JPH08144012A

JPH08144012A - 天然ガス焚き煙突・煙道用鋼

Info

Publication number: JPH08144012A
Application number: JP24273595A
Authority: JP
Inventors: Akira Usami; 明宇佐見; Koji Tanabe; 康児田辺; Hidesato Mabuchi; 秀里間渕; Yukio Tomita; 幸男冨田
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1994-09-21
Filing date: 1995-09-21
Publication date: 1996-06-04
Anticipated expiration: 2015-09-21
Also published as: JP3293022B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低Ｃ、Ｃｒ系鋼として、ステンレス鋼より安
価で、かつ溶接構造用圧延鋼材に比して２倍以上の耐孔
食性を示す天然ガス焚き煙突・煙道用鋼を提供する。【解決手段】重量（％）で、Ｃ：０．０５％以下、Ｍ
ｎ：０．２〜１．２％、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：
０．５〜４．０％未満、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、
Ｎ：０．００５％以下、Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｍｏ：０．０５〜
２．０％を含み、かつＰｃｍ≦０．２８を満足し、残部
がＦｅおよび不可避不純物からなり、さらにＡｌ、Ｎ
ｂ、Ｖの１種または２種以上を所定の重量％含むことを
特徴とする天然ガス焚き煙突・煙道用鋼。（Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｍｎ／２０＋Ｃｒ／２０）

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス焚きボイ
ラー煙突・煙道の濃厚電解質溶液腐食環境で優れた耐食
性を示す天然ガス焚きボイラー煙突・煙道用の溶接構造
用鋼に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に火力発電所では、ボイラーで生じ
た燃焼排気ガスは、脱硫装置、脱硝装置、電気集塵機、
空気予熱器、煙道等の設備を通って煙突に至り、大気中
へ放出される。従来、煙突や煙道の内面には筒身を保護
するためにキャスタブル等の無機系材料を主体としたラ
イニングが施されている例（三菱重工技報、Ｖｏｌ．２
７、Ｎｏ．５、１９９０−９）が主流であった。

【０００３】一方、無機系のライニング材の代わりに、
耐硫酸露点腐食低合金鋼を煙突内筒や煙道に適用する例
も多い（新日本製鐡株式会社カタログ、耐硫酸露点腐食
鋼Ｓ−ＴＥＭＣａｔ．Ｎｏ．ＡＣ１０７ ’９２．７
版）。また同様に、メンテナンスフリー化を目的とし
て、煙突用ライニング材として優れた耐食性を有するオ
ーステナイト系ステンレス鋼が開発され（新日本製鐡株
式会社カタログ、耐硫酸露点腐食ステンレス鋼ＹＵＳ２
６０Ｃａｔ．Ｎｏ．ＳＳ１０９ ’９１．１版）、実
用化されている。

【０００４】また、本発明者らは、ＬＮＧ焚きボイラー
排気ガスの濃縮水腐食環境において優れた耐食性を示す
鋼板を提供することを目的として、特開平６−１５８２
３２号公報において、Ｃｒを７〜１３％、Ｔｉを０．０
０５〜０．１％含有する耐濃縮水腐食性に優れた鋼板を
提案した。さらに、本発明者らは、脱硝設備を有するＬ
ＮＧ焚きボイラーで懸念される酸性硫安腐食環境におい
て優れた耐食性を示す鋼板を提供することを目的とし
て、特願平６−２９３４８号において、Ｃｒを４〜９
％、Ｔｉを０．００５〜０．１％含有する耐食低合金鋼
を提案した。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最近、火力発電所等に
おいて、従来の石炭・石油焚きに加えてＬＮＧ等の天然
ガス焚きが増えている。天然ガスは、石油・石炭に比べ
て含有硫黄分が著しく少なく、燃焼排気ガス中の水分含
有量が高いことが特徴であり、クレーンエネルギーの一
つと称されている。

【０００６】それ故、天然ガス焚き化に伴い、煙突・煙
道における腐食環境は、従来の燃料中のＳに起因する硫
酸露点腐食環境ではない新たな腐食環境に変化している
ことが推定された。

【０００７】本発明者らの調査によれば、天然ガス焚き
ボイラー排気ガス系統の腐食環境は、大別して３種類に
分類されることが判明した。第一は、燃焼排気ガスが水
露点温度以下になった場合に生じる濃縮水による腐食で
あり、第二は、脱硝設備がある場合の酸性硫安による腐
食であり、第三は、水露点濃度以上の温度において付着
物中の含有水分中に腐食性物質が溶解した濃厚電解質溶
液による腐食である。

【０００８】前記第一と第三の腐食環境の違いの一つは
塩化物イオン濃度レベルであり、前記第一の腐食環境で
は高々０．１ｇ／１００ｇＨ₂Ｏ程度であるのに対し
て、前記第三の腐食環境では、ほぼ飽和溶解濃度（約２
７ｇ／１００ｇＨ₂Ｏ、９０℃）となる。

【０００９】天然ガス焚き煙突・煙道の腐食環境を詳細
に調査した結果、煙道・煙突の腐食環境は、１）ボイラ
ーの起動・停止時、２）定常運転時に大別され、鋼材の
腐食に影響する環境は、前記２）であることが判明し
た。この場合、内面温度は１００℃付近となるため、前
記１）で生じる燃焼排気ガス中の水分の結露は生じず、
前記第三の腐食環境が支配的な環境であることが判明し
た。

