JPH0218380B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0218380B2
JPH0218380B2 JP59043909A JP4390984A JPH0218380B2 JP H0218380 B2 JPH0218380 B2 JP H0218380B2 JP 59043909 A JP59043909 A JP 59043909A JP 4390984 A JP4390984 A JP 4390984A JP H0218380 B2 JPH0218380 B2 JP H0218380B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
temperature
main steam
less
thermal power
steel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59043909A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS60190551A (ja
Inventor
Masao Shiga
Seishin Kirihara
Mitsuo Kuryama
Takatoshi Yoshioka
Shintaro Takahashi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP4390984A priority Critical patent/JPS60190551A/ja
Publication of JPS60190551A publication Critical patent/JPS60190551A/ja
Publication of JPH0218380B2 publication Critical patent/JPH0218380B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16LPIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16L9/00Rigid pipes
    • F16L9/02Rigid pipes of metal

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Rigid Pipes And Flexible Pipes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕 本発明は593℃において高いクリープ破断強度
を有し、使用中の脆化が少なく熱間加工性のすぐ
れた火力プラント用主蒸気管に使用する耐熱鋼に
関する。 〔発明の背景〕 現在の発電火力発電プラントは主蒸気圧力最大
246Kg/cm2(温度538℃)であり、主蒸気管として
は2 1/4Cr―1Mo鋼が用いられている。 最近、省エネルギーの観点から、火力発電プラ
ントの効率向上が望まれている。発電効率を向上
するには蒸気温度又は圧力を上げるが最も有効な
手段である。これらの高温・高圧(高効率)火力
プラント用主蒸気管として現在のタービンに用い
られている2 1/4Cr―1Mo鋼ではクリープ破断
強度が不足で、これよりも高強度の材料が必要で
ある。第1図aは高温高圧火力プラントの構成図
及び第1図bは主蒸気管の断面図である。 一方、クリープ破断強度の点では、2 1/4Cr
―1Mo鋼よりもNi基合金及びCo基合金が優れて
いるが、これらの合金はコストが著しく高い上
に、加工性及び溶接性が悪い欠点がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、高温強度が高く、かつ使用中
脆化の少ない火力プラント用主蒸気管用耐熱鋼を
提供することにある。 〔発明の概要〕 現在の火力プラントに用いられている2 1/4
Cr―1Mo鋼に発電用火力技術基準で定められて
いる許容応力は、538℃で5.7Kgf/mm2である。こ
の主蒸気条件は圧力246Kgf/cm2、温度538℃であ
る。 一方、本発明材料の用途である高温・高圧火力
プラントの主蒸気条件は圧力316Kgf/cm2、温度
593℃である。このプラントの主蒸気管に作用す
る応力は、現在のタービンより1.28倍高くなる。
したがつて高温・高圧火力プラント用主蒸気管材
の許容応力は、593℃で7.3Kgf/mm2となる。 また、発電用火力技術における許容応力決定法
として、105hクリープ破断強度の0.6倍の値をと
るように定められている。したがつて、高温・高
圧火力プラント用主蒸気管材のクリープ破断強度
は12.2Kgf/mm2以上必要となる。さらに、主蒸気
管材としては、破壊に対する安全性の点から、使
用中脆化の少ないことも重要な性質である。 本発明は12Cr系合金鋼を、主蒸気管材として
