JPH0672286B2 - ▲ High ▼ Austenitic stainless steel with excellent temperature strength - Google Patents

▲ High ▼ Austenitic stainless steel with excellent temperature strength

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JPH0672286B2
JPH0672286B2 JP59143849A JP14384984A JPH0672286B2 JP H0672286 B2 JPH0672286 B2 JP H0672286B2 JP 59143849 A JP59143849 A JP 59143849A JP 14384984 A JP14384984 A JP 14384984A JP H0672286 B2 JPH0672286 B2 JP H0672286B2
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孝利 ▲吉▼岡
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は高温強度に優れたオーステナイト鋼に係り、特
に超々臨界圧蒸気タービン用ケーシング又は弁本体に使
用するのに好適なオーステナイト系ステンレス鋼に関す
る。
Description: FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an austenitic steel excellent in high temperature strength, and more particularly to an austenitic stainless steel suitable for use in a casing for ultra-supercritical steam turbines or a valve body.

〔発明の背景〕[Background of the Invention]

石油の枯渇、価格の高騰に対処するため、発電プラント
の高温高圧化による効率向上化が検討されている。蒸気
発電プラントは現在538℃の蒸気条件で運転され、また
そのケーシングおよび弁本体材料としては、Cr−Mo−V
並びに12Cr等のフエライト系耐熱鋼が使用されている。
In order to cope with the depletion of oil and the soaring prices, it is considered to improve the efficiency by increasing the temperature and pressure of power plants. The steam power plant is currently operated under the steam condition of 538 ° C, and its casing and valve body materials are Cr-Mo-V.
In addition, ferritic heat resistant steel such as 12Cr is used.

しかし、これらフエライト系耐熱鋼は、550℃以上の温
度領域では粒界すべりが顕著となり、クリープ強度が極
端に低下する欠点があり、600℃以上の蒸気条件で使用
するのは困難である。
However, these ferrite heat-resistant steels have a drawback that the grain boundary slip becomes remarkable in the temperature range of 550 ° C or higher and the creep strength is extremely lowered, and it is difficult to use them under steam conditions of 600 ° C or higher.

600℃以上の温度領域で現在使用されているオーステナ
イト系耐熱鋼としてはSUS304およびSUS314鋼などがある
が、これらの材料の650℃、105時間クリープ破断強度は
金属材料技術研究所クリープデータシートNo.4A(197
8)および金属材料高温強度データ集(1975年)にその
1例が記載されているように、7kg・f/mm2程度である。
超々臨界圧蒸気タービン用ケーシングまたは弁本体に対
し要求されるクリープ破断強度は、設計要求値で8.5kg
・f/mm2以上である。したがって、従来のオーステナイ
ト系耐熱鋼、例えばSUS304およびSUS316鋼などでは、設
計要求値を満たさない。
Austenitic heat-resistant steels currently used in the temperature range of 600 ° C and above include SUS304 and SUS314 steels. The creep rupture strength of these materials at 650 ° C for 10 5 hours is the creep data sheet No. .4A (197
8) and the high-temperature strength data collection for metal materials (1975), one example is described, it is about 7 kg · f / mm 2 .
The creep rupture strength required for the casing for ultra-supercritical steam turbines or the valve body is 8.5 kg as a design required value.
・ F / mm 2 or more. Therefore, conventional austenitic heat resistant steels such as SUS304 and SUS316 steels do not meet the design requirement.

一方、既存のオーステナイト系耐熱鋼の高温強度を向上
させるため、Nb,Zr,Ti等の炭化物生成元素を単独添加し
た例が見られる。しかし、これらの元素は炭化物より窒
化物の方がより安定であるため、NbN,TiN,ZrNなどを形
成し易い。しかもこれらの窒化物は基地に対する溶解度
がほとんどなく、大きな角状晶をなして粒内粒界に分布
するため、合金の析出硬化にあずからないと考えられ
る。したがつて、Nb,Zr,Tiなどを添加して強化したオー
ステナイト系耐熱鋼は、短時間のクリープ破断強度は満
足されるが、大気中よりNが吸収される長時間側でのク
リープ破断強度が著しく低下する。
On the other hand, in order to improve the high temperature strength of the existing austenitic heat resistant steel, there is an example in which carbide forming elements such as Nb, Zr and Ti are added alone. However, since these elements are more stable in the nitride than in the carbide, they easily form NbN, TiN, ZrN and the like. Moreover, since these nitrides have almost no solubility in the matrix and form large horn crystals and are distributed in the grain boundaries within the grains, it is considered necessary for precipitation hardening of the alloy. Therefore, although the austenitic heat-resisting steels strengthened by adding Nb, Zr, Ti, etc. satisfy the creep rupture strength in a short time, the creep rupture strength in the long time side where N is absorbed from the atmosphere is increased. Is significantly reduced.

