JPH1017964A - 高温用パイプ状製品 - Google Patents

高温用パイプ状製品

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JPH1017964A
JPH1017964A JP18992396A JP18992396A JPH1017964A JP H1017964 A JPH1017964 A JP H1017964A JP 18992396 A JP18992396 A JP 18992396A JP 18992396 A JP18992396 A JP 18992396A JP H1017964 A JPH1017964 A JP H1017964A
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JP
Japan
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less
pipe
heat
resistant alloy
alloy
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JP18992396A
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English (en)
Inventor
Seiya Asari
征也 浅里
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Daido Steel Co Ltd
Original Assignee
Daido Steel Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 1000℃以上の温度で長時間使用しても、
高温強度の不足による曲がりが生じることがない高温用
パイプ状製品及びその製造方法を提供すること。 【解決手段】 重量%で、Cr:10〜40%、Al:
5%以下、Ti:5%以下、Fe:5%以下を含有し、
残部が実質的にNiからなるマトリックス中に微細な高
融点金属酸化物を0.1〜2%分散含有する酸化物分散
強化型耐熱合金製パイプ2aと耐熱合金製パイプ2b、
2cとを溶接接合したことを特徴とする高温用パイプ状
製品。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種炉などに使用する
W及びU型ラジアントチューブ、ランスパイプなどの高
温用パイプ状製品に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、加熱炉用のW及びU型ラジアント
チューブ、高炉用のランスパイプ、エアノズルなどの高
温雰囲気中で使用するものは、C:0.35〜0.45
%、Si:1.75%以下、Mn:1.50%以下、
P:0.40%以下、S:0.40%以下、Ni:2
0.00〜23.00%、Cr:23.00〜26.0
0%からなるJISのSCH22の耐熱鋳鋼の遠心鋳造
管、C:0.25%、Cr:33%:W:4.5%、残
部NiからなるNi合金の遠心鋳造管などを用いて製造
されていた。
【0003】しかし、上記耐熱鋳鋼製管で製造されてい
る加熱炉用のW及びU型ラジアントチューブなどは使用
中に900℃前後に加熱されると、高温強さ、耐酸化
性、耐クリープ性が低いために、1年以内に変形及び割
れが発生し、使用することができなくなっていた。ま
た、上記Ni合金製遠心鋳造管で製造した加熱炉用のW
及びU型ラジアントチューブなどは、上記耐熱鋳鋼製の
ものより高温で使用することができるが、950℃前後
で使用しているいると、高温強さの不足により1年以内
に変形及び割れが発生し、使用することができなくなっ
ていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、1000℃
以上の温度で長時間使用しても、高温強度の不足による
曲がりが生じることがない高温用パイプ状製品を提供す
ることを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の高温用パイプ状製品においては、Cr:1
0〜40%、Al:5%以下、Ti:5%以下、Fe:
5%以下を含有し、残部が実質的にNiからなるマトリ
ックス中に微細な高融点金属酸化物を0.1〜2%分散
含有する酸化物分散強化型耐熱合金製パイプの一端又は
両端に耐熱合金製パイプを摩擦溶接、アモルファスろう
接合及びガス圧接接合の何れか1つで拡散接合したもの
としたことである。
【0006】上記目的を達成するために、本発明の高温
用パイプ状製品においては、Cr:10〜40%、A
l:10%以下、Ti:5%以下、残部が実質的にFe
からなるマトリックス中に微細な高融点金属酸化物を
0.1〜2%分散含有する酸化物分散強化型耐熱合金製
パイプの一端又は両端に耐熱合金製パイプを摩擦溶接、
アモルファスろう接合及びガス圧接接合の何れか1つで
拡散接合したものとしたことである。
【0007】上記本発明について詳細に説明すると、上
記酸化物分散強化型耐熱合金は、メカニカルアロイイン
グ法により粉末が調製され、その粉末合金を熱間押出し
によって製造したものである。その詳細な製造方法は特
開平4─147947号公報、特開平2─38516号
公報、特開平4─131344号公報等で既に公知であ
るので、説明を省略する。
【0008】また、上記酸化物分散強化型耐熱合金の酸
化物は、Y2 3 、ZrO2 などを1種又は2種以上で
ある。また、耐熱合金製パイプは、C:0.35〜0.
45%、Si:1.75%以下、Mn:1.50%以
下、P:0.40%以下、S:0.40%以下、Ni:
20.00〜23.00%、Cr:23.00〜26.
