JPH08225872A - 耐食性を有するニッケル合金及びそれらの合金から作られる建設部材 - Google Patents
耐食性を有するニッケル合金及びそれらの合金から作られる建設部材Info
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- JPH08225872A JPH08225872A JP7337020A JP33702095A JPH08225872A JP H08225872 A JPH08225872 A JP H08225872A JP 7337020 A JP7337020 A JP 7337020A JP 33702095 A JP33702095 A JP 33702095A JP H08225872 A JPH08225872 A JP H08225872A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は改良された耐食性を有するニッケル
合金に関し、さらに具体的には、例えば、排煙脱硫設備
において発生するような酸、低酸素媒体に対して耐食性
を有するニッケル合金に関し、かつそれらの合金から製
造された建設部材の関する。 【解決手段】 特に酸並びに低酸素媒体に対し改良され
た耐食性を有するニッケル合金は、モリブデンを２０．
５〜２５ｗｔ％、クロムを５〜１１．５ｗｔ％、鉄を＞
５〜８ｗｔ％、マンガンを０．１〜０．６ｗｔ％、バナ
ジウムを０．１〜０．３ｗｔ％、アルミニウムを０．１
〜０．５ｗｔ％、シリコンを０〜０．３ｗｔ％、銅を０
〜０．５ｗｔ％、炭素を０〜０．１ｗｔ％、コバルトを
０〜１ｗｔ％、マグネシウムを０〜０．０４ｗｔ％、カ
ルシウムを０〜０．０１ｗｔ％、及び残余ニッケル及び
不可避的不純物を含む。
合金に関し、さらに具体的には、例えば、排煙脱硫設備
において発生するような酸、低酸素媒体に対して耐食性
を有するニッケル合金に関し、かつそれらの合金から製
造された建設部材の関する。 【解決手段】 特に酸並びに低酸素媒体に対し改良され
た耐食性を有するニッケル合金は、モリブデンを２０．
５〜２５ｗｔ％、クロムを５〜１１．５ｗｔ％、鉄を＞
５〜８ｗｔ％、マンガンを０．１〜０．６ｗｔ％、バナ
ジウムを０．１〜０．３ｗｔ％、アルミニウムを０．１
〜０．５ｗｔ％、シリコンを０〜０．３ｗｔ％、銅を０
〜０．５ｗｔ％、炭素を０〜０．１ｗｔ％、コバルトを
０〜１ｗｔ％、マグネシウムを０〜０．０４ｗｔ％、カ
ルシウムを０〜０．０１ｗｔ％、及び残余ニッケル及び
不可避的不純物を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は改良された耐食性を
有するニッケル合金に関し、さらに具体的には、例え
ば、排煙脱硫設備において発生するような酸、低酸素媒
体に対して耐食性を有するニッケル合金に関し、かつそ
れらの合金から作られた建設部材の関する。
有するニッケル合金に関し、さらに具体的には、例え
ば、排煙脱硫設備において発生するような酸、低酸素媒
体に対して耐食性を有するニッケル合金に関し、かつそ
れらの合金から作られた建設部材の関する。
【０００２】
【従来の技術】ＥＰ−Ａ−０３３４４１０号には、主合
金化組成物としてモリブデンとクロムを含有する多くの
耐食性ニッケル合金が開示され、すなわちこれらの合金
は、１４〜２６ｗｔ％のクロムと３〜１８ｗｔ％のモリ
ブデンとを含む合金、１４．５〜２３ｗｔ％のクロムと