さらに、Cr2Nは割れ付近の粒界に析出するため、き裂が
表面より伝播する疲労寿命には悪影響を及ぼす。このた
めクリープに加え、起動停止による熱疲労が生ずる蒸気
タービンケーシングおよび弁本体材料としては特に窒化
物の発生を防止する必要がある。超々臨界圧蒸気タービ
ン用ケーシングとしての設計要求値の面からみれば、In
coly800,15−15N,G13B等の高Ni耐熱鋼は設計要求値を満
足するが、ケーシング材を対象とした大型鋼塊を溶解す
るのは製造技術面で困難とみられる。
Furthermore, Cr 2 N precipitates at grain boundaries near the cracks, which adversely affects the fatigue life of crack propagation from the surface. Therefore, in addition to creep, it is necessary to particularly prevent the generation of nitrides in the steam turbine casing and the valve body material that causes thermal fatigue due to start and stop. In terms of design requirements for casings for ultra-supercritical steam turbines, In
High-Ni heat-resisting steels such as coly800,15-15N, G13B satisfy the design requirements, but it seems difficult to melt large steel ingots for casing materials in terms of manufacturing technology.

〔発明の目的〕[Object of the Invention]

本発明の目的は、600〜700℃超々臨界圧蒸気タービン用
ケーシングまたは弁本体として十分なクリープ破断強度
を示し、かつ製造容易な高温強度に優れたオーステナイ
ト系ステンレス鋼を提供するにある。
An object of the present invention is to provide an austenitic stainless steel that exhibits sufficient creep rupture strength as a casing for 600 to 700 ° C. super-supercritical steam turbines or a valve body, and that is easy to manufacture and excellent in high-temperature strength.

〔発明の概要〕[Outline of Invention]

本発明は、BN,NbN,TiN,Cr2N等の有害な窒化物の析出を
窒素との親和力が高いAlの添加によつて抑え、かつAlと
Moとの相互作用によつて母相を強化し、安定な炭化物生
成元素またはBを添加してクリープ破断強度を向上させ
たものである。
The present invention suppresses the precipitation of harmful nitrides such as BN, NbN, TiN and Cr 2 N by the addition of Al, which has a high affinity for nitrogen, and
The mother phase is strengthened by the interaction with Mo, and the stable carbide forming element or B is added to improve the creep rupture strength.

以下、本発明における合金組成の限定理由について説明
する。なお、以下に述べる%は重量%である。
Hereinafter, the reasons for limiting the alloy composition in the present invention will be described. In addition,% described below is% by weight.

炭素は炭化物生成元素と化合して炭化物として析出し、
クリープ破断強度を向上させる。しかし多量に添加する
と、靱性および溶接性を著しく低下させるためその上限
を0.15%とする。
Carbon combines with the carbide-forming element to precipitate as carbide,
Improves creep rupture strength. However, if added in a large amount, the toughness and weldability are significantly reduced, so the upper limit is made 0.15%.

ケイ素は製造上重要な脱酸成分である。しかし多量に添
加した場合、靱性,延性および溶接性に悪影響を及ぼす
ためその上限を1.0%とする。
Silicon is an important deoxidizing component in production. However, if added in a large amount, it adversely affects toughness, ductility and weldability, so the upper limit is made 1.0%.

マンガンはケイ素同様重要な脱酸成分である。しかし少
ない方が耐酸化性が良好であるため上限を2.0%とす
る。
Manganese is an important deoxidizing component like silicon. However, the smaller the amount, the better the oxidation resistance, so the upper limit is made 2.0%.