【００１０】前述の耐硫酸露点腐食ステンレス鋼カタロ
グによると、従来の硫酸露点腐食環境では、煙道内の付
着物のｐＨが０．６〜１．６と極めて低いことが記され
ている。一方、天然ガス焚きの煙道内に生じる濃厚電解
質溶液のｐＨは３．５〜５．５と前記ｐＨよりも高く、
その腐食性は硫酸露点腐食環境と比較すると穏やかでは
あるものの、溶接構造用圧延鋼材（ＪＩＳＳＭ４９０
など）の無塗装使用では耐食性が不足するため適用でき
ないことが、本発明者らの調査で明らかになった。

【００１１】前記の従来技術のうち、耐硫酸露点腐食低
合金鋼や耐硫酸露点腐食ステンレス鋼は、何れも石油・
石炭焚きで懸念される硫酸露点腐食対策として提案され
たもので、天然ガス焚きの煙突・煙道において適用した
場合、下記の課題が生じている。

【００１２】第一に、前記の煙突・煙道内面を無機系材
料でライニングする方法では、排ガス中の腐食性成分や
熱によるライニングの経年劣化が生じるため、劣化状況
に応じたメンテナンスが必要となり、相当の費用と期間
を要している。また、メンテナンスによるプラントの操
業停止により、多大の損失を招くこともある。

【００１３】第二に、前記の耐硫酸露点腐食低合金鋼の
内面への適用では、燃料の天然ガス化に伴い、腐食環境
が前記のように硫酸露点腐食環境から濃厚電解質溶液腐
食環境へ変化したため、硫酸露点腐食環境において生成
する保護性の皮膜が生成しないので、十分な耐食性を発
揮しないといった課題があった。

【００１４】第三に、前記の耐硫酸露点腐食ステンレス
鋼でライニングする方法では、コストが高いといった課
題があった。

【００１５】一方、特開平６−１５８２３２号公報で提
案した耐濃縮水腐食性に優れた鋼板や、特願平６−２９
３４５号で提案した耐酸性硫安腐食性に優れた耐食低合
金鋼では、Ｃｒ添加量が比較的高いためにガス切断が難
しく、プラズマ切断やパウダー切断を必要としているた
め、加工コストが普通鋼や前記の耐露点腐食低合金鋼等
に比べて高くなるといった課題があった。また、煙道・
煙突といった強度部材に適用する場合、Ｃｒをそれぞれ
７〜１９％（特開平６−１５８２３２号公報）、４〜９
％（特願平６−２９３４８号）含有するため、溶接部に
マルテンサイトが生成してＨＡＺ硬さが上昇するので、
溶接部の靱性が劣化するという課題があった。

【００１６】本発明は、かかる問題点を解決すべく、低
Ｃ、Ｃｒ＋α（α；Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏ）系鋼として、ス
テンレス鋼より安価で、かつ溶接構造用圧延鋼材に比し
て２倍以上の耐孔食性を示し、かつ耐濃縮水腐食性に優
れた鋼板や耐酸性硫安腐食性に優れた耐食低合金鋼に比
較して溶接性およびガス切断性に優れた天然ガス焚き煙
突・煙道用鋼を提供することを目的とするものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
とするところは下記のとおりである。（１）重量（％）で、Ｃ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．
２〜１．２％、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：０．５〜
４．０％未満、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．
００５％以下Ｃｕ、ＮｉおよびＭｏの１種または２種以上の合計：
０．０５〜２．０％を含み、Ｐｃｍ≦０．２８を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする天然ガス焚き煙突・煙道用鋼。

【００１８】ただし、Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｍｎ／２０＋Ｃｒ／２０

【００１９】（２）重量（％）で、Ａｌ：０．００５〜
０．０７％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｖ：０．
００５〜０．０５％のうち少なくとも１種を含有するこ
とを特徴とする前項（１）記載の天然ガス焚き煙突・煙
道用鋼。

【００２０】（３）重量（％）で、Ｓｉ：０．０１〜
０．５％、Ｐ：０．０２５％以下を含有することを特徴
とする前項（１）または（２）記載の天然ガス焚き煙突
・煙道用鋼。

【００２１】（４）重量（％）で、Ｔａ：０．００１〜
０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００５０％、ＲＥ
Ｍ：０．０００３〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜
０．０６％、Ｚｒ：０．０００２〜０．１０％のうち少
なくとも１種を含有することを特徴とする前項（３）記
載の天然ガス焚き煙突・煙道用鋼。

【００２２】（５）重量（％）で、Ｃ：０．０１〜０．
１０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜
１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以
下、Ｃｒ：０．５〜９．０％、Ａｌ：０．００５〜０．
１０％、Ｏ：０．００４０％以下、Ｎ：０．００８０％
以下を含み、かつＣｕ、ＮｉおよびＭｏの１種または２
種以上の合計：０．０５〜２．０％を含み、Ｐｃｍ２≦０．７０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とするガス切断性に優れた天然ガス焚き煙突・煙
道用鋼。

【００２３】ただし、Ｐｃｍ２＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋
Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ

【００２４】（６）重量（％）で、Ｎｂ：０．００５〜
０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％、Ｔｉ：０．００
５〜０．０５％、Ｔａ：０．００１〜０．１％のうち１
種または２種以上を含み、および／またはＢ：０．００
０３〜０．００５０％を含み、および／またはＲＥＭ：
０．０００３〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０
６％、Ｚｒ：０．０００２〜０．１０％を含有すること
を特徴とする前項（５）記載のガス切断性に優れた天然
ガス焚き煙突・煙道用鋼。

