JPH08269641A - 耐応力腐食割れ性に優れた給湯配管用オーステナイト系ステンレス鋼管 - Google Patents

耐応力腐食割れ性に優れた給湯配管用オーステナイト系ステンレス鋼管

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JPH08269641A
JPH08269641A JP9753995A JP9753995A JPH08269641A JP H08269641 A JPH08269641 A JP H08269641A JP 9753995 A JP9753995 A JP 9753995A JP 9753995 A JP9753995 A JP 9753995A JP H08269641 A JPH08269641 A JP H08269641A
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JP
Japan
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stress corrosion
corrosion cracking
steel pipe
pipe
resistance
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Application number
JP9753995A
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English (en)
Inventor
Wakahiro Harada
和加大 原田
Mitsuaki Nishikawa
光昭 西川
Toshiro Adachi
俊郎 足立
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Nippon Steel Nisshin Co Ltd
Original Assignee
Nisshin Steel Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐孔食性と耐隙間腐食性を有し、かつ優れた
耐応力腐食割れ性を有する屋内配管用オーステナイト系
ステンレス鋼管を提供する。 【構成】 質量%で、C :0.05%以下、Si:
2.5〜4.0%、Mn:0.8%以下、P :0.0
45%以下、S :0.005%以下、Ni:6〜20
%、Cr:16〜25%、Cu:1.5〜4.0%、N
:0.05%以下、Mo:0.3%をこえ1.5%未
満、Al:0. 2%以下を含み、残部Feおよび不可避的
不純物からなる耐応力腐食割れ性に優れた給湯屋内配管
用オーステナイト系ステンレス鋼管。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は給湯屋内配管に使用され
る耐応力腐食割れ性に優れたオーステナイト系ステンレ
ス鋼管に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来よりホテル、マンションなどのビル
の給水、給湯用屋内配管としては亜鉛めっき鋼管(SG
P)、塩ビライニング鋼管や銅管が用いられていた。し
かし、原水の汚染にともない、水分中の塩素イオンの増
加や滅菌のための残留塩素の存在により、鋼管の腐食問
題が深刻化している。とくに給湯用途に使用されている
銅管においては孔食による漏水や腐食にともなう銅イオ
ンの溶出による青水の問題などが生じている。これらの
問題を解決すべく最近、ステンレス鋼給湯管の使用が検
討されている。現在使用されている屋内配管用のステン
レス鋼管はオーステナイト系のSUS304が主であ
る。ステンレス鋼管は、ステンレス鋼帯を側端部が対向
するように曲成して断面円形とし、造管溶接を行って作
られる。ステンレス鋼管で屋内配管を行う長所は、従来
管に比べて耐食性に優れること、また銅管を用いる場合
よりも水温を上げることが可能であることや配管内の流
速を上げることが可能であり、施工上の制約が少ないこ
とが挙げられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】造管後のステンレス鋼
