JPH10110237A - 熱間加工性に優れた耐酸露点腐食鋼 - Google Patents
熱間加工性に優れた耐酸露点腐食鋼Info
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- JPH10110237A JPH10110237A JP8267209A JP26720996A JPH10110237A JP H10110237 A JPH10110237 A JP H10110237A JP 8267209 A JP8267209 A JP 8267209A JP 26720996 A JP26720996 A JP 26720996A JP H10110237 A JPH10110237 A JP H10110237A
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- Cleaning And De-Greasing Of Metallic Materials By Chemical Methods (AREA)
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Abstract
抵抗性を有するとともに熱間加工性にも優れ、且つ、廉
価で施工し易い鋼を提供する。 【解決手段】重量%で、C:0.01〜0.15%、S
i:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜0.5%、P:
0.03%以下、S:0.005%以下、Cu:0.2
〜1.0%、Ni:0.5%以下、Cr:2.0%以
下、Al:0.1%以下、V:0.2%以下、Nb:
0.2%以下、Ti:0.2%以下、Sn及びSbの1
種又は2種の合計が0.01〜1.0%、並びにB:
0.001〜0.01%及びMo:0.01〜0.5%
の1種以上を含有し、残部はFe及び不可避不純物から
なる熱間加工性に優れた耐酸露点腐食鋼。
Description
た、酸露点腐食に対して優れた耐食性を有する鋼(以
下、耐酸露点腐食鋼という)に関し、より詳しくは、重
油、石炭及び都市ゴミなどを燃焼させた排煙や排ガスの
煙道及び煙突、あるいは空気予熱装置や熱交換器などに
使用される、熱間加工性に優れた耐酸露点腐食鋼に関す
る。
用いる事業用発電所では、化石燃料の燃焼によって生じ
た硫黄酸化物によって排ガスの露点が上昇する。このた
め、80〜140℃といった水の露点よりも高い温度で
排ガスに接する排煙ダクトなどでも高濃度の硫酸が生成
し、この硫酸に起因した所謂「硫酸露点腐食」が生ずる
ことが問題になっていた。
酸化されて、亜硫酸ガス(SO2 )更には無水硫酸(S
O3)となるが、水分を含む排ガス気相に少量のSO3が
含まれると露点が大幅に高くなり、水分だけの場合には
まず結露を生じない80〜140℃といった高い温度で
も、硫酸(H2SO4)を含む水が凝結するようになる。
この凝結硫酸水の濃度は、排ガス中のSO3 濃度にはほ
とんど無関係で、水分の量と凝結面の温度に依存する。
て、水分だけの場合には露点は46℃であるが、気相中
に10ppmのSO3 が含まれると、平衡状態で露点は
135℃にまで上昇し、その凝結水は約80%の硫酸を
含むことになる。このように露点が上昇した燃焼排ガス
中では、水分だけから推定される露点よりもはるかに高
い温度で水分の凝結が生じ、その高濃度硫酸溶液により
鋼は腐食を受ける。これが硫酸露点腐食と呼ばれる鋼の
腐食である。
る観点から、例えば60〜100℃程度の低温排ガスが
有する熱を回収することが指向されている。この場合、
水露点である80℃以下での凝結水による腐食が問題に
なっている。すなわち、上記の凝結水には硫酸に加え
て、特に石炭が燃料として用いられた場合には、石炭に
含まれる塩素が燃焼時に水素と反応して塩化水素が生成
され、この塩化水素が凝結して生ずる塩酸も含まれるこ
とになる。このため、低温排ガスから熱回収を行う場合
には、前記の硫酸露点腐食に加えて「塩酸露点腐食」も
問題となるのである。
