JPH0762498A - 靱性の優れた耐食材料 - Google Patents
靱性の優れた耐食材料Info
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- JPH0762498A JPH0762498A JP20920893A JP20920893A JPH0762498A JP H0762498 A JPH0762498 A JP H0762498A JP 20920893 A JP20920893 A JP 20920893A JP 20920893 A JP20920893 A JP 20920893A JP H0762498 A JPH0762498 A JP H0762498A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 靱性が良好で溶接割れ等を起こさず、曲げ加
工性および高温強度も炭素鋼程度で、かつ高温耐食性の
優れた材料を提供する。 【構成】 本発明による耐食材料は、重量比で炭素：
０．０８％以下、シリコン：０．４％以下、マンガン：
１％以下、クロム：１３．０〜１５．０％、モリブデ
ン：１．５％以下、ニッケル：０．２〜２．０％、ニオ
ブ：０．１〜０．２５％、チタン：０．１５％以下、窒
素：０．０６％以下、及び不可避的不純物を含み残部が
鉄からなる。この耐食材料は溶接熱影響部でも衝撃値が
高く、また、その耐食性も従来の１２Ｃｒ鋼の３倍以上
である。
工性および高温強度も炭素鋼程度で、かつ高温耐食性の
優れた材料を提供する。 【構成】 本発明による耐食材料は、重量比で炭素：
０．０８％以下、シリコン：０．４％以下、マンガン：
１％以下、クロム：１３．０〜１５．０％、モリブデ
ン：１．５％以下、ニッケル：０．２〜２．０％、ニオ
ブ：０．１〜０．２５％、チタン：０．１５％以下、窒
素：０．０６％以下、及び不可避的不純物を含み残部が
鉄からなる。この耐食材料は溶接熱影響部でも衝撃値が
高く、また、その耐食性も従来の１２Ｃｒ鋼の３倍以上
である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ボイラ用熱交換器管材
に好適な靱性の優れた耐食材料に関する。
に好適な靱性の優れた耐食材料に関する。
【０００２】
【従来の技術】ボイラ蒸発器管に使用されるチューブ材
料には、３５０℃以下では主に炭素鋼、５００℃以下で
は主に低合金鋼、５５０℃以下では主に９〜１２Ｃｒ
鋼、それ以上の温度域では主にオーステナイト系ステン
レス鋼が使用される。これらの使用区分は主に高温強度
によって選択されている。一方、ボイラの燃焼ガス等に
曝される部分では時に高温の腐食が問題となる。特に火
炉内では燃焼の輻射をまともに受けチューブ表面の温度
が上がりやすく、また燃焼条件によっては還元雰囲気と
なって腐食雰囲気が形成されるにもかかわらず高温強度
面からは炭素鋼または低合金鋼で充分なことからこれら
の材料が使用されるため耐食性不足となって火炉蒸発器
管は腐食を生じることがある。
料には、３５０℃以下では主に炭素鋼、５００℃以下で
は主に低合金鋼、５５０℃以下では主に９〜１２Ｃｒ
鋼、それ以上の温度域では主にオーステナイト系ステン
レス鋼が使用される。これらの使用区分は主に高温強度
によって選択されている。一方、ボイラの燃焼ガス等に
曝される部分では時に高温の腐食が問題となる。特に火
炉内では燃焼の輻射をまともに受けチューブ表面の温度
が上がりやすく、また燃焼条件によっては還元雰囲気と
なって腐食雰囲気が形成されるにもかかわらず高温強度
面からは炭素鋼または低合金鋼で充分なことからこれら
の材料が使用されるため耐食性不足となって火炉蒸発器
管は腐食を生じることがある。
【０００３】そのような腐食を防止するためにはＣｒ成
分の多い材料が有効であるが、ボイラ内の腐食を防止す
るためには少なくとも１２％以上のＣｒ添加鋼が必要で
ある。現在ボイラの熱交換器に使用できる材料としては
１２Ｃｒ鋼や１７Ｃｒ鋼等のフェライト系鋼および１８
Ｃｒ−８Ｎｉ鋼等のオーステナイト系ステンレス鋼があ
る。この内１２Ｃｒ鋼は耐食性が少し不足、オーステナ
イト系ステンレス鋼はチューブ内面に高温水が通るよう
な場所では応力腐食割れの心配がある。またフェライト
系の１７Ｃｒ鋼は溶接部の靱性が低いため溶接割れある
いは曲げ応力が加わった時の脆性破壊が心配である。
