JPH108218A - 排ガス伝熱部材用フェライト系ステンレス鋼及び製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 排ガス伝熱部材として好適なフェライト系ス
テンレス鋼を得る。 【構成】 このフェライト系ステンレス鋼は、Ｃｒ：１
０〜１８％，Ｎｂ：０．２〜１．０％，Ｓｉ：１％以
下，Ｍｎ：０．１〜１％，Ｃｕ：０．１〜０．４％，
Ｐ：０．０４〜０．１５％を含み、Ｘ＝Ｎｂ−７×（Ｃ
＋Ｎ）−Ｐ−０．１５で定義されるＸ値が０以上であ
り、残部が実質的にＦｅからなる組成をもち、素地鋼に
比較して２倍以上の割合でＭｎが濃縮された表層酸化物
層をもつ。このフェライト系ステンレス鋼は、Ｖ含有量
を０．１％以下に規制することが好ましい。この組成を
もつ鋼板又は鋼管に酸素濃度１０体積％以下の雰囲気中
で９００〜１１００℃に加熱する焼鈍を施すとき、加工
性及び耐酸化性が改善される。焼鈍された鋼板又は鋼管
は、酸洗，研磨等の後処理を施すことなく製品とされ
る。 【効果】 耐粒界腐食性，高周波造管性及び高温強度特
性に加え、耐硫酸性及び高温酸化特性も優れている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、高周波造管性，耐粒界
腐食性，耐酸化性，耐硫酸性に優れ、排ガス伝熱部材と
して好適な低コストのフェライト系ステンレス鋼及びそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ボイラー空気予熱器等の排ガス用途に使
用される鋼材には、酸化が問題とされる高温用鋼及び硫
酸露点腐食が問題とされる低温用鋼がある。高温用には
シクロマル等の耐熱鋼が使用されており、低温用には低
Ｃ，ＮのＳＵＳ４１０Ｌ等の１３Ｃｒ系ステンレス鋼製
シームレスパイプ等が使用されている。シームレスパイ
プは、溶接部を含んでおらず、構造信頼性に優れている
ものの、製造コストが高い。そのため、コスト面からの
制約を受ける場合、普通鋼のボイラー用鋼管が消耗品的
に使用されている。溶接鋼管を排ガス用途に使用する
と、使用条件によっては硫酸露点腐食の環境に曝される
ため、溶接部の耐粒界腐食性が問題となる。Ｃ，Ｎを固
定するＮｂ，Ｔｉ等の安定化元素を所定量以上添加する
ことで溶接部の耐粒界腐食性が改善され、Ｎｂ添加によ
って高温強度が上昇することはすでに知られており、特
開平５−１５３５号公報では、このようにして材料特性
を改善した自動車排気系材料が紹介されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ボイラーの空気予熱器
等として使用される排ガス伝熱部材にあっては、排ガス
に含まれているＳＯ_x が結露した硫酸露点腐食環境に曝
されることから耐硫酸性が要求される。また、低温部に
使用される部材であっても、ボイラー運転中の排ガス温
度や圧力が高いため、耐酸化性に優れていることも必要
である。更に、重油に含まれている微量のＶやＮａによ
って生じるＶ₂ Ｏ₅ 含有燃焼灰に対する耐高温腐食性も
要求される。本発明は、このような問題を解消すべく案
出されたものであり、パイプに加工するための造管性や
溶接部の耐粒界腐食性に加えて、Ｐ及びＣｕの複合添加
によって耐硫酸性を改善すると共に、パイプ造管後の焼
鈍によって耐酸化性や加工性を向上させ、排ガス伝熱部
材として好適な低コストのフェライト系ステンレス鋼を
提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の排ガス伝熱部材
用フェライト系ステンレス鋼は、その目的を達成するた
め、Ｃｒ：１０〜１８重量％，Ｎｂ：０．２〜１．０重
量％，Ｓｉ：１重量％以下，Ｍｎ：０．１〜１重量％，
Ｃｕ：０．１〜０．４重量％，Ｐ：０．０４〜０．１５
重量％を含み、Ｘ＝Ｎｂ−７×（Ｃ＋Ｎ）−Ｐ−０．１
５で定義されるＸ値が０以上であり、残部が実質的にＦ
ｅからなる組成をもち、素地鋼に比較して２倍以上の割
合でＭｎが濃縮された表層酸化物層をもつことを特徴と
する。このフェライト系ステンレス鋼は、Ｖ含有量を
０．１重量％以下に規制することが好ましい。この組成
をもつ鋼板又は鋼管に酸素濃度１０体積％以下の雰囲気
中で９００〜１１００℃に加熱する焼鈍を施すとき、加
工性や耐酸化性が改善される。焼鈍された鋼板又は鋼管
は、酸洗，研磨等の後処理を施すことなく製品とされ
る。