ニツケル(Ni)はオーステナイト組織を形成する重要な
元素である。少量であるとこの効果が薄くその下限を1
0.0%とする。一方、ニツケルはクロムと作用し耐食性
を改善するが、多量であると高価となるためその上限を
20.0%とする。
Nickel (Ni) is an important element that forms an austenite structure. If the amount is small, this effect is small and the lower limit is 1
0.0% On the other hand, nickel acts on chromium to improve the corrosion resistance, but if it is a large amount, it becomes expensive, so its upper limit is set.
20.0%

特に、8〜18%が好ましい。Particularly, 8 to 18% is preferable.

クロム(Cr)は耐酸化性を向上させるために重要な添加
元素であり、少量ではこの効果が低いため13.0%を下限
とする。しかし多量に含有すると溶接性を低下させる以
外にも、δフエライトを生成し高温使用中での脆化を助
長するなどの悪影響を及ぼすためその上限を25.0%とす
る。
Chromium (Cr) is an important additive element for improving the oxidation resistance, and its effect is low in a small amount, so the lower limit is 13.0%. However, if contained in a large amount, not only the weldability is deteriorated, but also adverse effects such as the formation of δ-ferrite, which promotes embrittlement during high-temperature use, are set, so the upper limit is made 25.0%.

特に、13〜17.13%が好ましい。Particularly, 13 to 17.13% is preferable.

モリブデン(Mo)は基地に固溶し材料を強化すると共
に、炭素と化合し炭化物を析出することによりクリープ
破断強度を向上する。1.0%以下ではその効果が低く、
また多量に含まれると加工性を悪化するためその上限を
2.6%にする。
Molybdenum (Mo) strengthens the material by forming a solid solution in the matrix, and improves creep rupture strength by combining with carbon to precipitate carbides. If less than 1.0%, the effect is low,
Also, if contained in a large amount, the workability deteriorates, so the upper limit is set.
2.6%

アルミニウム(Al)は溶湯の脱酸剤であると共に、モリ
ブデンとの相互作用により母相を強化する。さらに窒素
との親和力が高くNbN,TiN,Cr2NBN等の有害な窒化物の析
出をおさえるため、クリープ破断強度の向上に特に重要
な添加元素であるが0.01%以下ではその効果が発揮され
ず、0.1%以上では鋼中の清浄度を損ないクリープ破断
強度の低下をきたす。したがつて、アルミニウムは0.01
〜0.1%の範囲に限定した。
Aluminum (Al) is a deoxidizer for the molten metal and strengthens the matrix phase by interacting with molybdenum. Furthermore, since it has a high affinity with nitrogen and suppresses the precipitation of harmful nitrides such as NbN, TiN, Cr 2 NBN, it is a particularly important additive element for improving creep rupture strength, but its effect is not exhibited at 0.01% or less. , 0.1% or more, the cleanliness in steel is impaired and the creep rupture strength decreases. Therefore, aluminum is 0.01
The range is limited to 0.1%.

ボロン(B)はクリープ破断強度、特に長時間クリープ
強度を向上するために重要な元素である。その効果はTi
量を0.18%以上とすることにより0.002%以上で顕著と
なる。一方、Ti量0.16%以上では0.068%以上で顕著に
なり、0.012%を超えると逆に強度を低下させるので、
上限を0.012%とする。さらに溶接高温割れ感受性が低
下できるためBはP+S≦0.088−2.82Bを満たす範囲で
添加することが望ましい。
Boron (B) is an important element for improving creep rupture strength, especially long-term creep strength. The effect is Ti
By making the amount 0.18% or more, it becomes remarkable at 0.002% or more. On the other hand, if the Ti content is 0.16% or more, it becomes remarkable at 0.068% or more, and if it exceeds 0.012%, the strength is decreased, so
The upper limit is 0.012%. Further, it is desirable to add B in a range satisfying P + S≤0.088-2.82B because the weld hot cracking susceptibility can be lowered.

チタン(Ti)はモリブデンと同様に基地に固溶して材料
を強化すると共に、炭化物を析出しクリープ破断強度を
向上させる。しかし、B量0.002〜0.0068%ではTi量が
0.18%未満、B量0.0068〜0.012%ではTi量が0.16%未
満で効果が小さく、また逆に0.3%を越えると急激に強
度を低めるので、B量に応じて含有される。
Titanium (Ti), like molybdenum, forms a solid solution in the matrix to strengthen the material and precipitates carbides to improve creep rupture strength. However, when the B content is 0.002 to 0.0068%, the Ti content is
When the Ti content is less than 0.18% and the B content is 0.0068 to 0.012%, the effect is small when the Ti content is less than 0.16%, and conversely, when the Ti content is more than 0.3%, the strength is rapidly lowered, so that the content is dependent on the B content.

