JPH0339450A

JPH0339450A - 温水ボイラ

Info

Publication number: JPH0339450A
Application number: JP17441089A
Authority: JP
Inventors: Tadao Abe; 忠夫阿部; Takashi Kodaira; 小平　隆志; Masayuki Mogi; 茂木　聖行
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1989-07-06
Publication date: 1991-02-20

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】（イ〉産業上の利用分野この発明は缶体内の氷室に熱交換コイルを設け、氷室の
温水で熱交換コイルを流れる液体を加熱して風呂の追い
ださや給湯を行うようにした温水ボイラに関する。

（口〉従来の技術この種の温水ボイラは給湯専用の缶体の温水と熱交換す
る熱交換コイルに浴槽水を循環させ、給湯と風呂の追い
ださを行うもの（例えば、特開昭６３−１３１９５７号
公報参照）や、暖房専用の缶体の温水と熱交換する熱交
換コイルに給湯用水を流し、暖房と給湯を行うもの（例
えば、実公昭５７−５６１０９号公報）が知られている
。

（八〉発明が解決しようとする課題上述した温水ボイラでは氷室を形成する缶体にステンレ
ス鋼が使用されるようになってきた。また、ステンレス
缶体はＣｕイオンによって腐食しやすいため、熱交換コ
イルは従来の銅製のものに代わってステンレス鋼で作ら
れるようになってきた。ステンレス鋼にはオーステナイ
ト系のものと、フェライト系のものがある。しかしなが
ら、オーステナイト系のものは水道水のように塩素イオ
ンを含む環境下で使用すると、応力腐食割れを生じるた
め、耐食性及び生産性（曲げ加工、溶接加工等）を犠牲
にしてフェライト系ステンレス鋼が一般に使用されてい
る。このフェライト系ステンレス鋼は脆い性質があるた
め、複雑な曲げ加工には自ずと制限があり、熱交換効率
の向上や温水ボイラの小型化が難しい欠点があった。

この発明は上述した事実に鑑みてなされたものであり、
熱交換コイルが耐応力腐食割れ性と耐孔食性に優れ、複
雑な曲げ加工も可能な材料で作られている給湯機を提供
することを目的とする。

（ニ）課題を解決するための手段この発明では、氷室に設けられ、液体を流す熱交換フィ
ルが、０．０６ｗｔ％以下のＣ，１，０〜４゜０ｗｔ％
のＳｉ、　０　、３　ｗｔ％以下のＭｎ、１８〜２３ｗ
ｔ％のＣｒ、　　８〜ｌ　８ｗｔ％のＮｉ、　１　、０
〜３　、　Ｏｗｔ％のＣｕ、　　０　、３〜０　、７　
ｗｔ％のＨＯｌｏ、０５ｗｔ％以下のＮ、０．００１〜
０．００５ｗｔ％のＢを含み、残部はＦｅ及び不可避的
不純物の組成である耐応力腐食割れ性と耐孔食性に優れ
たオーステナイト系ステンレス鋼で作られている構成で
ある。

（ホ）作用このようなオーステナイト系ステンレス鋼で作られた熱
交換コイルは耐孔食性に優れているため、氷室や熱交換
フィル内の塩素イオンを含む水と接触しても溶接部等が
腐食しないようにでき、長期に亘っ・て使用しても孔開
きの心配がない。また、耐応力腐食割れ性に優れている
ばかりでなく、加工性にも優れているため、複雑な曲げ
加工を行って熱交換効率を高めつつ、熱交換コイルをコ
ンパクトにし、温水ボイラを小型にすることも可能であ
る。

（へ）実施例以下、この発明を図面に示す実施例に基いて詳細に説明
する。

第１図において、（１）は温水ボイラの給湯専用の缶体
で、缶体（１）内に水室（２〉が設けられるとともに、
缶体（１）の内側にバーナ（３）、バッフル筒（４）及
び煙管（５〉を有する燃焼室（６〉が設けられている。

氷室（２）には戻り管（７）及び往管（８）と接続され
たスパイラル状の熱交換コイル〈９〉が配設されている
０缶体（１〉はその上下位置に給湯管（１０）と給水管
（１１〉とがそれぞれ接続されている。熱交換コイル（
９〉には循環ポンプ（図示せず）によって浴槽の水が循
環供給され、水室（２〉内の給湯用の温水によって加熱
されるようになっている。

熱交換コイル（９）は耐応力腐食割れ性と耐孔食性に優
れたオーステナイト系ステンレス鋼（以下、本発明例の
ステンレス鋼という）で作られたものであり、このステ
ンレス鋼板を丸めてＴＩＧ溶接でパイプ状にし、さらに
コイル状に曲げ加工したものである（第２図参照）。