【０００５】

【作用】本発明者等は、排ガス伝熱部材に要求される種
々の特性を調査検討した結果、耐硫酸性を向上させるた
めにはＰ及びＣｕの複合添加が有効であること、耐高温
腐食に対してはＶ含有量を規制する必要があること、ま
た耐酸化性及び耐食性の改善にはパイプ造管後の焼鈍条
件が効いていることを見い出した。本発明は、このよう
な知見に基づき完成されたものであり、排ガス伝熱部材
としての耐硫酸性，耐高温酸化性及び耐粒界腐食性を同
時に満足する。Ｃｕは、本発明ステンレス鋼において最
も重要な特性である耐硫酸性を向上させる上で重要な役
割を果す合金元素である。一般に、ステンレス鋼では酸
等の過酷な腐食環境下で活性溶解による全面腐食が生じ
る。すなわち、−０．４Ｖ（vs. ＳＣＥ）付近のＦｅが
溶け出す領域で腐食が進行する。しかし、ステンレス鋼
にＣｕを添加すると、Ｆｅ，Ｃｒ等の主要合金元素と共
に溶出したＣｕが活性な箇所で再析出し、腐食が抑制さ
れるものと推察される。

【０００６】Ｐは、鋼中から溶出した後、溶液中に存在
するＯと結合してリン酸を生成し、リン酸の腐食抑制作
用によって耐硫酸性を改善するものと推察される。耐硫
酸性に及ぼすＰの効果は、安定化元素としてＮｂの代わ
りにＴｉを含む鋼では、酸素との結合力がＰよりもＴｉ
の方が大きいため、Ｐの耐硫酸性改善効果が奏せられな
いことからも推察される。ＪＩＳ Ｇ４３０４等で規定
されている通常のステンレス鋼においては、加工性，靭
性等の面からＰ含有量が０．０４重量％以下に制限され
ている。しかし、本発明に従ったステンレス鋼のよう
に、安定化元素を添加した成分系の材料を６．０ｍｍよ
り薄い板厚で使用する場合には、Ｐを０．０４重量％以
上含有させても靭性劣化の問題はなく、耐食性や機械的
性質を犠牲にすることなく安価に材料を供給することが
可能である。

【０００７】Ｖ₂ Ｏ₅ 腐食は、現象が複雑であり、腐食
原因が明らかになっていない。しかし、Ｖ以外の合金成
分をほぼ同様な含有量で含む鋼について、Ｖの有無によ
る腐食性の相違を検討すると、Ｖ含有鋼の方が腐食減量
が大きくなる。これは、鋼中に含まれるＶが排ガス中の
Ｖと共同し、耐Ｖアタック性を低下するものと考えられ
る。したがって、Ｖ₂ Ｏ₅ 腐食を低減する上では、Ｖ含
有量を低く、具体的には０．１重量％以下に規制するこ
とが好ましい。排ガス伝熱部材用にステンレス鋼製パイ
プを使用する場合、一般には造管ままで、意匠が要求さ
れる用途では更に研磨を施して使用される。また、造管
後に加工が厳しい用途で使用される場合、パイプを焼鈍
した後、表面スケールを酸洗除去している。しかし、排
ガス伝熱部材のように使用環境中においても排ガスによ
る加熱を受ける用途では、必ずしも酸洗の必要はない。
このようなことから、本発明は、焼鈍条件を規制するこ
とにより、酸洗や研磨を省略している。

