JPH11166702A - 耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用高張力鋼 - Google Patents
耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用高張力鋼Info
- Publication number
- JPH11166702A JPH11166702A JP33255497A JP33255497A JPH11166702A JP H11166702 A JPH11166702 A JP H11166702A JP 33255497 A JP33255497 A JP 33255497A JP 33255497 A JP33255497 A JP 33255497A JP H11166702 A JPH11166702 A JP H11166702A
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- Japan
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- boiler tube
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 耐摩耗性に優れたフィン付ボイラチューブ用
高張力鋼を提供すること。 【解決手段】 重量%で、C:0.04〜0.2%、S
i:0.01〜0.5%、Mn:0.01〜2%、P:
0.001〜0.03%、S:0.001〜0.04
%、Al:0.001〜0.2%、Nb:0.01〜
0.3%、V:0.01〜0.8%を含み、さらに必要
により前記組成に加えて0.5〜2.5%のCr、0.
01〜0.5%のCu、3%以下のNi、0.3〜2%
のMo及び0.3〜2%のWよりなる群から選ばれる元
素の1種以上を含み、残部Fe及び不可避不純物よりな
ることを特徴とする耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用
高張力鋼。
高張力鋼を提供すること。 【解決手段】 重量%で、C:0.04〜0.2%、S
i:0.01〜0.5%、Mn:0.01〜2%、P:
0.001〜0.03%、S:0.001〜0.04
%、Al:0.001〜0.2%、Nb:0.01〜
0.3%、V:0.01〜0.8%を含み、さらに必要
により前記組成に加えて0.5〜2.5%のCr、0.
01〜0.5%のCu、3%以下のNi、0.3〜2%
のMo及び0.3〜2%のWよりなる群から選ばれる元
素の1種以上を含み、残部Fe及び不可避不純物よりな
ることを特徴とする耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用
高張力鋼。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は耐摩耗性に優れたフ
ィン付ボイラチューブ用高張力鋼に関する。
ィン付ボイラチューブ用高張力鋼に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、ボイラで伝熱管として使用するフ
ィン付ボイラチューブ用材料としては引張強さ約50k
gf/mm2 級までの炭素鋼や1〜2Cr鋼が主流であ
った。これらの材料を用いたフィン付チューブはその形
状からボイラ中の燃焼ガスに巻き込まれた灰による摩
耗、いわゆるアッシュエロージョンに対して弱いという
欠点がある。
ィン付ボイラチューブ用材料としては引張強さ約50k
gf/mm2 級までの炭素鋼や1〜2Cr鋼が主流であ
った。これらの材料を用いたフィン付チューブはその形
状からボイラ中の燃焼ガスに巻き込まれた灰による摩
耗、いわゆるアッシュエロージョンに対して弱いという
欠点がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記技術水準
に鑑み、耐摩耗性に優れたフィン付ボイラチューブ用高
張力鋼を提供しようとするものである。
に鑑み、耐摩耗性に優れたフィン付ボイラチューブ用高
張力鋼を提供しようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は(1)重量%
で、C:0.04〜0.2%、Si:0.01〜0.5
%、Mn:0.01〜2%、P:0.001〜0.03
%、S:0.001〜0.04%、Al:0.001〜
0.2%、Nb:0.01〜0.3%、V:0.01〜
0.8%を含み、残部Fe及び不可避不純物よりなるこ
とを特徴とする耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用高張
力鋼、及び(2)前記(1)の元素に加えて、重量%で
0.5〜2.5%のCr、0.01〜0.5%のCu、
3%以下のNi、0.3〜2%のMo及び0.3〜2%
のWよりなる群から選ばれる元素の1種以上を添加して
なることを特徴とする耐摩耗型フィン付ボイラチューブ