銅を4%以下含むことができる。銅を含むときは、Ni8
〜18%とすることが好ましい。
Copper can be contained up to 4%. Ni8 when containing copper
It is preferably set to -18%.

以上の各元素は本発明における必須成分であり、以下の
各元素は任意成分であつて、合金中にいずれか2種以上
添加される。
Each of the above elements is an essential component in the present invention, and each of the following elements is an optional component, and any two or more of them are added to the alloy.

ニオビウム(Nb)は安定な炭化物を形成し、クリープ破
断強度を向上する。この効果は0.05%以上であらわれる
一方、多量に添加するとやや耐酸化性を低下させる。こ
のため上限を0.4%とする。好ましくは0.15%以下であ
る。NbにはTaが微量に含まれている。
Niobium (Nb) forms stable carbides and improves creep rupture strength. While this effect appears at 0.05% or more, addition of a large amount slightly lowers the oxidation resistance. Therefore, the upper limit is 0.4%. It is preferably 0.15% or less. Nb contains a small amount of Ta.

バナジウム(V)は耐食性を向上するのに有効な元素で
あり、0.1%以下ではその効果があらわれない一方、0.5
%を超えるとオーステナイトのバランスが不安定となる
ので、0.1〜0.5%の範囲に限定した。
Vanadium (V) is an effective element for improving the corrosion resistance, and if it is less than 0.1%, its effect does not appear.
%, The balance of austenite becomes unstable, so the range was set to 0.1-0.5%.

ジルコニウム(Zr)は結晶粒を微細化して高温強度、延
性を向上させる元素であるが、多量に添加すると製造性
に影響を及ぼすので上限を0.3%とし添加できる カルシウム(Ca)は鋳造性を増すために添加することが
できる。その適正量は0.003〜0.1%で粒界共晶型介在物
がなくなる。
Zirconium (Zr) is an element that refines crystal grains to improve high-temperature strength and ductility, but if added in a large amount it affects manufacturability, so an upper limit of 0.3% can be added. Calcium (Ca) increases castability. Can be added for. The proper amount is 0.003 to 0.1%, and grain boundary eutectic inclusions are eliminated.

希土類元素は機械的性質を改善すると共に、オーステナ
イトの安定化および焼入れ性を向上させるために添加す
ることができるが、その効果は0.25%以下で顕著であ
る。
The rare earth element can be added to improve mechanical properties and stabilize austenite and hardenability, but the effect is remarkable at 0.25% or less.

〔発明の実施例〕Example of Invention

以下、本発明の実施例について述べる。 Examples of the present invention will be described below.

<実施例1> 第1図は本発明のオーステナイト系ステンレス鋼をケー
シングに用いた蒸気タービンの一例を示す断面図であ
る。
<Example 1> FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a steam turbine using a casing of the austenitic stainless steel of the present invention.

第1図において、複数の動翼10を植設したロータ12は、
各動翼10間に位置するように複数の静翼14を設けている
内部ケーシング16を貫通している。そして、内部ケーシ
ング16は複数の凸部18が形成され、これら複数の凸部18
が内部ケーシングを内設している外部ケーシング20を凹
部に嵌入され、ボルト等によつて固定されている。また
外部ケーシング20は、貫通孔部22においてロータ12の両
端を回転自在に支持しており、図において左下部に流出
口24が形成され、上部には開口26が形成されている。
In FIG. 1, a rotor 12 in which a plurality of moving blades 10 are planted is
It penetrates through an inner casing 16 provided with a plurality of vanes 14 so as to be located between the rotor blades 10. The inner casing 16 is formed with a plurality of convex portions 18, and the plurality of convex portions 18 are formed.
The outer casing 20 having the inner casing therein is fitted in the recess and is fixed by bolts or the like. Further, the outer casing 20 rotatably supports both ends of the rotor 12 in the through holes 22, and has an outlet 24 formed in the lower left portion and an opening 26 formed in the upper portion in the figure.

