JPH0297642A - クリープの抵抗の高い耐熱鋳造合金 - Google Patents

クリープの抵抗の高い耐熱鋳造合金

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JPH0297642A
JPH0297642A JP24877788A JP24877788A JPH0297642A JP H0297642 A JPH0297642 A JP H0297642A JP 24877788 A JP24877788 A JP 24877788A JP 24877788 A JP24877788 A JP 24877788A JP H0297642 A JPH0297642 A JP H0297642A
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JP
Japan
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creep resistance
resistance
heat
tube
creep
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Application number
JP24877788A
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English (en)
Inventor
Makoto Takahashi
誠 高橋
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Publication date
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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、石油化学工業におけるエチレン製造用クラブ
キングチューブ材等として有用な耐熱鋳造合金に関する
(従来技術とその問題点) 従来より、エチレンクラッキングチューブ材料として、
ASTM  HP40材(0,4C−25Cr−34N
i−Fe)やその改良材(0,4C−25Cr−35N
i−Nb、 W−Fe)が使用されているが、1050
〜1100℃を超える温度域での使用では、耐浸炭性、
耐酸化性、及びクリープ破断強度に問題がある。
また、チューブ同士の接合やチューブとベントとの接合
によりコイルを組み立てるに当たっては、TIG溶接法
、または被覆アーク溶接法などが適用されるので、溶接
性にもすぐれていることが要求される。
そこで、本出願人は、1100℃を超える高温操業に十
分耐え得るクリープ破断強度、耐酸化性、耐浸炭性を備
えたエチレンクラッキングチューブ材料を提案した(特
公昭63−4897等)。
しかし、このようにすぐれた材料から形成したチューブ
であっても、実際の操業において1100℃を超える高
温に長時間曝されると、チューブの自重又はチューブ内
を流れるガスの圧力によるチューブの軸方向応力によっ
て、チューブの軸方向に大きなりリープ伸びが生ずる問
題のあることがわかった。このクリープ伸びによってチ
ューブは軸方向に伸長するが、この場合、真っ直ぐに伸
長するとは限らず、温度その他種々の条件の影響を受け
てチューブに曲がりが生じることが多い。
また、伸長型が大きいと、チューブを支持するガイドバ
イブが炉床下部に接触してそれ以−Fの伸びが妨げられ
るため、チューブが曲がることもし、ばしばある。
チコ、−ブの曲がりが大きくなると、チューブと加熱バ
ーナとの距離が変動し、加熱バーナに接近するチューブ
の部位では、温度が異常に高くなって浸炭が加速され、
チューブの材質が劣化する問題がある。
(発明が解決しようとする課題) 本発明は、高温においてクリープ伸びの小さい、即ち高
温クリープ抵抗の高い材料を提供することを目的として
いる。
ところで、クリープ抵抗の高低は、クリープ伸び試験に
おける2次りリープ速度によって評価できる。即ち、2
次りリープ速度が遅くなるとクリープ抵抗は高くなる。
このため、本発明は高温における2次りリープ速度が小
さい材料を提供することを目的としている。
(技術的手段および作用) 本発明に係る耐熱鋳造合金は、重量%にて、C:0.5
%を超え0.8%以下、Si:3.0%以下、Mn+2
.0%以下、P:0.03%以下、s +0.03%以
下、Cr:30〜40%、Ni:40〜50%、Al:
0.02〜0.6%、N:O,o8%以下、並びにNb
:0.3〜1.8%、W:0.5〜6.0%のいずれか
1種もしくは2種、およびTi:0.02〜0.5%、
Zr:0.02〜0.5%のいずれが1種もしくは2種
、残部実質的にFeからなる成分組成を有する。
本発明合金は、1100℃を超える温度域、とくに11
50℃付近の高温度において、すぐれた耐酸化性および
耐浸炭性を有すると共に、高いクリープ抵抗を備えてい
る。また、溶接性も良好である。
本発明合金の成分限定理由は次のとおりである。
C:0.5%を超え0.8%以下 本発明の耐熱き金はCの含有量を多くした点に最大の特
徴を有する。Cは鋳造時にCr系の1次炭化物を形成し
、高温でのクリープ破断抵抗を高める。又、クラッキン
グチューブの実使用時において長時間の加熱に曝される
と1次炭化物近傍に多数分散析出した2次炭化物がクリ
ープ変形を阻害しクリープ抵抗を高める。このため、少
なくとも0,5%を超える量を含有させる必要がある。
一方、0.8%を超えると加熱後の延性が著しく低下し
て溶接性を損なう。このため、上限は0゜8%とする。
S i:3.0%以下 Siは合金溶製時の脱酸剤として添加される。
また溶鋼の流動性を高め、鋳造性を改善する効果を有す
る。更に、クラッキングチューブの実使用時における加
熱を受けるとチューブ表面に保護層を形成して耐浸炭性
の向上に寄与する。しかし、3 、0 %を超えると、
クリープ抵抗性及び溶接性に悪影響を与えるので、3.
0%を上限とする。
Mn:2.0%以下 M nは溶鋼の脱酸を行うとともに不純物元素であるS
をM n Sとして固定することにより、溶接時の高温
割れを防止する効果を有する。しかし、2.0%を超え
ても、その増量の割には効果が小さいので、2.0%を
