JPH01132731A - 溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食性,耐応力腐食割れ性および機械的強度に優れるNi基合金 - Google Patents

溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食性,耐応力腐食割れ性および機械的強度に優れるNi基合金

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JPH01132731A
JPH01132731A JP12208988A JP12208988A JPH01132731A JP H01132731 A JPH01132731 A JP H01132731A JP 12208988 A JP12208988 A JP 12208988A JP 12208988 A JP12208988 A JP 12208988A JP H01132731 A JPH01132731 A JP H01132731A
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stress corrosion
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遅沢 浩一郎
Rikio Nemoto
根本 力男
Yoshihito Fujiwara
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Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
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Nippon Yakin Kogyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食性、
耐応力腐食割れ性および機械的強度に優れるNi基合金
に関するものであり、特に本発明は、高温水中での粒界
型応力腐食割れ(IGSCC)および粒界腐食(IGC
)を改善した高Cr含有Ni基合金に関するものである
〔従来の技術およびその課題〕
近年、化学工業、エネルギー産業の発展によって装置材
料の受ける使用環境は多岐にわたり厳しい条件下で使用
される場合が多くなっており、安全性に対する信転性要
求の高まりと共に安定した耐食性を有する材料が要求さ
れている。このような理由から、環境の厳しい条件下で
はステンレス鋼やNi基合金が広く使用されている。
Crを含有するNi基合金は一般耐食性に優れ特に塩化
物環境における粒内応力腐食割れ(IGSCC)に対し
て優れた耐食性を有するが粒界に炭化物が析出し鋭敏化
することがあり、粒界腐食(IGC)や粒界応力腐食割
れ(IGSCC)が生ずることがある。これら粒界鋭敏
化に対しては従来TiまたはNbなど安定化元素を添加
して、固溶Cを予め固定する安定化処理を施す対策がと
られているが、溶接熱影響部、特に高温熱影響部におい
ては上記安定化効果が消えて溶接時およびその後の歪取
り焼鈍などの熱処理により粒界が鋭敏化することがあっ
た。
Crを含むNi基合金のうち、インコネル600のよう
にCr含有量が比較的少ない場合は粒界鋭敏化を 。
抑止するためのNb含有量を多く必要とし、溶接部を含
めて粒界鋭敏化を抑止するためには、さらに多量のNb
が必要となる。
インコネル600の耐粒界腐食性および耐粒界応力腐食
割れ性の改善については、1981年4月の日本金属学
会講演会講演概要集第268頁に記載されているように
、Cを0.0wt%以下にするか、あるいはNbを添加
することが有効であり、またNは0.0wt%以上のと
き粒界鋭敏化が促進されることが知られている。
しかしながら、C,Nが低下すると機械的強度なかでも
0.2%耐力が低下するという欠点がある。
また、1982年5月の腐食防食協会春期学術講演大会
講演概要集第160頁に記載されているように、インコ
ネル600合金の溶着金属の耐粒界腐食性に対してNb
とTiが有効であることが知られている。
しかしながら、前記記載は溶着金属に関するものであり
、溶接熱影響部における機械的強度については何らの記
載もなく、またNの影響についても何らの記載もない。
さらに、上記2つの講演概要集によれば、試験片のCr
含有量は21%以下と低いためCによる粒界鋭敏化を抑
止するに必要なNb量を多くする必要があり、このよう
にNbが多くなると熱間加工性が劣化して製造性が悪く
なるばかりでなく、コストアップにつながるという欠点
がある。また、インコネル600ベースの場合多量のN
bを含有させてもCr含有量が比較的低いため粒界鋭敏
化を完全に抑止することは非常に困難である。
従来化学プラント、エネルギー産業における各種装置に
対する高度の安全性要求に応えるために極めて優れた耐
粒界腐食性および耐応力腐食割れ性を有する合金が要望
されている。
ところで、高CrのNi基合金であるインコネル690
については、防食技術28巻(1979)第82頁に記