用高張力鋼である。
で、C:0.04〜0.2%、Si:0.01〜0.5
%、Mn:0.01〜2%、P:0.001〜0.03
%、S:0.001〜0.04%、Al:0.001〜
0.2%、Nb:0.01〜0.3%、V:0.01〜
0.8%を含み、残部Fe及び不可避不純物よりなるこ
とを特徴とする耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用高張
力鋼、及び(2)前記(1)の元素に加えて、重量%で
0.5〜2.5%のCr、0.01〜0.5%のCu、
3%以下のNi、0.3〜2%のMo及び0.3〜2%
のWよりなる群から選ばれる元素の1種以上を添加して
なることを特徴とする耐摩耗型フィン付ボイラチューブ
用高張力鋼である。
【0005】一般に耐摩耗性を向上させるためには硬い
材料を使用すればよいことが広く知られており、本発明
もこれに基づくものであるが、極微粒子(粒径数十μ
m)による粉体摩耗であるアッシュエロージョンに対し
ては硬化方法によって効果の程度が異なることが本発明
者らの研究により明らかになっている。通常硬い材料と
は、加工硬化、固溶強化、浸炭、窒化などの表面
処理によるものが主であるが、及びは効果がなく、
は高コストとなるため、本発明においては組織制御と
析出強化を主に用いた鋼とするものであり、また、ボイ
ラ用チューブとして必要な溶接性や曲げ加工性にも十分
留意した成分系の鋼としている。
材料を使用すればよいことが広く知られており、本発明
もこれに基づくものであるが、極微粒子(粒径数十μ
m)による粉体摩耗であるアッシュエロージョンに対し
ては硬化方法によって効果の程度が異なることが本発明
者らの研究により明らかになっている。通常硬い材料と
は、加工硬化、固溶強化、浸炭、窒化などの表面
処理によるものが主であるが、及びは効果がなく、
は高コストとなるため、本発明においては組織制御と
析出強化を主に用いた鋼とするものであり、また、ボイ
ラ用チューブとして必要な溶接性や曲げ加工性にも十分
留意した成分系の鋼としている。
【0006】
【発明の実施の形態】図1に本発明の高張力鋼よりなる
チューブ2にフィン(ここではスパイラルフィン)1を
接合部3で接合した耐摩耗型フィン付ボイラチューブの
模式図を示す。図1のフィン付ボイラチューブにおい
て、スパイラルフィン1は加工性、溶接性が必要なこと
と、耐摩耗性がチューブほど重要でないことから、従来
から用いられている低炭素鋼を使用すればよい。チュー
ブ2の部分は耐摩耗性を重視し、本発明の高張力鋼を使
用する。このフィン付ボイラチューブは帯状フィンを高
張力鋼のチューブ2にスパイラル状に連続して巻き付け
て通電し、高周波熱にてスパイラルフィン1とチューブ
2を接合部3で接合したものである。
チューブ2にフィン(ここではスパイラルフィン)1を
接合部3で接合した耐摩耗型フィン付ボイラチューブの
模式図を示す。図1のフィン付ボイラチューブにおい
て、スパイラルフィン1は加工性、溶接性が必要なこと
と、耐摩耗性がチューブほど重要でないことから、従来
から用いられている低炭素鋼を使用すればよい。チュー
ブ2の部分は耐摩耗性を重視し、本発明の高張力鋼を使
用する。このフィン付ボイラチューブは帯状フィンを高
張力鋼のチューブ2にスパイラル状に連続して巻き付け
て通電し、高周波熱にてスパイラルフィン1とチューブ
2を接合部3で接合したものである。
【0007】以下、本発明において素材の成分組成を前
記の範囲に限定した理由を述べる。なお、以下の記載に
おいて%は重量%を表す。 C:強化元素として有効に寄与するが0.04%未満で
は十分な効果が得られず、また、0.2%を超えると溶
接性に悪影響を及ぼす。そのため、Cの範囲は0.04
〜0.2%とした。
記の範囲に限定した理由を述べる。なお、以下の記載に
おいて%は重量%を表す。 C:強化元素として有効に寄与するが0.04%未満で
は十分な効果が得られず、また、0.2%を超えると溶
接性に悪影響を及ぼす。そのため、Cの範囲は0.04
〜0.2%とした。
【0008】Si:脱酸材、強化元素として有効であ
り、0.01%以上を添加するが、溶接部割れ感受性低
減のため0.5%以下に留め、0.01〜0.5%の範
囲とした。 Mn:Mnも強化元素として有効であり、0.01%以
上添加するが、溶接部割れ感受性低減のため2%以下と
し、0.01〜2%の範囲とした。
り、0.01%以上を添加するが、溶接部割れ感受性低
減のため0.5%以下に留め、0.01〜0.5%の範
囲とした。 Mn:Mnも強化元素として有効であり、0.01%以
上添加するが、溶接部割れ感受性低減のため2%以下と
し、0.01〜2%の範囲とした。
【0009】P及びS:Pは靱性に有害な元素であり、
Sは成形性、靱性に有害な元素であるがそれぞれ0.0
3%以下及び0.04%以下に抑えれば問題はない。ま
た、これらの元素は現在の技術レベルでは0.001%
未満とするのは困難であり、それぞれ0.001〜0.
