JPH01272737A - ニッケル・クロム・モリブデン合金及びその使用方法 - Google Patents

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〕 この発明は、次のような部材の製造に使用するＮｉ　−
Ｃｒ−Ｎｏ合金に関する。すなわち上記部材とは、たと
えば燃焼炉ガス脱硫装置、あるいは硫酸の濃縮装置のよ
うに、現今の化学工業および環境保全技術において支配
的であるような非常に強い腐食条件の下で、全面腐食並
びに孔食およびすきま腐食に対して非常に良好な耐食性
を示さなくてはならないものであり、また、熱間および
冷間加工で経済的にかつ問題なく製造できなければなら
ないものである。

〔発明の概要〕

この発明は、たとえば燃焼炉ガス脱硫装置、あるいは硫
酸の？ｆ：ｌｔ縮装置におけるように、今日の化学工業
および環境保全技術において支配的であるような非常に
強い腐食条件の下で、全面腐食並びに孔食およびすきま
腐食に対して非常に良好な耐食性を示すと共に、熱間お
よび冷間加工で経済的かつ問題なく製造できる部材の製
造に対して、２２．０〜２４．０％のクロム、１５．０
〜１６．５％のモリブデン、０．３％以下のタングステ
ン、１．５％以下の鉄、０．４％以下のバナジウム、０
．１〜０．４％のアルミニウム、０．００１−０．０４
％のマグネシウム、０．００１〜０．０１％のカルシウ
ムを含み、残余はニッケル及びごく微量の不純物から成
る合金およびその使用法を提案するものである。

〔従来の技術〕

西独公告公報第１２１０５６６号又はそれと対応する米
国特許第３２０３７９２号およびフランス特許第１５３
６７４１号によると、主要な合金成分としてニッケル、
クロムおよびモリブデンを含む次の耐食合金が知られて
いる。

西独公告公輯第１２１０５６６号 ’　　　　　　−，３２０３７９２”　　　　　フラン
ス　、ｆ　ｒ１１５３６７４１嬰１４〜１６％　クロム
　　　　１４．５〜２３％クロム３〜１８％　モリブデ
ン　　１４〜１７％　モリブデン最大５％　タングステ
ン　最大５％　タングステン最大２０％　コバルト　　
　Ｑ大２．５％コバルト最大０．１％炭素　　　　　最
大０．０３％炭素最大０．２％珪素　　　　　最大０．
０５％珪素最大３％　マンガン　　　最大１％　マンガ
ン最大３０％　鉄　　　　　　最大７％　鉄４０〜６５
％　ニッケル　　　最大０．３５％バナジウム残余　　
　ニッケル この種の合金は、若し脱酸剤としてより広い反応成分を
含有する場合は、満足に加工処理されないことが同様に
知られている０例えば雑誌、“金属学（？ＩｅＬａｌｌ
ｋｕｎｄｅ）　　”５３Ｓ（１９Ｇ２）、２８９頁には
、このような合金が０．１６〜０．７１％のアルミニウ
ム又は０．０９〜０．１１％のマグネシウムを含む場合
に、満足に鍛造され得たと報告しているが、上記文献と
出所を同じくする西独公告公報第１２１０５６６号又は
、それと対応する米国特許第３２０３７９２号の所論に
よれば、アルカリ土金属、すなわちマグネシウム又はカ
ルシウムの添加は適当とされるべきであるが、脱酸剤と
してのアルミニウムは非常に不利であるということを論
じている。

ところで次の事実が、驚くべきことに明らかとなった。

すなわち脱酸剤としてのアルミニウム、マグネシウムお
よびカルシウムが、 ０．１〜０．４％のアルミニウム ０．００１〜０．０４％のマグネシウム０．００１〜０
．０１％のカルシウム の組合せで使用されると、熱間加工性は最善となり、割
れが全く生じない。

ここでエレクトロスラグ精錬の場合には、マグネシウム
およびカルシウムの下限はより僅かな量にまでも低減さ
せることができる。しかしながら３成分全ては、同時に
存在しなければならない。

１例えば米国特許第４１２９４６４号の所論によれば、
これらの３成分は決して自由に選択できるか、又は置換
できる成分ではない。

非常に腐食的な種々の媒質下での使用に対しては、さら
に西独公開公報筒３１２５３０１号から次の成分の合金
が知られている。

２０〜２４％　クロム、 １２〜１７％　モリブデン、 ２〜４％　タングステン、 ０．５％未満　ニオブ、 ０．５％未満　タンタル、 ０．１％未満　炭素、 ０．２％未満　珪素、 ０．５％未満　マンガン、 ２〜８％　　鉄、 ０．７％未満　アルミニウムとチタン、０．５％未満　
バナジウム この公知の合金は、公知になった時点および、当時の合
金流通市場に出現した時点では、腐食に対する抵抗性の
最もよい組合せであることを示した。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら今日の化学工業および環境保全技術の課題
のための試験によると、この合金は全ての要求を満足さ
せるものでないことが分かった。