分の多い材料が有効であるが、ボイラ内の腐食を防止す
るためには少なくとも１２％以上のＣｒ添加鋼が必要で
ある。現在ボイラの熱交換器に使用できる材料としては
１２Ｃｒ鋼や１７Ｃｒ鋼等のフェライト系鋼および１８
Ｃｒ−８Ｎｉ鋼等のオーステナイト系ステンレス鋼があ
る。この内１２Ｃｒ鋼は耐食性が少し不足、オーステナ
イト系ステンレス鋼はチューブ内面に高温水が通るよう
な場所では応力腐食割れの心配がある。またフェライト
系の１７Ｃｒ鋼は溶接部の靱性が低いため溶接割れある
いは曲げ応力が加わった時の脆性破壊が心配である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は靱性が
良好で溶接割れ等を起こさず、曲げ加工性および高温強
度も従来の炭素鋼程度で、かつ高温耐食性の優れた材料
を提供することを課題としている。
良好で溶接割れ等を起こさず、曲げ加工性および高温強
度も従来の炭素鋼程度で、かつ高温耐食性の優れた材料
を提供することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
できる材料として、重量比で炭素：０．０８％以下、シ
リコン：０．４％以下、マンガン：１％以下、クロム１
３．０〜１５．０％、モリブデン：１．５％以下、ニッ
ケル：０．２〜２．０％、ニオブ：０．１〜０．２５
％、チタン：０．１５％以下、窒素：０．０６％以下、
及び不可避的不純物を含み残部が鉄からなる靱性の優れ
た耐食材料を提供する。
できる材料として、重量比で炭素：０．０８％以下、シ
リコン：０．４％以下、マンガン：１％以下、クロム１
３．０〜１５．０％、モリブデン：１．５％以下、ニッ
ケル：０．２〜２．０％、ニオブ：０．１〜０．２５
％、チタン：０．１５％以下、窒素：０．０６％以下、
及び不可避的不純物を含み残部が鉄からなる靱性の優れ
た耐食材料を提供する。
【０００６】
【作用】以下に本発明による材料における成分限定理由
を述べる。
を述べる。
【０００７】炭素（Ｃ）：Ｃは炭化物を形成し高温強度
を向上させるが、０．１％を越えるとマルテンサイト相
を生成し溶接部に於ける組織が不安定となる。また過剰
な炭化物を形成し靱性を低下させないため０．０８％以
下とする。
を向上させるが、０．１％を越えるとマルテンサイト相
を生成し溶接部に於ける組織が不安定となる。また過剰
な炭化物を形成し靱性を低下させないため０．０８％以
下とする。
【０００８】シリコン（Ｓｉ）：Ｓｉは脱酸材として有
用な元素であるが、必要以上の添加は靱性を低下させる
ため０．４％以下とする。
用な元素であるが、必要以上の添加は靱性を低下させる
ため０．４％以下とする。
【０００９】マイガン（Ｍｎ）：Ｍｎも脱酸材として有
用な元素である。この元素も必要以上に添加すると靱性
を低下させるため１％以下とする。
用な元素である。この元素も必要以上に添加すると靱性
を低下させるため１％以下とする。
【００１０】クロム（Ｃｒ）：Ｃｒは耐食性の改善に最
も有効な元素で、目標の高温耐食性を得るには１３％以
上を必要とするが過剰の添加は靱性を低下させるため１
３％以上、１５％以下とする。
も有効な元素で、目標の高温耐食性を得るには１３％以
上を必要とするが過剰の添加は靱性を低下させるため１
３％以上、１５％以下とする。
【００１１】モリブデン（Ｍｏ）：Ｍｏはマトリックス
に固溶し特に高温強度の向上に効果があるが、過剰の添
加は靱性を低下させるため１．５％以下とする。
に固溶し特に高温強度の向上に効果があるが、過剰の添
加は靱性を低下させるため１．５％以下とする。
【００１２】ニオブ（Ｎｂ）：Ｎｂは炭化物を形成し結
晶粒を細粒化し靱性の向上に効果があるが、過剰の添加
は靱性を低下させるため０．１％以上、０．２５％以下
とする。
晶粒を細粒化し靱性の向上に効果があるが、過剰の添加
は靱性を低下させるため０．１％以上、０．２５％以下
とする。
【００１３】チタン（Ｔｉ）：Ｔｉも炭化物を形成して
結晶粒を細粒化し靱性の向上に効果があるが、過剰の添
加は靱性を低下させるので０．１５％以下とする。
結晶粒を細粒化し靱性の向上に効果があるが、過剰の添
加は靱性を低下させるので０．１５％以下とする。
【００１４】ニッケル（Ｎｉ）：Ｎｉは焼入れ性を向上
させマルテンサイトを増やし靱性を向上させるが、高価
な元素であり過度の添加はコスト上昇を招くので０．２
〜２．０％とする。
させマルテンサイトを増やし靱性を向上させるが、高価
