JPS60224764A - 高温用n含有オ−ステナイトステンレス鋼 - Google Patents
高温用n含有オ−ステナイトステンレス鋼Info
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- JPS60224764A JPS60224764A JP8118884A JP8118884A JPS60224764A JP S60224764 A JPS60224764 A JP S60224764A JP 8118884 A JP8118884 A JP 8118884A JP 8118884 A JP8118884 A JP 8118884A JP S60224764 A JPS60224764 A JP S60224764A
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- Japan
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- stress corrosion
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- corrosion cracking
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(発明の分野)
本発明は、耐硫化、耐応力腐食割れ性にすぐれた高温用
オーステナイト鋼、特にCZ−1Sの共存する350℃
以上の高温環境下で使用するに適する高温用N含有オー
ステナイト鋼に関する。
オーステナイト鋼、特にCZ−1Sの共存する350℃
以上の高温環境下で使用するに適する高温用N含有オー
ステナイト鋼に関する。
(従来技術)
従来、350℃以上の高温で使用される圧力容器あるい
は高圧配管用に用いられる高温高圧用の規格鋼には、例
えば、JIS5US304.30411.316.31
611.32L321H,347,341N、310.
^1loy800’、A11oy600.A11oy8
25.^l1oy625等がある。これらはいずれも高
温強度を得るためにC=0.04〜0.08と高Cであ
る。
は高圧配管用に用いられる高温高圧用の規格鋼には、例
えば、JIS5US304.30411.316.31
611.32L321H,347,341N、310.
^1loy800’、A11oy600.A11oy8
25.^l1oy625等がある。これらはいずれも高
温強度を得るためにC=0.04〜0.08と高Cであ
る。
ところで、石炭液化、ガス化といった石炭転換プラント
や劣質重油の水素化脱硫などのプラントでは350℃以
上、適音は450°C程度の高温の加熱炉管や配管にス
テンレス鋼が用いられるが、石炭液化プラントは現状で
はパイロットプラント段階のものがほとんどであるため
、従来の原油直接脱硫のプラントの材料構成を参考にJ
IS5US321.’347.316といったいわゆる
18−8系オーステナイトステンレス鋼を主に用いてい
るのが現状である。
や劣質重油の水素化脱硫などのプラントでは350℃以
上、適音は450°C程度の高温の加熱炉管や配管にス
テンレス鋼が用いられるが、石炭液化プラントは現状で
はパイロットプラント段階のものがほとんどであるため
、従来の原油直接脱硫のプラントの材料構成を参考にJ
IS5US321.’347.316といったいわゆる
18−8系オーステナイトステンレス鋼を主に用いてい
るのが現状である。
(発明の解決すべき課題)
このように、石炭の液化、ガス化用を目的に開発した鉄
鋼材料あるいは規格はまだなく、しかも、石炭液化プラ
ントの場合には従来の原油直接脱硫プラントとは異なっ
た使用条件となる。すなわち、反応温度は従来の脱硫プ
ラントの400〜430℃に比べ450〜480°Cと
高く圧力も従来の100〜130aLIIlに比べ15
0〜300atmと高い。さらに従来の原油直接脱硫の
場合は一旦脱塩処理を経てから脱硫されるため、塩分、
固形分がかなり除去された流体を処理することになるの
に対し、主として石炭、さらには液化溶剤あるいは触媒
に由来する塩分が比較的多量に混入している石炭液化プ
ロセスでは石炭が固体であるため塩分の除去はむずかし
く、固形分く灰分など)も多量にプラント流体に含まれ
ることとなる。かかる使用条件は材料にとって従来想定
されることのなかった程かなり苛酷なものと考えられる
。
鋼材料あるいは規格はまだなく、しかも、石炭液化プラ
ントの場合には従来の原油直接脱硫プラントとは異なっ
た使用条件となる。すなわち、反応温度は従来の脱硫プ
ラントの400〜430℃に比べ450〜480°Cと
高く圧力も従来の100〜130aLIIlに比べ15
0〜300atmと高い。さらに従来の原油直接脱硫の
場合は一旦脱塩処理を経てから脱硫されるため、塩分、
固形分がかなり除去された流体を処理することになるの