主蒸気は、矢印に示す如く主蒸気管30内を流下し、ノズ
ルボツクス28を経て内部ケーシング16内に流入する。そ
の後、動翼10をロータ12と一体的に回動作動させると、
主蒸気は内部ケーシング16と外部ケーシング20との間と
の空間部に入り、流出口24から流出する。
The main steam flows down in the main steam pipe 30 as shown by the arrow, and flows into the inner casing 16 via the nozzle box 28. After that, when the rotor blade 10 is rotated integrally with the rotor 12,
The main steam enters the space between the inner casing 16 and the outer casing 20 and flows out from the outflow port 24.

ここで、主蒸気の温度を650℃、圧力350kg・f/cm2とす
ると、前記蒸気タービンは、内部ケーシング16において
温度650℃〜554.3℃、圧力350kg・f/cm2〜199kg・f/c
m2、外部ケーシングにおいて温度554.3℃、圧力199kg・
f/cm2、内外ケーシングの最大圧力差151kg・f/cm2を得
る。
Here, assuming that the temperature of the main steam is 650 ° C. and the pressure is 350 kg / f / cm 2 , the steam turbine has a temperature of 650 ° C. to 554.3 ° C. and a pressure of 350 kg / f 2 to 199 kg / f / c in the inner casing 16.
m 2, a temperature 554.3 ° C. in the outer casing, pressure 199Kg ·
f / cm 2, to obtain a maximum pressure difference 151kg · f / cm 2 of the inner and outer casings.

このような運転条件に対する内部ケーシングに用いられ
る材料としては、第1表に示すような設計要求強度が必
要である。
As a material used for the inner casing under such operating conditions, the required design strength as shown in Table 1 is required.

このような蒸気タービンにおける内部ケーシングに用い
られるオーステナイト系ステンレス鋼として、本発明材
T5,T7,T8及びT12と、比較のため一般のオーステナイト
系耐熱鋼を溶製して比較材T1〜4,T6,T9〜11(U1〜6,S1
〜3)とし、クリープ破断強度を比較した。クリープ破
断試験は温度:650℃、応力:17.5kg・f/mm2で行つた。
The material of the present invention is used as an austenitic stainless steel used for the inner casing of such a steam turbine.
For comparison, T5, T7, T8 and T12 and general austenitic heat-resistant steel were smelted for comparison materials T1 to 4, T6, T9 to 11 (U1 to 6, S1
~ 3) and the creep rupture strength was compared. The creep rupture test was performed at a temperature of 650 ° C. and a stress of 17.5 kg · f / mm 2 .

溶製した本発明材および比較材の化学組成は第2表に示
す通りである。本実施例におけるP量は0.012〜0.031%
及びS量は0.003〜0.012%である。いずれも鋳物であ
り、1,100℃,1h加熱後水冷による溶体化処理を施したも
のである。
The chemical compositions of the invented material of the present invention and the comparative material are as shown in Table 2. The P amount in this embodiment is 0.012 to 0.031%.
And the amount of S is 0.003-0.012%. All of them were castings, and were subjected to solution treatment by heating at 1,100 ° C. for 1 hour and then water cooling.

第2図はクリープ破断試験の結果を示す線図であつて、
オーステナイト系ステンレス鋼に添加するTiおよびBの
量と破断時間との関係を示している。
FIG. 2 is a diagram showing the results of the creep rupture test.
The relationship between the amounts of Ti and B added to austenitic stainless steel and the breaking time is shown.

図から明らかなように、650℃×103hのクリープ条件で
設計要求値17.5kg・f/mm2を満たす必要があるが、より
高強度化するには、B0.002〜0.0068%未満及びTi0.18〜
0.3%又はB0.0068〜0.012%及びTi0.16〜0.3%とすべき
である。
As is clear from the figure, it is necessary to meet the design requirement value of 17.5 kgf / mm 2 under the creep condition of 650 ° C × 10 3 h, but in order to achieve higher strength, B0.002 to less than 0.0068% and Ti0.18 ~
It should be 0.3% or B 0.0068-0.012% and Ti 0.16-0.3%.

