JPS5970752A - Austenitic heat-resisting steel having excellent high temperature strength - Google Patents
Austenitic heat-resisting steel having excellent high temperature strengthInfo
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- JPS5970752A JPS5970752A JP17993982A JP17993982A JPS5970752A JP S5970752 A JPS5970752 A JP S5970752A JP 17993982 A JP17993982 A JP 17993982A JP 17993982 A JP17993982 A JP 17993982A JP S5970752 A JPS5970752 A JP S5970752A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は高温強度に優れたオーステナイト鋼に係シ、特
に超々臨界圧蒸気タービン用ケーシング又は弁本体に使
用するのに好適なオーステナイト鋼に関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Application of the Invention] The present invention relates to an austenitic steel having excellent high-temperature strength, and particularly to an austenitic steel suitable for use in a casing or a valve body for an ultra-supercritical pressure steam turbine.
石油の枯渇・価イ6の高騰に対処するため発電プラント
の高温高圧化による効率同上が検討されている。蒸気発
電プラントは現在538Cの蒸気条件で運転さnlまた
七〇ケージ/グ及び弁本体材料としては、Or−Mo−
V並びに12cr等のフェライト系耐熱鋼が使用されて
いる。In order to cope with the depletion of petroleum and the rise in oil prices, efforts are being made to improve efficiency by increasing the temperature and pressure of power plants. Steam power plants are currently operated at steam conditions of 538 C and 70 cages/g and valve body materials such as Or-Mo-
Ferritic heat-resistant steels such as V and 12 cr are used.
しかし、これらフェライト系耐熱鋼は、550C以上の
温度域では粒界辷シが顕著となシフリープ強度が極端に
低下する欠点があシ、600G以上の蒸気条件下で使用
するのは困難である。However, these ferritic heat-resistant steels have the drawback that in a temperature range of 550 C or higher, grain boundary warping is noticeable and the Schiffleop strength is extremely reduced, and it is difficult to use them under steam conditions of 600 G or higher.
600C以上の温度域で現在使用されているオーステナ
イト系耐熱鋼としてCよ5US304及び5US316
鋼等があるが、これら材料の6501:、10’時間ク
リープ破断強度は”f f / +−”程度でるシ設計
要求値i 7−4〜10.4 +(y f / g2?
下まわるっ
一方、既存のオーステナイト系耐熱鋼の尚湿強度上向上
させるためNb、Zr、Ti等の炭化物生成元素を単独
添加した例が見られる。しかしこれらの元素は炭化物よ
りも窒化物の方がより&定であるため、NbN、TiN
、ZrNなど全形成し易い。しかもこれらの窒化物は基
地に対する溶解度がほとんどなく、大きな角状晶tなし
て粒内。C5US304 and 5US316 are austenitic heat-resistant steels currently used in the temperature range of 600C or higher.
There are steels, etc., but the 6501:10' creep rupture strength of these materials is about ``ff/+-''.The design requirement value i7-4~10.4 +(y f/g2?
On the other hand, there are examples in which carbide-forming elements such as Nb, Zr, and Ti are added singly to improve the wet strength of existing austenitic heat-resistant steels. However, these elements are more stable in nitrides than in carbides, so NbN, TiN
, ZrN, etc. are easily formed. Moreover, these nitrides have almost no solubility in the matrix and form large angular crystals within the grains.
粒界に分布するため、台金の析出硬化にあずからないと
考えられる。したがって1.l’Jb、 Zr、Ti等
?添加し強化したオーステナイト系耐熱鋼は短時間のク
リープ破断強度は満足されるが、大気中よシI’Jが吸
収さnる長時間側でのクリープ破断強度が著しく低下す
る。Since it is distributed at grain boundaries, it is thought that it does not participate in precipitation hardening of the base metal. Therefore 1. l'Jb, Zr, Ti etc? The austenitic heat-resistant steel strengthened with additives satisfies the short-term creep rupture strength, but the long-term creep rupture strength is significantly reduced when I'J is absorbed from the atmosphere.
