JPH07258780A - Heat resistant alloy excellent in carburization resistance - Google Patents

Heat resistant alloy excellent in carburization resistance

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JPH07258780A
JPH07258780A JP5162794A JP5162794A JPH07258780A JP H07258780 A JPH07258780 A JP H07258780A JP 5162794 A JP5162794 A JP 5162794A JP 5162794 A JP5162794 A JP 5162794A JP H07258780 A JPH07258780 A JP H07258780A
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JP
Japan
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less
alloy
resistant alloy
heat
high temperature
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Pending
Application number
JP5162794A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Sugitani
純一 杉谷
Teruo Yoshimoto
輝夫 葭本
Makoto Takahashi
誠 高橋
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Kubota Corp
Original Assignee
Kubota Corp
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Filing date
Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the high-temp. carburization resistance of a heat resistant alloy used for a reaction tube for the petrochemical industry such as an ethylene cracking tube. CONSTITUTION:This heat resistant alloy consists of, by weight 0.1-0.5% C, <=4% Si, <=3% Mn, 40-50% Cr, 0.5-10% Mo, <=10% Fe, <=10% Fe, <=0.2% N, 0.02-0.5% Ti, 0.01-0.5% Zr and the balance essentially Ni, and optionally further contains 0.5-5% W, 0.5-5% W and 0.02-0.5% Al, 0.5-5% W and 0.3-2% Nb and/or 0.005-0.05% B, or 0.5-5% W, 0.02-0.5% Al and 0.3-2% Nb and/or 0.005-0.05% B.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、耐浸炭性を要求される
高温耐熱用途、代表的には石油化学工業における炭化水
素類の熱分解反応用管等の構成材料として有用なニッケ
ル基耐熱合金に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a nickel-base heat-resistant alloy which is useful as a high-temperature heat-resistant application requiring carburization resistance, typically as a constituent material for pipes for pyrolysis reaction of hydrocarbons in the petrochemical industry. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】炭化水素類の熱分解炉管、例えば管内に
ナフサ等を流通させながら、高温・高圧(温度:約800
〜1100℃, 圧力:約5Kg/cm 2以下)の条件下に熱分解を
行うエチレン製造用クラッキングチューブは、その操業
過程で、反応系から固形炭素が析出し、管壁内面に付着
して管壁内部に拡散侵入する浸炭現象を生じる。浸炭の
発生は、管材質の劣化、特に延性の低下による管体の脆
化を引き起こし、高温・高圧操業における管体の割れ発
生の原因となる。従ってその反応管は、耐久性と操業の
安全性確保のために、高温域での強度、耐酸化性等と共
に、浸炭抵抗性を備えたものであることを要する。従来
より、その管材料として、ASTM規格のHP材(0.4
C−1.75Si−25Cr−35Ni−Fe)、およびそのH
P改良材(0.4 C−1.75Si−25Cr−35Ni−Mo,
Nb,W−Fe)等が使用され、また特公昭63−48
97号公報には、0.4 C−35Cr−45Ni−W,Nb−
Ti,Zr−Fe耐熱鋳鋼、特公昭63−4898号公
報には、0.4 C−35Cr−35Ni−10Co−W,Nb−
Ti,Zr−Fe耐熱鋳鋼がそれぞれ開示されている。
2. Description of the Related Art Pyrolysis furnace pipes for hydrocarbons, such as naphtha, are passed through the pipes at high temperature and high pressure (temperature: approx.
C. to 1100 ° C., a pressure of about 5Kg / cm 2 or less) cracking tubes for producing ethylene performing thermal decomposition under the conditions of, its operating process, solid carbon is precipitated from the reaction system, the tube attached to the tube wall inner surface Carburizing phenomenon that diffuses and penetrates inside the wall occurs. The occurrence of carburization causes deterioration of the pipe material, particularly embrittlement of the pipe body due to a decrease in ductility, which causes cracking of the pipe body during high temperature / high pressure operation. Therefore, the reaction tube is required to have carburization resistance as well as strength in a high temperature range, oxidation resistance and the like in order to ensure durability and operational safety. Conventionally, as the tube material, HP material of ASTM standard (0.4