【０００８】焼鈍条件の規制は、酸洗や研磨を省略でき
るコスト的なメリットに止まらず、耐酸化性を向上させ
る積極的な効果も発揮する。すなわち、通常の大気中で
焼鈍した場合に比較し、酸素濃度が１０体積％以下に低
下した都市ガス，ブタン等の燃焼ガス中で焼鈍すると、
酸素濃度が低下し、大気雰囲気に比較して酸化性の弱い
焼鈍雰囲気となる。この雰囲気下では、Ｓｉ，Ｍｎ等の
易酸化性元素が優先的に酸化され、表層に拡散して酸化
物層となって濃縮する。そのため、その後に酸化雰囲気
に曝されても、更なる酸化の進行が抑制される。Ｍｎ
は、素地に対する密着性が良好なスピネル型の酸化物層
を形成し、スケール剥離が問題となる場合に有効であ
る。特に、本発明が対象とする排ガス伝熱部材では、ス
ケール剥離は後工程の電気集塵機等の排ガス処理装置に
目詰り等の問題を発生させる原因となる。スケール剥離
防止効果を発現させるためには、素地とスケール層との
界面に均一なスピネル型の酸化物層を形成させる必要が
ある。このようなことから、Ｍｎは、熱処理によって表
面に濃縮する元素ではあるが、少なくとも０．１重量％
以上の含有量が好ましい。しかし、耐食性も問題となる
排ガス伝熱部材としての用途では、可溶性の介在物であ
るＭｎＳの生成に起因して耐食性が低下するため、過剰
のＭｎ添加は望ましくない。この点、本発明において
は、特定の熱処理を行うことにより少量のＭｎ添加で表
層酸化物層のみＭｎ濃度を高めていることから、耐食性
を損なわずに耐酸化性が改善される。

【０００９】このときの焼鈍温度は、耐酸化性に有効な
表層酸化物層を形成するために９００〜１１００℃の温
度範囲に設定することが必要である。焼鈍温度が９００
℃に達しないと、材料の回復，再結晶が不十分なことか
ら加工性が低下するばかりでなく、Ｃｒの酸化に起因し
て素地にＣｒ欠乏が生じ、耐食性及び耐酸化性を低下さ
せる。逆に１１００℃を超える焼鈍温度では、結晶粒の
粗大化が生じ、材料の靭性が低下するだけでなく、雰囲
気によってはＭｎ等の元素も還元される条件となり、本
来の特性が得られない。本発明は、以上のような新たな
知見に基づいて完成されたものであり、これにより排ガ
ス伝熱部材用に要求される耐硫酸性，耐高温酸化性及び
耐粒界腐食性を満足する材料が得られる。以下に、各合
金成分の含有量等を規制した理由を説明する。

【００１０】Ｃｒ：１０〜１８重量％，好ましくは１０
〜１５重量％ ステンレス鋼の耐食性を確保する上で必須の合金元素で
あり、１０重量％以上の含有量でＣｒの効果が顕著にな
る。本発明が対象とする用途に要求される特性は、１２
Ｃｒ鋼レベルで十分に発現されるが、更に高いＣｒレベ
ルの材料においても同様な効果が期待できる。ただし、
Ｃｒ含有量が１５重量％を超えると、コスト高になるば
かりでなく、Ｎｂ添加による高温強度向上作用が低下す
る傾向を示す。したがって、Ｃｒの含有量は、１０〜１
８重量％，好ましくは１０〜１５重量％の範囲に設定す
る。

【００１１】Ｎｂ：０．２〜１．０重量％ 高温強度の改善に有効な合金元素であり、０．２重量％
以上の含有量でＮｂの添加効果が現れ、０．３重量％以
上で顕著になる。Ｎｂは、Ｔｉと同様にＣやＮを固定す
ることから、耐粒界腐食性を改善する作用も呈する。ま
た、０．３重量％以上のＮｂを添加しても、Ｔｉと異な
り高周波造管性が劣化しない。しかし、０．８重量％を
超えるＮｂを添加するとスポット溶接部又はＴＩＧ溶接
部において高温割れが生じ易くなり、この傾向は１．０
重量％を超えるＮｂ含有量で顕著になる。したがって、
Ｎｂの含有量は、０．２〜１．０重量％，好ましくは
０．３〜０．８重量％の範囲に設定する。 Ｓｉ：１重量％以下 製鋼時に脱酸剤として添加される元素であり、Ｓｉ含有
量が高いと耐酸化性が向上する。しかし、１．０重量％
を超える多量のＳｉが含まれると、固溶強化によって材
質が硬化し、加工性が低下する。