例えば環境保全についての不断に増大する要求の下では
、公海における廃棄硫酸、いわゆる稀硫酸の投棄は最早
あり得ないだろう、したがってこの投棄硫酸は、平均的
濃度を有する高温の汚れた硫酸に対して特に高い抵抗を
持った材料を必要とする硫酸と改められねばならない、
また他の面では、従来の公知の合金が、最早確信をもっ
て満足に働かないような攻撃的条件が存在し得ることが
、燃焼炉ガスの脱硫が増えるにつれて最近明らかになっ
て来ている。

それはとりわけ入れ替りの少ない洗浄水が循環する循環
路の場合であって、そこでは塩素イオン濃度が特に大き
くなる。しかしながら環境保全のために化石燃料を使う
発？ｉｌｔ施設の運転では、燃焼炉ガス脱硫装置の機能
を優先して考えるから、従来技術で公知であるものより
も高い耐食性を持つ材料が手に入らねばならない。

その他の例としては、バイオテクノロジーにおける現今
の材料への要請が挙げられる。そこでは塩酸が、人間お
よび動物の体と調和する唯一の無機酸として特別な役割
を演する。

かくして稀塩酸に対して特に高い安定性を持つ材料が、
新たに要請される。

このようにして、現今の化学工業および環境保全技術の
新しい使用条件に対応するため、１９８０年（西独公開
公報第３１２５３０１号の優先年）の従来技術で公知の
合金よりも腐食特性につき明らかに新しい要求をより良
く満足させかつ経済的に製作加工できる合金の供給が解
決すべき課題となる。

〔課題を解決するための手段〕

孝ころで驚くべきことに、若し次の成分を持つニッケル
・クロム・モリブデン合金が使用されると、上記課題が
達成されることが判明した。

２２．０〜２４．０％のクロム、 １５．０〜１６．５％のモリブデン、 ０．３％以下のタングステン、 １．５％以下の鉄、 ０．３％以下のコバルト、 ０．１％以下の珪素、 ０．５％以下のマンガン、 ０．０１５％以下の炭素、 ０．４％以下のバナジウム、 ０．１〜０．４％のアルミニウム、 ｏ、ｏｏｔ〜０．０４％のマグネシウム、０．００１〜
０．０１％のカルシウム、残余はニッケル及びごく微量
の不純物 〔実施例〕 末尾に添付の第１表〜第７表に取纏めた試験結果のよう
に、この合金は全ての試験条件下で西独公開公報第３１
２５３０１号の従来の技術に対応する合金よりも優れた
耐食性を示している。

試験結果はこの発明の合金についての実施例１〜４から
成る。また化学成分は第１表に記載されている。なお第
１表には、西独公開公報第３１２５３０１号の従来の技
術に対応する比較例５および６の化学成分も同時に示さ
れているが、この表で、加工性を考えて規定する脱酸剤
成分すなわち、アルミニウム、マグネシウムおよびカル
シウムは本発明で提案されたものである。

稀硫酸ｔＭ縮のｉｕｎに対する試験溶液として、ＡＳＴ
Ｍ　　Ｇ−２８、Ｂ法による２３％の１ｈｓＯ４，１，
２％のＨＣＩ　、　　１％のＦｅＣｌ２および１％のＣ
ｕＣ１ｚを含む沸騰水溶液が用いられる。第２表から明
らかなごとく、この発明の合金は旧い従来の技術に対応
する合金よりも僅かに３０％はど高い腐食度を示してい
るが、若し従来の合金について特別の値（第２表の比較
例６）ではなく、“材料と腐食（Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ
　ｕｎｄ　Ｋｏｒｒｏｓｉｎ）　”　３７巻（１９８Ｇ
）、１３７〜１４５真に記載の０．１７一−／年の報告
値が用いられるなら、この発明の合金は従来の合金より
も５９％はど高くなる。

この種の条件下の臨界孔食温度で局部腐食に対する耐食
性の測定にしばしば使用されるさらに薄い塩素イオン含
有の硫酸溶液内で、この発明の合金は第３表に示すごと
〈従来の合金と本質的に同じであることを示している。

従来の技術について試験された臨界孔食温度は、“材料
と腐食（Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ　ｕｎｄにｏｒｒｏｓｉ
ｎ）　　”　３７巻（１９８６）、１３７〜１４５頁の
報告と一敗する。ここでこの発明の合金は、実施例３お
よび４の測定結果が示すように僅かに優れた傾向を示す
にすぎない。

