JPH04235243A

JPH04235243A - クラッド材用高耐食合金

Info

Publication number: JPH04235243A
Application number: JP4191A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Azuma; 茂樹東
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-01-04
Filing date: 1991-01-04
Publication date: 1992-08-24

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、塩化物（塩素イオン）
および硫化水素が存在するような過酷な腐食環境下にお
いて優れた耐食性を示す合金であって、炭素鋼または低
合金鋼と組み合わせてクラッド材として使用する高耐食
合金に関する。

【０００２】

【従来の技術】ステンレス鋼あるいはＮｉ基合金（以下
、これらを高合金という）と、炭素鋼あるいは低合金鋼
とからなるクラッド材（板や管など）は、耐食性および
強度に優れ、石油の生産や化学工業の分野で広く使用さ
れている。従来、このようなクラッド材において、耐食
性を高めるための高合金としては１８〜２５重量％Ｃｒ
、２〜５重量％Ｍｏを含有するオーステナイト系の合金
が、また強度を付与するための炭素鋼または低合金鋼と
しては降伏応力　４０ｋｇｆ／ｍｍ２　程度の鋼が一般
に使用されてきた。

【０００３】しかしながら近年、石油輸送用鋼管や化学
工業用反応容器などの材料として、さらに高耐食性で、
かつ、高強度の材料が必要とされている。

【０００４】一般に、オーステナイト系の合金の耐食性
を向上させるためにはＣｒおよびＭｏ含有量の増加が必
要である。しかし、この合金を高Ｃｒ、高Ｍｏ化した場
合、固溶処理状態では均質な組織を有し、優れた耐食性
を示しても、１０００℃以下の熱処理を施したりあるい
は徐冷すると金属間化合物が析出し易くなり、それに伴
って耐食性も劣化する。一方、炭素鋼、低合金鋼では強
度および靱性を高めるため一般に焼き入れ焼き戻し処理
が施され、特に高強度鋼の場合は良好な靱性を与えるた
め通常よりも高温での焼き戻しが必要となる。上記のオ
ーステナイト系合金と炭素鋼あるいは低合金鋼とからな
るクラッド材では、焼き入れ焼き戻し処理を行うとオー
ステナイト系合金における金属間化合物の析出温度域と
炭素鋼や低合金鋼の焼き戻し温度とが重なり合い、この
結果、オーステナイト系合金中に金属間化合物が析出し
て耐食性が劣化する。

【０００５】この耐食性の劣化を防止する方法としては
、例えば特開昭６１−２２３１２６号公報に示される方
法がある。この方法は、通常含有される程度のＳｉ、Ｍ
ｎを含み、Ｃｒ：１６〜２０重量％、Ｍｏ：２．５　〜
５重量％を含有するオーステナイト系ステンレス鋼を合
わせ材として炭素鋼または低合金鋼に合体させた後、耐
食性を劣化させるσ相の析出が起こらない　８００〜９
８０　℃の温度で熱処理を行う方法であるが、耐食性向
上のためにＣｒとＭｏをさらに高めたオーステナイト系
高合金と　６５０℃以上での焼き戻し処理が必要な高強
度低合金鋼とからなるクラッド材には適用できない。こ
れは、σ相の析出が起こらない前記の温度で熱処理を行
うと高強度低合金鋼の機械的性質（強度）が劣化するか
らである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、耐食性を高
めるためにＣｒ、Ｍｏの含有量を増大させたクラッド材
用のオーステナイト系高合金であって、炭素鋼または低
合金鋼の強度と靱性を高めるための焼き入れ焼き戻し処
理を行っても、金属間化合物の析出が少なく、耐食性が
劣化しない合金を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者は、クラッド材
の合わせ材として用いられる高合金の組成と金属間化合
物の析出および耐食性の関係について種々検討した結果
、特に、Ｓｉ、Ｍｎの含有量を低い値に抑えることによ
り、クラッド材とした後焼き入れ焼き戻し処理を行って
も良好な耐食性を保持し得ることを見いだし、本発明を
完成した。

【０００８】本発明の要旨は、「重量％で、Ｓｉ：０．
１　％以下、Ｍｎ：０．１　％以下、Ｎｉ：５０〜６５
％、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｍｏ：５〜１０％、Ａｌ：０
．２　〜０．４％、ＮｂとＴｉの１種または２種：４％
以下を含有し、残部がＦｅおよび不可避的不純物からな
り、不純物中のＣが０．０３％以下、Ｐが０．０３％以
下、Ｓが０．００５　％以下であるクラッド材用高耐食
合金」にある（以下、合金成分の「％」は「重量％」を
意味する）。

【０００９】

【作用】以下に、本発明のクラッド材用高耐食合金を構
成する化学成分の作用効果とその含有量の限定理由につ
いて述べる。

【００１０】Ｓｉは脱酸に有効な元素である。しかし、
　０．１％を超えると金属間化合物の析出を著しく加速
するので、その含有量を　０．１％以下とした。

【００１１】Ｍｎも脱酸に有効な元素である。しかし、
０．１　％を超えるとＳｉと同様に金属間化合物の析出
を著しく加速するので、その含有量を０．１　％以下と
した。

【００１２】Ｎｉはオーステナイトの安定化に必須の元
素であり、また耐応力腐食割れ性を向上させる効果もあ
る。オーステナイトの安定化には５０％以上必要である
が、６５％を超えて含有させると水素脆性に対する感受
性が著しく増大するので、その含有量を５０〜６５％と
した。