03%及び0.001〜0.04%とした。 Al:脱酸材及びNの固定に有用な元素であり0.00
1%以上の添加が必要であるが、コスト面から0.2%
を上限とし、0.001〜0.2%とした。
Sは成形性、靱性に有害な元素であるがそれぞれ0.0
3%以下及び0.04%以下に抑えれば問題はない。ま
た、これらの元素は現在の技術レベルでは0.001%
未満とするのは困難であり、それぞれ0.001〜0.
03%及び0.001〜0.04%とした。 Al:脱酸材及びNの固定に有用な元素であり0.00
1%以上の添加が必要であるが、コスト面から0.2%
を上限とし、0.001〜0.2%とした。
【0010】Nb及びV:これらの元素はそれぞれ0.
01%以上添加することにより高温強度確保に有効であ
るが、Nbは0.3%、Vは0.8%を超えて添加して
もそれ以上効果は増大しないので添加量範囲としてはそ
れぞれ0.01〜0.3%及び0.01〜0.8%とし
た。なお、NbとVの添加量は合計でC量の約8倍以下
とするのが好ましい。
01%以上添加することにより高温強度確保に有効であ
るが、Nbは0.3%、Vは0.8%を超えて添加して
もそれ以上効果は増大しないので添加量範囲としてはそ
れぞれ0.01〜0.3%及び0.01〜0.8%とし
た。なお、NbとVの添加量は合計でC量の約8倍以下
とするのが好ましい。
【0011】本発明(1)の耐摩耗型フィン付ボイラチ
ューブ用高張力鋼はベース金属であるFeに前記Cから
Vまでの各元素を添加したものであり、この組成が本発
明の高張力鋼の基本構成となる。この組成の高張力鋼は
耐摩耗性及び材料の強度の向上に主眼をおいた、いわゆ
る低コストのベーシック鋼である。本発明(2)の耐摩
耗型フィン付ボイラチューブ用高張力鋼は、前記組成の
高張力鋼に、以下に説明する元素の1種以上を添加する
ことにより、ベーシック鋼の性能を落とすことなく、さ
らに耐酸化性などの高温特性の改良をはかったものであ
る。
ューブ用高張力鋼はベース金属であるFeに前記Cから
Vまでの各元素を添加したものであり、この組成が本発
明の高張力鋼の基本構成となる。この組成の高張力鋼は
耐摩耗性及び材料の強度の向上に主眼をおいた、いわゆ
る低コストのベーシック鋼である。本発明(2)の耐摩
耗型フィン付ボイラチューブ用高張力鋼は、前記組成の
高張力鋼に、以下に説明する元素の1種以上を添加する
ことにより、ベーシック鋼の性能を落とすことなく、さ
らに耐酸化性などの高温特性の改良をはかったものであ
る。
【0012】Cr:固溶強化、析出強化をはかるととも
に耐食性(耐高温酸化特性)を向上させる効果がある
が、コストの問題から2.5%以下の添加とする。ま
た、0.5%未満では耐高温酸化特性の向上効果が小さ
いので0.5〜2.5%の範囲とした。
に耐食性(耐高温酸化特性)を向上させる効果がある
が、コストの問題から2.5%以下の添加とする。ま
た、0.5%未満では耐高温酸化特性の向上効果が小さ
いので0.5〜2.5%の範囲とした。
【0013】Cu及びNi:両者ともに強化元素として
有効である。Cuは高温でのクリープ強度を上げるとい
う観点から0.01%以上添加するが、単独で添加する
と粒界割れを生じ、溶接時に割れを生じることがあるの
でCu添加量の1〜5倍のNiを複合添加するのが好ま
しい。Niの添加量の上限はコストの問題から3%とし
た。これらを勘案して好ましい添加量範囲をCuが0.
01〜0.5%、Niが3%以下とした。
有効である。Cuは高温でのクリープ強度を上げるとい
う観点から0.01%以上添加するが、単独で添加する
と粒界割れを生じ、溶接時に割れを生じることがあるの
でCu添加量の1〜5倍のNiを複合添加するのが好ま
しい。Niの添加量の上限はコストの問題から3%とし
た。これらを勘案して好ましい添加量範囲をCuが0.