第３表で、従来の技術と発明とについて挙げられた局部
腐食に対する耐食性についての同一値は、試験条件がよ
り高い温度における測定を許さないから公知の１０％Ｆ
ｅＣｌ３　　・６ＨｚＯ？ａ液内でもそれ故に同一であ
る。それ故に両方の場合に“〉”の不等号を用いなけれ
ばならないのである。これに反して第４表は、温度８５
℃の同−溶液内におけるすきま腐食に対する感受性を考
えると、従来の技術に対するこの発明の合金の明らかな
優越性を示している。なおこれは、ＰＴＦＥの普通の割
れ分類基準で測定されたものである（“材料と腐食（Ｗ
ｅｒｋｓｔｏｆｆｅ　ｕｎｄにｏｒｒｏｓｉｎ　”　）
　３７巻（１９８６）、１８５頁参照）。

燃焼炉ガス脱硫の場合に生じる必要性を考えると、第４
表に記載されたような局部腐食に対するこの発明に係る
合金の高い耐食性はより重要である。これによって例え
ば特に攻撃的な処理条件を備える予洗浄において、発生
する局部腐食のために従来の合金が最早使用できなくて
も、この発明の合金は使用することができる。

第５表はそれを超えて、燃焼炉ガス脱硫の典型的媒質内
の直線的な腐食度を示している。ここでもとりわけ高温
（１０５℃）の際のしかも高い塩化物成分を含む稀釈さ
れた２％硫酸溶液の場合に、この発明の合金ははるかに
より良好な適合性を有することを明確にする。そこでは
平均の腐食度が従来技術の合金の場合よりもほぼ９３％
はと少ないのである。

従来技術に較べた場合のこの発明に係る合金のより高い
耐食性は、第６表に示されている。この表によれば、こ
の発明の合金は、この還元性の酸内で従来技術の比較例
よりも約６０％はど良好な結果を得ている。そして若し
他の個所じ材料と腐食（Ｗｅｒｋｓｔｏｆｆｅ　ｕｎｄ
　Ｋｏｒｒｏｓｉｎ）　”３７巻（１９８６）ｓ１３７
〜１４５頁）に記載された従来技術についての０．２８
８１／年の腐食度が比較の基礎にされるなら、約２５％
の重要な改善がその場合にも相変わらず得られる。第６
表はさらに重要な還元性の酸としての塩化物のない１０
％のＩ（、Ｓ０４内での耐食性についての報告を同時に
行っている。そこでは上記腐食度が、従来技術に対して
約６４％はど低下している。また若し西独公開公報第３
１２５３０１号に記載された従来技術についての０．３
６關／年の腐食度が比較の基礎にされるなら、上記腐食
度は相変わらず５０％はどに低下する。

強い酸化性のために標準の試験溶液として大事なＡＴＳ
Ｍ　　Ｇ−２８、Ａ法の試験溶液のような酸化性の溶液
内で従来技術と明らかに、１：なわち４０％はど従来技
術を上田る耐食性が、表７に示すようにこの発明に係る
合金について観察されることは驚くべきことである。上
記の場合、勿論、平均で０．９１ｍｍ／年を持つ従来技
術に対して西独公開公報第３１２５３０１号に挙げられ
た０、７４ｍｍ／年よりも高い腐食度が測定されている
。しかしながら、たとえ従来技術に関してこれより少な
い値が基礎にとられても、この発明の合金について従来
技術に対する２６％の重要な改善が相変わらず生じる。

それ故にこの発明に係る合金の従来技術を凌駕する特性
は、西独公開公報第３１２５３０１号の所論によればそ
の従来技術の合金は常に少なくとも２％のタングステン
と鉄とが含有されなければならず、またＮｏ／Ｗおよび
Ｆｅ／Ｗの一定比が守らなければならないところから、
特に注目されるところである。しかしながらタングステ
ンは、若し他の成分で一定の目的を達し得ない場合は、
合金成分として添加されるに過ぎない、ここでモリブデ
ン゛とタングステンの相互置換が不可能であること、２
成分が指示された限度で必要であること、および３から
５のＭｏ／Ｗ比が守られねばならないことが、公知の合
金の場合には明確に言えることである。このような従来
技術の背景の下で、再生スクラップを使用するという経
済的生産によってタングステンを不可避な量だけ含有す
る合金を上述の応用分野における使用のために選びだす
こと、およびそのような量は合金の加工性を１員なわな
いであろうということは自明ではなかった。

本発明による合金は、特に請求項２〜１０に挙げられた
条件の下で使用される。より広い使用可能性は、第２表
〜第７表に記載された耐食性を基に当業者によって考え
られるであろう。