改良したものである。主蒸気管材としては、前述
の高温強度及び脆化特性のすぐれていると共に、
熱間加工性及び溶接性のすぐれていることも重要
である。 主蒸気管材としては、次に示す組成範囲に調整
することにより、すぐれた特性が得られることが
実験的に究明された。 C 0.05〜0.15% Si 0.3%以下 Mn 1.5%以下 Ni 1.0%以下 Cr 8.11% Mo 0.75〜1.5% W 0.1〜0.5%未満 V 0.1〜0.3% Nb 0.02〜0.20% N 0.02〜0.1% 残部がFeおよび不可避的不純物。 また金属組織をδフエライトが含まない全マル
テンサイトに組織にする。全マルテンサイト組織
にするには後述に示す式で計算されるCr当量が
12以下になるように成分調整することにより得ら
れ、更にこれにより使用中脆化が著しく少なくな
ることも究明された。 さらに、CとNの和が0.10〜0.20%範囲に、ま
たMoとWの和が1.25〜1.75%範囲に成分調整す
ることにより、より優れたクリープ破断強度が得
られることも究明された。 Crは耐食性と高温強度を高めるが、11%以上
になると脆化を促進させるδフエライトが析出す
るようになる。8%より少ないと高温高圧蒸気に
対する耐食性が不十分なので、Crは8〜11%に
決定される。特に8.5〜10.5%が好ましい。 Moは固溶及び析出強度作用によつてクリープ
破断強度を高めるが0.75%未満ではその結果が少
なく、1.75%以上になるとδフエライトが生成し
使用中脆化を起こしやすくなる。また、0.75%未
満では高温で長時間使用中に材料が脆化する。最
も1〜1.5%が好ましい。 Wは高温長時間使用中の炭化物を安定化させ高
温強度を改善する。0.1%未満ではその効果が少
なく、0.5%以上になるとδフエライトが生成し
使用中脆化を起しやすくするので、0.5%未満と
する。W含有量を低めにした場合には、Mo含有
量を高めにする必要があり、MoとWの和が1.25
〜1.75%で高い高温強度が得られる。特に1.4〜
1.6%が好ましい。 V及びNbは炭化物及び窒化物を析出させ高温
強度を高める。V0.1%未満及びNb0.02%未満で
はその効果が不十分であり、V0.3%及びNb0.2%
をそれぞれ越えるとδフエライトが生成し使用中
脆化を起こしやすくする。特に、V0.15〜0.25%、
Nb0.03〜0.08%が好ましい。 Niは靭性を高め、かつδフエライト生成を防
止する効果があるが、1%を越える添加はクリー
プ破断強度を低下させてしまうので好ましくな
い。Niは0.2〜0.6%含有させるのが好ましい。 Mnは脱酸剤として添加するものであり、少量
の添加でその効果は達成され、1.5%を越える多
量添加はクリープ破断強度を低下させる。特に
0.4〜0.9%が好ましい。 Siも脱酸剤として添加するものであるが、C真
空脱酸法などの製鋼技術によればSi脱酸は不要で
ある。またSiを低くすることにより、δフエライ
ト析出防止及び脆化防止効果があるので、0.30%
以下にすべきで、特に0.10%以下に抑えるのが好
ましい。 本発明の用途である火力発電プラント用主蒸気
管(外径600mm、肉厚130mm)のような大径管は焼
入性の良好なことも重要である。 C及びNは焼入性を高めるのに最も有効な元素
であり、C+Nの量が0.1%以上が好ましい。し
かしあまり多く添加すると溶接割れの問題が生ず
るのでC+Nを0.20%以下が好ましい。また、C
とNはNbやVと結合し、炭化物および窒化物と
なる。この炭・窒化物が、高温長時間強度の担い
手となる。 なお本発明ロータの化学組成は次式で求められ
るクロム当量が12以下が好ましい。 クロム当量=−40℃−30×N%−2×Mo% −4×Ni%+Cr%+6×Si%+4×Mo% +1.5×W%+11×V%+5×Nb% クロム当量が12以上では、使用中脆化を起こし
やすくするδフエライトが生成する。 Cは高温強度を高める元素であり、そのため
0.05%以上が必要であるが、0.15%を越えると溶
接性を損うので、0.05〜0.15%としなければなら
ない。特に、0.08〜0.13%が好ましい。 NはCと同様の元素であり、0.02%以上必要で
あるが、靭性及び溶接性の点から0.1%以下にし
なければならない。Nは無添加で大気溶解で最大
0.025%位含有されるが、0.03〜0.07%に調整する
のが好ましい。本発明鋼の組織は前記の理由から
均一な焼もどしマルテンサイト組織にする必要が
ある。 焼戻温度は溶接後の応力除去焼純温度より高い
温度とすることが高強度のものとする点から好ま
しい。 〔実施例〕 表に示す組成の試料をそれぞれ20Kg溶製後、
1150℃に加熱し鍛造し実験素材とした。この素材
に火力プラント用主蒸気管をシユミレートした下
記に示すような熱処理を施した。 試番1及び8:930℃×3h500℃/h冷却、700
℃×12h炉冷 試番2〜7:1100℃×3h500℃/h冷却、700