01〜0.5%、Niが3%以下とした。
【0014】Mo:固溶強化、析出強化等の強化元素と
して非常に有効であるが、高温でのクリープ強度を上げ
るという観点からは0.3%以上の添加が望ましい。た
だし、添加量が多くなりすぎると溶接部の割れ感受性を
高め悪影響を及ぼすので2%以下とする。
して非常に有効であるが、高温でのクリープ強度を上げ
るという観点からは0.3%以上の添加が望ましい。た
だし、添加量が多くなりすぎると溶接部の割れ感受性を
高め悪影響を及ぼすので2%以下とする。
【0015】W:強化元素として有効であり、高温での
クリープ強度を上げるという観点からは0.3%以上の
添加が望ましいが、高価な元素であり2%以下とする。
なお、Wは単独で添加しても強化元素として有効である
が、Moと複合添加した場合により効果を発揮する。
クリープ強度を上げるという観点からは0.3%以上の
添加が望ましいが、高価な元素であり2%以下とする。
なお、Wは単独で添加しても強化元素として有効である
が、Moと複合添加した場合により効果を発揮する。
【0016】
【実施例】以下、実施例により本発明の効果を実証す
る。 (実施例1)重量%でC:0.16%、Si:0.35
%、Mn:1%、P:0.01%、S:0.007%、
Al:0.004%、Nb:0.01%、V:0.8
%、Cr:0.5%、Cu:0.2%、Ni:1%、M
o:0.45%を含み残部Fe及び製法上生じる若干の
不純物からなる本発明の高張力鋼(本発明鋼1)、重量
%でC:0.1%、Si:0.5%、Mn:1.5%、
P:0.01%、S:0.01%、Al:0.008
%、Nb:0.01%、V:0.02%を含み残部Fe
及び製法上生じる若干の不純物からなる本発明の高張力
鋼(本発明鋼2)及び比較材としてのJISに規定する
STB510(従来鋼)を使用して耐摩耗試験を行い耐
アッシュエロージョン特性を評価した。
る。 (実施例1)重量%でC:0.16%、Si:0.35
%、Mn:1%、P:0.01%、S:0.007%、
Al:0.004%、Nb:0.01%、V:0.8
%、Cr:0.5%、Cu:0.2%、Ni:1%、M
o:0.45%を含み残部Fe及び製法上生じる若干の
不純物からなる本発明の高張力鋼(本発明鋼1)、重量
%でC:0.1%、Si:0.5%、Mn:1.5%、
P:0.01%、S:0.01%、Al:0.008
%、Nb:0.01%、V:0.02%を含み残部Fe
及び製法上生じる若干の不純物からなる本発明の高張力
鋼(本発明鋼2)及び比較材としてのJISに規定する
STB510(従来鋼)を使用して耐摩耗試験を行い耐
アッシュエロージョン特性を評価した。
【0017】試験は図2に示す灰風洞(四角筒状)4内
に前記試験材で作製したフィン付チューブ5を装入し、
85g/m3 の石炭灰を含む気流を15m/sの流速で
供給し、所定時間後の摩耗量を調べた。試験に使用した
石炭灰は実プラントから採取したもので、重量%でSi
O2 :48〜62.5%、Al2 O3 :20.3〜2
7.2%、α−SiO2 :16.6〜〜23.7%、ム
ライト:7.9〜17%からなり、平均粒径が20〜2
3μmのものである。
に前記試験材で作製したフィン付チューブ5を装入し、
85g/m3 の石炭灰を含む気流を15m/sの流速で
供給し、所定時間後の摩耗量を調べた。試験に使用した
石炭灰は実プラントから採取したもので、重量%でSi
O2 :48〜62.5%、Al2 O3 :20.3〜2
7.2%、α−SiO2 :16.6〜〜23.7%、ム
ライト:7.9〜17%からなり、平均粒径が20〜2
3μmのものである。
【0018】摩耗量の計測は超音波厚さ計により試験前
後の肉厚減少を測定することによって行い、評価は図2
に示すように灰風洞4内の灰を含むガスの導入側から5
列目のチューブについてのデータに基づいて行った。そ
のときの処理時間と摩耗減肉量との関係を図3に示す。
図3から、本発明の高張力鋼は従来材に比較して著しく
耐アッシュエロージョン性に優れていることがわかる。
後の肉厚減少を測定することによって行い、評価は図2
に示すように灰風洞4内の灰を含むガスの導入側から5
列目のチューブについてのデータに基づいて行った。そ
のときの処理時間と摩耗減肉量との関係を図3に示す。
図3から、本発明の高張力鋼は従来材に比較して著しく
耐アッシュエロージョン性に優れていることがわかる。
【0019】前記本発明鋼1は請求項2に記載した成分
のうち、Wを除く全ての成分を添加したものであるが、
これらの成分を含有しない本発明鋼2に比較して摩耗減
肉量が減少していることがわかる。なお、さらにWを添
加することによって同等以上の効果が得られ、また、こ
れらの添加成分のうちの1種以上を添加することによっ
ても摩耗減肉量の減少効果が認められた。
のうち、Wを除く全ての成分を添加したものであるが、
これらの成分を含有しない本発明鋼2に比較して摩耗減
肉量が減少していることがわかる。なお、さらにWを添