C-1.75Si-25Cr-35Ni-Fe), and its H
P improver (0.4 C-1.75 Si-25 Cr-35 Ni-Mo,
Nb, W-Fe) and the like are used, and also Japanese Patent Publication No. 63-48.
No. 97 discloses 0.4 C-35 Cr-45 Ni-W, Nb-
Ti, Zr-Fe heat-resistant cast steel, Japanese Patent Publication No. 63-4898 discloses 0.4 C-35Cr-35Ni-10Co-W, Nb-
Ti and Zr-Fe heat resistant cast steels are disclosed respectively.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】近時、上記熱分解反応
操業は、操業効率・生産性向上等の観点から、約115
0℃前後ないしそれを超える高温操業の要請が高まって
いる。しかるに、上記従来の管材料は、温度約1100
℃ないしは約1150℃程度までの使用に供し得るもの
であり、それを超える高温環境において安定な操業を確
保することは困難であり、特に浸炭抵抗性の不足による
管材の劣化が速く、耐用寿命の低下を免れない。そこ
で、本発明は、温度約1150℃を超える高温操業にも
卓抜した浸炭抵抗性等を示し、安定な操業を可能とする
管材料として有用な耐熱合金を提供しようとするもので
ある。
Recently, the above-mentioned thermal decomposition reaction operation is carried out at about 115 in terms of operation efficiency and productivity improvement.
The demand for high temperature operation around 0 ° C or higher is increasing. However, the above conventional tube material has a temperature of about 1100.
It can be used for temperatures up to about 1150 ° C, and it is difficult to ensure stable operation in high temperature environments exceeding that. In particular, the deterioration of the pipe material due to insufficient carburizing resistance is fast and the service life is long. Inevitable decline. Therefore, the present invention is intended to provide a heat-resistant alloy which exhibits excellent carburizing resistance even in a high-temperature operation exceeding a temperature of about 1150 ° C. and is useful as a pipe material which enables stable operation.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】本発明の耐熱合金は、
C:0.1〜0.5%,Si:4%以下,Mn:3%以
下,Cr:40%〜50%,Mo:0.5〜10%,F
e:10%以下,N:0.2%以下,Ti:0.02〜
0.5%,Zr:0.01〜0.5%,残部実質的にN
iからなる化学組成を有している。本発明の耐熱合金
は、所望により、上記諸元素のほか、W,Al,Nb,
Bから選ばれる元素を、下記(1)〜(4)のように、
単独もしくは2種以上の組合せとして含有する化学組成
が与えられる。(1)W:0.5〜5%、(3)W:
0.5〜5%,およびAl:0.02〜0.5%、
(2)W:0.5〜5%,およびNb:0.3〜2%と
B:0.005〜0.05%の2元素から選ばれる1種
もしくは2種、(4)W:0.5〜5%,Al:0.0
2〜0.5%、およびNb:0.3〜2%とB:0.0
05〜0.05%の2元素から選ばれる1種もしくは2
種。
The heat resistant alloy of the present invention comprises:
C: 0.1 to 0.5%, Si: 4% or less, Mn: 3% or less, Cr: 40% to 50%, Mo: 0.5 to 10%, F
e: 10% or less, N: 0.2% or less, Ti: 0.02 to
0.5%, Zr: 0.01 to 0.5%, balance substantially N
It has a chemical composition of i. If desired, the heat-resistant alloy of the present invention may contain W, Al, Nb,
The element selected from B is as follows (1) to (4)
A chemical composition containing one or a combination of two or more kinds is given. (1) W: 0.5 to 5%, (3) W:
0.5-5%, and Al: 0.02-0.5%,
(2) W: 0.5 to 5%, and one or two kinds selected from two elements of Nb: 0.3 to 2% and B: 0.005 to 0.05%, (4) W: 0. 0.5 to 5%, Al: 0.0
2 to 0.5%, and Nb: 0.3 to 2% and B: 0.0
One or two selected from two elements of 0.05 to 0.05%
seed.