に含まれる塩化ビニールが燃焼すると塩化水素が生じ、
この塩化水素が排ガスの低温部で凝結すると塩酸水溶液
を生成する。したがって、都市ゴミの焼却炉の場合に
は、前記した硫酸露点腐食に加えて、特に、塩酸露点腐
食が大きな問題となる。
−46776号公報及び特開昭61−3867号公報
に、硫酸腐食に対して抵抗性を有する低合金鋼が開示さ
れている。これらの公報で提案された各種の鋼は硫酸露
点腐食に対する抵抗性を有するため、ダクトなどの部位
に使用されて一応の効果をあげてきた。しかしながら、
前記の各公報で提案された鋼には、塩酸腐食に対する配
慮がなされていない。したがって、前記の鋼を塩酸露点
腐食が問題となる環境で使用した場合には、必ずしも所
謂「普通鋼」に対する優位性が得られないこともあっ
た。
コネル625(いずれも商品名)などのMo含有量の高
いNi基合金が耐食性を有することが知られている。し
かし、前記のNi基合金は極めて高価であるうえに鋼に
比べて熱間加工が難しい。このため、ダクトや煙突など
の大型構造物の母材として用いると、費用が嵩んでしま
う。
処理すれば、塩酸に対する耐食性を高めることは可能で
ある。しかし、施工や補修が難しく、特に、複雑な形状
の部材に欠陥のない均一な被覆処理を行うことには困難
を伴うので、総コストとしてはやはり高くなってしま
う。
ミなどを燃焼させた排煙や排ガスの煙道及び煙突、ある
いは空気予熱装置や熱交換器などにおいて、硫酸だけで
なく塩酸も含んだ酸露点腐食が問題になってきている。
本発明の目的は、こうした酸露点腐食に対して優れた抵
抗性を有するとともに熱間加工性にも優れ、且つ、廉価
で施工し易い経済的にも有利な鋼を提供することにあ
る。
熱間加工性に優れた耐酸露点腐食鋼にある。
0.15%、Si:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜
0.5%、P:0.03%以下、S:0.005%以
下、Cu:0.2〜1.0%、Ni:0.5%以下、C
r:2.0%以下、Al:0.1%以下、V:0.2%
以下、Nb:0.2%以下、Ti:0.2%以下、Sn
及びSbの1種又は2種の合計が0.01〜1.0%、
並びにB:0.001〜0.01%及びMo:0.01
〜0.5%の1種以上を含有し、残部はFe及び不可避
不純物からなることを特徴とする熱間加工性に優れた耐
酸露点腐食鋼」である。
トなどの母材鋼として従来用いられてきた耐硫酸露点腐
食鋼を初めとする種々の低合金鋼について、耐塩酸腐食
性と耐硫酸腐食性の両方を調査した。その結果、下記
〜の知見を得た。
ルのSが、塩酸に対して顕著な悪影響を及ぼす。
ることが報告されていたが、本発明者らの調査で、硫酸
腐食に対して効果を有するSが、塩酸腐食に対しては悪
影響を及ぼすことが明らかになったのである。これは、
塩酸の場合には、鋼中に生成した硫化物系介在物の近傍
で腐食速度が特に大きくなってしまうことに基づくと考
えられる。
酸腐食性及び耐塩酸腐食性は良好である。これは、Sn
とSbが腐食反応の対反応である水素発生反応を抑制す
るためと考えられる。
低減あるいは含まないようにしても、Sn又は/及びS
bを添加すれば、耐硫酸腐食性を維持あるいは更に向上
させつつ耐塩酸腐食性を高めることができる。
れば熱間加工性が低下してしまうが、適量のMo又は/
及びBを併せて添加することにより熱間加工性を改善す
ることができる。
劣化は結晶粒界破断が起き易くなるためであるが、Mo
やBを複合添加すればそれ自体が結晶粒界に濃化した
り、SnやSbが結晶粒界へ偏析することを低減したり
するので、結晶粒界強度が高まって熱間加工性が改善さ
れるものと考えられる。
うに限定する理由について述べる。なお、「%」は「重
量%」を意味する。
り、その含有量が0.01%未満では所望の強度が得難
い。一方、過剰に含有させると溶接性の低下を招き、特
にC含有量が0.15%を超えると溶接性が著しく低下
する。したがって、C含有量を0.01〜0.15%と
した。なお、C含有量の好ましい範囲は0.05〜0.