さらにCr2Nは割れ付近の粒界に析出するためき裂が
表面より伝播する疲労寿命には悲影響勿及ぼす。このた
めクリープに加え起動停止による熱疲労が生ずる蒸気タ
ービンケーシング及び弁本体材料としては時に窒化物の
発生を防止する必要がある。また超々臨界圧蒸気タービ
ン用ケーシングとしての設計要求値の而からみれば、1
ncoly80 tJ、 l 5−15N、 (Jl
3 B等の旨N 1 lfi汁熱鋼は設置1゛要求値
耐満足するが、ケーシング材勿対象とり、lc大形鋼塊
勿溶解するのは製造技術面で困難とみら扛る。Furthermore, since Cr2N precipitates at grain boundaries near cracks, it has a negative effect on the fatigue life in which cracks propagate from the surface. For this reason, it is sometimes necessary to prevent the generation of nitrides in the steam turbine casing and valve body materials, which are subject to thermal fatigue due to startup and shutdown in addition to creep. Also, from the standpoint of design requirements for ultra-supercritical pressure steam turbine casings, 1
ncoly80 tJ, l 5-15N, (Jl
3B etc. N1 lfi hot steel satisfies the installation requirements, but it is considered to be difficult in terms of manufacturing technology to melt the casing material and large LC steel ingots.
本′I6明の目的は、600〜650C超々臨界圧蒸気
タービン用ケーシング又は弁本体として十分なりリープ
破i0i@展ケ示し、かつ”A造6易な高温強度に優れ
たオーステナイト1ill・j熱鋼舎・提供することに
あめ。The purpose of this book is to develop an austenitic 1ill/j heat steel that is sufficient for casings or valve bodies for 600-650C ultra-supercritical pressure steam turbines, exhibits leap rupture, and has excellent high-temperature strength and is easy to build. I am happy to provide this service.
〔発明の概装」
本発明ti、NN、NbN、T jN、Cr2N4の有
害な窒化物の析出勿窒累との親和力が冒いAtの添加に
よって抑え、かつA4とM oとの相互作用によって母
相を強化し、安定な炭化物形成元素又はBk添加してク
リープ破断強度上向上させ、しかもNi含有量を少なく
シ、このオーステナイト生成元素としてのNiO代d4
A科としてCu、2用いることによって製造技術面の問
題点ケ解消したものである。[Outline of the Invention] The present invention suppresses the harmful nitride precipitation of Ti, NN, NbN, TjN, and Cr2N4 by adding At, and suppresses the harmful nitride precipitation and the interaction between A4 and Mo. By strengthening the matrix and adding a stable carbide-forming element or Bk to improve creep rupture strength, and reducing the Ni content, the NiO content as an austenite-forming element d4
By using Cu, 2 as the A grade, the problems in manufacturing technology were solved.
以下、本発明における合金組成の限定理由について説明
する。なお以下に述べる%は重量%である。The reasons for limiting the alloy composition in the present invention will be explained below. Note that the percentages described below are percentages by weight.
炭素 炭化物形成元素と化合して炭化物とし、て析出し
クリープ破断強度ケ向上させる。しかし多量に添加する
と、靭性及びM液性を著しく低下さごる1jめその上限
’k (J、 15%とする。Carbon Combines with carbide-forming elements to form carbides, which precipitate and improve creep rupture strength. However, if added in a large amount, the toughness and M fluid properties will be significantly reduced.
ケイ素 製造上M要な脱酸成分である。しかし多量に添
加した場合、靭性、延性及び溶接性に悪影iwヲ及はす
ためその上限?1.0%とする。Silicon is an essential deoxidizing component in manufacturing. However, if a large amount is added, it will adversely affect toughness, ductility, and weldability, so there is an upper limit. It shall be 1.0%.
マンガン ケイ素同様重要な脱酸成分である。しかし、
少ない方が耐酸化性が良好であるため上限ケ2.0%と
する。Like silicon, manganese is an important deoxidizing component. but,
The lower the content, the better the oxidation resistance, so the upper limit is set at 2.0%.
ニッケル r−ステナイト組織を形成する重要な元素で
ある。少量であるとこの効果が薄くその下限?8.O%
とす41.一方、NiはCr(!:作用し耐食性ケ改善
するが多量であると高価となるためその上限ケ18.0
%とする。Nickel is an important element that forms the r-stenite structure. If the amount is small, this effect is weak and the lower limit? 8. O%
41. On the other hand, Ni acts on Cr (!) and improves corrosion resistance, but it becomes expensive when used in large amounts, so its upper limit is 18.0.
%.
銅 オーステナイト生成元素でありニッケルの代替成分
としてM効でめゐ。しかし、多量に添加すると鍋温での
粒界脆化を助長させるとともに、高温割れ感受性r高め
るため4.0%勿上限とする。Copper is an austenite-forming element and has great M effect as a substitute for nickel. However, if added in a large amount, it will promote grain boundary embrittlement at pan temperature and increase high temperature cracking susceptibility, so the upper limit is set at 4.0%.