【００１２】Ｍｎ：０．１〜１重量％ Ｓｉと同様に製鋼時の脱酸剤として有効な元素であり、
また熱処理時にスケール剥離防止作用のある酸化物層を
形成することから、Ｍｎを合金成分として積極的に添加
しており、０．１重量％以上の含有量で耐酸化性の改善
がみられる。しかし、１．０重量％を超える過剰のＭｎ
を添加すると、可溶性化合物ＭｎＳを生成し、耐食性が
低下する。 Ｃｕ：０．１〜０．４重量％，好ましくは０．１５〜
０．３重量％ 耐硫酸性を向上させ、材料の靭性改善に伴う高周波造管
性を向上させる上で有効な合金元素である。Ｃｕ含有量
が０．１〜０．１５重量％でも無添加の場合に比較して
耐硫酸性及び高周波造管性の向上がみられるが、本来の
効果を発現させるためには０．１５重量％以上のＣｕを
含有させることが好ましい。しかし、Ｃｕを過剰添加す
ると、コスト高となるばかりでなく、材料を硬質にし、
加工性を低下させる。また、熱間加工性も、Ｃｕの過剰
添加に伴って劣化する。したがって、Ｃｕの含有量は、
０．１〜０．４重量％，好ましくは０．１５〜０．３重
量％の範囲に設定する。

【００１３】Ｐ：０．０４〜０．１５重量％，好ましく
は０．０４〜０．０８重量％ 耐硫酸性の改善に有効な合金元素であり、腐食の形態を
孔食等の局部腐食から全面腐食的な形態に変化させるこ
とにより穴開き等の機能性が問題となる排ガス伝熱部材
としての用途に好適な元素である。このような作用・効
果を発現させるためには、０．０４重量％以上のＰを含
有させることが必要である。しかし、過剰添加は、結晶
粒界におけるＰの偏析を促進させ、鋼の耐粒界腐食性を
低下させる。そのため、Ｐ含有量の上限を０．１５重量
％，好ましくは０．０８重量％に規制する。 Ｘ＝Ｎｂ−７×（Ｃ＋Ｎ）−Ｐ−０．１５≧０ Ｘ値は、本発明者等の実験結果として求められ、材料の
溶接部における耐粒界腐食感受性を評価する指標であ
る。Ｃ，Ｎの安定に必要なＮｂ量を算出する類似の式は
従来から知られているが、本発明のように多量のＰを含
む鋼においては、Ｐの影響も無視できない。すなわち、
粒界腐食の発生原因には、従来から指摘されているＣｒ
系炭化物の粒界析出及びＰの粒界偏析があるが、本発明
では、適量のＮｂを添加することによって粒界に優先析
出させ、Ｐ偏析に起因する粒界腐食の発生を防止するも
のである。このような観点から、粒界腐食に及ぼすＰの
影響を取り込んだＸ値によってＮｂ量を算出し、耐粒界
腐食性を改善する。

【００１４】本発明のステンレス鋼においては、以上に
掲げた合金元素の外に、Ｔｉ，Ｖ，Ｃ，Ｓ，Ｎｉ，Ｍ
ｏ，Ａｌ，Ｎ，Ｏ等を次のように規制することが好まし
い。 Ｔｉ：０．２重量％以下 一般には、Ｎｂと同様に、Ｃの固定元素として耐食性や
加工性に有効であるといわれている。しかし、本発明に
従ったステンレス鋼では、Ｐの添加効果を消失させるこ
とから、Ｔｉ添加は好ましくない。ただし、微量のＴｉ
は、Ｎを固定する上で有効であることから許容される。
この点、Ｔｉ含有量は、多くとも０．２重量％以下，好
ましくは０．１重量％以下に規制される。 Ｖ：０．１重量％以下 一般には、ＮｂやＴｉと同様に、Ｃの固定元素として耐
食性や加工性に対して有効な合金元素として扱われてい
る。しかし、本発明が対象とする重油等の排ガス環境に
曝されるステンレス鋼では、Ｖアタックを促進する作用
があることからＶ添加は好ましくない。しかし、Ｃｒ原
料等の不純物として混入する場合もあり、Ｖ含有を厳し
く制限するとき使用可能な原料に加わる制約が大きくな
る。この点、本発明においては、Ｖ含有の許容量を、
０．１重量％，好ましくは０．０５重量％に規制する。