℃×12h炉冷 この熱処理後の素材から鍛造直角方向に試験片
を採取し実験した。表にはこれら試験片を用いク
リープ破断試験を行ない求めた105hクリープ破断
強度を示す。 表において、試番2は本発明材であり、試番1
及び試番3〜8は比較材である。試番7はドイツ
でボイラ鋼管として実用化されている。 ×20CrMoWV121鋼相当材であり、試番8は
JIS STBA―26相当9Cr1Mo鋼である。 現在の火力プラント主蒸気管に用いられている
2 1/4Cr―1Mo鋼試番1の593℃、105hクリープ
破断強度は、4.2Kgf/mm2で、高温・高圧火力プ
ラント用主蒸気管として必要な強度(12.2Kgf/
mm2)より著しく低く、本発明の目的が達成されな
い。 発明材試番2の593℃、105hクリープ破断強度
は13.2Kgf/mm2で、高温・高圧火力プラント用主
蒸気管として必要な強度を満足することが確認さ
れた。 顕微鏡観察の結果、試番2及び試番3〜6は全
マルテンサイト組織であつたが、試番3には5%
のδフエライトが認められた。この試番3の600
℃、103h加熱後のVノツチシヤルピー衝撃値は
1.5Kgf―mで、試番2の加熱後の衝撃値(4.6Kg
f―m)より著しく低い。これらの実験で、Cr
当量が高い材料あるいはδフエライトを含む材料
は、使用中に著しく脆化することがわかつた。 試番2及び試番4については、第2図に示す斜
めY形溶接われ試験片を用い、溶接われ試験を行
なつた。溶接棒は試験2及び4をφ4mmに線引き
してクラツクスを被覆した共全被覆アーク溶接棒
を用いた。150℃〜250℃に予熱し1パス溶接し、
430℃まで加熱し2時間保持後50℃まで冷却し、
690℃に再加熱し2時間保持後室温まで冷却した。
この試験片を5等分に切断し、研摩しビーム断面
の顕微鏡観察を行なつた。その結果、試番4には
溶接割れが認められたが、試番2には認められな
かつた。これらの結果、発明材(試番2)は溶接
性がすぐれていること及びC量又はC+N量が高
くなると溶接性が悪くなることが判明した。 試番2,4,7及び8について熱間加工性(製
管性)を調べるために、第3図に示す寸法の試験
片を採取し、熱間ねじり試験を行なつた。熱間ね
じり試験の条件は、軸方向の伸びを拘束し、ねじ
り回転速度500rpmで実施し、破断までのねじり
回数を測定した。第4図は破断までのねじり回数
と試験温度の関係を示す。発明鋼は、いずれの比
較鋼にくらべても破断ねじり回数が多く、製管性
の良好なことを示している。C量0.16%以上又は
C+Nが0.21%以上の比較鋼試番4及び試番7の
破断までのねじり回数は、発明鋼より少なく、製
管性の点からC量を0.15%以下にすべきであり、
好ましくはC+Nが0.20%以下であることが判明
した。試番8のねじり回数は試験温度1000℃及び
1100℃で発明鋼より著しく低い。比較鋼試番8の
ようにC+N量が低くCr当量が12以上のものに
は、δフエライト組織が含み製管性が悪いことが
判明した。本発明の主蒸気管のような大径管で
も、破断までのねじり回数が1100℃で10回以上の
ものは、問題なく製管であることを確認してい
る。 試番5及び試番6のクリープ破断強度はそれぞ
れ11.5及び12Kgf/mm2で発明材より低い。これら
の結果から、W量が0.1%より少なすぎても、ま
た0.5%より多すぎても、高温・高圧火力プラン
ト用主蒸気管として必要な強度を満足できず、発
明の目的が達成されないことが判明した。
〔発明の効果〕
本発明鋼の593℃クリープ破断強度は著しく高
く、溶接性も良好であり、高温・高圧火力プラン
ト主蒸気管として要求される性質を十分満足し、
主蒸気管材として好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図aは高温高圧火力プラントの構成図及び
bは主蒸気管の断面図、第2図は斜めY形溶接わ
れ試験片の寸法を示す図、第3図はねじり試験片
の寸法を示す図、第4図は熱間ねじり試験結果を
示す線図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 重量比で、C0.05〜0.15%,Si0.3%以下,
    Mn1.5%以下,Ni1.0%以下,Cr8〜11%,
    Mo0.75〜1.5%,W0.1〜0.5%未満,V0.1〜0.3%,
    Nb0.02〜0.20%,N0.02〜0.10%を含有し、残部
    が実質的にFeからなり、全マルテンサイト組織
    を有することを特徴とする主蒸気管用耐熱鋼。
JP4390984A 1984-03-09 1984-03-09 主蒸気管用耐熱鋼 Granted JPS60190551A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4390984A JPS60190551A (ja) 1984-03-09 1984-03-09 主蒸気管用耐熱鋼