上限とする。
P:0.03以下、S:0.03%以下不純物元素であ
るPおよびSは、いずれも溶接時の高温割れ感受性を高
めるので、それぞれ0゜03%を上限とする。
Cr:30%〜40% C「は耐酸化性および高温強度を高める効果を有する。
1100℃以上の高温域での長時間使用に対する耐酸化
性および高温強度を確保するためには30%〜40%を
必要とする。
N i:40〜50% N1はオーステナイト相を安定化させる元素であり、耐
酸化性と高温強度を高める効果を有する。
前記CrJiとの関連でオーステナイト相を安定化させ
、かつ1100〜1200℃における安定した耐酸化性
と耐浸炭性とを確保するために、Ni含有量は、40〜
50%に規定する。
Al:0.02〜0゜6% A:は高温域において合金表面保護皮膜を形成し、浸炭
雰囲気からのCの侵入を防止する。この耐浸炭性改善効
果を得るには0.02%以上の含有を必要とする。なお
、A1のクリープ抵抗性向上に対する効果は少なく、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、0゜6%を上限とする。
N:O,o8%以下 Nは不純物元素であり、多量に含有すると、硬化が進み
、脆化を招くので、0.08%を上限とする。
本発明合金は、上記諸元素のほか、更にNb、Wの群か
ら選ばれる1種もしくは2種の元素、およびT;、Zr
の群から選ばれる1種もしくは2種の元素を含有する。
Nb:0.3〜1.8% Nbは結晶粒界に共晶状のNbCを晶出させ、粒界のク
リープ破壊抵抗を高める。この効果は、0゜3%から認
められ、含有量の増加とともに増大するが、1.8%を
超えると、増量の割に効果は小さい、従って、1.8%
を上限とし、好ましくは1.0%以下とする。
W:0.5〜6.0% Wはオーステナイト相への固溶、および粒界炭化物の形
成により、クリープ抵抗性の向上に寄与する。この効果
は、含有量0.5%から認められ、その増量に従って効
果は増大する。しかし、含有量があまり多くなると、硬
化して延性が乏しくなり、加工性、溶接性が悪化するの
で、6.0%を上限とする。より好ましくは、1.0%
〜5.0%である。
Ti:0.02〜0.5% Tiは、クラッキングチューブ等としての実使用時の再
加熱によりオーステナイト相中に生成するクロム炭化物
の成長粗大化を遅延させ、クリープ抵抗性の向上に寄与
する。この効果を得るには、少なくとも0.02%の含
有量を必要とする。しかし、多量に含有すると、析出物
の粗大化、酸化物系介在物の増量等により、強度の低下
を招くので、0.5%を上限とする。より好ましい含有
量は0.1〜0.4%である。
Zr:0.02〜0.5% Zrは、クラブキングチューブ等としての実使用時の再
加熱によりオーステナイト相中に生成するクロム炭化物
の成長粗大化を遅延させ、クリープ抵抗性の向上に寄与
する。この効果を得るには、少なくとも0.02%を必
要とする。含有量の増加に伴って効果も増すが、0.5
%を超えると、溶鋼の清浄度が低下する。また、高価な
材料添加の割には、その効果が小さい、このため、0.
5%を上限とする。より好ましくは、0.1〜0.3%
である。
本発明の耐熱鋳造合金は、上記成分元素を含有し、残部
は実質的にFeからなる。なお、合金の溶製時に不可避
的に混入する不純物であっても、この種の合金に通常許
容される範囲内であれば存在しても構わない。
(実施例) 高周波誘導溶解炉で溶製した合金溶湯を、遠心鋳造に付
し、中空鋳物(外径138mmX肉厚23゜5輪論×長
さ520輪輪)を得た。各供試鋳物の化学成分組成を第
1表に示す、各鋳造管から試験片を採取し、温度110
0℃、荷重1.5kg/+a輪’にてクリープ伸び試験
を行ない、2次りリープ速度を調べた。
(以下余白) 第1表においてNo、1及びNo、2は本発明の合金、
No、3及びNo、4は公知の合金である。第2表の結
果より、本発明の合金は、公知合金に較べて2次りリー
プ速度が遅く、クリープ抵抗性にすぐれている (発明の効果) 本発明の耐熱合金は、1100℃を超える高温域におけ
る使用においても、高いクリープ抵抗を備えている。従
って、エチレンクラッキングチューブ材として好適であ
り、従来材にまさる耐久性・安定性が保証される。むろ
ん、その用途は、前記クラッキングチューブに限らず、
リフオーマチューブ材料としても好適であり、更にはラ
ジアントチューブ、ハースローラ等の各種高温用横道材
料としても有用である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量%にて、C:0.5%を超え0.8%以下、
    Si:3.0%以下、Mn:2.0%以下、P:0.0
    3%以下、S:0.03%以下、Cr:30〜40%、
    Ni:40〜50%、Al:0.02〜0.6%、N:
    0.08%以下、並びにNb:0.3〜1.8%、W:
    0.5〜6.0%のいずれか1種もしくは2種、および
    Ti:0.02〜0.5%、Zr:0.02〜0.5%
    のいずれか1種もしくは2種、残部実質的にFeからな
    るクリープ抵抗の高い耐熱鋳造合金。
JP24877788A 1988-09-30 1988-09-30 クリープの抵抗の高い耐熱鋳造合金 Pending JPH0297642A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02267240A (ja) * 1989-04-05 1990-11-01 Kubota Corp 耐熱合金
WO2020131596A1 (en) * 2018-12-20 2020-06-25 Exxonmobil Chemical Patents Inc. Erosion resistant alloy for thermal cracking reactors

Cited By (3)

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JPH02267240A (ja) * 1989-04-05 1990-11-01 Kubota Corp 耐熱合金
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