載されているように、Cを0.02%まで下げることに
より粒界の鋭敏化が抑止できることが知られている。′
しかしながら、上記合金にはNの含有量についての記載
はなく、単にCを低下させただけでは機械的強度が低下
するという欠点がある。
本発明は、従来知られた上記合金の有する欠点を除去、
改善した合金を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上掲の目的は、次のような要旨構成の合金、すなわち、 c : o、oso鼾%以下、Si:1.0社%以下、
Mn : 1.0wt%以下、Cr : 26wt%超
え35wt%以下、Fe:25wt%以下、P : 0
.030wt%以下、S : 0.03h+t%以下、
N : 0.2wt%以下、Nb:4wt%以下でかつ
50 (IIit%C−0,030)iut%以上、さ
らに〔2.0−50(wt%C+wt%N))wt%以
上、B : 0.005wt%以下、Mg : 0.0
5iut%以下を含み、またはさらに Ti、 Zr、 Alのなかから選ばれるいずれか1種
または2種以上合計で1wt%以下を含み、残部実質的
にNiよりなる溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食
性、耐応力腐食割れ性および機械的強度に優れるNi基
合゛金、 によって達成することができる。
次に本発明の詳細な説明する。
本発明者等は、粒界鋭敏化を抑止するための低C化によ
って生ずる機械的強度の劣化に対してNおよびNbが非
常に有効であり、とくにNbはC,Nと同様機械的強度
に有効であり、C,Nの和が低くても、Nb添加によっ
て機械的強度を充分有し、かつNの添加は粒界鋭敏化を
抑制するのに有効であることを知見した。
すなわち、C,N、 Nbの適切な成分バランスをとる
ことによって、溶接熱影響部における耐粒界腐食性、耐
粒界応力腐食割れ性および機械的強度に優れるNi基合
金に想到して本発明を完成した。
すなわち本発明合金は、従来のインコネル690に比べ
て溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食性。
耐粒界応力腐食割れ性および機械的強度の点において優
れた合金である。
次に本発明合金の成分組成を限定する理由を説明する。
Cは、0.080 wt%(以下単に%と略記する)を
超えると溶接部高温熱影響部の耐食性が劣化するので、
0.080%以下とする。
Siは、1.0%を超えると耐粒界腐食性が劣化するの
でSiは1.0%以下にする。
Mnは、1.0%を超えると耐粒界腐食性が劣化するの
でMnは1.0%以下とする必要がある。
Pは、0.030%を超えると熱間加工性、溶接性が劣
化するのでPは0.030%以下とする必要がある。
Sは、0.030%を超えると熱間加工性が劣化するの
でSは0.030%以下とする必要がある。
Crは、耐食性を発揮させるのには不可欠の元素であり
、Crが26%以下になると、耐食性が充分ではなく、
Crが35%を超えると熱間加工性が極めて困難となる
のでCrは26%を超え35%以下にする必要がある。
Feは、25%より多いとNi基合金の特徴である塩化
物環境における耐粒内応力腐食割れ性が劣化するので2
5%以下とする必要がある。
Nは、機械的強度の向上に有効であるが、0.2%を超
えると鋼塊中にブローホールが生ずるおそれがあり、製
造性が劣化するので、Nは0.2%以下にする必要があ
る。
Nbは、耐粒界腐食性および機械的強度に有効な元素で
り、基本的に4%以下含有させる。ただし、耐粒界腐食
性の観点から、Cとの関係において、50 (%C−0
,030)%以上含有させる必要がある。
さらに、Nb含有量は、機械的強度の観点がら、C2N
との関係において、下記の式、すなわち、%Nb > 
2.0−50 (%C十%N)の関係を満足する必要が
ある。
Ti、 Zr、 Alは、それぞれ脱酸剤として熱間加
工性の改善に有効な元素であり、なかでもTi、 Zr
はブローホール発生を抑止する効果が大きく、かつ溶接
高温熱影響部の耐食性を向上させる元素であるが、Ti
、 Zr、 Alのなかから選ばれるいずれが1種また
は2種以上が合計で1%より多いと上記諸効果が期待さ
れないので1%以下にする必要がある。
B、Mgは熱間加工性を向上するが、B、Mgはそれぞ
れ0.005%、 0.05%を超えると逆に熱間加工
性が劣化するのでB、Mgはそれぞれ0.005%以下
、0.05%以下にする必要がある。
〔実施例〕
第1表に成分組成を示す本発明合金1〜3と比較合金4
.5をそれぞれ大気誘導炉で溶解して6kg鋼塊とし、
鍛造によって厚さ10fl、 巾70mmにし、素材熱
処理として1100℃x1h加熱後水冷し、さらに87
0℃X2h加熱後水冷した。がくしで得られた鋼片を機
械試験に供した。一方、耐食性試験用として第1図に示
すように開先加工して多層肉盛し、600℃×20h熱
処理した後空冷し、さらに500℃×40h熱処理後空
冷した鋼片を作った。溶接はTIG溶接で行ない、フィ
ラーメタルの成分組成は第2表のものを用いた。試片は
いずれも溶接部断面を切り出し、最終湿式# 800ま
で研摩した。