【００２５】

【作用】以下に本発明を詳細に説明する。以下に本発明
における限定理由を説明する。

【００２６】（１）請求項１〜４本発明の限定要件は上記したとおり、低Ｃ、低Ｓ、中Ｃ
ｒ：０．５〜４．０％未満、Ｃｕ、ＮｉおよびＭｏの１
種または２種以上の合計：０．０５〜２．０％、Ｔｉ添
加、低Ｎの成分からなることが必須である。つまり、低
〔Ｃ〕化によりＦｅ₃Ｃの析出量を抑制し、カソード活
性サイトを減少させる効果と、低〔Ｓ〕、低〔Ｍｎ〕化
によってＣｌ^-イオン等の腐食性アニオンに対するＦｅ
およびＣｒの含水酸化物からなる皮膜の抵抗性を弱める
ＭｎＳ生成の抑制と、中〔Ｃｒ〕化による鋼表面の保護
皮膜の形成の効果、およびＣｕ、ＮｉまたはＭｏが前記
保護皮膜中に濃縮することにより保護皮膜が一層緻密に
なる効果の相乗効果により、鋼板自身の耐孔食性が向上
し、他の防食措置を施すことなく、天然ガス焚き煙突・
煙道における腐食環境で優れた耐孔食性を示し、かつ低
〔Ｃ〕化、Ｔｉ添加、低〔Ｎ〕化、Ｐｃｍ≦０．２８に
より優れたＨＡＺ靱性を示し、かつＣｒの上限を４．０
％未満とすることにより良好なガス切断性を示す鋼板が
得られる。

【００２７】まず、合金元素含有量を前記範囲に限定し
た理由を述べる。Ｃは製鋼上含まれるものであるが、
０．０５％を超えるとＦｅ₃Ｃの析出量増加によりカソ
ード活性サイトが増加して耐孔食性が著しく劣化するだ
けでなくＨＡＺの低温靱性が悪化するので、０．０５％
以下とした。Ｎは多くなるとＨＡＺ靱性を劣化させるた
め、上限を０．００５％とした。

【００２８】Ｍｎは強度、靱性を確保する上で不可欠の
元素であり、かつ鋼中に不純物として存在するＳをＭｎ
Ｓとして固定するために添加するが、０．２％未満では
十分な効果が得られず、また１．２％を超えると加工性
が劣化するので、０．２〜１．２％とした。

【００２９】Ｓは鋼中に不純物として存在するが、その
量が多くなると硫化物を形成し、Ｃｌ^-イオンに対する
ＦｅおよびＣｒの含水酸化物からなる皮膜の抵抗を弱め
るＭｎＳが増加して耐孔食性を著しく悪化させるので、
０．００５％以下とした。

【００３０】Ｃｒは鋼表面に耐孔食性に優れたＦｅおよ
びＣｒの含水酸化物からなる皮膜を生成して鋼の耐孔食
性を向上させるが、その効果は０．５％以上で認められ
る。Ｃｒ単独の添加により十分な耐孔食性を確保するに
は４％以上の添加が必要であるが、４．０％以上添加す
るとガス切断性が低下する。しかし、Ｃｒ添加量が４％
未満でも、Ｃｒ−Ｃｕ、Ｃｒ−ＮｉまたはＣｒ−Ｍｏの
複合添加により、耐孔食性に優れたＦｅおよびＣｒの含
水酸化物からなる皮膜中へのＣｒの濃化が著しく促進さ
れるとともに、Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏが皮膜中へ濃縮す
ることにより皮膜が一層緻密になって耐孔食性は著しく
向上するため、Ｃｒの範囲を０．０５〜４．０％未満と
した。

【００３１】Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏはＣｒと複合添加す
ることにより、耐孔食性に優れたＦｅおよびＣｒの含水
酸化物からなる皮膜中へのＣｒの濃化を著しく促進する
とともに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏが皮膜中へ濃縮することに
より皮膜が一層緻密になって耐孔食性は著しく向上す
る。その効果はＣｕ＋Ｎｉ＋Ｍｏが０．０５％以上で認
められ、また２．０％でほぼ飽和するので、０．０５≦
Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｍｏ≦２．０％の範囲とした。

【００３２】Ｔｉは０．００５％以上添加することで、
鋼中のＣ、Ｎを固定し、カソードサイトとして作用する
ために合金の均一溶解を促進し、アノードとカソードの
分布の遍在を抑制することで均一な全面腐食の進行を促
す結果、局部的な腐食による孔あきを抑制することによ
り耐食性および耐孔あき性を向上させる。また、ＴｉＯ
やＴｉＮを鋼中に形成し、溶接時熱影響部の粒径を微細
化したり、粒内フェライトを生成したりすることによ
り、靱性を向上させる効果がある。この場合、０．１０
％を超えて添加すると靱性が低下するので、その範囲を
０．００５〜０．１０％とした。

【００３３】Ｐｃｍは、０．２８以下でＨＡＺ硬さの上
昇を抑制して靱性が確保されるので、Ｐｃｍ≦０．２８
とした。

【００３４】本発明鋼の基本成分は以上のとおりであ
り、これにより十分に目的を達成することができるが、
さらに目的に対して特性を向上させるために、以下に述
べる元素、すなわちＳｉ、Ｐ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、
Ｂ、ＲＥＭ、Ｃａ、Ｚｒを選択的に添加することによ
り、耐孔食性、強度、靱性の向上についてさらに好まし
い結果が得られる。