<実施例2> 次に、第3表に示すようにオーステナイト系耐熱鋼にB
添加量を変化させて、溶接する際の高温割れ感受性に及
ぼす効果を調査した。
<Example 2> Next, as shown in Table 3, B was added to the austenitic heat resistant steel.
The effect on hot cracking susceptibility during welding was investigated by changing the added amount.

溶接部の高温割れ感受性評価法はバレストレイン試験で
あつて、被溶接材(板厚10mm、板幅40mm、長さ300mm)
の上面にTiG溶接法で長手方向に溶接し、溶接途中で歪
量0.5%まで急激に曲げて行う方法である。この溶接条
件は、溶接電圧10.5V、電流110Aおよび速度180mm/mimで
ある。そして高温割れ感受性は、試験後曲げた溶接部か
ら20mm前後の範囲の高温割れのみを割れ発生数として数
えて評価した。
The hot cracking susceptibility evaluation method for welds is the Barlestrain test, which is the material to be welded (plate thickness 10 mm, plate width 40 mm, length 300 mm).
It is a method of welding in the longitudinal direction on the upper surface of TiN by the TiG welding method, and sharply bending it to a strain amount of 0.5% during welding. The welding conditions are welding voltage of 10.5 V, current of 110 A and speed of 180 mm / mim. The hot cracking susceptibility was evaluated by counting only the hot cracks within a range of about 20 mm from the welded portion after the test as the number of cracks generated.

第3図はオーステナイト系ステンレス鋼のB添加量と高
温の割れ数との関係を示す線図である。高温割れはP+
S量が0.04%付近ではB量が0.015%を境として、それ
以上になると発生する。したがつて溶接割れ防止の観点
から、B量は0.015%以下が好ましいことが明らかであ
る。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the amount of B added to austenitic stainless steel and the number of cracks at high temperature. Hot cracking is P +
When the amount of S is around 0.04%, the amount of B is around 0.015%, and when the amount is more than 0.015%, it occurs. Therefore, from the viewpoint of preventing weld cracking, it is clear that the B content is preferably 0.015% or less.

第4図は第3表の供試材を用いてバレストレイン試験を
行い、BとP+Sとの関係を示す線図である。Pおよび
Sは溶接部の高温割れ感受性を助長する不純物元素であ
り、低めることによつて高温割れ感受性を低下させるこ
とができる。図によればP+Sを低めることによつて、
高温強度を高めるB含有量を増加することができる。す
なわちBとP+Sの関係において、P+S≦0.088−2.8
2Bの式を満たす領域であるならば、溶接性の点ではBは
0.03%まで含有できることが明らかとなつた。
FIG. 4 is a diagram showing the relationship between B and P + S, which was obtained by performing a Balestrain test using the test materials shown in Table 3. P and S are impurity elements that promote the hot crack susceptibility of the welded portion, and by lowering them, the hot crack susceptibility can be lowered. According to the figure, by lowering P + S,
The B content, which enhances the high temperature strength, can be increased. That is, in the relationship between B and P + S, P + S ≦ 0.088−2.8
If it is a region that satisfies the formula of 2B, B is
It was revealed that the content could be up to 0.03%.

第5図は本発明材(T7:白丸印)と比較材(S1〜S3の平
均値:点線)のクリープ破断強度を示す。本発明材は比
較材に比べ、103hおよび105hの外挿によるクリープ破断
強度は、それぞれ18kg・f/mm2(比較材に対し約45%向
上する)および9.2kg・f/mm2(比較鋼に対し約30%上
昇)を示し、第1表に示す設計要求値を満たすことがわ
かる。
FIG. 5 shows the creep rupture strength of the material of the present invention (T7: white circle) and the comparative material (average value of S1 to S3: dotted line). Compared with the comparative material, the inventive material has creep rupture strengths of 18 kgf / mm 2 (improved by about 45% compared to the comparative material) and 9.2 kgf / mm by extrapolation at 10 3 h and 10 5 h, respectively. 2 (up about 30% compared to the comparative steel), which shows that the design requirement values shown in Table 1 are satisfied.