な元素であり過度の添加はコスト上昇を招くので０．２
〜２．０％とする。
【００１５】窒素（Ｎ）：Ｎは焼入れ性を向上させマル
テンサイトを増やし靱性を向上させるが、過度の添加は
靱性を劣化させるので０．０６％以下とする。
テンサイトを増やし靱性を向上させるが、過度の添加は
靱性を劣化させるので０．０６％以下とする。
【００１６】
【実施例】以下に、実施例に基づいて本発明を説明す
る。本発明の高温耐食材料は、基本的にＣｒを１３％以
上にして耐食性を持たせながらいかにしてボイラ用熱交
換器管材として必要な高温強度、溶接性および曲げ加工
性を確保するか、特にこれまで高Ｃｒ鋼の弱点である靱
性をいかに改善するかという点に主眼を置いている。
る。本発明の高温耐食材料は、基本的にＣｒを１３％以
上にして耐食性を持たせながらいかにしてボイラ用熱交
換器管材として必要な高温強度、溶接性および曲げ加工
性を確保するか、特にこれまで高Ｃｒ鋼の弱点である靱
性をいかに改善するかという点に主眼を置いている。
【００１７】本発明材及び比較材の鉄以外の化学成分を
表１に示す。材料番号ＡからＤまでが本発明による材
料、ＥからＭまでが比較材である。全ての材料は５０ｋ
ｇの真空高周波溶解炉にて溶製した後、高温で鍛造しそ
の後９５０℃で焼きならしを行ない、次いで７３０℃で
焼鈍した。各材料の常温に於ける引張試験、衝撃試験お
よび硬さ測定の結果を表２に示す。
表１に示す。材料番号ＡからＤまでが本発明による材
料、ＥからＭまでが比較材である。全ての材料は５０ｋ
ｇの真空高周波溶解炉にて溶製した後、高温で鍛造しそ
の後９５０℃で焼きならしを行ない、次いで７３０℃で
焼鈍した。各材料の常温に於ける引張試験、衝撃試験お
よび硬さ測定の結果を表２に示す。
【００１８】
【表１】
【００１９】
【表２】
【００２０】ＡからＤの本発明材に比べＥからＭの材料
の衝撃値が劣ることが判る。Ｅの材料はＣが過剰である
ため、Ｆの材料はＳｉ及びＭｎが過剰であるため、Ｇの
材料はＣｒが過剰であるため、Ｈの材料はＭｏが過剰で
あるため、Ｉの材料はＮｂを含まないため、Ｊの材料は
Ｎｂが過剰であるため、Ｋの材料はＴｉが過剰であるた
め、Ｌの材料はＮｉを含まないため、またＭの材料はＮ
が過剰であるため、それぞれ靱性を表す衝撃値が低い。
の衝撃値が劣ることが判る。Ｅの材料はＣが過剰である
ため、Ｆの材料はＳｉ及びＭｎが過剰であるため、Ｇの
材料はＣｒが過剰であるため、Ｈの材料はＭｏが過剰で
あるため、Ｉの材料はＮｂを含まないため、Ｊの材料は
Ｎｂが過剰であるため、Ｋの材料はＴｉが過剰であるた
め、Ｌの材料はＮｉを含まないため、またＭの材料はＮ
が過剰であるため、それぞれ靱性を表す衝撃値が低い。
【００２１】Ｅの材料はＣが過剰であるため、ビッカー
ス硬さがＨｖ２００を越えており曲げ加工性の点で問題
がある。さらに比較的衝撃値が良好なＩについては表３
に示すように溶接熱影響部を再現した熱処理を行なうと
結晶粒が粗大化するため衝撃値が著しく劣化する。これ
はＮｂが添加されておらず結晶粒の微細化が行なわれな
いためである。
ス硬さがＨｖ２００を越えており曲げ加工性の点で問題
がある。さらに比較的衝撃値が良好なＩについては表３
に示すように溶接熱影響部を再現した熱処理を行なうと
結晶粒が粗大化するため衝撃値が著しく劣化する。これ
はＮｂが添加されておらず結晶粒の微細化が行なわれな
いためである。
【００２２】
【表３】
【００２３】Ｊ，ＫおよびＬの材料は再現熱処理を行な
うと更に衝撃値が下がっている。この溶接熱影響部を再
現した熱処理後でも本発明による材料は良好な衝撃値を
有している。本発明材の耐食性を表４に示す。腐食雰囲
気は塩素成分を含む燃料を燃焼するボイラの火炉の条件
を再現した。比較材はＪＩＳのＳＴＢＡ２６（９％Ｃ
ｒ）とＳＵＳ４１０（１２Ｃｒ）を用いた。Ｃｒが９％
及び１２％では大きな腐食重量減を示すのに対し本発明
による材料は優れた耐食性を示し、従来の１２Ｃｒ鋼の
３倍以上の耐食性を有することが判る。
うと更に衝撃値が下がっている。この溶接熱影響部を再
現した熱処理後でも本発明による材料は良好な衝撃値を
有している。本発明材の耐食性を表４に示す。腐食雰囲
気は塩素成分を含む燃料を燃焼するボイラの火炉の条件
を再現した。比較材はＪＩＳのＳＴＢＡ２６（９％Ｃ
ｒ）とＳＵＳ４１０（１２Ｃｒ）を用いた。Ｃｒが９％
及び１２％では大きな腐食重量減を示すのに対し本発明