１４〜１７ｗｔ％のモリブデンとを含む合金、２０〜２
４ｗｔ％のクロムと１２〜１７ｗｔ％のモリブデンと２
〜４ｗｔ％のタングステンと２〜８ｗｔ％の鉄とを含む
合金、２２〜２４ｗｔ％のクロムと１５〜１６．５ｗｔ
％のモリブデンとを含む合金である。これらの合金は、
高合金鋼がもはや十分な耐食性を持たないような活発な
腐食条件である化学工業とその周辺技術に特に使用され
る。ＥＰ−Ａ−０３３４４１０号の後述の合金に対して
広い使用範囲が記載されているにも関わらず、ごく最近
の排煙脱硫実験は、この公知のニッケル−クロム−モリ
ブデン−合金の耐食性では、満足できない条件が益々増
えることを示した。これら条件は、強酸であるとともに
高濃度塩素イオンの低オキシダント範囲であり、特に石
膏が堆積物や外被として排煙湿式脱硫中に発生する。別
の問題は、排煙脱硫設備の熱交換装置によって指摘され
る。また、技術的に硫酸再処理は、極端な低オキシダン
ト条件をたびたび形成し、クロムを合金化した公知の金
属材料は、それらの不活性な範囲を越えて容認できない
高腐食消耗結果をもたらす。したがって、このような場
合は、先行技術においてはグラファイトのような材料を
タンク及びパイプに使用する必要があるが、金属材料と
比較して延性の不足及び溶接ができない欠点を有する。
２６〜３０ｗｔ％のモリブデン、７％以下の鉄及び１．
５％以下のクロムを通常は含むニッケルベースの金属材
料であっても、このような適用に対しては不十分であ
る。
金化組成物としてモリブデンとクロムを含有する多くの
耐食性ニッケル合金が開示され、すなわちこれらの合金
は、１４〜２６ｗｔ％のクロムと３〜１８ｗｔ％のモリ
ブデンとを含む合金、１４．５〜２３ｗｔ％のクロムと
１４〜１７ｗｔ％のモリブデンとを含む合金、２０〜２
４ｗｔ％のクロムと１２〜１７ｗｔ％のモリブデンと２
〜４ｗｔ％のタングステンと２〜８ｗｔ％の鉄とを含む
合金、２２〜２４ｗｔ％のクロムと１５〜１６．５ｗｔ
％のモリブデンとを含む合金である。これらの合金は、
高合金鋼がもはや十分な耐食性を持たないような活発な
腐食条件である化学工業とその周辺技術に特に使用され
る。ＥＰ−Ａ−０３３４４１０号の後述の合金に対して
広い使用範囲が記載されているにも関わらず、ごく最近
の排煙脱硫実験は、この公知のニッケル−クロム−モリ
ブデン−合金の耐食性では、満足できない条件が益々増
えることを示した。これら条件は、強酸であるとともに
高濃度塩素イオンの低オキシダント範囲であり、特に石
膏が堆積物や外被として排煙湿式脱硫中に発生する。別
の問題は、排煙脱硫設備の熱交換装置によって指摘され
る。また、技術的に硫酸再処理は、極端な低オキシダン
ト条件をたびたび形成し、クロムを合金化した公知の金
属材料は、それらの不活性な範囲を越えて容認できない
高腐食消耗結果をもたらす。したがって、このような場
合は、先行技術においてはグラファイトのような材料を
タンク及びパイプに使用する必要があるが、金属材料と
比較して延性の不足及び溶接ができない欠点を有する。
２６〜３０ｗｔ％のモリブデン、７％以下の鉄及び１．
５％以下のクロムを通常は含むニッケルベースの金属材
料であっても、このような適用に対しては不十分であ
る。
【０００３】さらに、米国特許第４，８６１，５５０号
は、モリブデンを２５〜３５ｗｔ％、鉄を２〜８ｗｔ
％、アルミニウムを０．３〜２ｗｔ％、バナジウム、タ
ングステン、クロム及び銅元素の少なくとも一種を０．
１〜４ｗｔ％、また場合によってはコバルトを０．５〜