【0005】[0005]

【作用】本発明のニッケル基耐熱合金は、高Cr・高S
i含有組成であることにより、表面に緻密な酸化皮膜を
生成し、その被膜はCの拡散侵入に対する有効なバリア
ーとして機能する。前記反応管の管内面は、高温操業時
の還元性雰囲気と、その操業を定期的に中断して管壁内
面の付着炭素を除去するために行うデコーキング作業時
の酸化性雰囲気との繰り返しであり、またその繰り返し
に伴う熱サイクルを受ける。高Cr・高Si含有組成を
有する本発明の耐熱合金からなる反応管は、このような
管内雰囲気の変化や熱サイクルの作用下にも、管壁表面
の酸化皮膜の劣化(変質、亀裂・剥離等)を生じること
がなく、その酸化皮膜は約1150℃を超える高温環境
でのCの拡散侵入を抑制防止する安定なバリアーとして
機能し、長期に亘り管体を浸炭による劣化から保護す
る。そのバリアー機能はAl等の添加により更に強化さ
れる。また、本発明の耐熱合金は、Cr,Ni,Si,
Mo,Ti,Zr等、および所望により添加されるW,
Nb,B等の含有により、約1150℃を越える高温環
境に耐え得る耐酸化性や高温強度等を兼備している。
[Function] The nickel-base heat-resistant alloy of the present invention has high Cr and high S.
Due to the i-containing composition, a dense oxide film is formed on the surface, and the film functions as an effective barrier against C diffusion and penetration. The inner surface of the reaction tube is composed of a reducing atmosphere during high temperature operation and an oxidizing atmosphere during decoking operation to periodically remove the carbon adhering to the inner surface of the tube wall by interrupting the operation. Yes, and undergoes thermal cycles associated with the repetition. The reaction tube made of the heat-resistant alloy of the present invention having a high Cr / high Si content composition is capable of deteriorating (deteriorating, cracking / peeling) the oxide film on the surface of the tube wall even under such a change of the atmosphere in the tube or the action of heat cycle. Etc.) does not occur, and the oxide film functions as a stable barrier that prevents the diffusion and invasion of C in a high temperature environment exceeding about 1150 ° C., and protects the tubular body from deterioration due to carburization for a long period of time. The barrier function is further enhanced by adding Al or the like. The heat-resistant alloy of the present invention is made of Cr, Ni, Si,
Mo, Ti, Zr, etc., and W optionally added,
By containing Nb, B, etc., it also has oxidation resistance and high temperature strength capable of withstanding a high temperature environment exceeding about 1150 ° C.

【0006】本発明の耐熱合金の成分限定理由は次のと
おりである。 C:0.1〜0.5% Cは、合金の鋳造性を高め、管材の遠心力鋳造等におけ
る鋳造品質の確保を容易化し、また強度面では、合金の
オーステナイト基地中に固溶して高温強度、特にクリー
プ破断強度の向上に寄与する元素である。このため、
0.1%以上を必要とする。添加増量によりその効果を
増すが、多量に添加すると合金が硬化し、脆化をきたす
のですので、0.5%を上限とする。
The reasons for limiting the components of the heat resistant alloy of the present invention are as follows. C: 0.1 to 0.5% C enhances the castability of the alloy, facilitates securing the casting quality in the centrifugal force casting of the pipe material, and in terms of strength, it forms a solid solution in the austenite matrix of the alloy. It is an element that contributes to the improvement of high temperature strength, especially creep rupture strength. For this reason,
0.1% or more is required. The effect is increased by increasing the amount added, but if added in a large amount, the alloy hardens and causes embrittlement, so 0.5% is the upper limit.

【0007】Si:4%以下 Siは、合金溶製工程における脱酸元素であり、かつ合
金溶湯の流動性を高める効果を有する。本発明の合金は
高Ni組成であるので、Siの添加は、合金溶湯の粘性
を下げ、鋳造性を良好にするのに有効である。また、S
iは、Cの拡散侵入に対するバリアーとなる酸化皮膜を
合金表面に形成し、浸炭抵抗性の向上に寄与する。これ
らの効果は、Siの増量と共に増大する。好ましくは、
2%以上である。しかし、4%を超えると、構造材料と
して必要な溶接性を確保し得なくなるので、4%を超え
てはならない。
Si: 4% or less Si is a deoxidizing element in the alloy melting step and has the effect of enhancing the fluidity of the molten alloy. Since the alloy of the present invention has a high Ni composition, the addition of Si is effective in reducing the viscosity of the molten alloy and improving the castability. Also, S
i forms an oxide film as a barrier against the diffusion and penetration of C on the alloy surface, and contributes to the improvement of carburization resistance. These effects increase as the amount of Si increases. Preferably,
It is 2% or more. However, if it exceeds 4%, the weldability required as a structural material cannot be secured, so it should not exceed 4%.

【0008】Mn:3%以下 Mnは、合金溶製工程における脱酸剤であり、また合金
中の不純物であるSをMnSとして固定無害化すること
により、溶接性の向上に奏効する。これらの効果を得る
ための添加量は3%までで充分であり、これを超える多
量添加の利益はないので、3%を上限とする。
Mn: 3% or less Mn is a deoxidizing agent in the alloy melting process, and is effective in improving weldability by fixing and detoxifying S, which is an impurity in the alloy, as MnS. The addition amount up to 3% is sufficient for obtaining these effects, and there is no benefit of adding a large amount exceeding this, so the upper limit is 3%.

