JPH01242751A

JPH01242751A - 耐浸炭性にすぐれる耐熱合金

Info

Publication number: JPH01242751A
Application number: JP7154888A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Enomoto; 哲男榎本; Hitoshi Arizono; 有薗　仁視; Akio Kuhara; 久原　昭夫; Akira Yoshitake; 吉竹　晃; Makoto Takahashi; 誠高橋
Original assignee: Asahi Engineering Co Ltd Osaka; Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp; Asahi Kasei Engineering Corp
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1989-09-27

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ｆｌｌ用分野）本発明は、耐熱き金に関し、より具体的には、石油化学
工業における炭化水素類の熱分解・改質反応に使用され
る反応用管の材料として好適な耐浸炭性にすぐれる耐熱
合金に関する。

（従来技術とその問題点〉石油化学工業における炭化水素類の熱分解・改質反応で
は、炭化水素類の化学反応に伴い、カーボンが管、即ち
チューブの内表面に付着し、そのカーボンがチューブの
内部に拡散することにより、いわゆる浸炭現象が生じる
。

例えば、前記反応管等の材料として、従来からＡ３７Ｍ
規格のＨＰ材（０，４Ｃ２５Ｃｒ−３５Ｎｉ−Ｆｅ）や
、その改良材（０，４Ｃ−２５Ｃｒ−３５Ｎ　１−Ｎｂ
、Ｗ、Ｍｏ　−Ｆｅ）が使用されている。

しかし、これらＨＰ及びＨＰ改良材は、１１００℃まで
は比較的良好な耐浸炭性を備えているが、１１００℃を
超える温度域では、浸炭が加速され、材質が劣化すると
いう問題がある。一方、近年における操業の高温化につ
れて、特に高温における耐浸炭性の改善が要請されてい
る。

本発明は、かかる要請を満たした新規な合金を提供する
ものである。

（技術的手段及び作用）本発明にか力）る耐熱合金は、Ｃ：０．１〜０．６％、
Ｓｉ：４％以下、Ｍｎ＋３％以下、Ｐ：Ｏ，Ｑ３％以下
、Ｓ：０．０３％以下、Ｃｒ：２０〜３５％、Ｎｉ：３
０〜６５％、Ｍｏ：４〜１０％、Ｎｂ：０．５〜５％を
含有し、残部実質的にＦｅからなる成分組成を有してい
る。なお、上記の「％」はすべて重量「％」であり、以
下の説明においても同じである。

又、上記のき金は、ＡＩ：０．０２〜１．０％、Ｔｉ：
０．０２〜０．５％、Ｃａ：０．００１〜０．５％、Ｂ
　：０．０５％以下、Ｙ：０．５％以下及びＨｆ：０゜
５％以下から成る群の中から選択された成分を少なくと
も一種含むことができる。

本発明の耐熱合金は、１１００℃を超え１１５０℃まで
の温度域において、耐酸化性、クリープ破断強度等に関
する所定の高温特性を具備すると共に、チューブの内表
面に付着したカーボンの内部への拡散を遅延させること
により優れた耐浸炭性を備えるものである。

本発明の耐熱合金の成分限定理由は次の通りである。

Ｃ：　　０．１〜０．６％Ｃは、合金の鋳造性を良好にするだけでなく、後記する
Ｃ「、Ｎｂ、Ｍｏと共にＣｒ−Ｎｂ−Ｍｏ系の一次炭化
物を形成し、高温強度、特にクリープ破断強度を高める
作用をする。このため、少なくとも０．１％を要する。

しかし、Ｃ量が過度に多くなると二次炭化物が過剰に析
出し、室温付近での延性低下が著しくなるほか、溶接性
も悪化するので０．６％を上限とする。

Ｓｉ：　　４％以下Ｓｉは、溶製時の脱酸剤としての役割を有するほか、耐
浸炭性の改善に有効に作用する。特に耐浸炭性に関して
はＳｉ量が多くなるほど有効であるが、過剰に加えると
溶接性が劣化するので４２６以下とする。