第3表に0.2%耐力2粒界腐食試験および高温水応力
腐食割れ試験のそれぞれの結果を示す。
粒界腐食および高温水応力腐食割れ試験後試験片の断面
を光学顕微鏡で観察し、粒界腐食の場合は最大侵食度d
を測定した。また高温水応力腐食割れの場合は、割れの
有無を調べた。
第3表によれば、本発明合金1〜3は比較合金4,5と
比べると機械的強度すなわち0.2%耐力および耐粒界
腐食性、耐粒界応力腐食割れ性においていずれかで優れ
た性質を具備しており、0.2%耐力はいずれも目標値
27kg/mm”を上回り、粒界腐食試験においてはい
ずれも最大侵食度は40μm/day未満であり、高温
水応力腐食割れ試験においてはいずれも割れは全く発生
しない。
これに対して比較合金4は、0.2%耐力は一応満足し
得るものの、粒界腐食試験においては最大侵食度が62
0μm/dayになっており、高温水応力腐食割れ試験
においては割れが発生した。また、比較合金5の場合は
、粒界腐食試験および高温水応力腐食割れ試験において
は充分な耐食性を有するが、機械的強度0.2%耐力は
27kg/mm2を下回っている。
第2図は、機械的強度0.2%耐力に及ぼすNb。
C,Hの影響を示す図であり、NbはC,Nと同様機械
的強度に有効であり、Nbを含有する場合は0.2%耐
力が27kg/+nm”を上回るためには、NbとC,
Nとの間に下記の式、すなわち %Nb + 50 (%C十%N)≧2.0の関係を満
足する必要がある。ただし、Nについては、望ましくは
0.0wt0wt%以上含有させるのがよい。
第3図は粒界腐食試験における最大侵食度dに及ぼすC
およびNb含有量の影響を示す図であり、耐粒界腐食性
を充分保持させるためには、Nbを50(%C−0,0
3)%以上、含有させる必要がある。また、(J<0.
03%以下の場合には必ずしもNbを含有させる必要は
ない。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明のNi基合金は0.2%耐
力は27kg/mm”以上と機械的強度にすぐれ、また
、溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食性ならびに耐
応力腐食割れ性に優れる合金であり、化学工業ならびに
エネルギー産業、なかでも原子力発電用機器として優れ
た緒特性を有する合金である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、腐食試験に供した溶接試験片の斜視図、 第2図は、機械的強度に及ぼす(C十N)含有量および
Nb含有量の影響を示す図、 第3図は、粒界腐食試験における最大侵食度dに及ぼす
C含有量およびNb含有量の影響を示す図である。 特許出願人 日本冶金工業株式会社 同   バブコック日立株式会社 代理人 弁理士  小 川 順 三 同  弁理士  中 村 盛 夫 第2図 0611.2’227 kg/rnrn’X 6as<
27kg/’mm’ C−N (”/、) C(@/、)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、C:0.080wt%以下、Si:1.0wt%以
    下、Mn:1.0wt%以下、Cr:26wt%超え3
    5wt%以下、Fe:25wt%以下、P:0.030
    wt%以下、S:0.030wt%以下、N:0.2w
    t%以下、Nb:4wt%以下でかつ50(wt%C−
    0.030)wt%以上、さらに〔2.0−50(wt
    %C+wt%N)〕wt%以上、B:0.005wt%
    以下、 Mg:0.05wt%以下を含み、残部実質的にNiよ
    りなる溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食性、耐応
    力腐食割れ性および機械的強度に優れるNi基合金。 2、C:0.080wt%以下、Si:1.0wt%以
    下、Mn:1.0wt%以下、Cr:26wt%超え3
    5wt%以下、Fe:25wt%以下、P:0.030
    wt%以下、S:0.030wt%以下、N:0.2w
    t%以下、Nb:4wt%以下でかつ50(wt%C−
    0.030)wt%以上、さらに〔2.0−50(wt
    %C+wt%N)〕wt%以上、B:0.005%wt
    %以下、Mg:0.05wt%以下、Ti、Zr、Al
    のなかから選ばれるいずれか1種または2種以上合計で
    1wt%以下を含み、残部実質的にNiよりなる溶接部
    高温熱影響部における耐粒界腐食性、耐応力腐食割れ性
    および機械的強度に優れるNi基合金。
JP12208988A 1988-05-20 1988-05-20 溶接部高温熱影響部における耐粒界腐食性,耐応力腐食割れ性および機械的強度に優れるNi基合金 Granted JPH01132731A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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