クロム 耐酸化性を向上させるために重要な添加元素で
あシ、少量ではこの効果が低いため13.0%を下限と
する。しかし多量に含有すると溶接性ケ低下させる以外
にも、δ7エライト勿生成し品温使用中での脆化を助長
する等の悪影響を及ぼすため、その上限’に20.0%
とする。Chromium This is an important additive element for improving oxidation resistance, and since this effect is low in small amounts, the lower limit is set at 13.0%. However, if it is contained in a large amount, in addition to reducing weldability, it also has negative effects such as the formation of δ7 elite and promoting embrittlement during use at high temperatures, so the upper limit is 20.0%.
shall be.
モリブデン 地に固溶し材料ケ強化すると共に炭素と化
合し炭化物音析出することによシフリープ破断強度上向
上する。1.0%以下ではこの効果が低く筐た多量に言
まれると、加工性ケ悪化するためその上限t2.6%に
する。Molybdenum dissolves solidly in the ground, strengthens the material, and combines with carbon to precipitate carbides, improving the rupture strength of the fiber. If it is less than 1.0%, this effect is low, but if it is used in a large amount, workability deteriorates, so the upper limit is set at 2.6%.
アルミニウム 溶湯の脱酸剤であると共にモリブデンと
の相互作用によシ母相r強化する。さらに窒素との、i
、to力が高<NbN、i’iN、CrxN。Aluminum Acts as a deoxidizer for molten metal and strengthens the parent phase by interacting with molybdenum. Further with nitrogen, i
, to force is high<NbN, i'iN, CrxN.
BN等の有害な窒化′吻の析出tおさえるため、クリー
プ破断強度の向上に時に重要な添加元素である。なお、
アルミニウムはフェライト生成元素であるため0.5%
を上限にする。It is sometimes an important additive element for improving creep rupture strength in order to suppress the precipitation of harmful nitrides such as BN. In addition,
0.5% because aluminum is a ferrite-forming element
be the upper limit.
以上の各元素は本発明における必須成分であυ、以下の
各元素は任意成分であって合金中にいずれか24!i1
以上添加される。Each of the above elements is an essential component in the present invention υ, and each of the following elements is an optional component, and any 24! i1
or more is added.
ボロン クリープ破断強度、特に長時間クリープ強度r
向上するために重要な元素である。その効果は0.00
2%以上で顕著となる。一方、多量に添加すると逆に強
度tそこなうため上限’io、005%とする。Boron creep rupture strength, especially long-term creep strength r
It is an important element for improving. The effect is 0.00
It becomes noticeable at 2% or more. On the other hand, if added in a large amount, the strength will be adversely affected, so the upper limit is set to 'io, 005%.
ニオビウム、タンタル 安定な炭化j勿全形成しクリー
プ破断強度ヶ向上する。この効果は0.06%以上であ
られれる一方、多量に添加すると?f耐酸化性全低下さ
せる。このため上限に0.15%とする。Niobium, tantalum Forms stable carbonization and improves creep rupture strength. While this effect can be achieved with 0.06% or more, what happens if you add a large amount? f Totally reduces oxidation resistance. Therefore, the upper limit is set at 0.15%.
チタン モリブデン同様、基地に固浴し材料を強化する
一刀炭化物勿析出しクリープ強度を向上させる。この効
果は0.06%以上で現われる。しかし、ニオビウム、
タンタル同株多蛍添加すると耐酸化性rそこなうため上
限kO,15%とする。Similar to titanium and molybdenum, it is solid bathed in the base to strengthen the material and precipitate carbide to improve creep strength. This effect appears at 0.06% or more. However, niobium,
If tantalum is added, the oxidation resistance will be impaired, so the upper limit kO is set at 15%.
バナジウム 耐食性孕向上するのに有効な元素であり、
その効果は0.2%以上で現われるが、多量に添加する
とオーステナイトバランス會くずすため上限i0.45
%とする。Vanadium is an effective element for improving corrosion resistance.
Its effect appears when it is 0.2% or more, but if it is added in a large amount, the austenite balance will be disrupted, so the upper limit is i0.45.
%.
〔発明の実施例」
第1図は本発明のオーステナイト耐熱鋼tケーシングと
して用いるのに好適な蒸気タービンの例を示す断面図で
ある。[Embodiments of the Invention] FIG. 1 is a sectional view showing an example of a steam turbine suitable for use as the austenitic heat-resistant steel t-casing of the present invention.