【００１５】Ｃ：０．０３重量％以下 鋼中に不可避的に含まれる合金元素であり、含有量の低
減に伴って材料が軟質化し加工性が向上すると共に、炭
化物の生成が少なくなり溶接性，耐粒界腐食性が向上す
る。また、Ｎｂ，Ｔｉ添加鋼においては、Ｃ含有量の低
減によりＮｂ，Ｔｉの消費が抑えられ、高温強度の向上
及びコストの低減が図られる。このようなことから、Ｃ
含有量を０．０３重量％以下にすることが好ましい。 Ｎ：０．０３重量％以下 Ｃと同様に不可避的不純物として鋼中に含まれる元素で
あり、Ｎ含有量が高いと、材料が硬質になり加工性が低
下すると共に、窒化物としてＮｂ等の固定元素を多量に
消費する。この点から、Ｎ含有量の上限を０．０３重量
％に設定することが好ましい。

【００１６】耐粒界腐食性は、Ｃｒ系炭化物の粒界析出
に起因する。したがって、耐粒界腐食を防止するために
は、Ｖ含有量の低減が最も重要であるが、本発明鋼のよ
うに固定元素を添加する場合には、Ｃと同様にＮも結合
して固定元素が消費される。そのため、Ｃ＋Ｎの総和で
Ｃ及びＮをコントロールすることが必要である。また、
高温強度の向上には、固溶Ｎｂ量の増加、換言すれば
Ｃ，Ｎ量の低下が有効である。現在の精錬技術では、工
業レベルでＣ＋Ｎを０．００５重量％未満にすることは
不可能に近い。しかし、Ｃ＋Ｎが０．０４重量％を超え
ると、粒界腐食感受性が増加し、高温強度が低下する。
したがって、０．００５〜０．０４重量％の範囲にＣ＋
Ｎ量を設定することが好ましい。 Ｓ：０．０３重量％以下 不可避的不純物として鋼中に含まれる元素であるが、Ｓ
含有量が高いと熱間加工性や耐食性が劣化する。そのた
め、Ｓ含有量の上限を０．０３重量％に規定する。 Ｎｉ：０．６重量％以下 フェライト系ステンレス鋼の靭性改善に有効な合金元素
であるが、過剰のＮｉ含有は鋼材コストを上昇させる原
因となる。本発明においては、通常のフェライト系ステ
ンレス鋼で規定されている０．６重量％以下にＮｉ含有
量を規定した。

【００１７】Ｍｏ：１．５重量％以下 必要に応じて添加される合金元素であり、Ｃｒと同様に
耐食性及び高温強度を改善する作用を呈する。しかし、
過剰添加は鋼材コストを上昇させることから、Ｍｏを添
加する場合には含有量を１．５重量％以下に設定する。 Ａｌ：０．５重量％以下 Ｓｉと同様に製鋼段階で脱酸剤として添加される元素で
あるが、酸素との反応性が極めて高いため、鋼中に残存
したＡｌは、高周波造管時にＴｉと同様な酸化物を形成
し、ピンホールを発生させる原因となる。そのため、Ａ
ｌ含有量は、上限を０．５重量％に設定することが好ま
しい。 Ｏ：０．０２重量％以下 Ｃ，Ｎと同様に不可避的不純物として鋼中に混入する元
素であり、Ｏ含有量が高いと加工性が著しく阻害され
る。また、高周波造管時にＴｉ，Ａｌ等と結合して酸化
物を形成し、ピンホールを発生させる原因となる。その
ため、Ｏ含有量は、０．０２重量％以下に規制する。

