JPH08946B2 - 耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材および管 - Google Patents

耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材および管

Info

Publication number
JPH08946B2
JPH08946B2 JP63207160A JP20716088A JPH08946B2 JP H08946 B2 JPH08946 B2 JP H08946B2 JP 63207160 A JP63207160 A JP 63207160A JP 20716088 A JP20716088 A JP 20716088A JP H08946 B2 JPH08946 B2 JP H08946B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corrosion resistance
absorption
steel
corrosion
steel material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP63207160A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0254740A (ja
Inventor
廣士 佐藤
治夫 泊里
武典 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kobe Steel Ltd
Original Assignee
Kobe Steel Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kobe Steel Ltd filed Critical Kobe Steel Ltd
Priority to JP63207160A priority Critical patent/JPH08946B2/ja
Publication of JPH0254740A publication Critical patent/JPH0254740A/ja
Publication of JPH08946B2 publication Critical patent/JPH08946B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A30/00Adapting or protecting infrastructure or their operation
    • Y02A30/27Relating to heating, ventilation or air conditioning [HVAC] technologies
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/62Absorption based systems

Landscapes

  • Sorption Type Refrigeration Machines (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、臭化リチウム水溶液を吸収液とする吸収式
熱機器類に使用される鋼材、並びに該鋼材を用いて作製
される管体に関するものである。尚上記吸収式熱機器類
としては、吸収式冷凍機,吸収式冷温水機,吸収式ヒー
トポンプ等が例示されるが、要は吸収液の吸収濃度によ
る冷媒分圧の変化を利用して熱移動を行なわせる装置で
あれば、装置の詳細機構等を問わず全て本発明の対象と
なる。従って以下においては吸収式冷凍機の場合を代表
例に取り挙げて説明を行なうが、これによって本発明の
技術的範囲が限定解釈されるものではない。
[従来の技術] 吸収式冷凍機は、所謂圧縮機型冷凍機に代る低価格乃
至小型効用機器として普及しはじめており、特に太陽熱
利用装置の拡充に伴い、特にビルディングにおける空調
用吸収式冷暖房システムの分野を中心として更に幅広く
利用されていく傾向にある。
この様な吸収式冷凍機の構成材料としては、溶接性に
優れ且つ安価な汎用材料、例えばSM材(溶接構造用圧延
鋼材)やSS材(一般構造用圧延鋼材)等の軟鋼板が使用
され、溶接材料としては同成分系のものが用いられてき
た。
ところで吸収式冷凍機のもっとも基本的な概念は第1
図に示す通りであって、凝縮器1,蒸発器2,吸収器3,再生
器4,熱交換器5を基本構成とし、これらが弁やポンプを
介して配管されている。尚図は一重効用タイプであり、
二重効用タイプ、その他の変形タイプであっても以下述
べるのと同様の問題がある。即ちこの様な吸収式冷凍シ
ステムに用いられる臭化シチウ水溶液は比較的農厚であ
り、特に再生器4の内部及び再生器4から吸収器3に向
う輸液配管(熱交換器5を通る管を含む)の内部には相
当の農厚な臭化リチウム水溶液が存在し、これらの中で
も再生器4内部及び熱交換器5に向う配管内では相当な
高温となる。この様な高濃度、特に高温高濃度の臭化リ
