JPH06271933A - 耐硝酸性に優れたMo含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 - Google Patents

耐硝酸性に優れたMo含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法

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JPH06271933A
JPH06271933A JP5753993A JP5753993A JPH06271933A JP H06271933 A JPH06271933 A JP H06271933A JP 5753993 A JP5753993 A JP 5753993A JP 5753993 A JP5753993 A JP 5753993A JP H06271933 A JPH06271933 A JP H06271933A
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JP
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stainless steel
austenitic stainless
less
corrosion resistance
nitric acid
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Michiro Kaneko
道郎 金子
Seisaburo Abe
征三郎 阿部
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、硝酸溶液中におけるMo含有オー
ステナイト系ステンレス鋼の耐粒界腐食性を大幅に改善
し、硝酸製造装置及び核燃料再処理設備の構造用素材と
して長期間使用できるMo含有オーステナイト系ステン
レス鋼の製造方法を開示することを目指すものである 【構成】 重量%で、C:0.03%以下、Si:1%
以下、Mn:2%以下、P:0.045%以下、S:
0.01%以下、Ni:10〜15%、Cr:16〜1
9%、Mo:2〜3%を含有して、残部が実質的に鉄か
らなるオーステナイト系ステンレス鋼を電磁撹拌を用い
ながら、連続鋳造し、しかる後、1220℃以上の温度
域で5時間以上のスラブ加熱を行い、圧下率95%以上
の条件で、熱間圧延を行うことを特徴とする耐硝酸性に
優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は核燃料再処理設備のよう
な高濃度硝酸溶液中で優れた耐粒界腐食性を示すMoを
含有するオーステナイト系ステンレス鋼の製造方法に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】オーステナイト系ステンレス鋼は、優れ
た耐食性を有することから、原子炉の配管、あるいは高
濃度硝酸を扱う核燃料再処理設備のような、普通鋼が使
用できない環境の構造材料として使用されている。しか
しながら、従来より溶接熱影響部では、しばしば粒界の
みが選択的に腐食されていく粒界腐食あるいは粒界応力
腐食割れを発生し、問題となっていた。かかる腐食損傷
は600〜700℃付近の温度域に加熱される溶接熱影
響部において固溶限を超えた鋼中Cが粒界にCr236
として析出し、Cr炭化物の周囲のCr濃度が低下した
領域が形成され、このCr欠乏領域が腐食されることに
よって発生する。それゆえ粒界腐食あるいは、粒界応力
腐食割れの発生を防止するために鋼中C濃度を0.03
重量%以下に低減した低炭素ステンレス鋼やCと親和力
の強いTi,Nbを添加しTiC,NbCとして炭素を
固着する安定化ステンレス鋼が開発されており、このよ
うなステンレス鋼は溶接熱影響部においても粒界腐食が
起こりにくいとされている。しかしながら耐孔食性、耐
応力腐食割れ性を改善するために、Moを2〜3重量%
添加したSUS316系のオーステナイト系ステンレス
鋼の場合は、鋼中C濃度を0.03%以下に低減して
も、溶接熱影響部を模擬するために600〜750℃の
温度で数時間加熱し(このような熱処理は一般的に鋭敏
化処理と呼ばれている)、高濃度硝酸溶液中で腐食試験
(ヒューイ(Huey)試験−JIS:G0573:沸
騰65%の硝酸溶液中に試料を浸漬し、48時間毎に液
を新液に交換しながら240時間まで浸漬を行う腐食試
験であり、ステンレス鋼の粒界腐食性を評価する目的で
用いられる。粒界腐食の発生の程度を腐食速度で評価す
ることができる。)した場合には、図1に示す316系
ステンレス鋼のヒューイ試験結果(腐食速度)とC濃度
依存性から明らかのごとく、著しい粒界腐食の発生によ
り結晶粒の脱粒現象を生じ、非常に大きな腐食速度を示
す。それゆえ耐孔食性及び耐応力腐食割れ性に優れた3
16系ステンレス鋼も硝酸を用いるプラントでは、ほと
んど使用されていないのが現状である。
【0003】本発明者らは、かかる粒界腐食の発生原因
がLaves相〔(Fe,Cr)2Mo〕及びχ相(F
18Cr6 Mo5 )の粒界析出に起因していることを明
らかにし、鋼中Si量の低減とNi量の増加が粒界腐食
の発生を防止するために有効であることを見いだした。
しかしながら、低Si化及び高Ni化は、製造コストの
上昇を招くため、耐硝酸性に優れた316系ステンレス
鋼を安価に製造すべくさらに研究開発を行った。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は耐孔食性及び
耐応力腐食割れ性に優れるMo含有オーステナイト系ス
テンレス鋼の欠点である硝酸溶液中における耐粒界腐食
性を改善し、再処理設備用材料として長期間使用できる
鋼の製造方法を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成するために、多くの実験を試みた結果、従来鋼成
分範囲であっても、鋳造条件、均熱処理を改善するこ
と、及び通常の厚板製造工程における圧下率(60〜8
5%)を95%以上に増加させることによって、耐粒界
腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼を容易に
得られることを見いだした。本発明は、上記の知見に基
づいて完成したものであって、以下の構成を要旨とする
ものである。すなわち、C :0.03%以下、
Si:1.0%以下、Mn:2.0%以下、
P :0.045%以下、S :0.0
1%以下、 Ni:10%以上15%以
下、Cr:16%以上19%以下、 Mo:2.