本発明例のステンレス鋼は、ｃ／　０　、０６　ｗｔ％以下、Ｓｉ／　１　、　Ｏ〜４．０ｗｔ％、Ｍｎ／　０　．３ｗｔ％以下、Ｃｒ／　１８〜２３　ｗｔ％、Ｎｉ／　８〜１８　ｗｔ％、Ｃｕ／　１　、０〜３．０ｗｔ％、Ｍｏ／　０　、３〜０　、７　ｗｔ％、Ｎ１０．０５ｗ
ｔ％以下、Ｂ１０．００１〜０．００５ｗｔ％を含み、残部はＦｅ及び不可避的不純物の組成であり、
Ｃ，Ｓｉ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ、Ｎ、及びＢ
を必須成分とする。

本発明例のステンレス鋼において、Ｃは０．０６ｗｔ％
以下である。Ｃは０．０６ｗｔ％を超えるときは、Ｃｒ
炭化物生成量が増大し、耐食性を害する。

Ｓｉはマイルドな環境では耐応力腐食割れ性を改善する
効果は小さいが、耐孔食性、特に溶接部の耐孔食性を改
善する効果が大きいので、本発明が対象とするような用
途では１．０能％以上添加する。しかし、４　、　Ｏｗ
ｔ％を超えると熱間加工性と溶接性が低下する。

Ｍｎは本発明の根本をなす元素であり、その含有量の低
減により、耐応力腐食割れ性と耐孔食性が著しく向上す
る。第３図及び第４図にＣｕ含有オーステナイト系ステ
ンレス鋼の耐応力腐食割れ性と耐孔食性に及ぼすＭｎの
影響を示す、　Ｍｎを０．３ｗｔ％以下とすることによ
り著しい向上効果が得られる。

Ｃｒはステンレス鋼に不可欠な耐食性に有効な元素であ
り、本発明鋼の場合１８〜２３ｗｔ％とする。１８ｗｔ
％未満のときは耐食性が充分ではなく、２３ｗｔ％を超
えるときは耐食性は良いが高価格となり、本発明の目的
に反することになる。

Ｎｉはオーステナイト系ステンレス鋼であることから８
〜１８耽％とする。８ｗｔ％未満のときは組織がオース
テナイト相とならず、１８ｗｔ％を超えるときは高価格
なステンレス鋼となる。

Ｃｕは本発明に不可欠の元素であり、１ｗｔ％以上含有
させることにより耐応力腐食割れ性を改善する。オース
テナイト系ステンレス鋼の耐応力腐食割れ性と耐孔食性
に及ぼすＣｕの影響を第５図及び第６図に示す、但し、
Ｃｕが３　、　Ｏｗｔ％を超えると熱間加工性が劣化す
る。

Ｍｏは本発明の根本をなす元素であり、その適量の添加
により耐応力腐食割れ性と耐孔食性が著しく向上する。

第３図及び第４図にＣｕ含有オーステナイト系ステンレ
ス鋼の耐応力腐食割れ性と耐孔食性に及ぼすＭＯの影響
を示す、　Ｍｏを０．３〜０．７能％とすることにより
著しい耐応力腐食割れ性の向上効果が得られる。

Ｎは耐孔食性を向上させるが、一方、耐応力腐食割れ性
を著しく害する元素でもあるので０．０５ｗｔ％以下と
する。

Ｂは本発明に不可欠の元素であり、０．００１〜０．０
０５ｗｔ％含有させることにより熱間加工性を改善する
０本発明鋼のような低Ｍｎ鋼ではＭｎＳの生成量が少な
く、そのため熱間で粒界にフィルム状に析出すると考え
られるＦｅＳの生成量が多くなり熱間加工性が低下する
ａ　Ｏ，００１ｗｔ％以上のＢ添加によりこのような熱
間加工性の低下が改善されるが、０．００５　ｗｔ％を
超えると耐孔食性が劣化してくるため好適範囲をｏ、ｏ
ｏｔ〜ｏ、ｏｏｓｗｔ％とした。

なお、残部は鉄であるが、本発明鋼は上記化学種以外に
Ｐ、Ｓ、Ａ１等の不可避的不純物を含有していてもよい
。

以下、本発明例のステンレス鋼と他のステンレス鋼との
比較結果について説明する。第１表に示す化学組成を有
する鋼を高周波真空溶解炉で溶製し、５０ｋｇ鋼塊を得
た。ＮＱ１〜５を本発明例とし、化学組成が本発明範囲
をはずれる賜６〜１１及び５ＵＳ３１６を比較例とした
。