チウム水溶液は腐食性が強く、これを考慮した対策を講
じておくことが望まれている。そこで臭化リチウム水溶
液に腐食抑制剤として、水酸化リチウムを添加したり、
或いは各種のクロム酸塩やモリブデン酸塩を添加するこ
とが検討されている。
しかしながら上記の様な腐食抑制剤は防食効果が弱
く、孔食或は時に全面腐食を招いて前者の場合は有毒な
農厚塩類溶液の漏出事故を起こす危険があり、後者の場
合は塩類溶液の汚染や劣化、或はスケールの生成に伴う
熱交換器5内での伝熱性能の低下といった問題を経て、
遂には装置としての継続使用が不可能となる。尚前者の
場合は液漏れ事故に止まらず、突然の破損事故につなが
る危険性すら内包するものである。
この様なところから、耐食性が良いとされているステ
ンレス鋼を使用することが検討され、全面腐食の防止に
は有効であることが確認されたが、却って孔食深さを増
大させ、或は新たに応力腐食割れの恐れが指摘されるに
至り、危険性の高い腐食損傷という面では、ステンレス
鋼の使用はむしろ改悪と言わなければならない。そこで
本発明者らは、ステンレス鋼の使用によるこの様な危険
性の増大についてその原因を究明すべく種々研究を行な
った。それによれば、ステンレス鋼の耐食性にもっとも
大きく寄与していると考えられているCrとNiが、ステン
レス鋼における必要含有量レベルにおいては、却って驚
くべきことに、塩類溶液に対する耐孔食性および耐応力
腐食割れ性を大きく劣化させる原因となっていることが
分かった。従って高温高濃度臭化リチウム水溶液を用い
る吸収式冷凍機を始めとする当分野における耐食性改善
技術の開発に当たっては、従来耐食性材料として知られ
ていたものの中から適当なものを選択してくるという対
応策は全く無力であり、従って従来耐食性改善手段とし
て知られていた技術的事項をいったん白紙に戻し、全面
腐食、孔食および応力腐食割れという3つの特性に対し
て、好影響を示す元素と悪影響を示す元素に区分けする
というところから出発し直すと共に、各元素の影響力お
よびその作用機構を考察し、更にそれら元素の相互作用
を究明するという立場から検討しなければならない。
[発明が解決しようとする課題] 本発明はこの様な状況下になされたものであって、吸
収式冷凍機を始めとする吸収式熱機器において、高濃度
(特に高温高濃度)な臭化リチウム水溶液と接する部分
に使用された場合に全面腐食、孔食および応力腐食割れ
に対して優れた抵抗性を示すことのできる鋼材を開発す
る目的で種々検討した。
[課題を解決する為の手段] 上記目的を達成することのできた本発明の鋼材は、臭
化リチウム水溶液を吸収液として用いる吸収式熱機器用
鋼材であって、 C:0.25%以下 Si:0.20〜3% Mn:1%以下 を含有する他、 P:0.05〜0.15% Cr:0.25〜11.5% Ni:0.05〜10% よりなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有し、残
部をFeおよび不可避不純物で構成したことを基本的要旨
とするものである。またこの成分組成に対して、更に S:0.020〜0.10% V:0.01〜0.5% Ti:0.005〜0.5% Nb:0.005〜0.5% よりなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有せしめ
たものも本発明鋼材として提供される。そしてこれらの
鋼材は上記の様な吸収式熱機器における構成材料、例え
ば容器壁材、管板材、胴材、煙管材、或はその他配管類
や弁類等の素材として利用できる他、共金溶接用溶接材
料として応用することも可能である。
[作用] 本発明鋼材における各種合金元素の添加理由および添
加量の設定理由を説明する。
C:0.25%以下 Cは強度確保の為に必要な元素であるが、含有量が多
くなり過ぎると延性および靭性が劣化し、また溶接性に
も悪影響を及ぼすようになるので、0.25%を上限とし
た。
Si:0.20〜3% Siは、高温高濃度臭化リチウム水溶液中での耐孔食性
及び耐全面腐食性の改善に欠くことのできない元素の1
つであって、その効果を得るためには0.20%以上の添加
が必要である。一方、3%を越えるとその効果が飽和す
るとともに、加工性が劣化する。
Mn:1%以下 Mnは、製鋼時の脱酸、脱硫や、強度上昇、溶接性向上
などに有効であるが、全面腐食及び孔食を増長するもっ
とも重要な有害元素である。そこで、その上限を1%と
した。尚0.5%以下にすれば更に好ましい。
P:0.05〜0.15% Pは一般に不純物として含まれるものであるが、本発
明者等の研究によれば高温高濃度臭化リチウム水溶液に
対する鋼材の耐孔食性改善に著しい有効性を示す元素で
あることが明らかとなった。そしてその効果を得るには
0.05%以上の添加が必要であることも分かった。しかし
0.15%を越えて添加すると、靭性および溶接性を悪化さ
せ、特に溶接時の高温割れ性を促進する傾向が認められ
る。
Cr:0.25〜11.5% 前述の如く、Crをステンレス鋼レベル(通常12%以
上)で含有させることは、高温高濃度臭化リチウム水溶