に対し、主として石炭、さらには液化溶剤あるいは触媒
に由来する塩分が比較的多量に混入している石炭液化プ
ロセスでは石炭が固体であるため塩分の除去はむずかし
く、固形分く灰分など)も多量にプラント流体に含まれ
ることとなる。かかる使用条件は材料にとって従来想定
されることのなかった程かなり苛酷なものと考えられる
。
さらに、液体中に含まれる塩分、固形分のため反応管、
配管、容器等の内壁面に塩化物、硫化物を含む固形分が
付着すると、プラントの昇温あるいは降温時、たとえば
起動あるいは停止時に硫化物に起因するポリチオン酸応
力腐食割れに加え塩化物による応力腐食割れが生ずる危
険性がある。このような塩化物、硫化物を含む固形分の
付着は高温部で生しやすく、特に350℃以上でイ」着
したものは固着力が強く、容易に洗い流されない。また
、350℃以上の部分では材料に鋭敏化(粒界にCr炭
化物が析出)を生じ易く、ポリチオン酸の応力腐食割れ
および塩化物による応力腐食割れに対する感受性が高ま
る。したがって、定常運転時以外に生ずるこれら応力腐
食割れに対する抵抗性が必要となる。
配管、容器等の内壁面に塩化物、硫化物を含む固形分が
付着すると、プラントの昇温あるいは降温時、たとえば
起動あるいは停止時に硫化物に起因するポリチオン酸応
力腐食割れに加え塩化物による応力腐食割れが生ずる危
険性がある。このような塩化物、硫化物を含む固形分の
付着は高温部で生しやすく、特に350℃以上でイ」着
したものは固着力が強く、容易に洗い流されない。また
、350℃以上の部分では材料に鋭敏化(粒界にCr炭
化物が析出)を生じ易く、ポリチオン酸の応力腐食割れ
および塩化物による応力腐食割れに対する感受性が高ま
る。したがって、定常運転時以外に生ずるこれら応力腐
食割れに対する抵抗性が必要となる。
このように石炭液化プラントの高温部位に用いるステン
レス鋼は従来の重油直接脱硫プラントに使用する場合に
比べ各種の性能を併わせ備えたものである必要がある。
レス鋼は従来の重油直接脱硫プラントに使用する場合に
比べ各種の性能を併わせ備えたものである必要がある。
このような材質的な要請は、石炭ガス化プラントの各種
熱交換器や、劣質重油の水素化脱硫などのプラントにお
いても同様のものであり、良好なステンレス鋼の開発が
望まれている。
熱交換器や、劣質重油の水素化脱硫などのプラントにお
いても同様のものであり、良好なステンレス鋼の開発が
望まれている。
従来からポリチオン酸による応力腐食割れは低C化また
は安定化元素(TiやNb)をCの当量比以上に添加し
安定化することが対策として知られており、いくつかの
特許もみられる。また、(1−によるSCC(応力腐食
割れ、以下同じ)に対しては高Ni化などが有効とされ
ており、それによる特許もいくつかすでに報告されてい
る。しかし従来は同一部位で、ポリチオン酸によるSC
CおよびCp−によるSCCの双方が同時に問題となる
環境はなく、またそれに応じた材料の開発もなされてい
なかった。
は安定化元素(TiやNb)をCの当量比以上に添加し
安定化することが対策として知られており、いくつかの
特許もみられる。また、(1−によるSCC(応力腐食
割れ、以下同じ)に対しては高Ni化などが有効とされ
ており、それによる特許もいくつかすでに報告されてい
る。しかし従来は同一部位で、ポリチオン酸によるSC
CおよびCp−によるSCCの双方が同時に問題となる
環境はなく、またそれに応じた材料の開発もなされてい
なかった。
例えば、特開昭51−108316号にはNi:20〜
30%、Cr:20〜30%の高温純水用ステンレス鋼
が開示されている。同じく特開昭48−73321号に
は旧:20〜30%、Cr:23〜30%の海水中での
一1孔食性にずくれたステンレス鋼が開示されている。
30%、Cr:20〜30%の高温純水用ステンレス鋼
が開示されている。同じく特開昭48−73321号に
は旧:20〜30%、Cr:23〜30%の海水中での
一1孔食性にずくれたステンレス鋼が開示されている。
しかしながら、これらはいずれも組成的に4%までのM
Oを含み、しかもCr−イオンの存在下で使用すること
を考えており、C1−とSとが共存する環境下での応力
腐食割れについでは述べられていない。
Oを含み、しかもCr−イオンの存在下で使用すること
を考えており、C1−とSとが共存する環境下での応力
腐食割れについでは述べられていない。
一方、ポリチオン酸SCCに対する抵抗性を高めたもの
としては、例えば特開昭50−67215号に開示され
た重油脱硫用ステンレス鋼があるが、これは旧:6−2
5%、Cr:15〜30%であって、Sのみ存在の環境
用と考えられ、CI!−によるSCCについては念頭に
ない。
としては、例えば特開昭50−67215号に開示され
た重油脱硫用ステンレス鋼があるが、これは旧:6−2
5%、Cr:15〜30%であって、Sのみ存在の環境
用と考えられ、CI!−によるSCCについては念頭に