1%である。
0.1%以上含有させる。しかし、過剰に添加すると耐
塩酸腐食性を低下させてしまう。特に、その含有量が
0.5%を超えると耐塩酸腐食性の低下が著しい。した
がって、Siの含有量を0.1〜0.5%とした。
し、その含有量が0.1%未満では添加効果に乏しい。
一方、0.5%を超えると耐塩酸腐食性の顕著な低下を
招く。したがって、Mn含有量を0.1〜0.5%とし
た。
させるのでその含有量は少ないほど良く、0.03%以
下に限定する。
量は少ないほど良い。特に、0.005%を超えて含有
させると耐塩酸腐食性の著しい劣化をきたすため、S含
有量を0.005%以下とした。なお、S含有量は0.
003%以下にすることが好ましい。後述する量のSn
やSbを含有させる本発明鋼の場合にはSを含有させな
くても、良好な耐硫酸腐食性と耐塩酸腐食性が得られ
る。
添加される。本発明鋼の場合も同様で、更に、塩酸によ
る腐食に対しても有効である。しかし、その含有量が
0.2%未満では添加効果に乏しく、一方、1.0%を
超えると鋼の熱間加工性が劣化してしまう。したがっ
て、Cu含有量を0.2〜1.0%とした。なお、Cu
の好ましい含有量は0.2〜0.6%である。
止には顕著な効果を有しないので添加しなくても良い。
添加すれば、Cu、SnやSb添加による熱間加工性の
低下を防ぐ作用がある。この効果を確実に得るには、N
iは0.1%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、0.5%を超えて含有させてもその効果が飽和しコ
ストが嵩むばかりである。したがって、Niの含有量を
0.5%以下とした。
の塩酸が中和された中性塩化物水溶液中での耐食性を改
善する効果を有する。この効果を確実に得るには、Cr
は0.2%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、2.0%を超えて含有させると、塩酸腐食に対する
抵抗性が低下する。したがって、Cr含有量を2.0%
以下とした。なお、Cr含有量は1.0%以下とするこ
とが好ましい。
量としてはなくてもよいが、製鋼時に健全な鋼塊を得る
ために添加され、結果として鋼に含まれる。耐食性やそ
の他の性質に影響を及ぼさない範囲として、Alの含有
量を0.1%以下とした。
作用を有する。この効果を確実に得るには、Vは0.0
1%以上の含有量とすることが好ましい。しかし、その
含有量が0.2%を超えると鋼の靭性の劣化をきたす。
したがって、Vの含有量を0.2%以下とした。
る作用を有する。この効果を確実に得るには、Nbは
0.01%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、0.2%を超えて含有させると鋼の靭性の劣化をも
たらす。したがって、Nbの含有量を0.2%以下とし
た。
る作用を有する。この効果を確実に得るには、Tiは
0.01%以上の含有量とすることが好ましい。しか
し、その含有量が0.2%を超えると鋼の靭性の劣化を
きたす。したがって、Tiの含有量を0.2%以下とし
た。
1〜1.0% SnとSbは、本発明において重要な元素で、ともに硫
酸及び塩酸による酸露点腐食に対する抵抗性を高める作
用を有する。この効果は、いずれか1種の含有量、又は
2種の合計含有量が0.01%以上で得られる。しか
し、前記の含有量が1.0%を超えると硫酸及び塩酸に
対する耐酸露点腐食性が飽和するばかりか、熱間加工時
の割れ発生や靭性の劣化をきたすようになる。したがっ
て、SnとSbの含有量を、1種、又は2種の合計で
0.01〜1.0%とした。なお、好ましくは0.1〜
0.5%である。
1〜0.01% Mo及びBには、熱間加工性を著しく改善する作用があ
る。したがって、SnとSbとを前記の量で含有させる
本発明鋼においては、MoとBの1種以上を添加する。
しかし、MoとBの含有量がそれぞれ0.01%未満、
0.001%未満では所望の効果が得られない。一方、
Moの含有量が0.5%を超えると耐酸露点腐食性の劣
化をきたす。又、Bの含有量が0.01%を超えると耐
酸露点腐食性の劣化をきたす。このため、MoとBの含
有量をそれぞれ0.01〜0.5%、0.001〜0.