【００１３】Ｃｒは高耐食性を確保する上で必須の元素
である。しかし、１８％未満では所望の耐食性は得られ
ず、２５％を超えて含有させても耐食性向上効果は小さ
いので、その含有量を１８〜２５％とした。

【００１４】ＭｏはＣｒ以上に耐食性向上効果が大きい
。５％以上含有させることが必要であるが、１０％を超
えると加工性が低下するので、その含有量を５〜１０％
とした。

【００１５】ＮｂおよびＴｉはいずれも合金中のＣある
いはＮを安定化し、熱処理時および溶接時における炭窒
化物の析出を抑制するが、両者の合計量が４％を超える
と加工性が低下するので、その含有量を４％以下とした
。

【００１６】Ａｌは脱酸に有効であり、同じく脱酸元素
であるＳｉおよびＭｎの含有量を本発明の場合のように
低下させた場合、　０．２％以上含有させることが必要
である。しかし、　０．４％を超えて含有させると加工
性および耐食性が低下するので、その含有量を　０．２
〜０．４　％とした。

【００１７】本発明のクラッド材に用いる合金は、上記
の成分以外、残部Ｆｅと不可避の不純物からなるもので
ある。不純物としては、Ｃ、ＰおよびＳの上限を抑える
ことが重要である。

【００１８】Ｃは、その含有量が多いと金属間化合物と
同様に耐食性に悪影響を及ぼす炭化物が析出し易くなる
。従って、含有量は低い方が望ましいが、製造コストを
考慮して許容上限を０．０３％とした。

【００１９】Ｐには応力腐食割れ感受性を高める作用が
あり、０．０３％を超えるとこれが顕著になるので、そ
の許容上限含有量を０．０３％とした。

【００２０】Ｓには熱間加工性を劣化させる作用があり
、０．００５　％を超えるとこれが顕著になるので、そ
の許容上限含有量を　０．００５％とした。

【００２１】本発明のクラッド材用高耐食合金を溶製す
るには特別な製造方法を必要とはせず、通常の高合金溶
製法（ＶＯＤ法、ＶＩＭ法など）により製造することが
できる。

【００２２】また、この合金を炭素鋼あるいは低合金鋼
と組み合わせてクラッド材を製造するにあたっても、周
知の方法を用いればよい。すなわち、クラッド鋼板を製
造する場合は、例えば所定厚さの低合金鋼と本発明の合
金とを組合せ、周縁部をシール接合したスラブを加熱後
熱間圧延する等の方法を用いればよく、クラッド鋼管を
製造する場合は、所定寸法の低合金鋼と本発明の合金と
からなる組立ビレットあるいは鋳込み複合ビレットを加
熱後熱間圧延または熱間押出しにより製管する方法、あ
るいはこの後、さらに冷間で圧延または抽伸する方法な
どを用いればよい。

【００２３】

【実施例１】表１に示す化学成分を有する合金を通常の
溶製法で溶製し、長さ５００ｍｍ　×直径１５０ｍｍ　
のインゴットにした。このインゴットを加工開始温度１
２８０℃で熱間鍛造および熱間圧延を施して板厚４０ｍ
ｍの板材とし、さらにこの板材に圧延開始温度１１７０
℃で熱間圧延を施して板厚５ｍｍの板とした。この板に
、高強度低合金鋼の代表例としての　２．２％Ｃｒ−１
％Ｍｏ鋼に対する焼き入れ焼き戻し処理に相当する熱処
理、すなわち、　９８０℃で２０分保持した後水冷し、
続いて　７００℃で３０分保持した後空冷する熱処理を
施した。なお、この温度（７００℃）は、金属間化合物
が極めて析出しやすい温度である。また、比較のため、
１１５０℃に１時間保持した後水冷する固溶化処理も行
った。

【００２４】熱処理後の金属間化合物の析出状況の評価
は抽出レプリカ法による電子顕微鏡観察によって行い、
また、耐食性の評価は２０％ＮａＣｌと０．０５ＭＫ２
Ｓ２Ｏ３水溶液中での孔食発生電位の測定によって行っ
た。孔食発生電位が高い方が耐食性が良好である。

【００２５】結果を表２に示す。この表の「金属間化合
物」の欄の○印は金属間化合物の析出が認められないこ
とを、△印は微小な金属間化合物の析出が認められるこ
とを、×印は粗大な金属間化合物の析出が認められるこ
とをそれぞれ表す。

【００２６】

【表１】

【００２７】

【表２】

【００２８】表２から明らかなように、本発明で定めた
範囲の合金成分を有するＮｏ．　１〜４の合金では、熱
処理後、金属間化合物の析出が認められず、耐食性につ
いても固溶化処理材と同等の優れた耐食性が確保されて
いる。

【００２９】

【発明の効果】本発明の合金は、炭素鋼または低合金鋼
と組み合わせてクラッド材とし、焼入れ焼き戻し処理を
施しても、耐食性の劣化がない。塩化物（塩素イオン）
および硫化水素が存在するような苛酷な腐食環境に耐え
る優れたクラッド材用高耐食合金である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量％で、Ｓｉ：０．１　％以下、Ｍｎ：
０．１　％以下、Ｎｉ：５０〜６５％、Ｃｒ：１８〜２
５％、Ｍｏ：５〜１０％、Ａｌ：０．２　〜　０．４％
、ＮｂとＴｉの１種または２種：４％以下を含有し、残
部がＦｅおよび不可避的不純物からなり、不純物中のＣ
が０．０３％以下、Ｐが０．０３％以下、Ｓが０．００
５　％以下であるクラッド材用高耐食合金。