また、第5図に本発明の溶接継手強度について検討した
結果を併せて記載している。母材としては第2表のT7材
を用いた。溶接継手試験片の形状は、板厚50mm、板幅15
0mm、長さ300mmであり、長さ方向に幅30mmのU字開先を
施したものである。溶接棒は市販のAWS E316−16被覆ア
ーク溶接棒を用いた。溶接はパス間温度150℃以下で行
つている。上記の方法で継手溶接を行い、継手溶接クリ
ープ試験片(平行部10φ)を作製した。図中の黒丸印が
継手溶接の試験結果である。この結果、本発明材の継手
強度は母材と同一であり、本発明材の溶接性能が優れて
いることが明らかである。
Further, FIG. 5 also shows the results of the examination of the welded joint strength of the present invention. As the base material, the T7 material shown in Table 2 was used. The shape of the welded joint test piece has a plate thickness of 50 mm and a plate width of 15
The length is 0 mm and the length is 300 mm, and a U-shaped groove with a width of 30 mm is provided in the length direction. A commercially available AWS E316-16 coated arc welding rod was used as the welding rod. Welding is performed at a temperature between passes of 150 ° C or less. Joint welding was performed by the above method to produce a joint welding creep test piece (parallel portion 10φ). The black circles in the figure show the joint welding test results. As a result, the joint strength of the material of the present invention is the same as that of the base material, and it is clear that the welding performance of the material of the present invention is excellent.