管には溶接ひずみが存在するために、SUS304のよ
うなオーステナイト系のステンレス鋼では50℃以上の温
水環境において、応力腐食割れを生じることが懸念され
る。そのために溶接後に焼鈍を行い、溶接ひずみを除去
する策が取られている。しかし、造管後に焼鈍を行うと
一工程増えるためにコスト的に不利になることから、現
状の屋内配管用ステンレス鋼管は未焼鈍のまま出荷され
ることが多い。また、溶接継手施工の際に酸化スケール
が生成すると、耐食性が低下するため、ガスーシールを
行い、溶接スケールが生じないようにする必要がある。
しかし、ガスーシール技術の差によって、スケールの状
態が異なってくるために、特別な注意をはらう必要があ
る。
【0004】さらに、屋内配管は使用される場所や部位
によってはL字やU字に加工される場合もあり、その加
工において生じた加工ひずみにより、応力腐食割れを起
こすことが懸念される。これらの加工管は加工後に焼鈍
することが困難であるために、応力腐食割れの防止策が
とれない。また、給湯温度の上昇や流速の上昇にともな
い、残留塩素の存在する温水環境においては、溶接部の
孔食あるいはメカニカル継手における金属と金属の隙間
部やパッキンと金属の隙間部では隙間腐食の発生が懸念
される。これらの腐食は応力腐食割れの起点にもなる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、質量%で、C
:0.05%以下、Si:2.5〜4.0%、Mn:
0.8%以下、P :0.045%以下、S :0.00
5%以下、Ni:6〜20%、Cr:16〜25%、C
u:1.5〜4.0%、N :0.05%以下、Mo:
0.3%をこえ1.5%未満、Al:0. 2%以下を含
み、残部Feおよび不可避的不純物からなる耐応力腐食割
れ性に優れた給湯配管用オーステナイト系ステンレス鋼
管を提供する。
【0006】
【作用】発明者らは応力腐食割れ挙動と合金元素の関係
を検討し、特開平1ー159351に開示した。すなわち、Moと
Nは強力な不動態化元素で、腐食された部分を強力に再
不動態化する。しかし、再不動態化されない部分が残る
と、周囲部分が強力に再不動態化されていることと相ま
ってその部分は過度の腐食を受ける。この腐食部に応力
が集中して応力腐食割れにいたることがわかった。一
方、Cuは食孔部や隙間腐食部に比較的均一に析出し、腐
食の局在化を阻止するとともに耐応力腐食割れ性を改善
することが判明した。さらに、約3mass%のSiを添加す
ると、Moを添加しても応力腐食割れが生じにくくなり、
耐応力腐食割れ性と耐孔食、耐隙間腐食性を改善できる
ことを知見した。以上の知見を基に、給湯用屋内配管と
して、残留塩素の存在する温水環境における溶接部や加
工部の耐応力腐食割れ性、耐孔食性、ならびに継手部に
おける耐隙間腐食性を有し、造管性も有するオーステナ
イト系ステンレス鋼管を発明した。以下に本ステンレス
鋼管母材の成分限定理由を説明する。
【0007】C:オーステナイトを安定にする強力な元
素であり、耐応力腐食割れ性や耐隙間腐食性には大きな
影響を与えないが、溶接部などでの粒界腐食感受性を高
めることから上限を0.05mass%とした。
【0008】Si:本発明鋼管では重要な元素の一つで
あり、Cuの存在のもとで耐応力腐食割れ性を高める。
また、Moの添加による耐応力腐食割れ性の低下をとも
なうことなく、 Moの耐隙間腐食性の改善効果を支援
する極めて有用な元素であり、耐孔食性の向上にも寄与
している。これらの効果を得るには2.5mass%未満で
は十分でない。しかし、Siは強力なフェライト生成元
素であり、Niの使用量をできるだけ最小限にとどめる
ために上限を4.0mass%とする。さらに、Siの添加
により、溶接時にSiの優先酸化が生じ、Crの酸化を
防ぐため、造管後のビードおよび溶接継手近傍に生じる
酸化スケールによる耐食性の低下を防止するのに有効で
ある。
【0009】Mn:腐食の起点となりやすい硫化物を形
成し、耐隙間腐食性や耐孔食性を損ねるので、その含有
量は少ないほどよい。しかし、極低化にすると造管性が
低下すること、さらにMnの極低化には配合原料が高価
になることから、製鋼上不可避的に混入してくる程度の
量として上限を0.8mass%とした。