【0009】Cr:40〜50% Crは、耐熱合金に要求される耐酸化性や高温強度を高
めるための主要成分として周知の元素であるが、本発明
では、合金表面に形成されるCrの酸化皮膜が、高温浸
炭環境におけるCの拡散侵入に対するすぐれたバリアー
機能を有するという知見に基づき、その作用を強化する
ため、少なくとも40%のCrを含有することとした。
しかし、50%を越えると、高温使用過程での延性の低
下傾向が顕著となるので、これを上限としている。
Cr: 40 to 50% Cr is a well-known element as a main component for increasing the oxidation resistance and high temperature strength required for heat resistant alloys, but in the present invention, the Cr formed on the alloy surface is Based on the finding that the oxide film has an excellent barrier function against the diffusion and penetration of C in the high temperature carburizing environment, it was decided to contain at least 40% of Cr in order to enhance its action.
However, if it exceeds 50%, the tendency of the ductility to decrease in the process of high temperature use becomes remarkable, so this is the upper limit.

【0010】Mo:0.5〜10% Moは、オーステナイト基地の固溶強化と、Cr−Mo
系炭化物の形成による粒界強化の作用により高温引張強
度を高める。この効果は0.5%以上の添加により得ら
れ、増量に伴つて効果を増す。しかし、多量の添加はC
r−Mo系炭化物の過剰析出により、引張延性の低下を
きたすので、10%を上限とする。
Mo: 0.5-10% Mo is solid solution strengthening of austenite base and Cr-Mo.
The high temperature tensile strength is increased by the action of strengthening the grain boundary by forming a system carbide. This effect is obtained by adding 0.5% or more, and the effect increases as the amount increases. However, a large amount of C
Since excessive precipitation of r-Mo-based carbide causes a decrease in tensile ductility, the upper limit is 10%.

【0011】N:0.2%以下 Nは、合金基地中に固溶して高温引張強度の向上に奏効
する。しかし、多量に添加すると、室温引張延性が低下
するので、0.2%以下とする。
N: 0.2% or less N forms a solid solution in the alloy matrix and is effective in improving the high temperature tensile strength. However, if added in a large amount, the room temperature tensile ductility decreases, so the content is made 0.2% or less.

【0012】Ti:0.02〜0.5% Tiは、高温環境での合金中の二次Cr炭化物の成長粗
大化を抑制することにより高温クリープ破断強度の向上
に寄与する。また、Alを含有する成分構成では、Al
との相乗効果として耐浸炭性を強化する。この効果は、
0.02%以上の添加により得られ、増量により効果を
増す。しかし、0.5%を超えると効果はほぼ飽和する
と共に、増量に伴って却ってクリープ破断強度の低下を
生じるので、これを上限とする。好ましくは、0.04
〜0.4%である。
Ti: 0.02 to 0.5% Ti contributes to improvement of high temperature creep rupture strength by suppressing growth coarsening of secondary Cr carbide in the alloy in a high temperature environment. Further, in the composition of components containing Al, Al
Strengthens carburization resistance as a synergistic effect with. This effect is
It is obtained by adding 0.02% or more, and the effect is enhanced by increasing the amount. However, if it exceeds 0.5%, the effect is almost saturated, and the creep rupture strength is rather decreased as the amount increases, so this is made the upper limit. Preferably 0.04
~ 0.4%.

【0013】Zr:0.01〜0.5% Zrは、合金基地を固溶強化し高温クリープ破断強度を
高める。また、熱衝撃特性の向上に奏効する。この効果
を得るために、少なくとも0.01%を必要とする。増
量により効果を増すが、0.5%を越えるとZr酸化物
の増量により合金の清浄度を損ない、却ってクリープ破
断強度の低下を生じるので、これを上限とする。好まし
くは、0.03〜0.4%である。
Zr: 0.01 to 0.5% Zr enhances the high temperature creep rupture strength by solid solution strengthening the alloy matrix. Further, it is effective in improving the thermal shock characteristics. To obtain this effect, at least 0.01% is required. The effect is increased by increasing the amount, but if it exceeds 0.5%, the cleanliness of the alloy will be impaired by increasing the amount of Zr oxide, and rather the creep rupture strength will decrease, so this is the upper limit. Preferably, it is 0.03 to 0.4%.

