 3.0 mm. The hot-rolled plate was annealed at 1050 ° C to 1175 ° C for 3 minutes, and then the oxide film on the surface was removed by dry honing. Then, it is cold-rolled to a plate thickness of 1.0 mm, subjected to finish annealing at 1000 ° C. to 1150 ° C. for 1 minute, pickled with an aqueous solution of a mixture of hydrofluoric acid and nitric acid, and austenitic stainless steel having a thickness of 1 mm. A stainless steel plate was produced and used as a test material. Next, a 30 mm × 30 mm test piece was cut out from the test material, subjected to a wet polishing finish of # 600, and subjected to a corrosion resistance test as Examples 1 to 6 and Comparative Examples 1 to 9. In the steel composition (% by mass) shown in Table 1, the balance is Fe and unavoidable impurities.
(耐食性試験)
クロム酸を含む低pHの強酸化性環境における耐食性を評価する試験は、以下の手順で行った。試験片の重量を測定後、50質量%の重クロム酸と50質量%の硫酸を混合した試験液が入った容器内に、試験片を装入し、試験液中に埋没させた。容器を密閉し、恒温槽で200℃、7.5時間の加熱を行った。加熱終了後、試験液から試験片を取り出し、60℃、30%の硝酸溶液に浸漬させて、試験片表面のスケール(腐食生成物)を除去した。次いで、試験片の重量を測定し、浸漬前の重量との差から腐食減量(mg/cm2)を測定した。
(Corrosion resistance test)
The test for evaluating the corrosion resistance in a low pH strongly oxidizing environment containing chromic acid was carried out by the following procedure. After measuring the weight of the test piece, the test piece was placed in a container containing a test solution in which 50% by mass of dichromic acid and 50% by mass of sulfuric acid were mixed, and the test piece was embedded in the test solution. The container was sealed and heated at 200 ° C. for 7.5 hours in a constant temperature bath. After the heating was completed, the test piece was taken out from the test solution and immersed in a 30% nitric acid solution at 60 ° C. to remove scale (corrosion product) on the surface of the test piece. Next, the weight of the test piece was measured, and the corrosion weight loss (mg / cm 2 ) was measured from the difference from the weight before immersion.
腐食減量が0.30mg/cm2未満であるときを耐食性が良好である(○)と評価し、0.30mg/cm2以上であるときを耐食性が不良である(×)と評価した。測定結果を表1に示す。また、式(1)の数値と腐食減量との関係を図1に示す。 When the corrosion weight loss was less than 0.30 mg / cm 2 , the corrosion resistance was evaluated as good (◯), and when it was 0.30 mg / cm 2 or more, the corrosion resistance was evaluated as poor (x). The measurement results are shown in Table 1. Further, FIG. 1 shows the relationship between the numerical value of the formula (1) and the corrosion weight loss.
表1及び図1に示すように、本発明の組成範囲に含まれる実施例1,3,4は、腐食減量が少なく、クロム酸を含む強酸化性酸性環境における耐食性が良好であった。それに対し、比較例1〜9は、いずれも式(1)の値が20未満であるとともに、各合金元素の含有量についても本発明の範囲外であるため、腐食減量が大きく、クロム酸を含む強酸化性酸性環境における耐食性が低下した。 As shown in Table 1 and FIG. 1, Examples 1, 3 and 4 included in the composition range of the present invention had a small amount of corrosion loss and good corrosion resistance in a strongly oxidizing acidic environment containing chromic acid. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 9, the value of the formula (1) was less than 20, and the content of each alloying element was also outside the scope of the present invention. Corrosion resistance in a strongly oxidizing acidic environment including was reduced.
比較例1は、Siが1.0%未満であり、Mnが1.0%を超えていた。比較例2は、さらにMoが1.5%を超えていた。比較例3は、Siが0.10%未満であり、Niが15.0%を超え、Moが1.5%を超えていた。比較例4は、Si、Ni、Cr等が本発明の範囲内であったのに対し、Moが1.5%を超えていた。 In Comparative Example 1, Si was less than 1.0% and Mn was more than 1.0%. In Comparative Example 2, Mo further exceeded 1.5%. In Comparative Example 3, Si was less than 0.10%, Ni was more than 15.0%, and Mo was more than 1.5%. In Comparative Example 4, Si, Ni, Cr and the like were within the range of the present invention, whereas Mo was more than 1.5%.
比較例5〜9は、Si、Ni、Cr、Moの各含有量が本発明の範囲外であり、Siが1.0%未満であり、Moが1.5%を超えていた。さらに、比較例5、6は、Niが9.0%未満であり、Crが20.0%を超えていた。比較例7、8は、Niが15.0%を超え、Crが20.0%を超えていた。また、比較例9は、Crが20.0%を超え、Niが15.0%を超えるNi基合金に相当する。 In Comparative Examples 5 to 9, the contents of Si, Ni, Cr, and Mo were outside the range of the present invention, Si was less than 1.0%, and Mo was more than 1.5%. Further, in Comparative Examples 5 and 6, Ni was less than 9.0% and Cr was more than 20.0%. In Comparative Examples 7 and 8, Ni exceeded 15.0% and Cr exceeded 20.0%. Further, Comparative Example 9 corresponds to a Ni-based alloy in which Cr exceeds 20.0% and Ni exceeds 15.0%.
以上のことから、本発明の構成を備えたオーステナイト系ステンレレス鋼は、クロム酸を含む強酸化性酸性環境において優れた耐食性を有することを確認できた。 From the above, it was confirmed that the austenitic stainless steel having the constitution of the present invention has excellent corrosion resistance in a strongly oxidizing acidic environment containing chromic acid.
Claims (2)
C:0.07%以下、
Si:1.0〜4.0%、
Mn:1.0%以下、
P:0.040%以下、
S:0.030%以下、
Cr:17.0〜20.0%、
Ni:9.0〜15.0%、
Cu:4.0%以下、
Mo:1.5%以下、
N:0.20%以下を含み、
残部がFe及び不可避的不純物であり、
下記式(1)が35以上である組成を有する、
クロム酸を含む強酸化性酸性環境において優れた耐食性を有するオーステナイト系ステンレス鋼。
5(Si+Cu)+Ni−5Mo ・・・ 式(1)
ここで、式(1)の元素記号は、各元素の含有量(質量%)を意味する。 By mass%
C: 0.07% or less,
Si: 1.0 to 4.0%,
Mn: 1.0% or less,
P: 0.040% or less,
S: 0.030% or less,
Cr: 17.0 to 20.0%,
Ni: 9.0-15.0%,
Cu: 4.0% or less,
Mo: 1.5% or less,
N: Including 0.20% or less
The rest is Fe and unavoidable impurities,
It has a composition in which the following formula (1) is 35 or more.
Austenitic stainless steel with excellent corrosion resistance in strongly oxidizing acidic environments containing chromic acid.
5 (Si + Cu) + Ni-5Mo ・ ・ ・ Equation (1)
Here, the element symbol of the formula (1) means the content (mass%) of each element.
The austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance in the strongly oxidizing acidic environment containing chromic acid according to claim 1, wherein the strongly oxidizing acidic environment has a pH of 0.8 or less.
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