液中での耐孔食性および耐応力腐食割れ性を著しく劣化
させる原因となる。従って本発明者等は種々検討し、1
1.5%以下に抑えるべきであることを知ったが、11.5%
以下では耐全面腐食性および耐孔食性において著効を示
し、耐食性改善にとって不可欠の元素であった。Crにお
けるこの様な効果が認められるには、0.25%以上の含有
が必要である。
Ni:0.05〜10% Niは耐全面腐食性と耐孔食性の改善にとっていずれも
著効を示す元素であり、特に耐全面腐食性の改善効果が
著しい。但し0.05%未満ではそれらの効果が現われず、
一方過剰配合では応力腐食割れ感受性を高めるので10%
を上限と定めた。
尚P,Cr,Niは上述の如くほぼ同様の効果を示す元素で
あり、これらの1種を配合すれば上記の効果が得られる
が、2種以上配合すれば各々を単独で添加したときに比
べて特に顕著な効果が示される。
S:0.020〜0.10% Sは一般に不純物として含まれているものであるが、
高温高濃度臭化リチウム水溶液環境という条件の下では
耐全面腐食性の改善に有効な元素であることが分かっ
た。Sが上記効果を発揮するには0.020%以上の添加が
必要であるが、過剰添加は靭性、溶接性、加工性等の劣
化を招くので、0.10%を上限と定めた。尚Sの添加効果
はPとの併用添加において特に顕著であることが確かめ
られている。
V:0.01〜0.5% Ti:0.005〜0.5% Nb:0.005〜0.5% これら3元素も上記範囲内においてSと同様の耐全面
腐食性改善効果を示し、更に耐孔食性向上効果を発揮す
ることも分かった。但しいずれの元素も0.5%を越える
と、その効果が飽和するとともに靭性の劣化を招くので
0.5%を上限とした。
尚S,V,Ti,Nbは上述の如くほぼ同様の効果を示す元素
であり、これらの1種を配合すれば上記の効果が得られ
るが、2種以上配合すれば各々の単独で添加したときに
比べて特に顕著な効果が示される。
本発明における重要基本元素は上記の通りであるが、
それらの作用効果発現に悪影響を与えないという限度で
あれば他の元素が含有されていてもよく、その様な元素
としてはCu,Al,Mo,Ca,REM等が示される。
上記成分組成からなる鋼材は、前述の如く吸収式熱機
器における色々な構造材料として使用され、高温高濃度
塩類溶液と接する側において耐孔食性、耐全面腐食性お
よび耐応力腐食割れ性を発揮するが、鋼材表面に圧延工
程で生成した黒皮(酸化物皮膜)をつけたままで使用す
るよりは、この黒皮を除去してから使用する方が好まし
いことが分かった。この理由は十分に解明されおらない
が、鋼材中成分、特にFe,P,Ni,Cr等が塩類溶液との接触
によって塩(例えばLiBr)と反応して反応生成物皮膜を
形成し、この皮膜がそれ自身再生能を有すると共に不働
態化皮膜として作用し、より優れた耐食性を発揮するか
らであろうと考えられる。又、黒皮(酸化皮膜)の存在
が耐食性に悪影響を及ぼす理由として次の事項が考えら
れる。
黒皮と地鉄の間に腐食電池が形成される。
黒皮は一般に貴な電位を有し、従って地鉄を陽分極し
て孔食の発生を促進する。
黒皮は一般に格子欠陥を多数含有しており、従って孔
食の発生起点となり易い。
[実施例] 実施例1 第1表に示す成分組成からなる鋼を真空溶解法によっ
て溶製し、熱間鍛造および熱間圧延を施して160mmw×3
〜6mmtの鋼板にした後、70mm×70mmの大きさに切出し
た。ショットブラスト法によって脱スケールした後、試
料片の中央部をTIG法(但し溶加棒を使用せず)でリメ
ルトした。この模擬溶接によって溶接残留応力が負荷さ
れ、次に述べる溶液浸漬実験において応力腐食割れ試験
片を兼ねることとなる。尚表中の本発明鋼において、第
1群とは請求項(1)の条件を満足するものを示し、第
2群とは請求項(2)の条件を満足するものを示す。
上記で得た試料を65%−LiBr+2000ppm−Li2CrO4+0.
02N−LiOH水溶液(200℃中へ500時間浸漬し、 腐食速度の算出 最大孔食深さの測定 応力腐食割れの有無の確認 を夫々行なった。
についは浸漬後の試験片を10%くえん酸2水素アン
モニウム水溶液中で陰極電解してスケールを除去し、浸
漬前後の重量変化により算出し、 についてはデプスゲージを用いて測定し、 については目視観察により行なった。
試験結果は第2表に示す通りである。尚表中の「腐食
速度」とは耐全面腐食性の評価項目となるものである。
実施例2 上述実施例1では、試験前にTIG処理をしており、従
って試料表面にはTIG時(リメルト時)に生成した酸化
皮膜が付着した状態であった。
実施例2では、請求項(3)の効果を実証することを
目的として、実施例1で用いたサンプルをピックアップ
し、TIG処理後再度ショットピーニングを施して、酸化
皮膜を完全に除去した状態で腐食速度、孔食、応
力腐食割れの評価を行なった。
試験条件、評価方法はすべて実施例1と同様である。
試験結果を第2表に示す。
(イ)本発明鋼材における効果は著しいこと。
(ロ)特に、耐孔食性の改善が著しいことなどが明らか
である。
従って、本発明の鋼材について酸化皮膜を除去した状