５ｗｔ％さらにボロン、カルシウム、チタニウム、ジル
コニウム、ニオブ及びイットリウムを含有する合金をま
た開示する。これらの耐食性は、ある場合には不十分で
あることが立証される。
は、モリブデンを２５〜３５ｗｔ％、鉄を２〜８ｗｔ
％、アルミニウムを０．３〜２ｗｔ％、バナジウム、タ
ングステン、クロム及び銅元素の少なくとも一種を０．
１〜４ｗｔ％、また場合によってはコバルトを０．５〜
５ｗｔ％さらにボロン、カルシウム、チタニウム、ジル
コニウム、ニオブ及びイットリウムを含有する合金をま
た開示する。これらの耐食性は、ある場合には不十分で
あることが立証される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記よりさらに厳しい条件であっても、十分に
対応できる耐食性を有する金属材料を提供することであ
る。
目的は、上記よりさらに厳しい条件であっても、十分に
対応できる耐食性を有する金属材料を提供することであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題は、次のニッケ
ル合金によって本発明にしたがい解決される。すなわ
ち、 モリブデン ２０．５〜２５ｗｔ％ クロム ５〜１１．５ｗｔ％ 鉄 ＞５〜８ｗｔ％ マンガン ０．１〜０．６ｗｔ％ バナジウム ０．１〜０．３ｗｔ％ アルミニウム ０．１〜０．５ｗｔ％ シリコン ０〜０．３ｗｔ％ 銅 ０〜０．５ｗｔ％ 炭素 ０〜０．１ｗｔ％ コバルト ０〜１ｗｔ％ また、燐及び硫黄のような製造に伴う添加元素の通常混
合物、及び残余ニッケルから成るニッケル合金である。
ル合金によって本発明にしたがい解決される。すなわ
ち、 モリブデン ２０．５〜２５ｗｔ％ クロム ５〜１１．５ｗｔ％ 鉄 ＞５〜８ｗｔ％ マンガン ０．１〜０．６ｗｔ％ バナジウム ０．１〜０．３ｗｔ％ アルミニウム ０．１〜０．５ｗｔ％ シリコン ０〜０．３ｗｔ％ 銅 ０〜０．５ｗｔ％ 炭素 ０〜０．１ｗｔ％ コバルト ０〜１ｗｔ％ また、燐及び硫黄のような製造に伴う添加元素の通常混
合物、及び残余ニッケルから成るニッケル合金である。
【０００６】
【発明の実施の形態、実施例及び発明の効果】本発明
を、次に実施例を参照して詳細に説明する。表１に示す
組成を有するニッケル合金について、多くの試験をし
た。これらの合金は熱間、引き続いて冷間で成形するこ
とにより容易に板にされる。この板は、１１９０℃で３
０分間最終的に溶体化焼きなましを行い、得られた板
は、均一に再結晶した組織であった。合金Ｎｏ．１及び
Ｎｏ．２は、先行技術であり、「ニッケル−クロム−モ
リブデン合金Ｃ−２７６」（ドイツ材料Ｎｏ．２．４８
１９）及び「ニッケル−クロム−モリブデン合金５９」
（ドイツ材料Ｎｏ．２．４６０５）である。合金Ｎｏ．
３及びＮｏ．４は、本発明に従う２種の材料例である。
を、次に実施例を参照して詳細に説明する。表１に示す
組成を有するニッケル合金について、多くの試験をし
た。これらの合金は熱間、引き続いて冷間で成形するこ
とにより容易に板にされる。この板は、１１９０℃で３
０分間最終的に溶体化焼きなましを行い、得られた板
は、均一に再結晶した組織であった。合金Ｎｏ．１及び
Ｎｏ．２は、先行技術であり、「ニッケル−クロム−モ
リブデン合金Ｃ−２７６」（ドイツ材料Ｎｏ．２．４８
１９）及び「ニッケル−クロム−モリブデン合金５９」
（ドイツ材料Ｎｏ．２．４６０５）である。合金Ｎｏ．