【0014】Fe:10%以下 Feは、本発明の耐熱合金の必須構成元素ではなく、こ
れを多量に含むと耐酸化性の低下をきたす原因となる
が、10%以下であれば、そのような実害はないので.
この範囲内での混在を許容することとしている。Fe分
の混在が許容されることは合金の製造コストの面で有利
である。
Fe: 10% or less Fe is not an essential constituent element of the heat-resistant alloy of the present invention, and if a large amount of Fe is contained, it causes a decrease in oxidation resistance. There is no real harm.
Mixing within this range is allowed. It is advantageous in terms of manufacturing cost of the alloy that the mixture of Fe is allowed.

【0015】Ni:バランス成分 Niは、本発明合金のオーステナイト基地を形成する主
成分元素であり、高温域における耐酸化性と共に、浸炭
抵抗性を確保するのに必要な元素である。
Ni: Balance Component Ni is a main element that forms the austenite matrix of the alloy of the present invention, and is an element necessary for ensuring carburization resistance as well as oxidation resistance in a high temperature range.

【0016】本発明の耐熱合金は、W,Al,Nb,B
の群から前記のように単独もしくは2種以上の組合せと
して選択される元素が添加される。 W:0.5〜5% Wは、オーステナイト基地中に置換型に固溶し、一部は
粒界に析出する。その固溶強化作用と析出強化作用とに
より、高温域における合金の強度、殊にクリープ破断強
度を高める。この効果を発現するために、0.5%以上
を必要とする。添加増量によりその効果を増し、また合
金の耐浸炭性も高められるが、5%を超えると、合金の
延性を損なうので、これを上限とする。好ましくは、1
〜3%である。
The heat-resistant alloy of the present invention comprises W, Al, Nb, and B.
As described above, an element selected from the group (1) or a combination of two or more types is added. W: 0.5 to 5% W forms a substitutional solid solution in the austenite matrix, and partly precipitates at the grain boundaries. Due to the solid solution strengthening action and the precipitation strengthening action, the strength of the alloy in the high temperature region, particularly the creep rupture strength, is increased. To achieve this effect, 0.5% or more is required. The effect is increased by increasing the addition amount, and the carburization resistance of the alloy is also enhanced, but if it exceeds 5%, the ductility of the alloy is impaired, so this is made the upper limit. Preferably 1
~ 3%.

【0017】Al:0.02〜0.5% Alは、高温域で合金表面に、酸化皮膜を形成し、Cの
拡散侵入を抑制する。またその酸化皮膜の生成により耐
酸化性も高められる。この効果は0.02%以上の添加
により得られる。しかし、多量に添加すると、合金の室
温伸び特性の低下、溶接性の低下をきたすので、0.5
%を越えてはならない。好ましくは、0.04〜0.4
5%である。
Al: 0.02 to 0.5% Al forms an oxide film on the surface of the alloy in a high temperature range and suppresses the diffusion and penetration of C. Further, the formation of the oxide film also enhances the oxidation resistance. This effect is obtained by adding 0.02% or more. However, if added in a large amount, the room-temperature elongation property of the alloy is deteriorated and the weldability is deteriorated.
Must not exceed%. Preferably 0.04 to 0.4
5%.

【0018】Nb:0.3〜2% Nbは、合金の鋳造凝固過程でNbC,(Nb,Ti)
C等の炭化物,複炭化物を形成し、結晶粒界に析出して
高温クリープにおける粒界破壊抵抗性を強化し、クリー
プ破断寿命を改善する。この効果は0.3%以上の添加
により得られ、増量に伴つて効果を増すが、2%を越え
ると、却ってクリープ破断強度が低下し、また耐酸化性
も悪くなる。好ましくは、0.3〜1.7%である。
Nb: 0.3-2% Nb is NbC, (Nb, Ti) in the solidification process of the alloy casting.
It forms carbides such as C and double carbides and precipitates at the grain boundaries to strengthen the grain boundary fracture resistance in high temperature creep and improve the creep rupture life. This effect is obtained by adding 0.3% or more, and the effect increases with increasing amount, but if it exceeds 2%, the creep rupture strength rather decreases and the oxidation resistance also deteriorates. Preferably, it is 0.3 to 1.7%.

【0019】B:0.005〜0.05% Bは、合金の結晶粒界を強化し、高温クリープ破断強度
を高める。この効果を得るためには少なくとも、0.0
05%以上を必要とする。増量に伴つて効果を増すが、
反面溶接性の低下をきたすので、0.05%を上限とす
る。好ましくは、0.008〜0.03である。
B: 0.005 to 0.05% B strengthens the grain boundaries of the alloy and enhances the high temperature creep rupture strength. To obtain this effect, at least 0.0
Need more than 05%. The effect increases with increasing dose,
On the other hand, the weldability is deteriorated, so 0.05% is made the upper limit. It is preferably 0.008 to 0.03.