態で臭化リチウム水溶液系などの吸収液と接して反応生
成物を反応せしめることによって、耐食性向上が図れる
ものである。
比較鋼(A−1)〜(A−11)の夫々について成分組
成と試験結果の関係を述べる。
(A−1) Mnが上限条件を越えると共に、P,Cr,Niの選択的必須
成分が下限条件を満足しないので耐全面腐食性および耐
孔食性がいずれも劣悪であった。
(A−2) Mnは上限条件を守ったので耐孔食性は(A−1)に比
べて少し改善されたが(但し評価自体は×印)、P,Cr,N
iが下限条件を満足しておらないので、耐全面腐食性は
(A−1)並みの低さを示した。
(A−3) P,Ni,Crの3成分についてはCrが本発明要件を満足し
たが、Mnが大過剰添加されていると共に、Cが多く、Si
が少ない。従って耐孔食性は劣悪であり、耐全面腐食性
も悪かった。
(A−4) Crが多くステンレス鋼に相当するものであるため、耐
応力腐食割れ性の評価が悪かった。尚最大孔食深さの項
目において若干の難が残るのは耐全面腐食性が大変良好
で、孔食発生頻度が少ない為、かえって孔食が一度発生
するとそこに腐食電流が集中しやすくなるためである。
(A−5) (A−4)に比べてCrが更に多くなり、耐応力腐食割
れの評価が悪いだけでなく、最大孔食深さも劣悪になっ
た。
(A−6) Mnが多く、P,Cr,Niが下限条件を満たさないというの
は(A−1)と同じであり、更にSiも下限条件をわずか
に満たしておらず、全面腐食および孔食共に悪い評価が
与えられた。
(A−7) Niが上限条件を越えているので応力腐食割れが発生し
た。
(A−8) Mnが多く、P,Ni,Cr共に少ないので耐食性が低かっ
た。
(A−9) Pが上限を超える為、TIG法によって熱応力を与えた
ときに溶接割れが発生した。
(A−10) Siが上限を超える為加工性が低下し、例えば熱間鍛造
時に割れが発生した。
(A−11) Sが上限を超える為加工性が低下し、冷間圧延に際し
て圧延割れが発生した。
これらの比較鋼に対し、本発明鋼は第1群,第2群共
に本発明の条件を満足したので、全ての項目において優
れた評価が与えられた。
[発明の効果] 本発明鋼は上記の様な成分組成からなることによっ
て、耐全面腐食性、耐孔食性および耐応力腐食割れ性の
全項目において優れた効果を示す。従って臭化リチウム
水溶液を使用する吸収式熱機器に対して優れた耐食性を
与えることができ、これら熱機器の操業における安定性
を長期間に亘って保証し得る様になった。
【図面の簡単な説明】
第1図は吸収式冷凍機の概念図である。 1……凝縮器、2……蒸発器 3……吸収器、4……再生器 5……熱交換器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】臭化リチウム水溶液を吸収液として用いる
    吸収式熱機器用鋼材であって、 C:0.25%(重量%の意味、以下同じ)以下 Si:0.20〜3% Mn:1%以下 を含有する他、 P:0.05〜0.15% Cr:0.25〜11.5% Ni:0.05〜10% よりなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有し、残
    部がFeおよび不可避不純物からなるものであることを特
    徴とする耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材。
  2. 【請求項2】C:0.25%以下 Si:0.20〜3% Mn:1%以下 を含有する他、 P:0.05〜0.15% Cr:0.25〜11.5% Ni:0.05〜10% よりなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有し、 更に S:0.020〜0.10% V:0.01〜0.5% Ti:0.005〜0.5% Nb:0.005〜0.5% よりなる群から選ばれる1種又は2種以上を含有し、残
    部がFeおよび不可避不純物からなるものであることを特
    徴とする耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材。
  3. 【請求項3】請求項(1)または(2)の鋼材を用いて
    管状に形成され、且つ表面の酸化物皮膜が除去されてい
    ることによって、操業環境下で吸収式熱機器用塩類溶液
    との反応生成物皮膜を形成する様に構成されてなること
    を特徴とする吸収式熱機器用管。
JP63207160A 1988-08-19 1988-08-19 耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材および管 Expired - Lifetime JPH08946B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63207160A JPH08946B2 (ja) 1988-08-19 1988-08-19 耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材および管