による材料は優れた耐食性を示し、従来の１２Ｃｒ鋼の
３倍以上の耐食性を有することが判る。
【００２４】
【表４】
【００２５】
【発明の効果】本発明の高温耐食材は、優れた耐食性を
有し、靱性が優れており特に溶接部に於ける靱性低下の
少ない材料であることから、腐食性の厳しい産業用ボイ
ラを中心に火炉蒸発器管に使用することができる。これ
により安定した操業が可能になると共に、腐食による定
期的なチューブ更新を行なう必要がなく資源節約にな
る。
有し、靱性が優れており特に溶接部に於ける靱性低下の
少ない材料であることから、腐食性の厳しい産業用ボイ
ラを中心に火炉蒸発器管に使用することができる。これ
により安定した操業が可能になると共に、腐食による定
期的なチューブ更新を行なう必要がなく資源節約にな
る。
Claims (1)
- 【請求項１】 重量比で炭素：０．０８％以下、シリコ
ン：０．４％以下、マンガン：１％以下、クロム１３．
０〜１５．０％、モリブデン：１．５％以下、ニッケ
ル：０．２〜２．０％、ニオブ：０．１〜０．２５％、
チタン：０．１５％以下、窒素：０．０６％以下、及び
不可避的不純物を含み残部が鉄からなる靱性の優れた耐
食材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20920893A JPH0762498A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 靱性の優れた耐食材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20920893A JPH0762498A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 靱性の優れた耐食材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0762498A true JPH0762498A (ja) | 1995-03-07 |
Family
ID=16569151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20920893A Withdrawn JPH0762498A (ja) | 1993-08-24 | 1993-08-24 | 靱性の優れた耐食材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0762498A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1207214A3 (en) * | 2000-11-15 | 2006-04-05 | JFE Steel Corporation | Soft Cr-containing steel |
| JP2010281085A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Katsuto Kitamura | 手摺棒状材とその加工方法及びこれに用いる曲げ加工治具 |
-
1993
- 1993-08-24 JP JP20920893A patent/JPH0762498A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1207214A3 (en) * | 2000-11-15 | 2006-04-05 | JFE Steel Corporation | Soft Cr-containing steel |
| US7341690B2 (en) | 2000-11-15 | 2008-03-11 | Jfe Steel Corporation | Soft Cr-containing steel |
| USRE44709E1 (en) | 2000-11-15 | 2014-01-21 | Jfe Steel Corporation | Soft Cr-containing steel |
| JP2010281085A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Katsuto Kitamura | 手摺棒状材とその加工方法及びこれに用いる曲げ加工治具 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20001031 |