第1図において、複数の勤めく1Ov41に設したロー
タ12は、動翼10間に位置するように複数の静JK
l 4 ’c設けている内部ケーシング1fll貝通し
ている。そして、内部ケーシング16iJ、、i数の凸
部18が形成され、これら複薔文の凸部18が内部ケー
シングを内設している外部ケーシング20の凹部に嵌入
され、ポル14によって固定されている。、また外部ケ
ーシング20ぐよ、貫通孔部22においてロータ12の
両端?回転自在に支持しておυ、図において左下部に流
出口24が形成され、上部には開口26が形成されてい
る。In FIG. 1, a rotor 12 installed in a plurality of rotor blades 10 is installed in a plurality of static JKs so as to be located between the rotor blades 10.
The inner casing is provided with 1 flll shell through it. Then, the inner casing 16iJ,, i number of protrusions 18 are formed, and these protrusions 18 with a double rose pattern are fitted into the recesses of the outer casing 20 in which the inner casing is installed, and are fixed by the poles 14. . , and both ends of the rotor 12 at the outer casing 20 and the through hole portion 22? It is rotatably supported, and an outlet 24 is formed at the lower left in the figure, and an opening 26 is formed at the upper part.
主蒸気は、矢印に示す如く主蒸気管30内を訛下し、ノ
ズルボックス28?Il−経て内部ケーシング16内に
流入する。その後、動gio’rロータ12と一体的に
回転作動させると主蒸気は内部ケーシング16と外部ケ
ーシング2oとの間の空間部に入シ、流出口24から流
出する。The main steam flows through the main steam pipe 30 as shown by the arrow, and flows through the nozzle box 28? It flows into the inner casing 16 via Il-. Thereafter, when the main steam is rotated integrally with the dynamic rotor 12, the main steam enters the space between the inner casing 16 and the outer casing 2o, and flows out from the outlet 24.
ここで、主蒸気の温度に650tl’、圧カケ350K
g f / crtlとすると、前記蒸気タービンは、
内部ケーシング18において温度650c〜554.3
C%圧力350に71/cJ〜199Ky f/cdl
、外部ケーシングにおいて温度s54.3c、圧カl
99k(yf/crA。Here, the main steam temperature is 650 tl' and the pressure is 350K.
If g f / crtl, the steam turbine is
Temperature 650c to 554.3 in inner casing 18
C% pressure 350 to 71/cJ ~ 199Ky f/cdl
, temperature s54.3c, pressure l in the outer casing
99k(yf/crA.
内外ケーシングの最大圧力M151 Kg f /cr
d’に得る。Maximum pressure of inner and outer casing M151 Kg f /cr
get d'.
第1表は、上記運転条件に対する内部ケーシング設計要
求強度を示す。Table 1 shows the required internal casing design strength for the above operating conditions.
第1表
第2表は本発明鋼(Tl〜T3)と比較鋼(81〜S:
3)の化学組成盆示す。Table 1 and Table 2 show the invention steel (Tl~T3) and comparative steel (81~S:
3) chemical composition basin is shown.
第1図は試験温度650Cにおける本発明鋼と比較鋼の
クリープ破断強度を示す。第1図において丸印、三角印
、菱形−tよそれぞれT1.T2゜T3の鋼の測定値、
A!5!は比較鋼の平均強度?示す。第1図から、A/
=とともにB、Nb+i’a。FIG. 1 shows the creep rupture strength of the invention steel and comparative steel at a test temperature of 650C. In FIG. 1, T1. Measured values of T2゜T3 steel,
A! 5! is the average strength of comparative steel? show. From Figure 1, A/
= together with B, Nb+i'a.
Ti及びVのいずれか2種の金属元素?6加した本発明
鋼は比較鋼に比べ30%程度高い強度?示すことがわか
る。本発明鋼は1000h、および10’h(外扉によ
る計算)のクリープ破断強度はそれぞnl 6に9f/
111111” 、10Kpf/mm”程度となシ第1
表に示す設計要求値ケ#たすことがわかる。Any two metal elements Ti or V? Does the inventive steel with 6 addition have about 30% higher strength than comparative steel? I understand what is shown. The creep rupture strength of the steel of the present invention at 1000h and 10'h (calculated using the outer door) is nl 6 and 9f/
111111", about 10Kpf/mm"
It can be seen that the design requirements shown in the table are met.
