JPH07258783A - 耐浸炭性に優れた耐熱合金 - Google Patents
耐浸炭性に優れた耐熱合金Info
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- JPH07258783A JPH07258783A JP5162994A JP5162994A JPH07258783A JP H07258783 A JPH07258783 A JP H07258783A JP 5162994 A JP5162994 A JP 5162994A JP 5162994 A JP5162994 A JP 5162994A JP H07258783 A JPH07258783 A JP H07258783A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 石油化学工業用反応管（エチレンクラッキン
グチューブ等）として使用される耐熱合金の高温浸炭抵
抗性の改良 【構成】 この合金は、Ｃ：０．１〜０．５％，Ｓｉ：
４％以下，Ｍｎ：３％以下，Ｃｒ：４０〜５０％，Ｔ
ｉ：０．０５〜０．６％，Ｚｒ：０．０５〜０．６％，
Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜０．８％，Ｗ：０．５〜５％，
Ｎ：０．２％以下，Ｆｅ：１０％以下，残部実質的にＮ
ｉからなる。所望により、上記諸元素と共に下記の
（イ）および／または（ロ）の元素、(イ）Ａｌ：０．
０２〜０．５％、（ロ）Ｎｂ：０．２〜２％，Ｂ：０．
００５〜０．０５％の１種もしくは２種、を含有する。
グチューブ等）として使用される耐熱合金の高温浸炭抵
抗性の改良 【構成】 この合金は、Ｃ：０．１〜０．５％，Ｓｉ：
４％以下，Ｍｎ：３％以下，Ｃｒ：４０〜５０％，Ｔ
ｉ：０．０５〜０．６％，Ｚｒ：０．０５〜０．６％，
Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜０．８％，Ｗ：０．５〜５％，
Ｎ：０．２％以下，Ｆｅ：１０％以下，残部実質的にＮ
ｉからなる。所望により、上記諸元素と共に下記の
（イ）および／または（ロ）の元素、(イ）Ａｌ：０．
０２〜０．５％、（ロ）Ｎｂ：０．２〜２％，Ｂ：０．
００５〜０．０５％の１種もしくは２種、を含有する。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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有し、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。
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有し、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。
【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％，Ｆｅ：１０％以下，Ｎ：０．
２％以下，Ｔｉ：０．０５〜０．６％，Ｚｒ：０．０５
〜０．６％，Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜０．８％，Ｗ：０．
５〜５％，残部実質的にＮｉ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、上記諸元素と
共に、下記の（イ）および／または（ロ）の元素、
（イ）Ａｌ：０．０２〜０．５％、（ロ）Ｎｂ：０．２
〜２％，Ｂ：０．００５〜０．０５％の１種もしくは２
種、を含有する化学組成が与えられる。
Ｃ：０．１〜０．５％，Ｓｉ：４％以下，Ｍｎ：３％以
下，Ｃｒ：４０〜５０％，Ｆｅ：１０％以下，Ｎ：０．
２％以下，Ｔｉ：０．０５〜０．６％，Ｚｒ：０．０５
〜０．６％，Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜０．８％，Ｗ：０．
５〜５％，残部実質的にＮｉ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、上記諸元素と
共に、下記の（イ）および／または（ロ）の元素、
（イ）Ａｌ：０．０２〜０．５％、（ロ）Ｎｂ：０．２
〜２％，Ｂ：０．００５〜０．０５％の１種もしくは２
種、を含有する化学組成が与えられる。
【０００５】
【作用】本発明のニッケル基耐熱合金は、高Ｃｒ高Ｓｉ
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。前記分解炉管の管内面は、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。
本発明の耐熱合金は、改良された耐浸炭性と共に、約１
１５０℃を越える高温環境に対する優れた高温強度およ
び耐酸化性等の諸特性を具備している。
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。前記分解炉管の管内面は、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。
本発明の耐熱合金は、改良された耐浸炭性と共に、約１
１５０℃を越える高温環境に対する優れた高温強度およ
び耐酸化性等の諸特性を具備している。
【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、複雑な長尺品や形状の複雑
な品物の鋳造を可能にする効果を有する。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。このた
め、０．１％以上を必要とする。含有量の増加と共にそ
の効果は増すが、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。
おりである。 Ｃ：０．１〜０．５％ Ｃは、合金の鋳造性を高め、複雑な長尺品や形状の複雑
な品物の鋳造を可能にする効果を有する。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。このた
め、０．１％以上を必要とする。含有量の増加と共にそ
の効果は増すが、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。
【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、これを超え
てはならない。
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、これを超え
てはならない。
【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。
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。
【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優れたバリアー機
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。
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優れたバリアー機
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。
【００１０】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。
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。
【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。
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。