３及びＮｏ．４は、本発明に従う２種の材料例である。
【０００７】 表１ 試験した合金の化学組成 合金 組成、重量％ 番号 Ni Mo Cr Fe Mn Si Al V C その他 1 56.25 16.15 15.9 6.19 0.39 0.04 - 0.19 0.005 3.64W 0.91Co 0.12Cu 2 60.25 15.50 22.55 0.99 0.17 0.03 0.24 0.13 0.006 0.03Co 3 62.23 24.80 5.95 6.05 0.28 0.03 0.24 0.18 0.003 0.15Co 0.09Cu 4 58.14 24.86 9.93 6.07 0.29 0.04 0.25 0.20 0.001 0.14Co 0.08Cu それらの耐食性を比較するために、これらの合金を、還
元領域に属する媒体中、及び弱酸化腐食条件に属する媒
体中で試験した。本発明の合金の好ましい使用条件にし
たがい、排煙脱硫の模擬溶液が、上記目的のために選ば
れた。この溶液は、水性硫酸溶液であり、ｐＨの値は１
に調整され、塩化物イオンを７％及びフッ化物イオンを
０．０１％、及び排煙脱硫中に堆積する石膏を１５％有
する。この合金は、１００℃で３０日間この溶液中で試
験され、攪拌されたこの溶液は窒素で覆われていた。石
膏の堆積物と外被とで建設状態にした間隙部に排煙湿式
脱硫中に形成されるところの強酸と、同時に高塩化物イ
オン濃度の低酸素条件との満足な模擬ができることを実
験が示した。
元領域に属する媒体中、及び弱酸化腐食条件に属する媒
体中で試験した。本発明の合金の好ましい使用条件にし
たがい、排煙脱硫の模擬溶液が、上記目的のために選ば
れた。この溶液は、水性硫酸溶液であり、ｐＨの値は１
に調整され、塩化物イオンを７％及びフッ化物イオンを
０．０１％、及び排煙脱硫中に堆積する石膏を１５％有
する。この合金は、１００℃で３０日間この溶液中で試
験され、攪拌されたこの溶液は窒素で覆われていた。石
膏の堆積物と外被とで建設状態にした間隙部に排煙湿式
脱硫中に形成されるところの強酸と、同時に高塩化物イ
オン濃度の低酸素条件との満足な模擬ができることを実
験が示した。
【０００８】試験片表面は、粒度１２０を使用してあら
かじめ研摩した。試験は均一表面腐食とすきま腐食との
双方を行った。この目的のために、１９８６年の「Ｗｅ
ｒｋｓｔｏｆｆｅ ｕｎｄ Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎ」の３
７巻１８３〜１９０頁に記載されるように、ＰＴＦＥク
ラックブロックを準備して３Ｎｃｍのトルクを表面に付
加した。その結果を表２に示す。本発明にしたがう合金
Ｎｏ．３とＮｏ．４の表面腐食は、先行技術の合金Ｎ
ｏ．１及びＮｏ．２と比較してわずかに増加するが、し
かし適切であると見なされる合金でありまだ十分に少な
い。先行技術の合金Ｎｏ．１とＮｏ．２の場合、わずか
０．０２９と０．００６ｍｍ／年と比較的少ない表面除
去であるのに対して、すきま腐食はわずか３０日後でも
０．１７ｍｍまでもの深さに達した。これはまもなく壁
に局部的な穿孔をもたらし、結果として全設備の運転に
悪影響をもたらす。これに対して、本発明にしたがうＮ
ｏ．３とＮｏ．４の合金は、このようなすきま腐食の兆
候を全く示さなかった。これは、数カ月の耐用年数の磨
耗部品として作業者に現在でも見なされている金属低メ
ンテナンス構造物の建設を可能にする。
かじめ研摩した。試験は均一表面腐食とすきま腐食との