00%からなるJISのSCH22の耐熱鋳鋼の遠心鋳
造管、JISのSCH15、JISのSCH13の耐熱
鋳鋼の遠心鋳造管、C:0.25%、Cr:33%:
W:4.5%、残部NiからなるNi合金の遠心鋳造管
などの耐熱合金製のパイプである。
【0009】また、本発明の高温用パイプ状製品は、加
熱炉用のW及びU型ラジアントチューブ、高炉用のラン
スパイプ、エアノズル、各種炉用の保護管、これらの製
品に使用する中間製品などの高温用のパイプ状の製品で
ある。
【0010】
【作用】本発明においては、Cr:10〜40%、A
l:10%以下、Ti:5%以下、Fe:5%以下を含
有し、残部が実質的にNiからなるをフェライトマトリ
ックス中に微細な高融点金属酸化物を0.1〜2%分散
含有する酸化物分散強化型耐熱合金製パイプ、又はC
r:10〜40%、Al:10%以下、Ti:5%以
下、残部が実質的にFeからなるマトリックス中に微細
な高融点金属酸化物を0.1〜2%分散含有する酸化物
分散強化型耐熱合金製パイプを高温用パイプ状製品の一
部に用いたので、部分的に1100℃以上の酸化性雰囲
気中で使用する高温用パイプ状製品を安価に提供するこ
とができる。
【0011】また、酸化物分散強化型耐熱合金製パイプ
と耐熱合金製パイプとを摩擦溶接、アモルファスろう接
合またはガス圧接したことにより、Y2 3 などの酸化
物が溶けて飛散することがないので、接合部付近の高温
強度の低下を少なくすることができる。すなわち、Ti
gで溶接すると、Y2 3 などの酸化物が溶けて飛散す
るので、接合部付近のY2 3 など酸化物の濃度が低く
なるために高温強度が低下するが、摩擦溶接、アモロフ
ァスろう接合またはガス圧接したので、このようことが
ない。
【0012】次に、本発明において使用する酸化物分散
強化型耐熱合金の各成分を限定した理由を説明する。 Ni基酸化物分散強化型耐熱合金について Cr:10〜40% Crは、合金の耐熱性を高めるために添加する元素であ
るが、含有量がこの下限に満たないと所望の耐熱性が得
られないから10%以上とした。一方、上限を超えると
σ相が生成し、材料が脆化するから40%以下とした。
好ましいCr含有量は、20〜40%、さらに好ましく
は、20〜35%である。 Fe:5%以下 Feは、好ましくは1%以下であるが、5%までならそ
れ程影響がないので、5%以下とした。
【0013】Al:5%以下 Alは、合金の耐酸化性を高めるために添加する元素で
あるが、5%を超えると有害な大型介在部の生成を引き
起こすので、5%以下にした。 Ti:5%以下 Tiは、合金の耐酸化性を高めるために添加する元素で
あるが、5%を超えると有害な大型介在部の生成を引き
起こすので、5%以下にした。
【0014】高融点金属酸化物:0.1〜2% Y2 3 などの高融点金属酸化物は、合金を高温で安定
化し、酸化ボイドの発生を防止するために添加するが、
0.1%より少ないとこれらの効果がなく、2%以上に
なると脆化するので、その含有量を0.1〜2%にし
た。
【0015】Fe基酸化物分散強化型耐熱合金について Cr、Tiおよび高融点金属酸化物 上記Ni基合金と同じであるので、説明を省略する。 Al:10%以下 Alは、合金の耐酸化性を高めるために添加する元素で
あるが、10%を超えると有害な大型介在部の生成を引
き起こすので、10%以下にした。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の構
成及び作用をW型ラジアントチューブについて説明す
る。W型ラジアントチューブ1は、図1及び図2に示し
たように直線状の長いチューブ2、8、短いチューブ
4、6、ベント管3、5、7などを溶接して製造されて
いるものである。このW型ラジアントチューブは、内部
からバーナーで加熱されるために、A点で800℃、B
点で1020℃、C点で870℃、D点で880℃、及
びE点で790℃になる。従来のW型ラジアントチュー
ブは、長いチューブ2をJISのSCH22の耐熱鋳鋼
の遠心鋳造管で製造していた。
【0017】本発明は、この長いチューブ2を次のよう
な形状及び材料のパイプで製造したものである。すなわ
ち、図3に示したように内径177mm、外径194m
m、長さ1653mmのMA754合金パイプ2aの両
端に内径177mm、外径194mm、長さ243mm
のSCH22製のパイプ2b、2cを摩擦溶接によって
接合(接合部9、10)して全長さ2127mmのW型ラ
ジアントチューブ1の一部分2を製造した。中央部のM
A754合金は、Cr:20%、Fe:10%、Al:
0.3%、Ti:0.5%、C:0.05%、Y
2 3 :0.6%を含み、残部Niからなる酸化物分散
強化型耐熱合金である。
【0018】また、両端部2b、2cのSCH22合金
は、C:0.40%、Si:1.30%、Mn:1.0
%、P:0.015%、S:0.012%、Ni:2
0.05%、Cr:25.10%を含み、残部がFeで
ある耐熱鋼である。なお、ベント管3の合金は、両端部
の2b及び2cの合金と同じものであり、また、短いチ
ューブ6、ベント管7及び長いチューブ8の合金はJI
SのSCH13の耐熱鋼である。また、中央部のMA7
54合金の右側にSCH22製のパイプ2cを溶接した
のは、この部分の温度が中央部より低いためとSCH2
2製のパイプ2cを摩擦溶接しておけば、SCH22製
のパイプ2cとベント管3とをTig溶接することがで
きるからである。
【0019】上記溶接パイプのMA754合金の部分2
a、継手部分9、SCH22の部分2cから各7個の引
張試験片を切り出しその0.2%耐力、引張強さなどを
測定した。その結果を表1に示す。また、上記溶接パイ