Ｍｎ：　　３％以下Ｍｎは、上記Ｓｉと同様に脱酸剤として作用するほか、
溶製中のイオウ（Ｓ＞を固定し溶接性の向上に寄与する
。Ｍｎが３％を超えると、それに対応する効果が得られ
ないので上限は３％にする。

Ｃｒ：　　２０〜３５％Ｃ「は、高温強度や耐酸化性を高める効果を有する６本
発明合金はＮｂとＭｏを共に含有していること、及び１
１５０℃までの使用における強度及び耐酸化性を考慮す
ると、少なくとも２０％を要する。前記の効果はＣｒ、
Ｊｔの増加と共に高められるが、あまりに多く含有する
と延性が著しく低下するので３５％を上限とする。

Ｎｉ：　　３０〜６５％Ｎｉは、オーステナイト組織を安定化させる作用があり
、カーボンの固溶呈を低下させ、カーボンの材料内部へ
の侵入を抑制する。更に、耐酸化性及び高温強度を高め
るのにも有効であり、１１５０℃までの使用における耐
浸炭性を向上させ、かつ強度及び耐酸１ヒ性を十分なも
のとするには３０〜６５％が適当である。

Ｍｏ：　　４〜１０　％〜１０は、耐浸炭性の向上に有効な元素である。

特にチューブ内表面から内部にかけてＣが拡散するのを
抑制する作用があり、この効果を発揮させるには４％以
上含む必要がある。しかし、Ｎｂとの共存下では、Ｍｏ
が１０％を超えると材料の耐酸化性が低下する。そのた
め、上限は１０％とする。

Ｎｂ：　　０．５％〜５％Ｎｂは、炭化物を形成し、結晶粒を微細化する効果があ
る。また、固溶したＮｂは、Ｃが拡散するのを抑制する
作用があり、耐浸炭性の向上に有効である。このため、
０．５％以上含む必要がある。しかし、含有量が５％を
超えると、約１１５０℃の温度域で著しく耐酸化性を損
なうことになる。従って、上限は５％にする。

Ｐ、Ｓ：　　０．０３％以下Ｐ、Ｓは本発明の耐熱合金にとって不純物元素であり、
溶接性を阻害するため、夫々ｏ、ｏ３ｑｇを上限とする
。

本発明の耐熱合金は上記の成分元素を含有し、残部は合
金溶製時に不可避的に混入する不純物元素及びＦｅから
成る。

ところで、本発明の耐熱会合にあっては、必要・に応じ
て上記の成分元素の一部を、以下に記載する成分元素の
一種又は２種以上と置換することもできる。

Ａｌ：　　０．０２〜１．０％Ａ１は、耐浸炭性の向上に有効な元素である。

即ち、材料が高温に加熱されたとき、材料表面にＡＩ酸
化物が形成され、この酸化物によってＣの拡散が抑制さ
れるからである。そのため、少なくとも０．０２％含む
のが望ましい、しかし、Ａ１を多量に含有すると却って
室温における延性の低下を招く、従って、上限は１．０
％に規定する。

Ｔｉ：　　０．０２〜０．５％Ｔｉは、クリープ破断強度を向上させるのに有効である
ため、その含有量は０．０２％以上とする。しかし、多
量に含有すると、析出物の粗大化、酸化物系介在物量の
増加を招き、強度が低下するのでその上限は０．５％に
する。

Ｃａ：　　Ｏ，ＯＯ１〜０．５％Ｃａは、材料が高温に加熱されると材料表面に酸化物を
形成し、Ｃが材料の内部に拡散するのを抑制する作用が
あり、耐浸炭性の向上に寄与する。

そのため、ｏ、ｏｏｉ％以上含有させるが、あまりに多
く含有すると材料の脆化を生じるのでその上限は０．５
％に規定する。

Ｂ：　　０．０５％以下Ｂは、結晶粒界を強化し、クリープ破断強度の向上に寄
与する。しかし、あまりに多く含有すると溶接性その他
の材料特性を損なうため、上限は０．０５％に規定する
。