双方を行った。この目的のために、１９８６年の「Ｗｅ
ｒｋｓｔｏｆｆｅ ｕｎｄ Ｋｏｒｒｏｓｉｏｎ」の３
７巻１８３〜１９０頁に記載されるように、ＰＴＦＥク
ラックブロックを準備して３Ｎｃｍのトルクを表面に付
加した。その結果を表２に示す。本発明にしたがう合金
Ｎｏ．３とＮｏ．４の表面腐食は、先行技術の合金Ｎ
ｏ．１及びＮｏ．２と比較してわずかに増加するが、し
かし適切であると見なされる合金でありまだ十分に少な
い。先行技術の合金Ｎｏ．１とＮｏ．２の場合、わずか
０．０２９と０．００６ｍｍ／年と比較的少ない表面除
去であるのに対して、すきま腐食はわずか３０日後でも
０．１７ｍｍまでもの深さに達した。これはまもなく壁
に局部的な穿孔をもたらし、結果として全設備の運転に
悪影響をもたらす。これに対して、本発明にしたがうＮ
ｏ．３とＮｏ．４の合金は、このようなすきま腐食の兆
候を全く示さなかった。これは、数カ月の耐用年数の磨
耗部品として作業者に現在でも見なされている金属低メ
ンテナンス構造物の建設を可能にする。
【０００９】 表２ 模擬溶液は、ｐＨ１（Ｈ2 ＳＯ4 ）で７％の塩化物イオン、０．０ １％のフッ化物イオン、１５％の排煙脱硫石膏を含み、窒素で覆って 攪拌して１００℃で３０日後の排煙脱硫模擬溶液中での耐食性 合金番号 表面腐食 隙間腐食深さ ｍｍ／年 ｍｍ 1 0.029 0.17 2 0.006 0.16 3 0.103 0 4 0.061 0 本発明の合金の好ましい使用条件にしたがい、１２０℃
の７０％硫酸及び１２５℃の８０％硫酸が、さらに試験
溶液として選択された。これらの硫酸の濃度範囲及び温
度は、排煙脱硫設備の熱交換装置の実際の使用条件に相
当する。このような試験条件で得られた示唆は、還元条
件の下での廃物硫酸（３０〜９０ｗｔ％）の再処理にお
いて、満足な挙動を推測するための基礎を提供する。比
較試験の結果を表３に示す。先行技術の合金Ｎｏ．１と
Ｎｏ．２は、それらの用途には考えることができないよ
うな高除去比率を示しことが明らかにされる。これとは
逆に、本発明にしたがう合金Ｎｏ．３とＮｏ．４は、こ
れらの非常に低い磨耗損失により有益である。
の７０％硫酸及び１２５℃の８０％硫酸が、さらに試験
溶液として選択された。これらの硫酸の濃度範囲及び温
度は、排煙脱硫設備の熱交換装置の実際の使用条件に相
当する。このような試験条件で得られた示唆は、還元条
件の下での廃物硫酸（３０〜９０ｗｔ％）の再処理にお
いて、満足な挙動を推測するための基礎を提供する。比
較試験の結果を表３に示す。先行技術の合金Ｎｏ．１と
Ｎｏ．２は、それらの用途には考えることができないよ
うな高除去比率を示しことが明らかにされる。これとは
逆に、本発明にしたがう合金Ｎｏ．３とＮｏ．４は、こ
れらの非常に低い磨耗損失により有益である。
【００１０】 表３ 濃縮硫酸の高温媒体中での耐食性 合金番号 表面腐食、ｍｍ／年 ７０％Ｈ2 ＳＯ4 ８０％Ｈ2 ＳＯ4 １２０℃ １２５℃ 1 5.85 1.36 2 7.61 1.91 3 0.09 0.07 4 0.25 0.12 金属の酸洗い分野に典型的に使用されるような、低オキ
シダント無機酸混合物の処理、運搬及び蓄積における本
発明にしたがう合金の使用例を図４に示す。これらの酸
洗い用の酸の比較的に高温度での甚だしい浸食性によ
り、従来の金属構成部材では、＞５ｍｍ／ａの腐食速度
であり（合金１と２を参照）、定期的に交換される磨耗
部品として見なされていた。
シダント無機酸混合物の処理、運搬及び蓄積における本