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63207160A JPH08946B2 (ja) 1988-08-19 1988-08-19 耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材および管

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0254740A JPH0254740A (ja) 1990-02-23
JPH08946B2 true JPH08946B2 (ja) 1996-01-10

Family

ID=16535220

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63207160A Expired - Lifetime JPH08946B2 (ja) 1988-08-19 1988-08-19 耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材および管

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08946B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102330026B (zh) * 2011-09-09 2013-01-09 武钢集团昆明钢铁股份有限公司 高强度耐腐蚀抗震钢及其制备方法
JP5842854B2 (ja) 2013-04-04 2016-01-13 トヨタ自動車株式会社 ステンレス鋼およびその製造方法
CN109910416B (zh) * 2019-01-31 2020-08-28 武汉科技大学 一种钢板防腐蚀防辐射方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3627668C1 (de) * 1986-08-14 1988-03-24 Thyssen Stahl Ag Gut schweissbaren Baustahl mit hoher Bestaendigkeit gegen Spannungsrisskorrosion
JPS63143241A (ja) * 1986-12-04 1988-06-15 Sumitomo Metal Ind Ltd エンジン排ガス用マフラ−管

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0254740A (ja) 1990-02-23

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3173502B1 (en) Ferritic stainless steel and method for producing same, and heat exchanger equipped with ferritic stainless steel as member
US5183198A (en) Method of producing clad steel plate having good low-temperature toughness
JP5588868B2 (ja) 尿素水タンク用フェライト系ステンレス鋼
KR20150110800A (ko) 브레이징성이 우수한 페라이트계 스테인리스 강판, 열 교환기, 열 교환기용 페라이트계 스테인리스 강판, 페라이트계 스테인리스강, 연료 공급계 부재용 페라이트계 스테인리스강 및 연료 공급계 부품
JPH0244896B2 (ja)
CN105980613A (zh) 铁素体系不锈钢及其制造方法
JPH05247594A (ja) 耐候性に優れた二相ステンレス鋼
JPH08946B2 (ja) 耐食性に優れた吸収式熱機器用鋼材および管
US4102677A (en) Austenitic stainless steel
Du Toit et al. An overview of the heat-affected zone sensitization and stress corrosion cracking behaviour of 12% chromium type 1.4003 ferritic stainless steel
CN107971653A (zh) 一种无铋不锈钢药芯焊丝
CN111266713B (zh) 一种超低温304l奥氏体不锈钢焊接用的熔敷金属材料及制备方法
JP3869906B2 (ja) アンモニア−水系吸収サイクル熱交換器用ステンレス鋼
JPS61136662A (ja) 耐応力腐食割れ性にすぐれたオ−ステナイト系ステンレス鋼
JPH11236654A (ja) ロウ接性に優れたアンモニア−水系吸収式サイクル熱交換器用ステンレス鋼
JP3546113B2 (ja) アンモニア−水系吸収サイクル熱交換器用ステンレス鋼
CN112063919B (zh) 一种双相不锈钢
JP3333331B2 (ja) 吸収式冷温水機用オ−ステナイト系ステンレス鋼
JPH02298237A (ja) 吸収冷凍機
JP3524302B2 (ja) 吸収式冷温水機用オーステナイト系ステンレス鋼
JPH0211721A (ja) 耐応力腐食割れ性に優れた液体アンモニア用低温圧力容器鋼材の製造方法
JPS63157838A (ja) 耐隙間腐食性に優れる2相ステンレス鋼
JPH0219447A (ja) フェライト系ステンレス鋼
JPH10130793A (ja) 吸収式冷温水機用耐塩Ni添加炭素鋼
JP3591067B2 (ja) 耐溝食性に優れた電縫鋼管の製造方法