プのMA754合金の部分及びSCH22の部分から各
4個、継手部分から10個の高温ラプチャー試験片(厚
さt8.5mm×幅w15mm×長さl150mm)を切り出
し高温ラプチャー試験をした。なお、高温ラプチャー試
験は、JISZ2272金属材料の引張クリープ破断試
験方法に準拠して実施した。その結果を表2に示す。
【0020】
【表1】
【0021】
【表2】
【0022】表1及び表2に示された結果より中央部の
MA754合金は、高温での0.2%耐力及び引張強度
においてSCH22合金及び継手部より劣っているが、
高温でのラプチャー試験において他のものより優れてお
り、1020℃の使用温度においても十分耐えられるこ
とが分かる。また継手部は、1093℃でのラプチャー
試験において他のものより大幅に劣っているが、900
℃においては破断時間が急激に長くなっており、900
℃前後に加熱される図3の接合部9、10の位置において
も使用することができることが分かる。
【0023】上記溶接パイプのMA754合金の部分及
びSCH22の部分から各4個の試験片(8.5×15
×150)を切り出し、各温度における線膨張係数及び
縦弾性係数を測定し、継手部の想定熱応力を求めた。そ
の結果を表3に示す。
【0024】
【表3】
【0025】表3に示された結果より継手部付近の温度
(900℃)における想定熱応力は小さく、熱応力によ
り継手部が破断するおそれが殆どないことが分かる。
【0026】上記説明では、W型ラジアントチューブに
ついて説明したが、高炉用のランスパイプ、エアノズ
ル、各種炉用の温度計用保護管、これらの中間製品など
の高温用パイプ状の製品にも同様に実施できる。また、
上記実施例は、Ni基酸化物分散強化型耐熱合金を用い
たものであるが、Fe基酸化物分散強化型耐熱合金を用
いても同様に実施することができた。さらに、本発明
は、上記実施例に限定されることなく、要旨を変更しな
い範囲において種々の変更をすることが出来ることはも
ちろんである。
【0027】
【本発明の効果】本発明は、上記構成にしたことによ
り、次のような優れた効果を奏する。 (1)Cr:10〜40%、Al:10%以下、Ti:
5%以下を含有し、残部が実質的にFeからなるフェラ
イトマトリックス中に微細な高融点金属酸化物を0.1
〜2%分散含有する酸化物分散強化型耐熱合金製パイ
プ、又はCr:10〜40%、Al:10%以下、T
i:5%以下、残部が実質的にFeからなるマトリック
ス中に微細な高融点金属酸化物を0.1〜2%分散含有
する酸化物分散強化型耐熱合金製パイプを高温用パイプ
状製品の一部に用いたので、部分的に1100℃前後の
酸化性雰囲気中で使用する高温用パイプ状製品を安価に
提供することができる。
【0028】(2)また、酸化物分散強化型耐熱合金製
パイプと耐熱合金製パイプとを摩擦溶接、アモロファス
ろう接合又はガス圧接により接合したことにより、Y2
3などの酸化物が溶けて飛散することがないので、接
合部付近の高温強度の低下を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例であるW型ラジアントチューブの
正面断面図である。
【図2】図1の左側面図である。
【図3】図1の2の部分の拡大断面図である。
【符号の説明】
1 W型ラジアントチューブ 2、8 長いチューブ 3、5、7 ベント管 4、6 短いチューブ 9、10 接合部

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 重量%で(以下同じ)、Cr:10〜4
    0%、Al:5%以下、Ti:5%以下、Fe:5%以
    下を含有し、残部が実質的にNiからなるマトリックス
    中に微細な高融点金属酸化物を0.1〜2%分散含有す
    る酸化物分散強化型耐熱合金製パイプと耐熱合金製パイ
    プとを溶接接合したことを特徴とする高温用パイプ状製
    品。
  2. 【請求項2】 Cr:10〜40%、Al:10%以
    下、Ti:5%以下、残部が実質的にFeからなるマト
    リックス中に微細な高融点金属酸化物を0.1〜2%分
    散含有する酸化物分散強化型耐熱合金製パイプと耐熱合
    金製パイプとを溶接接合したことを特徴とする高温用パ
    イプ状製品。
  3. 【請求項3】 溶接接合が摩擦溶接、アモルファスろう
    接合及びガス圧接接合の何れか1つであることを特徴と
    する請求項1または請求項2記載の高温用パイプ状製
    品。
JP18992396A 1996-07-02 1996-07-02 高温用パイプ状製品 Pending JPH1017964A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10276253B2 (en) 2017-08-04 2019-04-30 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods including anti-fuses and for reading and programming of same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10276253B2 (en) 2017-08-04 2019-04-30 Micron Technology, Inc. Apparatuses and methods including anti-fuses and for reading and programming of same

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