0%以上3.0%以下、を含有して、残部が実質的に鉄
からなるオーステナイト系ステンレス鋼の溶鋼を電磁撹
拌しながら連続鋳造法でスラブに鋳造後、該スラブを1
220℃以上の温度域で5時間以上加熱し、圧下率95
%以上の条件で熱間圧延を行い、続いて再加熱処理する
硝酸溶液中における耐粒界腐食性に優れたMo含有オー
ステナイト系ステンレス鋼の製造方法である。
【0006】次にそれぞれの元素について、その作用及
び限定理由について説明する。 C:Cは溶接熱影響部あるいは、固溶化熱処理後の冷却
速度が遅い場合に粒界にCr236 として析出し、Cr
欠乏による粒界腐食及び、粒界応力腐食割れを引き起こ
す元素であり、粒界へのCr炭化物の析出を抑制するた
めにその濃度は0.03%以下とする。
【0007】Si:通常オーステナイト系ステンレス鋼
には耐酸化性の改善を目的として、0.4〜0.6%程
度のSiが添加されているが、1%を超えて添加すると
熱間加工性を劣化させるので、1%以下とする。ただ
し、Siは粒界腐食の発生原因となるLaves相及び
χ相の粒界析出を促進する元素であるので、Si含有量
は低い方が望ましい。
【0008】Mn:Mnは2.0%を超えた場合には熱
間加工性を劣化させるので、その含有量を2.0%以下
とする。ただし、Mn濃度はその含有量の中で、高い方
が望ましい。 P:PはP化物として粒界に析出し、硝酸溶液中におけ
るステンレス鋼の粒界腐食の発生原因となる元素である
ので、その含有量を0.045%以下とする。 S:Sは硫化物の形成により、孔食等の耐食性を劣化さ
せる元素であるので、その含有量を0.01%以下に規
定する。
【0009】Ni:Niは、オーステナイト組織を安定
にするのに必要な元素であり、Moを2〜3%含有する
ステンレス鋼には通常10%近く添加されている。しか
しながら15.0%を超えて添加するとオーステナイト
組織が安定となりすぎ、鋳造時の凝固割れを引き起こす
ので、その上限を15.0%とする。ただし、Ni濃度
は、その含有量の中で、高い方が望ましい。
【0010】Cr:Crはステンレス鋼表面に不動態皮
膜を形成させる基本元素であり、少なくとも16%以上
は必要であるが、19%を超えて添加すると、オーステ
ナイト組織の安定性が得られなくなるので、19%を上
限とする。
【0011】Mo:Moは耐孔食性及び耐粒内応力腐食
割れ性の改善のために、必要な元素であるが、Mo濃度
を高くしすぎると、Laves相及びχ相の粒界析出を
促進し、耐粒界腐食性の劣化を招くので、その含有量は
2%以上3%以下とする。
【0012】本発明では、上記のごとく成分濃度に溶製
されたオーステナイト系ステンレス鋼の溶鋼を電磁撹拌
を使用しながら連続鋳造法でスラブに鋳造後、該スラブ
を1220℃以上の温度域で5時間以上加熱し、続いて
圧下率95%以上の条件で熱間圧延を行う。熱延後、さ
らに鋼板を1010〜1150℃の温度域で再結晶を生
じるまで加熱した後、水冷する。電磁撹拌の使用は、凝
固組織を等軸晶化し、さらにMo,P等の粒界腐食の発
生を促進する元素の中心偏析を低減するために必須であ
る。
【0013】また1220℃以上の温度で5時間以上の
加熱を行った後、圧下率95%以上の条件で熱間圧延を
行うのは、図2のヒューイ試験結果に及ぼす加熱温度と
圧下率との関係を示す図から明らかのように、本条件で
製造した場合には、図中の白丸で示すごとく、従来鋼成
分であっても、飛躍的な耐粒界腐食性の向上がもたらさ
れるためである。スラブ加熱温度、時間及び圧下率が本
発明条件未満の場合には、同じく図中の黒丸に示すよう
に、製品板段階で腐食速度が5g/mm2 ・hを超えるほ
どの激しい粒界腐食を発生し、硝酸製造装置等の構造材
料としての使用は全くできない。かかる均熱処理と大圧
下の効果は、粒界腐食の発生を促進する元素であるM
o,Si,P等の元素の凝固偏析及び粒界偏析を低減
し、鋭敏化熱処理時のLaves相及びχ相の粒界析出