【0010】P:本発明鋼ではとくに低減する必要はな
いが、耐応力腐食割れ性には有害な元素であることから
通常のステンレス鋼に許容される0.045mass%を上
限をとした。
【0011】S:鋼中のMnと硫化物を形成し、耐隙間
腐食性や耐孔食性に有害であるので、出来る限り低い方
がよく、また、造管性を低下させるために上限を0.0
05mass%とした。
【0012】Ni:オーステナイト相を保持するための
主要元素であり、メカニカル継手部などの耐隙間腐食性
に対しても効果的であるために6mass%は必要である。
20mass%を超えるとコスト的に不利となるので上限を
20mass%とした。
【0013】Cr:ステンレス鋼においては耐食性を付
与するために必要不可欠元素であり、残留塩素の存在す
る給湯温水環境では耐孔食性の観点から16mass%以上
必要である。Cr量が多ければ多いほど、耐食性は向上
するが、オーステナイト相を維持するためのNi等の添
加量が増し、また製造性や加工性が損なわれるので上限
を25mass%とした。
【0014】Cu:本発明鋼において重要な元素であ
る。残留塩素の存在する給湯温水環境で耐応力腐食割れ
性の改善に有効に作用する。その効果は添加量が多いほ
ど大きい。80℃以上の給湯管環境においては1.5ma
ss%以上必要である。しかし、4.0mass%を超える
と、その効果は飽和し、熱間加工性も低下するために、
上限を4.0mass%とした。
【0015】N:耐応力腐食割れ性に有害である。一
方、孔食や隙間腐食を防止するには有効な元素である。
本発明においてはSiとCuを高レベルで含み、さらに
Moを添加しているのでNの添加は特に必要でなく、上
限を0.05mass%とした。
【0016】Mo:耐隙間腐食性や耐孔食性の改善に極
めて有効な元素であるが、耐応力腐食割れ性には有害で
ある。しかし、屋内配管としての耐食性、とくに継手に
おける耐隙間腐食性を考慮すると、添加する必要があ
り、下限を0.3mass%とした。本発明では耐応力腐食
割れ性に有効なCu、Siを添加しているため1.5ma
ss%未満の添加であれば耐応力腐食割れ性を損なうこと
がないために、上限を1.5mass%とした。
【0017】Al:耐応力腐食割れ性の改善に有効な元
素であるが、添加量が0.2mass%を超えると、造管性
が低下するために、上限を0.2mass%とした。
【0018】溶接継手では造管ビードと溶接ビードが重
なり、その近傍ではスケールが強くなり、本発明管にお
いても腐食が集中することが懸念される。したがって、
造管後に酸洗を施し、造管時の酸化スケールを除去する
ことが望ましい。酸洗方法としては、例えば硝酸とフッ
酸からなる混酸中に浸漬して行う。
【0019】
【実施例】
実施例1:市販のSUS304、SUS316鋼管と本発明鋼管(20
Su、1tmm)を用い、溶接部ならびに加工部の応力腐食
割れ性を調査した。表1に用いた鋼管の化学成分を示
す。図1に試験片の形状を示す。試験液には20%Na
Cl+Na2Cr27溶液を用い、106℃の沸騰条件
で浸漬試験を行い、応力腐食割れが発生するまでの期間
を調べた。図2に試験結果を示す。溶接継手においては
SUS304管は3日後に割れが発生した。SUS316管は10
日後に割れが発生した。本発明鋼管は 20日間の試験
においても割れが生じなかった。溶接部において、本発
明鋼管はSUS304管やSUS316管より優れた耐応力腐食割れ
性を示した。また、加工管においては SUS304管は3日
後に割れが発生した。SUS316管は13日後に割れが発生
した。本発明鋼管は20日経過しても割れは生じなかっ
た。加工部においても、本発明鋼管はSUS304管やSUS316
管より優れた耐応力腐食割れ性を示した。
【0020】
【表1】
【0021】実施例2:実施例1で用いたSUS304、SUS3
16鋼管と本発明鋼管の溶接継手管の給湯環境における耐
応力腐食割れ限界温度を調査した。上水に1000pp
mのClを加えた80℃の試験水を試験配管中に流動
させ、1ヶ月後の腐食状況を調査した。表2に試験結果
を示す。溶接時にガスシールを行わないと、SUS304鋼管
には貫通腐食が認められ、SUS316鋼管でも貫通には到ら
ない腐食が認められた。しかし、本発明鋼管には腐食が