01%とした。なお、MoとBの好ましい含有量は、そ
れぞれ0.01〜0.2%、0.001〜0.005%
である。
って25Kg真空炉溶製した。表1における鋼 1〜11は
本発明例の鋼、鋼12〜19は成分のいずれかが本発明で規
定する範囲から外れた比較例の鋼である。
てから通常の方法で幅100mm×厚さ30mmに熱間
鍛造した。この後、1200℃に加熱してから通常の方
法で熱間圧延して厚さ9mmの板を作製し、更に、90
0℃に加熱して20分保持後空冷する焼準処理を行っ
た。
材から幅10mm×長さ40mm×厚さ3mmの試験片
を切り出し、表面をNo.320のエメリー紙で研磨
後、脱脂して腐食試験に供した。
5%塩酸、40℃、40%硫酸と0.2%塩酸の混
酸、60℃の3条件とし、それぞれ5時間浸漬した後、
腐食による重量減少を測定し、腐食速度(g/(m2・
h)) を求めて耐食性を比較した。
工性を調査するために直径10mmで平行部長さが11
0mmの丸棒試験片を切り出した。
長さ中央の7mm部分を均熱帯とし、通電加熱によって
1250℃に昇温させて5分保持後900℃まで10℃
/秒の冷却速度で冷却し、次いで、引張速度7mm/秒
で引張り破断させる方法で行った。破断部の絞りを測定
して熱間加工性の指標とした。なお、絞りが高いほど熱
間加工性は良好となる。
を示す。
いずれも前記の腐食条件における腐食速度は60mg
/(m2・h) 以下、腐食条件における腐食速度は
2.5mg/(m2・h)以下、腐食条件における腐
食速度は60mg/(m2・h)以下で耐硫酸腐食性及
び耐塩酸腐食性に優れると同時に、引張り破断部の絞り
が70%を超えているので良好な熱間加工性をも有する
ことが明らかである。これに対して比較例の鋼12〜19の
場合には、少なくとも耐硫酸腐食性、耐塩酸腐食性、熱
間加工性のいずれかにおいて劣っている。
食性に優れているので、硫酸及び塩酸による酸露点腐食
に対して大きな抵抗性を有する。したがって、重油、石
炭及び都市ゴミなどを燃焼させた排煙や排ガスの煙道及
び煙突、あるいは空気予熱装置や熱交換器などに使用さ
れる耐酸露点腐食鋼として利用することができる。更
に、本発明の鋼は熱間加工性にも優れ、廉価で施工し易
い経済的にも有利な鋼で、その効果は極めて大きい。
Claims (1)
- 【請求項1】重量%で、C:0.01〜0.15%、S
i:0.1〜0.5%、Mn:0.1〜0.5%、P:
0.03%以下、S:0.005%以下、Cu:0.2
〜1.0%、Ni:0.5%以下、Cr:2.0%以
下、Al:0.1%以下、V:0.2%以下、Nb:
0.2%以下、Ti:0.2%以下、Sn及びSbの1
種又は2種の合計が0.01〜1.0%、並びにB:
0.001〜0.01%及びMo:0.01〜0.5%
の1種以上を含有し、残部はFe及び不可避不純物から
なることを特徴とする熱間加工性に優れた耐酸露点腐食
鋼。
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