加することによって同等以上の効果が得られ、また、こ
れらの添加成分のうちの1種以上を添加することによっ
ても摩耗減肉量の減少効果が認められた。
【0020】
【発明の効果】本発明の耐摩耗型フィン付ボイラチュー
ブ用高張力鋼は耐摩耗性(耐アッシュエロージョン性)
に優れた高張力鋼であり、この高張力鋼を使用すること
によって、従来一定期間運用後に取り替えていたチュー
ブをほとんど取り替えることなく運用できるようにな
る。また、エロージョンによる減肉・噴破事故を未然に
防止することができる。
ブ用高張力鋼は耐摩耗性(耐アッシュエロージョン性)
に優れた高張力鋼であり、この高張力鋼を使用すること
によって、従来一定期間運用後に取り替えていたチュー
ブをほとんど取り替えることなく運用できるようにな
る。また、エロージョンによる減肉・噴破事故を未然に
防止することができる。
【図1】耐摩耗型フィン付ボイラチューブの模式図。
【図2】実施例における灰風洞を使用した耐摩耗試験の
状況を示す説明図。
状況を示す説明図。
【図3】実施例における処理時間と摩耗減肉量との関係
を示すグラフ。
を示すグラフ。
Claims (2)
- 【請求項1】 重量%で、C:0.04〜0.2%、S
i:0.01〜0.5%、Mn:0.01〜2%、P:
0.001〜0.03%、S:0.001〜0.04
%、Al:0.001〜0.2%、Nb:0.01〜
0.3%、V:0.01〜0.8%を含み、残部Fe及
び不可避不純物よりなることを特徴とする耐摩耗型フィ
ン付ボイラチューブ用高張力鋼。 - 【請求項2】 請求項1に記載の元素に加えて、重量%
で0.5〜2.5%のCr、0.01〜0.5%のC
u、3%以下のNi、0.3〜2%のMo及び0.3〜
2%のWよりなる群から選ばれる元素の1種以上を添加
してなることを特徴とする耐摩耗型フィン付ボイラチュ
ーブ用高張力鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33255497A JPH11166702A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用高張力鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP33255497A JPH11166702A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用高張力鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11166702A true JPH11166702A (ja) | 1999-06-22 |
Family
ID=18256227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP33255497A Withdrawn JPH11166702A (ja) | 1997-12-03 | 1997-12-03 | 耐摩耗型フィン付ボイラチューブ用高張力鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11166702A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101886220A (zh) * | 2010-07-16 | 2010-11-17 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 冷成型用热连轧钢板及其生产方法 |
CN102607008A (zh) * | 2012-02-06 | 2012-07-25 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种超超临界塔式锅炉水冷壁螺旋段上部材料选择方法 |
CN105441810A (zh) * | 2014-08-27 | 2016-03-30 | 谭美俊 | 一种高压锅炉钢管制造工艺 |
-
1997
- 1997-12-03 JP JP33255497A patent/JPH11166702A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101886220A (zh) * | 2010-07-16 | 2010-11-17 | 攀钢集团钢铁钒钛股份有限公司 | 冷成型用热连轧钢板及其生产方法 |
CN102607008A (zh) * | 2012-02-06 | 2012-07-25 | 上海锅炉厂有限公司 | 一种超超临界塔式锅炉水冷壁螺旋段上部材料选择方法 |
CN105441810A (zh) * | 2014-08-27 | 2016-03-30 | 谭美俊 | 一种高压锅炉钢管制造工艺 |
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