【００１８】

【実施例】表１に示した組成のフェライト系ステンレス
鋼を実験室で溶製し、熱間圧延によって板厚４．５ｍｍ
の熱延板を製造した。熱延板を板厚２ｍｍまで冷間圧延
し、９００〜１０５０℃で仕上げ焼鈍を施し、供試材を
作製した。なお、表１について、Ａグループは本発明に
従ったステンレス鋼であり、何れも安定化元素としてＮ
ｂがＸ［＝Ｎｂ−７×（Ｃ＋Ｎ）−Ｐ−０．１５］≧０
の条件下で添加されている。Ｂグループは比較鋼であ
る。Ｂ１は、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｐの含有量が本発明で規定し
た範囲を満足するものの、Ｘ値が本発明で規定した範囲
を外れる。Ｂ２はＣｕを含んでいない。Ｂ３は、Ｃｕを
含んでいない他に、Ｐ含有量が低い。Ｂ４は、本発明で
規定している値より高いＴｉを含むと共に、Ｘ値が本発
明で規定した範囲を外れる。Ｂ５は、Ｖが本発明で規定
した範囲を外れる。Ｂ６は、ＳＵＨ４０９Ｌに相当する
が、Ｂ４と同様、ＴｉとＸ値が本発明で規定した範囲を
外れると共に、Ｐ，Ｃｕ，Ｎｂも規定範囲を外れる。Ｂ
７は、ＳＵＳ４１０Ｌに相当し、Ｎｂ，Ｃｕ，Ｐの含有
量及びＸ値が本発明で規定した範囲を満足していない。
Ｂ８は、Ｐ含有量が本発明で規定した範囲を超え、Ｃｕ
を含んでおらず、またＸ値が本発明で規定した範囲を外
れる。なお、Ａ１，Ｂ６，Ｂ７のステンレス鋼は、実ラ
インを使用してほぼ同一の条件下で製造したものを用意
した。

【００１９】

【００２０】各供試材の耐食性を、次のように調査し
た。 耐硫酸性試験：７０℃に保持した５０％硫酸水溶液中に
試験片を２時間浸漬し、浸漬前後の重量変化を測定し
た。 電気化学試験：６０００ｐｐｍのＣｌ^- 及び６００００
ｐｐｍのＳＯ₄ ^2- を含む溶液を塩酸でｐＨ３に調整した
温度８０℃の水溶液を使用し、活性溶解の目安としてア
ノード分極曲線の極大電流密度を測定した。 硫酸−硫酸銅試験：溶接芯線を使用することなくＴＩＧ
溶接した試験片を５００℃×１０時間で熱処理した後、
ＪＩＳ Ｇ０５７５に準じて調整した硫酸−硫酸銅溶液
中に６０℃で１６時間浸漬する試験を行い、曲げ及び断
面組織観察により粒界腐食発生の有無を調査した。 Ｖ₂ Ｏ₅ 腐食試験：試験片表面にＶ₂ Ｏ₅ 灰を塗布し、
９００℃に３時間加熱し、加熱前後の腐食減量を測定し
た。

【００２１】調査結果を示す表２にみられるように、比
較鋼においてもＣｕを含有する鋼Ｂ１，Ｂ４，Ｂ５では
耐硫酸性が満足される。電気化学試験においてはＰの効
果が認められ、Ｐの含有量が高い鋼Ｂ８は極大電流密度
が低かった。Ｐが本発明で規定する量以下の鋼Ｂ３，Ｂ
６，Ｂ７或いはＴｉを含有する鋼Ｂ４，Ｂ６では極大電
流密度が高かった。これに対し、Ｃｕ及びＰを複合添加
した本発明ステンレス鋼では、両試験とも他の比較鋼に
比べて良好な耐食性が示された。Ｖ₂ Ｏ₅ 腐食について
みると、Ｖを含む比較鋼Ｂ５は、Ａ１及び既存のＢ６，
Ｂ７と比較しても腐食減量が大きくなっている。これ
は、鋼中に含まれているＶが悪影響を及ぼしたことを示
すものである。また、粒界腐食発生の有無を調査した硫
酸−硫酸銅試験についてみると、Ｘ値が０を上回る本発
明鋼では粒界腐食の発生が検出されなかったが、０を下
回る比較鋼Ｂ１及びＢ６〜８では粒界腐食が発生してい
た。