【００３５】Ａｌは製鋼時の脱酸元素として添加する
が、０．００５％未満では脱酸効果が少なく、靱性を劣
化させる。一方、０．０７％を超えると耐孔食性が劣化
するので、その量を０．００５〜０．０７％とした。

【００３６】Ｎｂ、Ｖは、それぞれ０．００５％以上添
加すると、Ｃ、Ｎを固定してＣ、Ｎによる強度上昇を抑
制し、加工性を確保するのに有効である。その効果は、
それぞれ０．０５％で十分なので、これらの元素の添加
量を、それぞれ０．００５〜０．０５％とした。

【００３７】Ｓｉは脱酸のために０．０１％以上添加す
ると、ガス成分が低減することによりブローホールが減
少して、ガス切断性がさらに向上するが、０．５０％を
超えるとＨＡＺ靱性が劣化するので、その範囲を０．０
１〜０．５０％とした。Ｐは鋼中に０．０２５％を超え
て含まれるとＨＡＺ靱性が劣化するので、０．０２５％
以下とした。

【００３８】Ｔａは０．００１％以上添加することによ
り、強度、靱性を確保するとともに、耐食性をさらに向
上させる効果があるが、０．１％を超えて添加すると靱
性が劣化するので、その範囲を０．００１〜０．１％と
した。

【００３９】Ｂは０．０００３％以上の添加により焼入
れ性を向上させ、また強度、靱性をさらに改善する。し
かし、その効果は０．００５０％を超えると飽和するの
で、Ｂの範囲を０．０００３〜０．００５０％とした。

【００４０】ＲＥＭは０．０００３％以上の添加によ
り、靱性をさらに向上させるとともにさび粒子の微細化
を促進することにより耐食性をさらに向上させる。しか
し、これらの効果は０．１０％で飽和するので、ＲＥＭ
の範囲を０．０００３〜０．１０％とした。

【００４１】Ｃａは０．００１％以上添加することによ
り、ＣａＳとして不純物であるＳを固定し、耐孔あき性
を向上させるとともに、耐ラメラテア性を向上させるの
に有効な元素である。しかし、これらの効果は、０．０
６％を超えて添加しても飽和するので、Ｃａの範囲を
０．００１〜０．０６％とした。

【００４２】Ｚｒは０．０００２％以上添加することに
より、靱性をさらに向上させるとともに、さび中に微量
に含まれると触媒的な作用でさびの非晶質化を促進し、
耐食性および耐孔あき性をさらに向上させる。しかし、
０．１０％でこれらの効果は飽和するので、Ｚｒの範囲
を０．０００２〜０．１０％とした。

【００４３】（２）請求項５および６本発明の限定要件は上記したとおり、低Ｃ、Ｓｉ添加、
低Ｐ、Ｃｒ：０．５〜９．０％、Ａｌ添加、Ｏ：０．０
０４０％以下、Ｎ：０．００８０％以下、Ｃｕ、Ｎｉお
よびＭｏの１種または２種以上の合計：０．０５〜２．
０％の成分からなることが必須である。

【００４４】この場合、前記（１）と同じ作用により優
れた耐孔食性を示し、Ａｌ、Ｓｉを必須元素として溶鋼
の脱酸を十分行い、鋼中のガス成分（Ｏ、Ｎ）を極力低
減することにより切断面のブローホールを著しく減少さ
せ、かつＣｒの上限を９．０％とすることで優れたガス
切断性を示し、かつ低Ｃ化、低Ｏ化、低Ｎ化、Ａｌ添
加、Ｐｃｍ２≦０．７０とすることにより優れたＨＡＺ
靱性を示す鋼板が得られる。

【００４５】脱酸元素を添加する場合には、Ｃｒの上限
を９．０％まで緩和しても良好なガス切断性が得られる
ようになった。また、耐孔食性に有害なＣの上限を０．
０５％から０．１０％に緩和することができた。同様
に、耐孔食性に有害なＳの上限を０．００５％から０．
０１０％に緩和できた。以上のように、Ｓｉ添加、Ａｌ
添加、低Ｐ、低Ｏ、低Ｎに限定することにより、Ｔｉ添
加の有無に関わらず優れたＨＡＺ靱性を示し、かつＣｒ
を９．０％以下とすることにより良好なガス切断性およ
び耐孔食性を示す鋼板が得られる。

【００４６】まず、合金元素含有量を前記範囲に限定し
た理由を述べる。Ｃは強度確保のために０．０１％以上
添加するが、０．１０％を超えるとＦｅ ₃Ｃの析出量増
加によりカソード活性サイトが増加して耐孔食性が著し
く劣化するだけでなくＨＡＺの低温靱性が悪化するの
で、その範囲を０．０１〜０．１０％とした。

【００４７】Ｓｉは脱酸のために０．０１％以上添加す
ると、ガス成分が低減することによりブローホールが減
少して、ガス切断性がさらに向上するが、０．５０％を
超えるとＨＡＺ靱性が劣化するので、その範囲を０．０
１〜０．５０％とした。

【００４８】Ｍｎは強度、靱性を確保する上で不可欠の
元素であり、かつ鋼中に不純物として存在するＳをＭｎ
Ｓとして固定するために添加するが、０．１％未満では
十分な効果が得られず、また１．５％を超えると加工性
が劣化するので、０．１〜１．５％の範囲とした。