（以下、余白次頁につづく）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、今日の化学工業および環境保全技術における例えば
   燃焼炉ガス脱硫装置又は硫酸濃縮装置に見られるごとき
   非常に強い腐食条件の下で、全面腐食に対してまた孔食
   およびすきま腐食に対して非常に良好な耐食性を示すと
   共に、 熱間および冷間加工中に問題を起すことなく製造できる
   部材の製造に用いる、 ２２．０〜２４．０％のクロム、 １５．０〜１６．５％のモリブデン、 ０．３％以下のタングステン、 １．５％以下の鉄、 ０．３％以下のコバルト、 ０．１％以下の珪素、 ０．５％以下のマンガン、 ０．０１５％以下の炭素、 ０．４％以下のバナジウム、 ０．１〜０．４％のアルミニウム、 ０．００１〜０．０４％のマグネシウム、 ０．００１〜０．０１％のカルシウム、 残余はニッケル及びごく微量の不純物を含むニッケル・
   クロム・モリブデン合金。 ２、塩素イオンを含みかつ平均値から適度に高い値まで
   の間の濃度を有し、とりわけ燃焼炉ガス脱硫装置にて生
   じるような高温硫酸（例えば使用温度が８０℃の場合に
   １５ｇ／ｌの塩素イオン濃度を有する６０％硫酸）内で
   西独公開公報第３１２５３０１号にて公知の合金よりも
   明らかに低い腐食度を示す部材の製造に用いる請求項１
   記載の合金の使用方法。 ３、とりわけ燃焼炉ガス脱硫装置にて生じるような高塩
   素濃度を有する稀硫酸（例えば１０５℃で７０ｇ／ｌの
   塩素イオン濃度を有する２％硫酸）内で極めて僅かな腐
   食度を示す部材の製造に用いる請求項１記載の合金の使
   用方法。 ４、塩素イオンを含みかつ強い酸化剤と共存して僅少値
   から平均値までの間の濃度を有する高温硫酸、すなわち
   硫酸の濃縮装置で現われかつ２３％のＨ＿２ＳＯ＿４、
   １．２％のＨＣｌ、１％のＦｅＣ１＿３、１％のＣｕＣ
   ｌ＿２の沸騰試験溶液で模擬されるような溶液内で高い
   耐食性を示す部材の製造に用いる請求項１記載の合金の
   使用方法。 ５、例えばＡＳＴＭＧ−２８、Ｂ法による試験のごとく
   、いわゆる稀硫酸を濃縮する条件の下の硫酸溶液内で高
   い耐食性を示す部材の製造に用いる請求項１記載の合金
   の使用方法。 ６、７％のＨ＿２ＳＯ＿４、３％のＨＣｌ、１％のＦｅ
   Ｃｌ＿３および１％のＣｕＣ１＿２からなる溶液内で２
   ４時間の試験期間に少なくとも１２０℃の臨界孔食温度
   を示す部材の製造に用いる請求項１記載の合金の使用方
   法。 ７、１０％のＦｅＣｌ＿３・６Ｈ＿２Ｏ溶液内で７２時
   間の試験期間に８５℃以上の臨界孔食温度を示すと共に
   、８５℃の際の従来技術とは異なって極く僅か乃至は無
   視できるすきま腐食の傾向を示す部材の製造に用いる請
   求項１記載の合金の使用方法。 ８、非常に腐食的で還元性の高温酸性溶液内での耐食性
   、たとえば１．５％のＨＣｌ沸騰溶液内で平均０．２１
   ｍｍ／年という僅かな腐食度、すなわち西独公開公報第
   ３１２５３０１号にて公知であり、その関係で“材料と
   腐食（ＷｅｒｋｓｔｏｆｆｅｕｎｄＫｏｒｒｏｓｉｎ）
   ”３７巻（１９８６）、１３７〜１４５頁にさらに詳述
   されている合金よりもかなり少ない腐食度を示す部材の
   製造に用いる請求項１記載の合金の使用方法。 ９、たとえば１０％のＨ＿２ＳＯ＿４沸騰溶液のような
   非常に腐食的で還元性の酸性溶液内で良好な耐食性、よ
   り正確に言えば平均約０．１５ｍｍ／年の腐食度、すな
   わち西独特許明細書第３１２５３０１号にて公知の合金
   よりも可成り高い耐食性を示す部材の製造に用いる請求
   項１記載の合金の使用方法。 １０、酸化性の酸性な条件下での極く僅かな腐食量、例
   えば５０％のＨ＿２ＳＯ＿４および４２ｇ／ｌのＦｅ＿
   ２（ＳＯ＿４）＿３を含有する沸騰水溶液内（いわゆる
   ＡＳＴＭＧ−２８、Ａ法によるコーターテスト（ｃｏａ
   ｔｅｒｔｅｓｔ））で西独公開公報第３１２５３０１号
   にて公知の合金よりも可成り少ない腐食度を示す部材の
   製造に用いる請求項１記載の合金の使用方法。