認められなかった。また、溶接時にガスシールを行って
も、SUS304鋼管は腐食していたが、本発明鋼管に腐食は
認められなかった。本発明鋼管の場合には溶接時のガス
シール技術にかかわらず、SUS304鋼管より優れた耐食性
を有することがわかった。なお、造管後に焼鈍を行わな
いとSUS304鋼管では応力腐食割れを生じたが、本発明鋼
管は腐食していなかった。本発明鋼管では応力腐食割れ
防止のために行う焼鈍を省略しても、優れた耐応力腐食
割れ性を有することがわかった。
【0022】
【表2】
【0023】実施例3:実施例1で用いたSUS304、SUS3
16鋼管と本発明鋼管(20Su、1tmm)の溶接部を切り出
して、定電位法により孔食電位を測定した。図3に試験
片の形状を示す。TIG溶接は裏面のガスシール有・無
の2条件について行った。試験片を80℃、Ar脱気状態の
試験液中で48〜72時間保持し、腐食電流と腐食状態によ
り孔食電位を評価した。図4にCl濃度変化に対する
各試験片の孔食電位を示す。給湯環境におけるステンレ
ス鋼管の電位は約0.1 V vs.SCEと予想され、上水の
水質基準の上限である200ppmClを参照すると、ガ
スシールを行わない場合、SUS304は腐食領域にあるが、
SUS316と本発明鋼管は耐食領域にある。しかし、本発明
鋼管の孔食電位は比較材より若干高く、溶接部における
孔食性に優れている。また、本発明鋼管は比較材に比べ
溶接時のガスシール有無による孔食電位の変化が小さい
のが特徴であり、溶接時に特別なシーリングを必要とし
ない。これは本開発鋼は溶接時に酸化スケールが生じに
くいためである。本発明鋼管の耐孔食性から、残留塩素
の存在する給湯配管環境でも充分適用できることがわか
る。
【0024】
【発明の効果】本発明により、給湯用屋内配管として、
残留塩素の存在する温水環境における溶接部や加工部の
耐応力腐食割れ性、耐孔食性、ならびに継手部における
耐隙間腐食性を有し、造管性も有するオーステナイト系
ステンレス鋼管の提供が可能となった。とくに、耐応力
腐食割れ性に優れているため、溶接後に焼鈍を行う必要
がなく、コスト低減につながる。さらに、溶接時に耐食
性低下につながる酸化スケールが生じにくいことから、
ガスシールについて特別な注意を行わなくてもすむこと
も工業上有用な特性である。
【図面の簡単な説明】
【図1】耐応力腐食割れ試験で用いた試験片の形状を示
す図。
【図2】耐応力腐食割れ性試験結果を示すず。
【図3】定孔食電位の測定に用いた試験片の形状を示す
図。
【図4】定電位法による各試験片の孔食電位の測定結果
を示すグラフ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】質量%で、C :0.05%以下、Si:
    2.5〜4.0%、Mn:0.8%以下、P :0.0
    45%以下、S :0.005%以下、Ni:6〜20
    %、Cr:16〜25%、Cu:1.5〜4.0%、N
    :0.05%以下、Mo:0.3%をこえ1.5%未
    満、Al:0. 2%以下を含み、残部Feおよび不可避的
    不純物からなる耐応力腐食割れ性に優れた給湯配管用オ
    ーステナイト系ステンレス鋼管。
JP9753995A 1995-03-31 1995-03-31 耐応力腐食割れ性に優れた給湯配管用オーステナイト系ステンレス鋼管 Pending JPH08269641A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007009314A (ja) * 2005-07-04 2007-01-18 Nisshin Steel Co Ltd Cu含有オーステナイト系ステンレス鋼材
JP2010121190A (ja) * 2008-11-21 2010-06-03 Nisshin Steel Co Ltd 高圧水素輸送用オーステナイト系ステンレス鋼溶接管およびその製造方法
JP2010210157A (ja) * 2009-03-11 2010-09-24 Hitachi Appliances Inc 給湯機

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040130