【００４９】Ｐは鋼中に０．０２５％を超えて含まれる
と、ＨＡＺ靱性が劣化するので、０．０２５％以下とし
た。Ｓは鋼中に不純物として存在するが、その量が多く
なると硫化物を形成し、Ｃｌ^-イオンに対するＦｅおよ
びＣｒの含水酸化物からなる皮膜の抵抗を弱めるＭｎＳ
が増加して耐孔食性を著しく悪化させるので、０．０１
０％以下とした。

【００５０】Ｃｒは鋼表面に耐孔食性に優れたＦｅおよ
びＣｒの含水酸化物からなる皮膜を生成し、鋼の耐孔食
性を向上させるが、その効果は０．５％以上で認められ
る。Ｃｒ単独の添加により十分な耐孔食性を確保するに
は、４％以上の添加が必要である。一方、Ｃｒを０．５
％以上の範囲で、Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏと複合添加させ
ることにより、ＦｅおよびＣｒの含水酸化物からなる皮
膜中へのＣｒの濃化が著しく促進するとともに、Ｃｕ、
ＮｉまたはＭｏが皮膜中へ濃縮することによって皮膜が
一層緻密になり、耐孔食性が著しく向上する。パウダー
カッティングなどの非吸熱性のガス切断方法を利用する
ことにより、Ｓｉ添加、低Ｐ、Ａｌ添加、低Ｎ、低Ｏに
限定した場合、脱酸が十分に行われてガス成分が著しく
減少し、これによりブローホールを著しく低減すること
ができ、Ｃｒ：９．０％まで良好なガス切断性を保つこ
とができるので、Ｃｒの範囲を０．５〜９．０％とし
た。ただし、アセチレンガスなどによるガス切断性、耐
孔食性、溶接性および製造コストを考慮すると、その範
囲は３．５〜６．５％が望ましい。

【００５１】Ｃｕ、ＮｉまたはＭｏはＣｒと複合添加す
ることにより耐孔食性に優れたＦｅおよびＣｒの含水酸
化物からなる皮膜中へのＣｒの濃化を著しく促進すると
ともに、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏが皮膜中へ濃縮することによ
り皮膜が一層緻密になるので耐孔食性は著しく向上す
る。その効果はＣｕ＋Ｎｉ＋Ｍｏが０．０５％以上で認
められ、２．０％でほぼ飽和することから、範囲を０．
０５≦Ｃｕ＋Ｎｉ＋Ｍｏ≦２．０％とした。

【００５２】Ａｌは製鋼時の脱酸元素として添加する
が、０．００５％未満では脱酸効果が少なく、十分な靱
性が得られない。一方、０．１０％を超えると耐孔食性
および靱性が劣化するので、その量を０．００５〜０．
１０％とした。Ｏは０．００４０％を超えると、ブロー
ホールの数が著しく増加し、ガス切断性が低下するの
で、その上限を０．００４０％とした。

【００５３】Ｎは０．００８０％を超えると、ＨＡＺ靱
性を劣化させるため、その上限を０．００８０％とし
た。

【００５４】Ｐｃｍ２は０．７０以下でＨＡＺ硬さの上
昇を抑制して靱性が確保されるので、Ｐｃｍ２≦０．７
０とした。

【００５５】本発明鋼の基本成分は以上のとおりであ
り、これにより十分に目的を達成することができるが、
さらに目的に対して特性を向上させるために、以下に述
べる元素、すなわちＮｂ、Ｖ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｂ、ＲＥ
Ｍ、Ｃａ、Ｚｒを選択的に添加することにより、耐孔食
性、強度、靱性の向上についてさらに好ましい結果が得
られる。

【００５６】Ｎｂ、Ｖは、それぞれ０．００５％以上添
加すると、Ｃ、Ｎを固定してＣ、Ｎによる強度上昇を抑
制し、加工性を確保するのに有効である。その効果は、
それぞれ０．０５％で十分なので、これらの元素の添加
量は、それぞれ０．００５〜０．０５％とした。

【００５７】Ｔｉは０．００５％以上添加することで、
鋼中のＣ、Ｎを固定し、カソードサイトとして作用する
ために合金の均一溶解を促進し、アノードとカソードの
分布の遍在を抑制することにより均一な全面腐食の進行
を促す結果、局部的な腐食による孔あきを抑制すること
で耐食性および耐孔あき性をさらに向上させる。また、
ＴｉＯやＴｉＮを鋼中に形成し、溶接時熱影響部の粒径
を微細化したり、粒内フェライトを生成したりすること
により靱性を向上させる効果がある。この場合、０．０
５％を超えて添加すると靱性が劣化するので、その範囲
を０．００５〜０．０５％とした。

【００５８】Ｔａは０．００１％以上添加すると、強
度、靱性を確保するとともに、耐食性をさらに向上させ
る効果があるが、０．１％を超えて添加すると靱性が低
下するので、その範囲を０．００１〜０．１％とした。

【００５９】Ｂは０．０００３％以上添加することによ
り焼入れ性を向上させ、また強度、靱性をさらに改善す
る。その効果は０．００５０％を超えると飽和するの
で、Ｂの範囲を０．０００３〜０．００５０％とした。

【００６０】ＲＥＭは０．０００３％以上の添加によ
り、靱性をさらに向上させるとともに、さび粒子の微細
化を促進することにより耐食性をさらに向上させる。し
かし、これらの効果は０．１０％で飽和するので、ＲＥ
Ｍの範囲を０．０００３〜０．１０％とした。