【００２２】

【００２３】高周波造管機を使用して本発明鋼Ａ１から
製造した鋼管及び造管後に種々の焼鈍温度で焼鈍した鋼
管について、素材部，溶接部の耐硫酸試験及び酸化試験
を行った。酸化試験は、酸化性雰囲気中で９００℃で１
００時間連続加熱し、異常酸化発生の有無を調査した。
試験結果を、ＧＤＳで求めた表面酸化物層におけるＭｎ
の濃縮割合と併せて表３に示す。表３にみられるよう
に、Ｘ値を調整した本発明鋼Ａ１では、溶接部において
も母材部と同様の耐硫酸性を示していた。焼鈍後の鋼管
は、造管ままの鋼管に比較すると耐硫酸性に若干劣って
いるが、耐酸化性において著しい改善効果が認められ
た。特にＭｎの酸化物層の濃縮割合が２以上になる９０
０〜１０５０℃で焼鈍した材料は、異常酸化が全く発生
しなかった。耐硫酸性についても、９００〜１０５０℃
で焼鈍した鋼管は、８７０℃で焼鈍した鋼管に比較して
腐食減量の増加度合いも少なくなっていた。

【００２４】

【００２５】本発明で規定した成分・組成をもつステン
レス鋼を本発明に従って焼鈍した鋼Ａ１について、熱処
理後の表面状態をＧＤＳで分析した。分析結果を図１に
示す。また、比較のためＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌを熱処理し
た後、表面状態を分析した結果を図２に示す。この分析
では機器の特性から酸素のプロファイルは得られない
が、Ｆｅの発光強度がマトリックスの１／２になる厚み
が酸化物層の厚みに相当する。また、ＧＤＳでは正確な
皮膜厚みが判らないが、ＳｉＯ₂ の基準サンプルから求
めた相対厚みから推定すると、酸化物層の厚みは数十〜
数百ｎｍであった。図１と図２との対比から明らかなよ
うに、本発明鋼Ａ１ではＭｎの濃縮した酸化物層が表層
に形成されているのに対し、ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌでは酸
化層が薄く且つＭｎの濃化も表面に限られていることが
判る。この表面状態の相違、すなわちＭｎが濃化した酸
化物層が厚く形成されていることが、表３に示すように
耐高温酸化性の改善に有効に作用する原因であると考え
られる。実際に、表２に示した９５０℃焼鈍材から空気
予熱器を製造し、加熱炉中で６か月間使用した後で酸化
及び腐食を調査したところ、侵食がほとんど観察されな
かった。他方、造管ままの鋼管では、侵食が若干発生し
ていた。

【００２６】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明のステン
レス鋼においては、Ｎｂ，Ｃ，Ｎ，Ｐ，Ｃｕ，Ｍｎの含
有量を規制することにより、耐粒界腐食性，高周波造管
性及び高温強度特性に加え、耐硫酸性及び高温酸化特性
も改善されている。このフェライト系ステンレス鋼は、
優れた高周波造管特性のため造管工程での歩留りも高
く、焼鈍後に酸洗を施す必要がないことから比較的安価
に製造できる。更に、溶接部の耐粒界腐食性が優れてい
るため、溶接施工のままで排ガス伝熱部材等の過酷な腐
食環境に曝される用途に適した材料となる。また、優れ
た耐硫酸性を活用し、各種煙道，煙突等の構造材料とし
ても使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従ったステンレス鋼を熱処理した後
の表面層の元素濃度分布

【図２】 ＳＵＳ４３０Ｊ１Ｌステンレス鋼を熱処理し
た後の表面層の元素濃度分布

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 Ｃｒ：１０〜１８重量％，Ｎｂ：０．２
   〜１．０重量％，Ｓｉ：１重量％以下，Ｍｎ：０．１〜
   １重量％，Ｃｕ：０．１〜０．４重量％，Ｐ：０．０４
   〜０．１５重量％を含み、Ｘ＝Ｎｂ−７×（Ｃ＋Ｎ）−
   Ｐ−０．１５で定義されるＸ値が０以上であり、残部が
   実質的にＦｅからなる組成をもち、素地鋼に比較して２
   倍以上の割合でＭｎが濃縮された表層酸化物層をもつ排
   ガス伝熱部材用フェライト系ステンレス鋼。
2. 【請求項２】 Ｖ含有量を０．１重量％以下に規制した
   請求項１記載の排ガス伝熱部材用フェライト系ステンレ
   ス鋼。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載の組成をもつ鋼板又
   は鋼管に、酸素濃度１０体積％以下の雰囲気中で９００
   〜１１００℃に加熱する焼鈍を施すことを特徴とする排
   ガス伝熱部材用フェライト系ステンレス鋼の製造方法。