発明にしたがう合金の使用例を図４に示す。これらの酸
洗い用の酸の比較的に高温度での甚だしい浸食性によ
り、従来の金属構成部材では、＞５ｍｍ／ａの腐食速度
であり（合金１と２を参照）、定期的に交換される磨耗
部品として見なされていた。
【００１１】表４から推測できるように、本発明にした
がう合金、特にＮｏ．３は、実質的に耐久性が長くなる
利点を有した。 表４ Ｎ2 の覆いがなく沸騰温度での１０％ＨＣｌ 中への２１日間浸漬試験後の直線磨耗速度 合金番号 １０％ＨＣｌ、 １０％ＨＣｌ＋２００ｐｐｍＦｅ3 Ｎ2 の覆いなし Ｎ2 の覆いなし １ ６．５６ ７．５５ ２ ８．４９ ６．３１ ３ ０．３４ ０．４２ ４ １．３１ １．５５ 一方で本発明にしたがう合金の鉄成分（５％を越え８％
まで）は、環境技術のために比較的多く蓄積される先行
技術の合金Ｎｏ．１（表１）の製造からの加工屑を下に
安く製造することが可能である。他方で、価格が益々好
ましくなる普通鋼支持板をニッケル基合金で薄く積層し
てなる圧延合わせ複合材料の溶接処理において、鉄の希
釈を制御することが容易になる。
がう合金、特にＮｏ．３は、実質的に耐久性が長くなる
利点を有した。 表４ Ｎ2 の覆いがなく沸騰温度での１０％ＨＣｌ 中への２１日間浸漬試験後の直線磨耗速度 合金番号 １０％ＨＣｌ、 １０％ＨＣｌ＋２００ｐｐｍＦｅ3 Ｎ2 の覆いなし Ｎ2 の覆いなし １ ６．５６ ７．５５ ２ ８．４９ ６．３１ ３ ０．３４ ０．４２ ４ １．３１ １．５５ 一方で本発明にしたがう合金の鉄成分（５％を越え８％
まで）は、環境技術のために比較的多く蓄積される先行
技術の合金Ｎｏ．１（表１）の製造からの加工屑を下に
安く製造することが可能である。他方で、価格が益々好
ましくなる普通鋼支持板をニッケル基合金で薄く積層し
てなる圧延合わせ複合材料の溶接処理において、鉄の希
釈を制御することが容易になる。
【００１２】満足に、例えば、割れのない熱間加工性が
確実となるならば、本発明にしたがうニッケル合金は、
０．００１〜０．０４ｗｔ％のマグネシウム及び０．０
１ｗｔ％以下のカルシウムを含有する。
確実となるならば、本発明にしたがうニッケル合金は、
０．００１〜０．０４ｗｔ％のマグネシウム及び０．０
１ｗｔ％以下のカルシウムを含有する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミカエル クーラー ドイツ連邦共和国，デー−58638 イゼル ローン，アウフ デル エンスト 189
Claims (2)
- 【請求項１】 特に酸並びに低酸素媒体に対し改良され
た耐食性を有するニッケル合金であって、 モリブデン ２０．５〜２５ｗｔ％ クロム ５〜１１．５ｗｔ％ 鉄 ＞５〜８ｗｔ％ マンガン ０．１〜０．６ｗｔ％ バナジウム ０．１〜０．３ｗｔ％ アルミニウム ０．１〜０．５ｗｔ％ シリコン ０〜０．３ｗｔ％ 銅 ０〜０．５ｗｔ％ 炭素 ０〜０．１ｗｔ％ コバルト ０〜１ｗｔ％ マグネシウム ０〜０．０４ｗｔ％ カルシウム ０〜０．０１ｗｔ％ 残余ニッケル及び不可避的不純物から成る改良された耐
食性を有するニッケル合金。 - 【請求項２】 請求項１記載のニッケル合金から作られ
た排煙脱硫設備、または金属の酸洗い工程等において堆
積する廃物の硫酸または無機酸混合物の再処理設備の建
設部材。
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