【００６１】Ｃａは０．００１％以上添加することによ
り、ＣａＳとして不純物であるＳを固定し、耐孔あき性
を向上させるとともに、耐ラメラテア性を向上させるの
に有効な元素である。これらの効果は、０．０６％を超
えて添加しても飽和するので、Ｃａの範囲を０．００１
〜０．０６％とした。

【００６２】Ｚｒは０．０００２％以上添加することに
より、靱性をさらに向上させるとともに、さび中に微量
に含まれると触媒的な作用でさびの非晶質化を促進し、
耐食性および耐孔あき性をさらに向上させる。しかし、
０．１０％でこれらの効果は飽和するので、Ｚｒの範囲
を０．０００２〜０．１０％とした。

【００６３】なお、上述の「効果が飽和する」とは、何
らかの改善効果を期待して添加する合金などの添加量に
比例してその効果も増加する現象に対して、添加量を増
加させてもその効果が増大しなくなる現象を意味する。

【００６４】本発明鋼は、天然ガス焚き煙突・煙道用の
みならず、ｐＨ３．０〜６．５の弱酸性水溶液（結露
水、ドレイン水、循環水など）により腐食が懸念される
部位の構造材料として用いてもよい。

【００６５】

【実施例】以下、本発明の効果を実施例によりさらに具
体的に示す。表１、表２ (表１のつづき）、表７、表８
（表７のつづき−１）、表９（表７のつづき−２）、表
１０（表７のつづき−３）、表１１（表７のつづき−
４）、表１２（表７のつづき−５）、表１３（表７のつ
づき−６）、表１４（表７のつづき−７）、表１５（表
７のつづき−８）、表１６（表７のつづき−９）、表１
７（表７のつづき−１０）、表１８（表７のつづき−１
１）、表１９（表７のつづき−１２）、表２０（表７の
つづき−１３）、表２１（表７のつづき−１４）、表２
２、表２３（表２２のつづき−１）、表２４（表２２の
つづき−２）、表２５（表２２のつづき−３）、表２６
（表２２のつづき−４）、表２７（表２２のつづき−
５）、表２８（表２２のつづき−６）、表２９（表２２
のつづき−７）、表３０（表２２のつづき−８）、表３
１（表２２のつづき−９）、表３２（表２２のつづき−
１０）、表３３（表２２のつづき−１１）、表３４（表
２２のつづき−１２）、表３５（表２２のつづき−１
３）、表３６（表２２のつづき−１４）に比較鋼と本発
明鋼の化学成分を示した。表１、表２の鋼１〜２７およ
び表７〜表３６のＣ０１〜４３、Ｊ０１〜９８につい
て、５０ｋｇ真空溶解炉での溶製、熱間圧延、焼鈍の工
程をいずれの供試鋼についても同一条件で行い、板厚２
４ｍｍ、２０ｍｍ、６ｍｍの鋼板を製造した。

【００６６】腐食試験：それぞれの供試鋼の板厚６ｍｍ
材の板厚中心部から板厚３．０ｍｍの試験片を機械加工
により採取し、下記の腐食試験に供した。なお、比較鋼
Ｎｏ．１は一般溶接構造用鋼（ＪＩＳＳＭ４９０Ｂ）
相当の化学成分、比較鋼Ｎｏ．２はＣｕ−Ｓｂ系の耐硫
酸露点腐食鋼相当の化学成分である。

【００６７】前記したように、煙突、煙道における支配
的な腐食環境は、定常運転時の環境であるので、この知
見に基づき、供試鋼の耐孔食性を評価するために下記の
腐食試験および煙突頂部内面における暴露試験を実施し
た。腐食評価は、最大腐食深さ測定（ｍｍ）により行っ
た。なお、次式に示す最大腐食深さ率により最終評価し
た。

【００６８】

【数１】

【００６９】〔耐食性試験Ｉ〕模擬付着物内埋没腐食
試験この試験は、ボイラーの定常運転時を想定し、付着物中
の水分に腐食性物質が溶解した濃厚電解質腐食環境にお
ける耐孔食性を評価することを目的とした。実煙突内面
の付着物の分析結果に基づく模擬付着物複合塩の組成を
表３に示す。模擬付着物複合塩を試験ビーカー内に入
れ、複合塩中に試験片全体を埋没させ、試験ビーカーを
恒温恒湿槽に入れて、温度８０℃、湿度８０％に保持し
た。試験中、複合塩は空気中の水分を吸湿して常に湿っ
た状態となり、鋼板表面は複合塩が飽和に溶解した濃厚
電解質で覆われるようにした。試験開始６カ月後に試験
片を取り出して最大腐食深さを測定し、耐局部腐食性を
最大腐食深さ率で評価した。

【００７０】〔耐食性試験II〕実煙突・煙道内暴露試験天然ガス焚き火力発電所の煙突・煙道内で腐食環境とし
て最も厳しい煙突頂部内面に試験片を取り付け、試験開
始２年後に試験片を取り外して最大腐食深さ測定により
腐食評価を行った。〔ガス切断性試験〕それぞれの供試材について直切断
（板厚２０ｍｍ）および開先切断（２４ｍｍ厚、３０
°、４０°）を実施し、それぞれの場合のアセチレンガ
スを使用した場合またはパウダー切断を使用した場合の
切断作業性および切断面の状態を評価し、比較鋼Ｎｏ．
１ (ＳＭＡ４９０相当）を基準として、◎；良好、○；
切断易、△；切断難、×；切断不可の評点評価を行っ
た。