【００１２】Ｔｉ：０．０５〜０．６％ Ｔｉは、高温環境における合金中の二次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を
高め、また一次炭化物としての（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃや（Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｎｂ）Ｃ等の複炭化物が結晶粒界に析出し高
温クリープにおける粒界破壊の抵抗性を高める効果を有
する。この効果を得るためには、後記Ｚｒ量との関係か
ら少なくとも０．０５％を必要とする。しかし、多量に
添加に添加すると、上記炭化物が過剰に析出することに
より、却って高温クリープ破断強度を確保できなくな
る。このため、０．６％を越えてはならない。好ましく
は、０．４％以下である。
長粗大化を抑制することにより高温クリープ破断強度を
高め、また一次炭化物としての（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃや（Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｎｂ）Ｃ等の複炭化物が結晶粒界に析出し高
温クリープにおける粒界破壊の抵抗性を高める効果を有
する。この効果を得るためには、後記Ｚｒ量との関係か
ら少なくとも０．０５％を必要とする。しかし、多量に
添加に添加すると、上記炭化物が過剰に析出することに
より、却って高温クリープ破断強度を確保できなくな
る。このため、０．６％を越えてはならない。好ましく
は、０．４％以下である。
【００１３】Ｚｒ：０．０５〜０．６％ Ｚｒは、一次炭化物としての（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃや（Ｔ
ｉ，Ｚｒ，Ｎｂ）Ｃ等の複炭化物を形成し、結晶粒界に
析出することにより高温クリープにおける粒界破壊抵抗
性の向上に奏効する。この効果を得るためには、Ｔｉ量
との関係から、少なくとも０．０５％であることを要す
る。しかし、過度の増量は上記炭化物の過剰析出により
高温クリープ破断強度の低下をきたす。このため、０．
６％を越えてはならない。好ましくは、０．４％以下で
ある。
ｉ，Ｚｒ，Ｎｂ）Ｃ等の複炭化物を形成し、結晶粒界に
析出することにより高温クリープにおける粒界破壊抵抗
性の向上に奏効する。この効果を得るためには、Ｔｉ量
との関係から、少なくとも０．０５％であることを要す
る。しかし、過度の増量は上記炭化物の過剰析出により
高温クリープ破断強度の低下をきたす。このため、０．
６％を越えてはならない。好ましくは、０．４％以下で
ある。
【００１４】Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜０．８％ ＴｉとＺｒの合計量の下限を０．２％とするのは、両元
素を複合添加することによる高温クリープ改善効果を十
分に発現させるためでああり、また合計量上限を０．８
％とするのは、それを超えると、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃや
（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ）等の炭化物の析出量が過剰となっ
て高温クリープ破断強度の低下をきたすからである。
素を複合添加することによる高温クリープ改善効果を十
分に発現させるためでああり、また合計量上限を０．８
％とするのは、それを超えると、（Ｔｉ，Ｚｒ）Ｃや
（Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ）等の炭化物の析出量が過剰となっ
て高温クリープ破断強度の低下をきたすからである。
【００１５】Ｗ：０．５〜５％ Ｗは、その一部が合金基地（オーステナイト相）中に固
溶して固溶強化作用を奏し、また一部はＣｒ−Ｗ系炭化
物として結晶粒界に析出して粒界破壊の抵抗性を強化す
ることにより、合金のクリープ破断強度を高める。この
効果を得るには、０．５％以上を必要とする。含有量を
増すに伴い、その効果は増大するが、５％を超えると、
室温延性の低下が大きくなるので、これを上限とする。
溶して固溶強化作用を奏し、また一部はＣｒ−Ｗ系炭化
物として結晶粒界に析出して粒界破壊の抵抗性を強化す
ることにより、合金のクリープ破断強度を高める。この
効果を得るには、０．５％以上を必要とする。含有量を
増すに伴い、その効果は増大するが、５％を超えると、
室温延性の低下が大きくなるので、これを上限とする。
【００１６】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。
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。
【００１７】本発明の耐熱合金は、上記諸元素のほか、
所望によりＡｌ，Ｎｂ，Ｂから選ばれる１種または２種
以上の元素が添加される。
所望によりＡｌ，Ｎｂ，Ｂから選ばれる１種または２種
以上の元素が添加される。
【００１８】Ａｌ：０．０２〜０．５％ Ａｌは、高温域で合金表面に酸化皮膜を形成し、合金の
浸炭抵抗性を高める効果を有する。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。
浸炭抵抗性を高める効果を有する。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。
【００１９】Ｎｂ：０．２〜２％ Ｎｂは、合金の凝固過程で、ＮｂＣ，（Ｎｂ，Ｔｉ）Ｃ
等の炭化物，複炭化物を形成する。これらは結晶粒界に
析出して高温クリープにおける粒界破壊の抵抗性を高め
る。また、溶接時の高温割れ発生を防止し、健全な溶接
継手の形成を可能にする。これらの効果は０．２％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、耐酸化性およびクリープ破断強度が低下す
る。このため、２％を上限とする。
等の炭化物，複炭化物を形成する。これらは結晶粒界に
析出して高温クリープにおける粒界破壊の抵抗性を高め
る。また、溶接時の高温割れ発生を防止し、健全な溶接
継手の形成を可能にする。これらの効果は０．２％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、耐酸化性およびクリープ破断強度が低下す
る。このため、２％を上限とする。
【００２０】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。
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。
【００２１】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。
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。
【００２２】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。
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。
【００２３】
【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。
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。
【００２４】〔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。上記浸炭処理とそれにつ
づく酸化処理を１サイクルとして反復実施する。浸炭処
理時間（合計）：２００Ｈｒ，酸化処理時間：１５Ｈ
ｒ。なお、浸炭試験を、浸炭処理と酸化処理が交互する
サイクリックパターンとしたのは、クラッキングチュー
ブの実機使用における反応操業過程（浸炭雰囲気）と、
デコーキング作業過程（酸化雰囲気）とをシミュレート