本発明例及び比較例の上記鋼塊の側面から１０−厚の鋼
板を切り出し、その鋼板から熱間加工性の評価用として
、６．４１１１φの丸棒試験片を作製した。

上記鋼塊は以下の条件で厚さ２ｍｍの冷延焼鈍鋼板に製
造した。

（１）１２００°Ｃの加熱温度で熱間圧延し、厚さ３０
ＩＩＩｌのスラブを製造した。

（２）１２５０°Ｃの加熱温度で熱間圧延し、厚さ４ｍ
の熱延鋼板を製造した。

（３）１１００℃で焼鈍した。

（４）ショット酸洗による脱スケールを行った。

（５）冷間圧延で厚さ２ｍｎの冷延鋼板を製造した。

（６）１１００℃で焼鈍した。

（７〉　ンルト処理、酸洗による脱スケールを行った。

耐応力腐食割れ性の評価方法として、ＪＩＳ−ＧＯ５７
６に準拠した沸騰塩化マグネシウム試験を行った。すな
わち先に示した２ａＩ厚の冷延焼鈍鋼板より１．５’Ｘ
１５”Ｘ７５’ｍｎの試験片を作製し、湿式＃５００研
磨仕上の径内側半径８ｍｌのＵ字曲げを行った。

この試験片を沸騰試験溶液の中に３００時間まで浸漬し
、割れが発生するまでの時間により耐応力腐食割れ性を
評価した。

但し塩化マグネシウムの濃度は、温水中における応力腐
食割れとほぼ同じ割れ形態となる低濃度の３２．５％と
した。

耐孔食性の評価として、ＪＩＳ−ＧＯ５７ｇに示す塩化
第２鉄腐食試験を行った。先に示した２ｍ厚の冷延焼鈍
板より２’Ｘ３０＝Ｘ３０’ａｎの試験片を作製し、湿
式＃３２ｏ研磨仕上の後に、３５°Ｃの６％塩化第２鉄
溶液に２４時間浸漬した。

浸漬試験後の単位面積、単位時間当たりの腐食減量によ
り耐孔食性を評価した。

熱間加工性の評価として、高温高速引張試験を下記の要
領で実施した。先に示した丸棒試験片を１２００℃×５
０秒保持後、１００”Ｃ／ｆｆ１ｉｎの冷却速度で８０
０℃まで冷却し、さらに８００℃×１０秒保持後その温
度で引張速度１００　ｍ１ｓｅｃの速さで熱間引張試験
を行った。熱間引張試験後の試験片の断面収縮率により
熱間加工性を評価した。断面収縮率が大きいほど熱間加
工性は良好である。

結果を第２表に示す。本発明例は比較例に比べて著しく
優れた耐応力腐食割れ性と良好な耐孔食性及び熱間加工
性を有している。比較例は隘６を除いて全般的に耐応力
腐食割れ性が悪く、特に耐孔食性の良いものにその傾向
が強い、また隘６゜７のＭｎ含有量が低く、Ｂを添加し
ていないものは熱間加工性に劣る。

第表（単位Ｗ【％）Ｃ単位ｗｔ％）第表また、本発明例のステンレス鋼と、他のオーステナイト
系ステンレス鋼、及びフェライト系ステンレス鋼との機
械的性質の比較結果について説明する。第３表及び第４
表に、Ｍｏを０　、５　ｗｔ％、血を０．２ｗｔ％程度
に抑え、微量のＢを添加し、他の金属を含んだ本発明に
関係するステンレス！（Ａ）と、他のオーステナイト系
ステンレス鋼（Ｂ）〜（Ｅ）、及びフェライト系ステン
レス鋼（Ｆ）の化学成分を示す。

第５表は上記本発明例のステンレス鋼と他のオーステナ
イト系ステンレス鋼（Ｅ）、及びフェライト系ステンレ
ス鋼（Ｆ）の各種機械的性質を示したものである。第５
表には、本発明のステンレス鋼の機械的性質が他のオー
ステナイト系ステンレス鋼（Ｅ）とほぼ等しく、エリク
セン値、バルジ高さ、及び溶接部の伸びなどにおいて、
フェライト系ステンレス鋼（Ｆ）より大幅に優れている
ことが示されている。このことから、本発明のステンレ
ス鋼は溶接部の加工、及び拡管加工に充分対応できる。

第７図は本発明例のステンレス鋼（Ａ）と第３表、及び
第４表のＮｌＩＣ，Ｄ及びＥのステンレス鋼の耐応力腐
食割れ性の実験結果を示したものであり、沸騰したＭｇ
ＣＬ溶液中に、Ｕ字状に曲げた各ステンレス鋼を入れ割
れ発生時間を計測したものである。第７図において正方
形、三角形及び円の記号のうち白ぬきのものは割れが発
生しなかったことを示し、黒ぬりのものは割れが発生し
たことを示している。第７図の実験結果には、本発明側
以外のステンレス鋼の割れ発生時間が他のステンレス鋼
に比較して長＜　、ＭｇＣＬの濃度が高くなるのに伴い
僅かずつ短くなり、本発明例のステンレス鋼の割れはＭ
ｇＣＬの濃度が３２．５％の場合に発生することが示さ
れている。