【００７１】〔再現溶接継手部衝撃試験〕表１、表２の
各鋼板から１１φ×７０Ｌの再現熱サイクル用試験片を
採取し、熱サイクル、すなわち１３５０℃を最高加熱温
度とし、８００〜５００℃までの冷却時間として１０秒
を付与し、その後２ｍｍＶノッチシャルピー試験片に加
工して衝撃試験を行い、熱サイクルままの靱性特性を調
査した。

【００７２】〔実継手のＨＡＺの衝撃試験〕表７〜表３
６の各鋼板からオーステナイト系被覆アーク溶接棒を使
用して、継手を入熱量：１１．９ｋＪ／ｃｍの条件で作
成し、継手部より２ｍｍＶノッチシャルピー試験片を採
取して衝撃試験を実施し、継手部の靱性特性を前記と同
様の評点評価で行った。

【００７３】表４に腐食試験Ｉ〜II、表５にガス切断性
試験、表６に再現溶接継手部衝撃試験の結果を示した。
また、表７〜表３６にも前記の試験の一部を示した。本
発明鋼はいずれも一般溶接構造用鋼（比較鋼１）に比べ
て、腐食減量率および最大腐食深さ率ともに０．３０よ
り低い値となっており、該環境で優れた耐孔食性を有す
ることがわかる。

【００７４】

【表１】

【００７５】

【表２】

【００７６】

【表３】

【００７７】

【表４】

【００７８】

【表５】

【００７９】

【表６】

【００８０】

【表７】

【００８１】

【表８】

【００８２】

【表９】

【００８３】

【表１０】

【００８４】

【表１１】

【００８５】

【表１２】

【００８６】

【表１３】

【００８７】

【表１４】

【００８８】

【表１５】

【００８９】

【表１６】

【００９０】

【表１７】

【００９１】

【表１８】

【００９２】

【表１９】

【００９３】

【表２０】

【００９４】

【表２１】

【００９５】

【表２２】

【００９６】

【表２３】

【００９７】

【表２４】

【００９８】

【表２５】

【００９９】

【表２６】

【０１００】

【表２７】

【０１０１】

【表２８】

【０１０２】

【表２９】

【０１０３】

【表３０】

【０１０４】

【表３１】

【０１０５】

【表３２】

【０１０６】

【表３３】

【０１０７】

【表３４】

【０１０８】

【表３５】

【０１０９】

【表３６】

【０１１０】（１）請求項１および２の実施例（表１〜
表６）比較鋼Ｎｏ．４および比較鋼Ｎｏ．７から、Ｃｒ量が４
％以上になると切断性が満足しないことがわかる。比較
鋼Ｎｏ．５と本発明鋼Ｎｏ．１５を比較すると、Ｔｉの
添加により継手靱性が改善されることがわかる。

【０１１１】比較鋼Ｎｏ．６と本発明鋼Ｎｏ．１６を比
較すると、低Ｎ化により継手靱性が改善されることがわ
かる。比較鋼７から、Ｐｃｍが０．２８％を超えると継
手靱性が確保されないことがわかる。（２）請求項３および４の実施例（表７〜表２１）比較鋼Ｃ０３から、Ｃが０．０５％を超えると靱性が満
足しないことがわかる。

【０１１２】比較鋼Ｃ０４から、Ｓｉが０．１％未満で
あると靱性が満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ０５か
ら、Ｓｉが０．５％を超えると靱性が満足しないことが
わかる。比較鋼Ｃ０６から、Ｍｎが０．２％未満である
と耐孔食性および靱性が満足しないことがわかる。

【０１１３】比較鋼Ｃ０７から、Ｍｎが１．２％を超え
ると靱性が満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ０８か
ら、Ｐが０．０２５％を超えると靱性が満足しないこと
がわかる。比較鋼Ｃ０９から、Ｓが０．００５％を超え
ると耐孔食性が満足しないことがわかる。

【０１１４】比較鋼Ｃ１０から、Ｃｒが０．５％未満で
あると耐孔食性および靱性が満足しないことがわかる。
比較鋼Ｃ１１から、Ｃｒが４．０％以上であるとアセチ
レンガスによるガス切断性が満足しないことがわかる。
比較鋼Ｃ１２から、Ｔｉが０．００５％未満であると耐
孔食性が満足しないことがわかる。

【０１１５】比較鋼Ｃ１３から、Ｔｉが０．１％を超え
ると靱性が満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ１４か
ら、Ａｌが０．００５％未満であるとガス切断性および
靱性が満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ１５から、Ａ
ｌが０．０７％を超えると靱性が満足しないことがわか
る。

【０１１６】比較鋼Ｃ１６から、Ｎが０．００５０％を
超えると靱性が満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ１７
〜Ｃ２２から、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｍｏの添加量の和が０．０
５％未満であると耐孔食性が満足しないことがわかる。
比較鋼Ｃ２３から、Ｐｃｍが０．２８％を超えると靱性
が満足しないことがわかる。

【０１１７】本発明鋼Ｊ０１〜Ｊ４９から、本発明鋼は
いずれも、耐孔食性、アセチレンガスによるガス切断
性、溶接性に優れた鋼材であることがわかる。（３）請求項５および６の実施例（表２２〜表３６）比較鋼Ｃ２６から、Ｃが０．１％を超えると靱性が満足
しないことがわかる。比較鋼Ｃ２７から、Ｓｉが０．０
１％未満であると靱性が満足しないことがわかる。