以上により、オーステナイト系ステンレス鋼にAl,B,Ti
を複合付加し、さらにV,Ca,Zrおよび希土類元素を微量
付加することにより、従来のオーステナイト系ステンレ
ス鋼よりも約45%高い103hクリープ破断強度を有し、か
つ超々臨界圧タービン用ケーシングの設計要求値も満足
している。
Based on the above, austenitic stainless steel is coated with Al, B, Ti
By adding V, Ca, Zr, and rare earth elements in a small amount by adding a complex amount of V, Ca, Zr and rare earth elements, it has a creep rupture strength of 10 3 h, which is about 45% higher than conventional austenitic stainless steel, and a casing for ultra-supercritical turbines. Also satisfies the design requirement value of.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上のように本発明によれば、クリープ破断強度が高い
ので超々臨界圧タービン用ケーシングまたは弁本体の材
料として有効であるオーステナイト系ステンレス鋼を提
供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide an austenitic stainless steel that has high creep rupture strength and is effective as a material for a casing for ultra-supercritical pressure turbines or a valve body.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明のオーステナイト系ステンレス鋼をケー
シングに用いた蒸気タービンの一例を示す断面図、第2
図は(a)はTi及び第2図(b)はBの添加量とクリー
プ破断時間との関係を示す線図、第3図はオーステナイ
ト系ステンレス鋼のB添加量と高温の割れ数との関係を
示す線図、第4図はバレストレイン試験におけるBとP
+Sとの関係を示す図、第5図は本発明材と比較材との
クリープ破断強度を示す線図である。 10…動翼、12…ロータ、16…内部ケーシング、20…外部
ケーシング。
FIG. 1 is a sectional view showing an example of a steam turbine using the austenitic stainless steel of the present invention for a casing, FIG.
The figure shows (a) Ti and FIG. 2 (b) is a diagram showing the relationship between the added amount of B and the creep rupture time, and FIG. 3 shows the added amount of B in austenitic stainless steel and the number of cracks at high temperature. A diagram showing the relationship, Fig. 4 shows B and P in the Balestrain test.
FIG. 5 is a diagram showing the relationship with + S, and FIG. 5 is a diagram showing the creep rupture strength of the material of the present invention and the comparative material. 10 ... moving blade, 12 ... rotor, 16 ... inner casing, 20 ... outer casing.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 祐川 正之 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 志賀 正男 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 ▲吉▼岡 孝利 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 飯島 活已 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 山田 範雄 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 飛田 芳光 茨城県日立市幸町3丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立研究所内 (56)参考文献 特開 昭59−70752(JP,A) 特開 昭59−100219(JP,A) ─────────────────────────────────────────────────── --- Continuation of front page (72) Masayuki Yukawa, Inventor Masayuki Yukawa, 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi-shi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Masao Shiga, 3-chome, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki No. 1 Inside Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor ▲ Yoshi ▼ Takatoshi Oka 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi City, Ibaraki Inside Hitachi Research Institute Hitachi Ltd. (72) Inventor Katsumi Iijima 3-1, 1-1 Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Laboratory (72) Inventor Norio Yamada 3-1-1, Saichocho Hitachi City, Ibaraki Hitachi Ltd. Hitachi Research Institute (72) Inventor Yoshimitsu Tobita, 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki, Ltd., Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. (56) Reference JP-A 59-70752 (JP, A) JP-A 59-100219 JP, A)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】重量比にてC:0.15%以下,Si:1.0%以下,Mn
2.0%以下,Ni:10.0〜20.0%,Cr13.0〜25.0%,Mo:1.0〜
2.6%,Al:0.01〜0.1%,Nb:0.05〜0.4%と、B:0.002〜0.
0068%未満及びTi:0.18〜0.3%又はB:0.0068〜0.012%
及びTi:0.16〜0.3%とを含有し、残部が実質的にFeであ
ることを特徴とする高温強度に優れたオーステナイト系
ステンレス鋼。
1. A weight ratio of C: 0.15% or less, Si: 1.0% or less, Mn
2.0% or less, Ni: 10.0 to 20.0%, Cr13.0 to 25.0%, Mo: 1.0 to
2.6%, Al: 0.01 to 0.1%, Nb: 0.05 to 0.4%, B: 0.002 to 0.
Less than 0068% and Ti: 0.18-0.3% or B: 0.0068-0.012%
And Ti: 0.16 to 0.3%, with the balance being essentially Fe, an austenitic stainless steel excellent in high temperature strength.
【請求項2】特許請求の範囲第1項において、主蒸気温
度600〜700℃,圧力250〜400kg・f/cm2の超高温,高圧
蒸気タービン用ケーシングまたは弁本体に使用される高
温強度に優れたオーステナイト系ステンレス鋼。
2. In the claim 1, the main steam temperature is 600 to 700 ° C., the pressure is 250 to 400 kg · f / cm 2 , and the high temperature strength is high. Excellent austenitic stainless steel.
【請求項3】重量比にてC:0.15%以下,Si:1.0%以下,Mn
2.0%以下,Ni:10.0〜20.0%,Cr13.0〜25.0%,Mo:1.0〜
2.6%,Al:0.01〜0.1%,Nb:0.05〜0.4%,Cu:4%以下と、
B:0.002〜0.0068%未満及びTi:0.18〜0.3%又はB:0.006
8〜0.012%及びTi:0.16〜0.3%とを含有し、残部が実質
的にFeであることを特徴とする高温強度に優れたオース
テナイト系ステンレス鋼。
3. A weight ratio of C: 0.15% or less, Si: 1.0% or less, Mn
2.0% or less, Ni: 10.0 to 20.0%, Cr13.0 to 25.0%, Mo: 1.0 to
2.6%, Al: 0.01 to 0.1%, Nb: 0.05 to 0.4%, Cu: 4% or less,
B: 0.002-0.0068% and Ti: 0.18-0.3% or B: 0.006
An austenitic stainless steel excellent in high-temperature strength, characterized by containing 8 to 0.012% and Ti: 0.16 to 0.3%, and the balance being substantially Fe.
【請求項4】重量比にてC:0.15%以下,Si:1.0%以下,Mn
2.0%以下,Ni:10.0〜20.0%,Cr13.0〜25.0%,Mo:1.0〜
2.6%,Al:0.01〜0.1%,Nb:0.05〜0.4%,V:0.1〜0.5%
と、B:0.002〜0.0068%未満及びTi:0.18〜0.3%又はB:
0.0068〜0.012%及びTi:0.16〜0.3%とを含有し、残部
が実質的にFeであることを特徴とする高温強度に優れた
オーステナイト系ステンレス鋼。
4. A weight ratio of C: 0.15% or less, Si: 1.0% or less, Mn
2.0% or less, Ni: 10.0 to 20.0%, Cr13.0 to 25.0%, Mo: 1.0 to
2.6%, Al: 0.01 to 0.1%, Nb: 0.05 to 0.4%, V: 0.1 to 0.5%
And B: 0.002 to less than 0.0068% and Ti: 0.18 to 0.3% or B:
An austenitic stainless steel excellent in high temperature strength, characterized in that it contains 0.0068 to 0.012% and Ti: 0.16 to 0.3%, and the balance is substantially Fe.
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