【0020】P,S、その他の不純分は、通常の溶製技
術上不可避的に混入する範囲内の混在が許容され、例え
ば0.04%以下のP、0.04%以下のSの存在によ
って本発明の趣旨が損なわれることはない。
P, S, and other impurities are allowed to be mixed within a range that is inevitably mixed by ordinary melting technology. For example, P of 0.04% or less and S of 0.04% or less are present. This does not impair the gist of the present invention.

【0021】本発明の耐熱合金からなる高温部材、例え
ばクラッキングチューブ等の反応管は、遠心力鋳造によ
り製造される。反応管として使用される場合の管体は、
必ずしも管壁の全肉厚を本発明の耐熱合金とする必要は
なく、管壁肉厚を2層積層構成とし、耐浸炭性を必要と
する内側層にのみ本発明の耐熱合金を適用し、外側層
は、他の耐熱合金(HP40材ないしその改良材等とし
て使用されている公知の合金)を適用した二層管とする
こともできる。二層管の製造は、遠心力鋳造において、
外側層となる適宜耐熱合金の溶湯を鋳込んで外層を形成
し、ついで本発明耐熱合金の溶湯を鋳込んで内層を形成
する二段鋳造により行うことができる。
A high temperature member made of the heat resistant alloy of the present invention, for example, a reaction tube such as a cracking tube is manufactured by centrifugal casting. When used as a reaction tube, the tube is
The entire wall thickness of the pipe wall does not necessarily have to be the heat-resistant alloy of the present invention, the pipe wall thickness is a two-layer laminated structure, and the heat-resistant alloy of the present invention is applied only to the inner layer requiring carburization resistance, The outer layer may be a double-layer tube to which another heat-resistant alloy (HP40 material or a known alloy used as an improved material thereof) is applied. The production of the double-layer pipe is by centrifugal casting,
It can be carried out by two-stage casting in which a melt of a heat resistant alloy to be an outer layer is cast to form an outer layer, and then a melt of the heat resistant alloy of the present invention is cast to form an inner layer.

【0022】[0022]

【実施例】高周波誘導溶解炉で溶製した合金溶湯を、遠
心力鋳造に付して中空円筒体を得る。管サイズ(鋳放
し):外径138mm 、肉厚20mm,長さ570mm 。各供試管材
から試験片を調製し、下記の高温試験を行う。
EXAMPLE A molten alloy produced in a high frequency induction melting furnace is subjected to centrifugal force casting to obtain a hollow cylindrical body. Tube size (as cast): outer diameter 138mm, wall thickness 20mm, length 570mm. A test piece is prepared from each test tube material, and the following high temperature test is performed.

【0023】〔1〕浸炭試験 (1)試験片サイズ:幅25mm, 厚さ10mm, 長さ70m
m。 (2)試験方法:試験片を固体浸炭剤(デグサKG30)
に埋めて850℃に加熱し、その温度から30Hrをか
けて1200℃まで昇温し、同温度に20Hr保持した
後、冷却する。ついで、その試験片を1100℃(大気
雰囲気)で5Hr加熱保持する。この浸炭処理と酸化処
理とを1サイクルとして反復実施する(サイクリック浸
炭試験)。浸炭処理時間(合計):200Hr,酸化処
理時間(合計):15Hr。 (3)浸炭量の測定:上記サイクリック浸炭試験後、試験
片表面から深さ方向3mmまでの各位置(0.5mm間
隔)における切粉を採取して化学分析によりC量を測
定。測定値から試験前のC量を差し引いて浸炭によるC
増量(ΔC%)を求める。
[1] Carburizing test (1) Specimen size: width 25 mm, thickness 10 mm, length 70 m
m. (2) Test method: The test piece is a solid carburizing agent (Degussa KG30)
Embedded in the substrate, heated to 850 ° C., heated from that temperature to 1200 ° C. over 30 hours, held at the same temperature for 20 hours, and then cooled. Then, the test piece is heated and held at 1100 ° C. (atmosphere atmosphere) for 5 hours. This carburization treatment and oxidation treatment are repeatedly performed as one cycle (cyclic carburization test). Carburizing time (total): 200 Hr, oxidation processing time (total): 15 Hr. (3) Measurement of carburizing amount: After the cyclic carburizing test, chips at each position (0.5 mm interval) from the surface of the test piece to 3 mm in the depth direction were collected and the C content was measured by chemical analysis. C by carburizing by subtracting the amount of C before the test from the measured value
The increase amount (ΔC%) is calculated.