すなわち、オーステナイト耐熱鋼にAtとともにB、N
b+T a、 Ti及びVのいずれか2種以上の金属元
素ケ複合添加することによって5US316鋼よりも約
30%高いクリープ破断強度ケ有し、かり超超臨界圧タ
ービン用ケーシングの設計要求値も満足する。In other words, B and N are added to the austenitic heat-resistant steel along with At.
b + Ta By adding two or more metal elements, Ti and V, it has a creep rupture strength approximately 30% higher than that of 5US316 steel, and also satisfies the design requirements for super-supercritical pressure turbine casings. do.
以上のように本発明によnば、クリープ破断強度、特に
長時間のクリープ破断強度が高いので超超臨界圧タービ
ン用ケーシング又は弁本体の材料として有効である。As described above, the present invention has high creep rupture strength, particularly long-term creep rupture strength, and is therefore effective as a material for a casing or a valve body for a supersupercritical pressure turbine.
第1図は蒸気タービンの一例を示す明面図、第2図は本
発明鋼と比較折重の6500クリ一プ破断強就を示す図
である。
12・・・ロータ、16・・・内部ケーシング、20・
・・外部ケーシング。FIG. 1 is a clear view showing an example of a steam turbine, and FIG. 2 is a diagram showing the 6500 clip rupture strength of the steel of the present invention and a comparative steel. 12... Rotor, 16... Internal casing, 20...
...External casing.
Claims (1)
以下、Mo 二2.0%以下、Ni+Cu:10.0〜
20.0%(N i : 8,0〜18.0%、Cu:
4.0%以下)、Cr : l 3.0〜20.0%、
Mo:1.0〜2.6%、At:0.02〜0,5%を
含有し、更にB : 0.002〜0.005%、N
b十T a : 0.06〜0.40、T i : 0
.06〜0.15%およびV:0.2〜0.45%のい
ずれか2種以上を含有する高温強度に優れたオーステナ
イト耐熱鋼。 2、特許請求の範囲第1項において、主蒸気温度600
〜650tr、圧力250〜350に7 f /cri
lの超々臨界圧蒸気タービン用ケーシング又は弁本体に
使用されることr特徴とする高温強度に誕れたオーステ
ナイト耐熱鋼。[Claims] 1. In terms of weight ratio, C: 0.15% or less, Si: 1.0%
Below, Mo2 2.0% or less, Ni+Cu: 10.0~
20.0% (Ni: 8.0-18.0%, Cu:
4.0% or less), Cr: l 3.0 to 20.0%,
Contains Mo: 1.0-2.6%, At: 0.02-0.5%, further B: 0.002-0.005%, N
b10T a : 0.06-0.40, T i : 0
.. An austenitic heat-resistant steel having excellent high-temperature strength and containing two or more of V: 06 to 0.15% and V: 0.2 to 0.45%. 2. In claim 1, the main steam temperature is 600
~650tr, pressure 250-350 to 7f/cri
This austenitic heat-resistant steel is characterized by its high-temperature strength and is used in the casings and valve bodies of ultra-supercritical pressure steam turbines.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17993982A JPS5970752A (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Austenitic heat-resisting steel having excellent high temperature strength |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17993982A JPS5970752A (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Austenitic heat-resisting steel having excellent high temperature strength |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5970752A true JPS5970752A (en) | 1984-04-21 |
Family
ID=16074576
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17993982A Pending JPS5970752A (en) | 1982-10-15 | 1982-10-15 | Austenitic heat-resisting steel having excellent high temperature strength |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5970752A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6123749A (en) * | 1984-07-10 | 1986-02-01 | Hitachi Ltd | Austenitic stainless steel having high strength at high temperature |
JPH07118812A (en) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Hitachi Ltd | Heat-resistant cast steel turbine casting and its production |
JP2006516221A (en) * | 2003-01-21 | 2006-06-29 | イギリス国 | Particle collector |
-
1982
- 1982-10-15 JP JP17993982A patent/JPS5970752A/en active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPH07118812A (en) * | 1993-10-26 | 1995-05-09 | Hitachi Ltd | Heat-resistant cast steel turbine casting and its production |
JP2006516221A (en) * | 2003-01-21 | 2006-06-29 | イギリス国 | Particle collector |
JP4927525B2 (en) * | 2003-01-21 | 2012-05-09 | イギリス国 | Particle collector |
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