【０１１８】比較鋼Ｃ２８から、Ｓｉが０．５％を超え
ると靱性が満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ２９か
ら、Ｍｎが０．１％未満であると耐孔食性および靱性が
満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ３０から、Ｍｎが
１．５％を超えると靱性が満足しないことがわかる。

【０１１９】比較鋼Ｃ３１から、Ｐが０．０２５％を超
えると靱性が満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ３２か
ら、Ｓが０．００５％を超えると耐孔食性が満足しない
ことがわかる。比較鋼Ｃ３３から、Ｃｒが０．５％未満
であると耐孔食性が満足しないことがわかる。

【０１２０】比較鋼Ｃ３４から、Ｃｒが９．０％を超え
るとパウダー切断によるガス切断性が満足しないことが
わかる。比較鋼Ｃ３５から、Ａｌが０．００５％未満で
あるとパウダー切断によるガス切断性および靱性が満足
しないことがわかる。比較鋼Ｃ３６から、Ａｌが０．１
０％を超えると靱性が満足しないことがわかる。

【０１２１】比較鋼Ｃ３７〜Ｃ４０から、Ｃｕ、Ｎｉ、
Ｍｏの添加量の和が０．０５％未満であると耐孔食性が
満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ４１から、Ｏが０．
００４０％を超えるとパウダー切断によるガス切断性が
満足しないことがわかる。比較鋼Ｃ４２から、Ｎが０．
００８０％を超えると靱性が満足しないことがわかる。

【０１２２】比較鋼Ｃ４３から、Ｐｃｍ２が０．７０％
を超えると靱性が満足しないことがわかる。本発明鋼Ｊ
５０〜Ｊ９８から、本発明鋼は何れも耐孔食性、パウダ
ー切断によるガス切断性、溶接性に優れた鋼材であるこ
とがわかる。

【０１２３】

【発明の効果】上記実施例からも明らかなごとく、本発
明鋼は天然ガス焚き用煙突および煙道の内面部材とし
て、従来の耐硫酸露点腐食低合金鋼や一般溶接構造用鋼
に比べて耐孔食性を大幅に改善し、かつガス切断性や溶
接部継手靱性に優れ、かつ耐硫酸露点腐食ステンレス鋼
に比べて安価であり、かつライニング材としての用途の
他に筒身や煙道等の構造部材として採用し、ライニング
を省略できることが可能となるものであり、産業上その
効果は極めて顕著である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田幸男千葉県富津市新富20−１新日本製鐵株式会社技術開発本部内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】重量（％）で、Ｃ：０．０５％以下、Ｍｎ：０．２〜１．２％、Ｓ：０．００５％以下、Ｃｒ：０．５〜４．０％未満、Ｔｉ：０．００５〜０．１％、Ｎ：０．００５％以下Ｃｕ、ＮｉおよびＭｏの１種または２種以上の合計：
０．０５〜２．０％を含み、Ｐｃｍ≦０．２８を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とする天然ガス焚き煙突・煙道用鋼。ただし、Ｐｃｍ＝Ｃ＋Ｍｎ／２０＋Ｃｒ／２０
【請求項２】重量（％）で、Ａｌ：０．００５〜０．０７％、Ｎｂ：０．００５〜０．０５％、Ｖ：０．００５〜０．０５％のうち少なくとも１種を含
有することを特徴とする請求項１記載の天然ガス焚き煙
突・煙道用鋼。
【請求項３】重量（％）で、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｐ：０．０２５％以下を含有することを特徴とする請求
項１または２記載の天然ガス焚き煙突・煙道用鋼。
【請求項４】重量（％）で、Ｔａ：０．００１〜０．１％、Ｂ：０．０００３〜０．００５０％、ＲＥＭ：０．０００３〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０６％、Ｚｒ：０．０００２〜０．１０％のうち少なくとも１種
を含有することを特徴とする請求項３記載の天然ガス焚
き煙突・煙道用鋼。
【請求項５】重量（％）で、Ｃ：０．０１〜０．１０％、Ｓｉ：０．０１〜０．５％、Ｍｎ：０．１〜１．５％、Ｐ：０．０２５％以下、Ｓ：０．０１０％以下、Ｃｒ：０．５〜９．０％、Ａｌ：０．００５〜０．１０％、Ｏ：０．００４０％以下、Ｎ：０．００８０％以下を含み、かつＣｕ、Ｎｉおよび
Ｍｏの１種または２種以上の合計：０．０５〜２．０％
を含み、Ｐｃｍ２≦０．７０を満足し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなること
を特徴とするガス切断性に優れた天然ガス焚き煙突・煙
道用鋼。ただし、Ｐｃｍ２＝Ｃ＋Ｓｉ／３０＋Ｍｎ／２０＋Ｃｕ／２０＋
Ｎｉ／６０＋Ｃｒ／２０＋Ｍｏ／１５＋Ｖ／１０＋５Ｂ
【請求項６】重量（％）で、Ｎｂ：０．００５〜０．１％、Ｖ：０．００５〜０．１％、Ｔｉ：０．００５〜０．０５％、Ｔａ：０．００１〜０．１％のうち１種または２種以上
を含み、および／またはＢ：０．０００３〜０．００５０％を含み、および／ま
たはＲＥＭ：０．０００３〜０．１０％、Ｃａ：０．００１〜０．０６％、Ｚｒ：０．０００２〜０．１０％を含有することを特徴
とする請求項５記載のガス切断性に優れた天然ガス焚き
煙突・煙道用鋼。