【0024】〔2〕クリープ破断試験 JIS G2272 の規定に準拠してクリープ破断時間(Hr)
を求める。 試験片:平行部直径5mm、 試験条件:温度1150℃、 引張応力10.8MPa。
[2] Creep rupture test Creep rupture time (Hr) in accordance with JIS G2272
Ask for. Test piece: parallel part diameter 5 mm, test condition: temperature 1150 ° C., tensile stress 10.8 MPa.

【0025】〔3〕酸化試験 (1)試験片:幅15mm, 厚さ5 mm, 長さ25mm(表面
は、砥番♯400 のサンドペーパで研磨) 。 (2)試験方法:試験片を加熱炉(雰囲気:大気,温度:
1150℃)内で、50Hr保持した後、炉冷するヒー
トパターンを1サイクルとして4回反復実施。 酸化時間(合計):50Hr×4=200Hr。 試験後、表面スケールを除去し、重量測定により酸化減
量(g/cm2 ,3個の試験片の平均値)を求める。
[3] Oxidation test (1) Specimen: width 15 mm, thickness 5 mm, length 25 mm (the surface is ground with sandpaper of grinding number # 400). (2) Test method: Test piece heating furnace (atmosphere: atmosphere, temperature:
After 1 hour at 1150 ° C., after holding for 50 hours, the heat pattern of furnace cooling is repeated 4 times as one cycle. Oxidation time (total): 50 Hr x 4 = 200 Hr. After the test, the surface scale is removed, and the weight loss is determined by weight measurement (g / cm 2 , average value of 3 test pieces).

【0026】表1に、供試管材の化学組成(wt%)、表
2に試験結果を示す。図1は、表2に記載した浸炭試験
結果について試験片深さ方向のC増量分布の詳細を図示
したものである。供試材No. 1〜7は発明例、No. 11
および12は比較例(HP材相当)である。上記試験か
ら明らかなように、発明例の耐熱合金は、従来材である
No.11,No.1(HP材)をはるかに上回る卓抜した耐浸炭
性を有しており、かつ高温クリープ強度および酸化抵抗
性に優れており、両者の高温特性の差異は歴然である。
Table 1 shows the chemical composition (wt%) of the test pipe material, and Table 2 shows the test results. FIG. 1 illustrates the details of the C increase distribution in the depth direction of the test piece for the carburizing test results shown in Table 2. Specimen Nos. 1 to 7 are invention examples, No. 11
And 12 are comparative examples (corresponding to HP materials). As is clear from the above test, the heat-resistant alloys of the invention examples are conventional materials.
It has outstanding carburization resistance far superior to No. 11 and No. 1 (HP material), and is excellent in high temperature creep strength and oxidation resistance, and the difference in high temperature characteristics between them is obvious.

【0027】[0027]

【表1】 [Table 1]

【0028】[0028]

【表2】 [Table 2]

【0029】[0029]

【発明の効果】本発明の耐熱合金は、従来の耐熱合金を
大きく凌ぐ高温浸炭抵抗性を有し、エチレンクラッキン
グチューブ等の石油化学工業用反応管材料として、近時
の高温操業の要請に対処し得、その改良された材料特性
により、耐久性の向上、安全円滑な操業をを可能とする
ものである。また、本発明の耐熱合金は、上記用途に限
定されず、例えば鋼材熱処理炉の炉内ハースロール、あ
るいはラジアントチューブ等の材料としても有用であ
る。
EFFECTS OF THE INVENTION The heat-resistant alloy of the present invention has high-temperature carburization resistance far superior to that of conventional heat-resistant alloys, and responds to the recent demand for high-temperature operation as a reaction tube material for the petrochemical industry such as ethylene cracking tubes. In addition, the improved material properties enable improved durability and safe and smooth operation. Further, the heat-resistant alloy of the present invention is not limited to the above-mentioned applications, and is also useful as a material for a hearth roll in a steel heat treatment furnace, a radiant tube, or the like.