を抑制しているものと推定される。
【0014】熱間圧延後、1010〜1150℃の温度
域で再結晶が生じるまで加熱し、しかる後水冷するの
は、通常のステンレス鋼板製造プロセスで用いられてい
る固溶化熱処理工程であり、鋼板の耐食性及び機械的性
質を確保するために必要となる。加熱温度が、1010
℃未満では、十分な再結晶が生じず、また1150℃を
超えると、結晶粒の異常成長が起こり耐食性、機械的性
質の劣化が生じるためである。熱処理後、水冷を行うの
は、冷却中の粒界への炭化物析出に伴う耐粒界腐食性の
劣化を防止するために必要となる。
【0015】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。表1
に供試鋼の化学成分(含有量はいずれも重量%)を示
し、表2に電磁撹拌を用いながら連続鋳造したスラブ
を、それぞれ比較法及び本発明法に従って製造した材料
の製造条件及びヒューイ試験結果を示す。表2より明ら
かなごとく、本発明法に従って1220℃以上の温度域
でスラブ加熱し、さらに圧下率95%以上の条件で熱間
圧延を行うことによって従来鋼成分であっても耐硝酸性
が著しく改善されているのが判る。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】以上説明したように、本発明法により得
られたオーステナイト系ステンレス鋼は、優れた耐孔食
性と共に高温、高濃度の硝酸溶液中における優れた耐粒
界腐食性を有するため、核燃料再処理設備や硝酸製造装
置に晒される環境の構造用素材として長期間使用でき
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】C濃度の異なる316系ステンレス鋼に675
℃×1時間−空冷の鋭敏化処理を施し、ヒューイ試験に
供した場合の腐食速度のC濃度依存性を示す。
【図2】ヒューイ試験における316L鋼(成分はJI
Sの範囲内)の耐粒界腐食性に及ぼす電磁撹拌、スラブ
加熱条件及び圧下率の影響を調べた結果を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で C :0.03%以下、 Si:1.0%以下、 Mn:2.0%以下、 P :0.045%以下、 S :0.01%以下、 Ni:10%以上15%以下、 Cr:16%以上19%以下、 Mo:2.0%以上3.0%以下、 を含有して、残部が実質的に鉄からなるオーステナイト
    系ステンレス鋼の溶鋼を電磁撹拌を用いながら連続鋳造
    法でスラブに鋳造後、該スラブを1220℃以上の温度
    域で5時間以上加熱した後、圧下率95%以上の条件で
    熱間圧延を行い、続いて1010℃から1150℃の温
    度域に加熱した後、水冷することを特徴とする耐粒界腐
    食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼の製造方
    法。
JP5753993A 1993-03-17 1993-03-17 耐硝酸性に優れたMo含有オーステナイト系ステンレス鋼の製造方法 Withdrawn JPH06271933A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100398386B1 (ko) * 1998-12-18 2003-12-18 주식회사 포스코 타이타늄 첨가 오스테나이트계 스테인레스 열연강재 제조방법
JP2007262485A (ja) * 2006-03-28 2007-10-11 Sumitomo Metal Ind Ltd 連続鋳造鋳片およびその連続鋳造方法
CN114901851A (zh) * 2020-09-01 2022-08-12 株式会社特殊金属超越 奥氏体系不锈钢板及其制造方法

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