第８図は本発明例のステンレス鋼（Ａ）と第３表及び第
４表のＮｏＢ−Ｆのステンレス鋼の腐食減量の実験結果
を示したものであり、６％のＦｅＣ１ｍ溶液と１／２Ｏ
ＮのＨｃｌ溶液との混合溶液に開発鋼、及び各ステンレ
ス鋼を入れ、３５℃に維持した場合の２４時間後の腐食
減量を計測したものである。

第８図の実験結果には、本発明例のステンレス鋼の腐食
減量が他のステンレスと比較して少ないことが示されて
いる。

第９図は本発明例のステンレス鋼（Ａ）と第３表及び第
４表のＮｃＥ、Ｆのステンレス鋼のＴ　Ｉ　Ｇ溶接部の
腐食減量の実験結果を示したものであり、第８図の場合
と同じ条件で計測したものである。

第９図の実験結果には、本発明例のステンレス鋼（Ａ）
が従来のオーステナイト系ステンレス鋼（例えば５ＵＳ
３１６）やフェライト系ステンレス鋼（例えばＳＵＳ　
４４４　）よりも溶接部の耐孔食性に優れていることが
示されている。

く以下余白〉第表第表（ｗｔ％）（ｗｔ％）第表本実施例によれば、水室（２〉を形成する缶体（１）に
挿入された熱交換フィル（９）が耐応力腐食割れ性と耐
孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼で作られ
ているので、熱交換コイル（９〉が内外の塩素イオンを
含む水と接触しても、溶接部等が腐食する心配がなく、
長期の使用の間に孔開きが生じないようにできる。しか
も、加工性に富んでいるので、熱交換フィル（９〉を複
雑な形状に加工し、熱交換効率を高めることができると
ともに、温水ボイラを小型で、コンパクトにすることが
できる。

（ト）発明の効果この発明は以上のように構成された温水ボイラであり、
氷室に設けられ、液体を流す熱交換コイルが耐応力腐食
割れ性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ステンレス
鋼で作られているので、従来のオーステナイト系のもの
の欠点である応力腐食割れを防止しつつ、従来のフェラ
イト系のものの欠点である耐食性や加工性の悪さを解消
することができ、水道水のように塩素イオンを含む雰囲
気中で長期に亘って使用しても、熱交換コイルに孔開き
を生じないようにでき、しかも、熱交換フィルを複雑な
形状に加工し、熱交換効率を高めつつ、熱交換コイルを
氷室にコンパクトに収め、温水ボイラの小型化、軽量化
及び低廉化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す温水ボイラの概略断
面図、第２図は熱交換コイルの正面図、第３図は、Ｍｏ
　、　Ｍｎの含有率と、耐応力腐食割れ発生時間との関
係を示すグラフ、第４図は、Ｍｏ、Ｍｎの含有率と腐食
減量との関係を示すグラフ、第５図は、Ｃｕの含有率と
耐応力腐食割れ発生時間との関係を示すグラフ、第６図
は、Ｃｕの含有率と腐食減量との関係を示すグラフ、第
７図は、本発明例のステンレス鋼、及び従来のステンレ
ス鋼と耐応力腐食割れ発生時間との関係を示すグラフ、
第８図は、本発明例のステンレス鋼、及び従来のステン
レス鋼と腐食減量との関係を示すグラフ、第９図は、本
発明例のステンレス鋼、及び従来のステンレス鋼の溶接
部と腐食減量との関係を示すグラフである。（２）・・・氷室、　（９）・・・熱交換コイル。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）水室に設けられ、液体を流す熱交換コイルが、Ｃ／０．０６ｗｔ％以下、Ｓｉ／１．０〜４．０ｗｔ％、Ｍｎ／０．３ｗｔ％以下、Ｃｒ／１８〜２３ｗｔ％、Ｎｉ／８〜１８ｗｔ％、Ｃｕ／１．０〜３．０ｗｔ％、Ｍｏ／０．３〜０．７ｗｔ％、Ｎ／０．０５ｗｔ％以下、Ｂ／０．００１〜０．００５ｗｔ％を含み、残部はＦｅ及び不可避的不純物の組成である耐
応力腐食割れ性と耐孔食性に優れたオーステナイト系ス
テンレス鋼で作られていることを特徴とする温水ボイラ
。