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

【図1】浸炭試験における試験片の浸炭による炭素増加
量の深さ方向の分布を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the distribution in the depth direction of the amount of carbon increase due to carburization of a test piece in a carburization test.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 C:0.1〜0.5%,Si:4%以
下,Mn:3%以下,Cr:40%〜50%,Mo:
0.5〜10%,Fe:10%以下,N:0.2%以
下,Ti:0.02〜0.5%,Zr:0.01〜0.
5%,残部実質的にNiからなる耐浸炭性に優れた耐熱
合金。
1. C: 0.1 to 0.5%, Si: 4% or less, Mn: 3% or less, Cr: 40% to 50%, Mo:
0.5-10%, Fe: 10% or less, N: 0.2% or less, Ti: 0.02-0.5%, Zr: 0.01-0.
A heat-resistant alloy with excellent carburization resistance consisting of 5% and Ni as the balance.
【請求項2】 C:0.1〜0.5%,Si:4%以
下,Mn:3%以下,Cr:40%〜50%,Mo:
0.5〜10%,Fe:10%以下,N:0.2%以
下,Ti:0.02〜0.5%,Zr:0.01〜0.
5%,W:0.5〜5%,残部実質的にNiからなる耐
浸炭性に優れた耐熱合金。
2. C: 0.1 to 0.5%, Si: 4% or less, Mn: 3% or less, Cr: 40% to 50%, Mo:
0.5-10%, Fe: 10% or less, N: 0.2% or less, Ti: 0.02-0.5%, Zr: 0.01-0.
5%, W: 0.5-5%, the balance being a heat-resistant alloy consisting essentially of Ni with excellent carburization resistance.
【請求項3】 C:0.1〜0.5%,Si:4%以
下,Mn:3%以下,Cr:40%〜50%,Mo:
0.5〜10%,Fe:10%以下,N:0.2%以
下,Ti:0.02〜0.5%,Zr:0.01〜0.
5%,W:0.5〜5%,Al:0.02〜0.5%,
残部実質的にNiからなる耐浸炭性に優れた耐熱合金。
3. C: 0.1 to 0.5%, Si: 4% or less, Mn: 3% or less, Cr: 40% to 50%, Mo:
0.5-10%, Fe: 10% or less, N: 0.2% or less, Ti: 0.02-0.5%, Zr: 0.01-0.
5%, W: 0.5-5%, Al: 0.02-0.5%,
The balance is a heat-resistant alloy that consists essentially of Ni and has excellent carburization resistance.
【請求項4】 C:0.1〜0.5%,Si:4%以
下,Mn:3%以下,Cr:40%〜50%,Mo:
0.5〜10%,Fe:10%以下,N:0.2%以
下,Ti:0.02〜0.5%,Zr:0.01〜0.
5%,W:0.5〜5%,およびNb:0.3〜2%,
B:0.005〜0.05%から選ばれる1種もしくは
2種,残部実質的にNiからなる耐浸炭性に優れた耐熱
合金。
4. C: 0.1 to 0.5%, Si: 4% or less, Mn: 3% or less, Cr: 40% to 50%, Mo:
0.5-10%, Fe: 10% or less, N: 0.2% or less, Ti: 0.02-0.5%, Zr: 0.01-0.
5%, W: 0.5 to 5%, and Nb: 0.3 to 2%,
B: A heat-resistant alloy excellent in carburization resistance consisting of one or two kinds selected from 0.005 to 0.05% and the balance substantially consisting of Ni.
【請求項5】 C:0.1〜0.5%,Si:4%以
下,Mn:3%以下,Cr:40%〜50%,Mo:
0.5〜10%,Fe:10%以下,N:0.2%以
下,Ti:0.02〜0.5%,Zr:0.01〜0.
5%,W:0.5〜5%,Al:0.02〜0.5%,
およびNb:0.3〜2%,B:0.005〜0.05
%から選ばれる1種もしくは2種,残部実質的にNiか
らなる耐浸炭性に優れた耐熱合金。
5. C: 0.1 to 0.5%, Si: 4% or less, Mn: 3% or less, Cr: 40% to 50%, Mo:
0.5-10%, Fe: 10% or less, N: 0.2% or less, Ti: 0.02-0.5%, Zr: 0.01-0.
5%, W: 0.5-5%, Al: 0.02-0.5%,
And Nb: 0.3 to 2%, B: 0.005 to 0.05
%, A heat-resistant alloy with excellent carburization resistance consisting of one or two selected from the group consisting of Ni and the balance substantially consisting of Ni.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5866068A (en) * 1995-09-29 1999-02-02 Kubota Corporation Heat-resistant alloy
JP2001113389A (en) * 1999-04-09 2001-04-24 Daido Steel Co Ltd Heat resistant multilayer metallic tube excellent in coking resistance and producing method
JP2003001427A (en) * 2000-06-12 2003-01-08 Daido Steel Co Ltd Heat resistant multilayered metallic tube having excellent-coking resistance and production method therefor

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