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4390984A JPS60190551A (ja) 1984-03-09 1984-03-09 主蒸気管用耐熱鋼

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS60190551A JPS60190551A (ja) 1985-09-28
JPH0218380B2 true JPH0218380B2 (ja) 1990-04-25

Family

ID=12676839

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4390984A Granted JPS60190551A (ja) 1984-03-09 1984-03-09 主蒸気管用耐熱鋼

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS60190551A (ja)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61231139A (ja) * 1985-04-06 1986-10-15 Nippon Steel Corp 高強度フエライト系耐熱鋼
JPH0959747A (ja) * 1995-08-25 1997-03-04 Hitachi Ltd 高強度耐熱鋳鋼,蒸気タービンケーシング,蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン
JP4386364B2 (ja) * 2005-07-07 2009-12-16 株式会社日立製作所 蒸気タービン用配管とその製造法及びそれを用いた蒸気タービン用主蒸気配管と再熱配管並びに蒸気タービン発電プラント
DE112020007246T5 (de) * 2020-05-28 2023-03-09 Takasago Industry Co., Ltd. Wärmebehandlungsvorrichtung und wärmebehandlungsverfahren

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110758A (en) * 1979-02-20 1980-08-26 Sumitomo Metal Ind Ltd High temperature use chromium steel
JPS56116858A (en) * 1980-02-20 1981-09-12 Toshiba Corp Steam turbine rotor
JPS5837159A (ja) * 1981-08-26 1983-03-04 Hitachi Ltd マルテンサイト系耐熱鋼
JPS58110661A (ja) * 1981-12-25 1983-07-01 Hitachi Ltd 耐熱鋼
JPS59133354A (ja) * 1983-01-21 1984-07-31 Hitachi Ltd 靭性及び高温強度に優れた12Cr系合金鋼
JPS60155648A (ja) * 1984-01-25 1985-08-15 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高靭性フエライト系耐熱鋼

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS55110758A (en) * 1979-02-20 1980-08-26 Sumitomo Metal Ind Ltd High temperature use chromium steel
JPS56116858A (en) * 1980-02-20 1981-09-12 Toshiba Corp Steam turbine rotor
JPS5837159A (ja) * 1981-08-26 1983-03-04 Hitachi Ltd マルテンサイト系耐熱鋼
JPS58110661A (ja) * 1981-12-25 1983-07-01 Hitachi Ltd 耐熱鋼
JPS59133354A (ja) * 1983-01-21 1984-07-31 Hitachi Ltd 靭性及び高温強度に優れた12Cr系合金鋼
JPS60155648A (ja) * 1984-01-25 1985-08-15 Nippon Kokan Kk <Nkk> 高靭性フエライト系耐熱鋼

Also Published As

Publication number Publication date
JPS60190551A (ja) 1985-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5069870A (en) High-strength high-cr steel with excellent toughness and oxidation resistance
EP1304394B1 (en) Ferritic heat-resistant steel
JP3514182B2 (ja) 高温強度と靱性に優れた低Crフェライト系耐熱鋼およびその製造方法
JP3336573B2 (ja) 高強度フェライト系耐熱鋼およびその製造方法
CN109266971B (zh) 一种抗再热裂纹的含w高强度低合金耐热钢
JP4462005B2 (ja) 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法
JPH0563544B2 (ja)
WO2006109664A1 (ja) フェライト系耐熱鋼
WO2005042793A1 (ja) 耐食性に優れたラインパイプ用高強度ステンレス鋼管およびその製造方法
JP4816642B2 (ja) 低合金鋼
JP4844188B2 (ja) ケーシング
JPH062927B2 (ja) 耐食、耐酸化性に優れた高強度低合金鋼
JP2002235154A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼材
EP0109221B1 (en) High-strength austenitic steel
JPH0218380B2 (ja)
JP4542361B2 (ja) 耐溶接部再熱割れ性に優れたフェライト系電縫ボイラ鋼管および製造法
JP3434180B2 (ja) 溶接熱影響部のクリープ特性に優れたフェライト系耐熱鋼
JP3905739B2 (ja) タービンロータ用12Cr合金鋼、その製造方法及びタービンロータ
JPH0885850A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼
JP3418884B2 (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼
JP2002241903A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼材
JPH04365838A (ja) 熱間加工性ならびに高温強度に優れたフェライト系耐熱鋼
JPH07118812A (ja) 耐熱鋳鋼タービンケーシング及びその製造法
JP2001152293A (ja) 高Crフェライト系耐熱鋼
JPH0639659B2 (ja) 耐酸化性と溶接性に優れた高強度高クロム鋼