Ｙ：　　０．５％以下Ｙは、耐浸炭性の向上に寄与する。その効果を発揮させ
るため、最大０．５％を含有させることができる。

Ｈｆ：　　０．５％以下Ｈｆは、Ｙと同様、耐浸炭性の向上に寄与し、その効果
を発揮させるために最大０．５％を含めることができる
。

次に、実施例を挙げて本発明合金の耐浸炭性の向上効果
を具体的に説明する。

（実施例）高周波誘導溶解炉で各種成分の合金を溶製し、遠心鋳造
にて鋳塊を製造した。各供試材の化学成分組成を第１表
に示す。

各供試材から試験片（直径１２１１１１Ｘ長さ６０１）
を採取し、該試験片を固体浸炭剤（デグサＫＧ３０〉中
、温度１１５０℃にて６００時間保持した。

耐浸炭性の評価は、試験片の表面から０．５−一ピッチ
にて４−一まで削り取り、削り取る毎にその位置におけ
る炭素増加量（未浸炭の試験片と浸炭後の試験片との比
較において求める）を求めた。０，５１ピツチで４ｍｍ
までの８位置におけるＣ増加量を夫々測定し、各位置に
おけるＣ増加量をトータルした結果を第２表に示す。

（以下余白）第２表前記第１表において、供試材Ｎｏ、１乃至Ｎｏ、５は本
発明合金、Ｎｏ、６は及びＮｏ、７は比較用の合金であ
る。比較用の合金のうち、Ｎｏ、６はＳｉ含有量の多い
ＨＰ材（Ａ　Ｓ　Ｔ　Ｍ規格）、Ｎｏ、７は、Ｎｂ、Ｗ
及びＭｏを含む）（Ｐ改良材である。

第２にの結果から明らかな如く、本発明の合金は、比較
用の合金より、すぐれた耐浸炭性を備えていることがわ
かる。更に、材料表面から内部にかけてＣが増加してい
く状態をより一層わかりやすく説明するため、供試材Ｎ
ｏｓ、１．３．６及び７について、表面から０．５＋ｕ
＋ピツチの位置における夫々のＣ増加量を第１図に示す
、第１図の結果から、明らかな如く、供試材Ｎｏｓ、６
及び７の比較用の合金は、表面近傍（深さ０　、５　Ｍ
ｍ）におけるＣの増加量が約２．４〜２．５％と高く、
表面から約３．５１の深さにおいても約１％を超えるＣ
の増加が生じている。これに対し、本発明の合金の何れ
の実施例も、Ｃの増加は表面近傍においても１．０％よ
り少なく、極めて軽微である。

（発明の効果）本発明の耐熱合金は、１１００℃を超え１１５０℃付近
における高温域において優れた耐浸炭性を備えている。

更に、これらの高温域において優れた耐酸化性及びクリ
ープ破断強度を具備する。

従って、本発明の合金は、石油化学工業におけるクラッ
キングチューブやリフォーミングチューブの材料として
好適であり、更には鉄鋼熱処理炉のラジアントチューブ
、ハースローラ等の耐浸炭性が要求される炉内部品等の
ｉＭ造造材材料しても好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、供試材内部への浸炭によるＣの増加量を示す
グラフである。出願人　旭エンジニアリング株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％にて、Ｃ：０．１〜０．６％、Ｓｉ：４％
以下、Ｍｎ：３％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．
０３％以下、Ｃｒ：２０〜３５％、Ｎｉ：３０〜６５％
、Ｍｏ：４〜１０％、Ｎｂ：０．５〜５％を含有し、残
部実質的にＦｅから成る耐浸炭性にすぐれる耐熱合金。
（２）Ａｌ：０．０２〜１．０％、Ｔｉ：０．０２〜０
．５％、Ｃａ：０．００１〜０．５％、Ｂ：０．０５％
以下、Ｙ：０．５％以下及びＨｆ：０．５％以下から成
る群の中から選択された成分を少なくとも一種含んでい
る特許請求の範囲第１項に記載の耐熱合金。