したものである。 (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、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。
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。上記浸炭処理とそれにつ
づく酸化処理を１サイクルとして反復実施する。浸炭処
理時間（合計）：２００Ｈｒ，酸化処理時間：１５Ｈ
ｒ。なお、浸炭試験を、浸炭処理と酸化処理が交互する
サイクリックパターンとしたのは、クラッキングチュー
ブの実機使用における反応操業過程（浸炭雰囲気）と、
デコーキング作業過程（酸化雰囲気）とをシミュレート
したものである。 (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、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。
【００２５】〔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）
を測定。 試験片：平行部直径５ｍｍ、 試験条件：温度１１５０℃，引張応力１０．８ＭＰａ。
を測定。 試験片：平行部直径５ｍｍ、 試験条件：温度１１５０℃，引張応力１０．８ＭＰａ。
【００２６】〔３〕酸化試験 (1) 試験片サイズ：幅15ｍｍ, 長さ25ｍｍ, 厚さ5 ｍｍ
( 表面は、砥番♯400のサンドペーパで研磨) 。各供試
材につき，３個ずつ用意。 (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。
( 表面は、砥番♯400のサンドペーパで研磨) 。各供試
材につき，３個ずつ用意。 (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。
【００２７】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. １〜６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。
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. １〜６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。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
【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。
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。
【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。
量の深さ方向の分布を示すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項１】 Ｃ：０．１〜０．５％，Ｓｉ：４％以
下，Ｍｎ：３％以下，Ｃｒ：４０〜５０％，Ｆｅ：１０
％以下，Ｎ：０．２％以下，Ｔｉ：０．０５〜０．６
％，Ｚｒ：０．０５〜０．６％，Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜
０．８％，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。 - 【請求項２】 Ｃ：０．１〜０．５％，Ｓｉ：４％以
下，Ｍｎ：３％以下，Ｃｒ：４０〜５０％，Ｆｅ：１０
％以下，Ｎ：０．２％以下，Ｔｉ：０．０５〜０．６
％，Ｚｒ：０．０５〜０．６％，Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜
０．８％，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。 - 【請求項３】 Ｃ：０．１〜０．５％，Ｓｉ：４％以
下，Ｍｎ：３％以下，Ｃｒ：４０〜５０％，Ｆｅ：１０
％以下，Ｎ：０．２％以下，Ｔｉ：０．０５〜０．６
％，Ｚｒ：０．０５〜０．６％，Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜
０．８％，Ｗ：０．５〜５％，およびＮｂ：０．２〜２
％，Ｂ：０．００５〜０．０５％の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。 - 【請求項４】 Ｃ：０．１〜０．５％，Ｓｉ：４％以
下，Ｍｎ：３％以下，Ｃｒ：４０〜５０％，Ｆｅ：１０
％以下，Ｎ：０．２％以下，Ｔｉ：０．０５〜０．６
％，Ｚｒ：０．０５〜０．６％，Ｔｉ＋Ｚｒ：０．２〜
０．８％，Ｗ：０．５〜５％，Ａｌ：０．０２〜０．５
％，およびＮｂ：０．２〜２％，Ｂ：０．００５〜０．
０５％の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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162994A JPH07258783A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 耐浸炭性に優れた耐熱合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5162994A JPH07258783A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 耐浸炭性に優れた耐熱合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07258783A true JPH07258783A (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=12892150
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5162994A Pending JPH07258783A (ja) | 1994-03-23 | 1994-03-23 | 耐浸炭性に優れた耐熱合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07258783A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5866068A (en) * | 1995-09-29 | 1999-02-02 | Kubota Corporation | Heat-resistant alloy |
| US6579628B2 (en) * | 2000-06-12 | 2003-06-17 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Multi-layered anti-coking heat resistant metal tube and method for manufacture thereof |
-
1994
- 1994-03-23 JP JP5162994A patent/JPH07258783A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5866068A (en) * | 1995-09-29 | 1999-02-02 | Kubota Corporation | Heat-resistant alloy |
| US6579628B2 (en) * | 2000-06-12 | 2003-06-17 | Daido Tokushuko Kabushiki Kaisha | Multi-layered anti-coking heat resistant metal tube and method for manufacture thereof |
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