ない。
このように、従来は、C1−とSとが共存する環境が想
定されなかったこともあって、その分野での材料開発は
ほとんどなされていなかったのである。
定されなかったこともあって、その分野での材料開発は
ほとんどなされていなかったのである。
しかしながら、すでに述べたように、石炭液化、ガス化
のように両者の共存環境が現実に想定されるようになっ
た現在、そのような環境でも十分耐え得る新規な材料の
出現が強く希求されている。
のように両者の共存環境が現実に想定されるようになっ
た現在、そのような環境でも十分耐え得る新規な材料の
出現が強く希求されている。
すなわち、たとえば、在来の原油直接脱硫プラントでは
事前に脱塩処理が行われるため、C1−は3ppm程度
以下になっている。したがってポリチオン酸による応力
腐食割れは問題となるが塩化物による応力腐食割れに対
する配慮は少ない。また、CI−による応力腐食割れは
化学プラント、原子カプラントなどで多数知られている
が、ポリチオン酸による応力腐食割れを同時に配慮する
必要はなかった。
事前に脱塩処理が行われるため、C1−は3ppm程度
以下になっている。したがってポリチオン酸による応力
腐食割れは問題となるが塩化物による応力腐食割れに対
する配慮は少ない。また、CI−による応力腐食割れは
化学プラント、原子カプラントなどで多数知られている
が、ポリチオン酸による応力腐食割れを同時に配慮する
必要はなかった。
しかしながら、石炭の液化、ガス化では、石炭に01−
とSが同時に存在する。また、劣質重油においても高粘
度骨が多くなると脱塩に困難が伴いCIとSを同時に含
む形で流体を処理する必要がでてくる。これら劣質原料
処理プラントでは通常、Cβ≧10ppm、S≧30p
pmを含む流体を処理する。ことにSは反応触媒の1種
として投入されることもあり、Cff−とSとの共存環
境の出現は避けられない。その場合、CX−がどの表面
部位でも10ppm程度である限り余り問題は生じない
が、反応には加熱が伴うため昇温部位、降温部位では、
CX−は濃縮する。
とSが同時に存在する。また、劣質重油においても高粘
度骨が多くなると脱塩に困難が伴いCIとSを同時に含
む形で流体を処理する必要がでてくる。これら劣質原料
処理プラントでは通常、Cβ≧10ppm、S≧30p
pmを含む流体を処理する。ことにSは反応触媒の1種
として投入されることもあり、Cff−とSとの共存環
境の出現は避けられない。その場合、CX−がどの表面
部位でも10ppm程度である限り余り問題は生じない
が、反応には加熱が伴うため昇温部位、降温部位では、
CX−は濃縮する。
濃縮度はプラントにより異なるが、100〜100c倍
の濃縮は容易に生ずる。ことに、劣質原料のため配管系
の内壁面への固形分の析出付着が佳しやすく、一旦析出
が生しるとそれらは容易には洗い流されないため、濃縮
は生じやすくなる。かかる事情は石炭転換プラントにお
いても同様である。したがって、Cp−とSとの共存環
境は原油直接脱硫プロセスにあっても今後大きな問題と
なる可能性がある。
の濃縮は容易に生ずる。ことに、劣質原料のため配管系
の内壁面への固形分の析出付着が佳しやすく、一旦析出
が生しるとそれらは容易には洗い流されないため、濃縮
は生じやすくなる。かかる事情は石炭転換プラントにお
いても同様である。したがって、Cp−とSとの共存環
境は原油直接脱硫プロセスにあっても今後大きな問題と
なる可能性がある。
(発明の目的)
本発明の第1の目的は、このような新たなエネルギー源
の質の低下により必要性が生している分野において高温
で使用される新規な材料を提供することである。
の質の低下により必要性が生している分野において高温
で使用される新規な材料を提供することである。
本発明の別の目的は、高温での使用中の組織安定性、耐
食性つまり耐硫化性および耐応力腐食割れ性を併−1で
具備した新規なステンレス鋼を提供することである。
食性つまり耐硫化性および耐応力腐食割れ性を併−1で
具備した新規なステンレス鋼を提供することである。
さらに本発明の別の目的は、CX−1Sの共存する35
0°C以上、一般には450℃程度以上の高温環境下で
使用する耐硫化、耐応力腐食割れ性にすぐれた高温用オ
ーステナイトステンレス鋼を提供することである。
0°C以上、一般には450℃程度以上の高温環境下で
使用する耐硫化、耐応力腐食割れ性にすぐれた高温用オ
ーステナイトステンレス鋼を提供することである。
さらに本発明の別の目的は石炭液化あるいはガス化プラ
ント用の400℃以上の高温、130aLm以上の高圧
下でかつCp−1Sの共存する環境下で使用する耐硫化
、応力腐食割れ性にすくれた高温用オーステナイトステ
ンレス鋼を提供することである。
ント用の400℃以上の高温、130aLm以上の高圧
下でかつCp−1Sの共存する環境下で使用する耐硫化
、応力腐食割れ性にすくれた高温用オーステナイトステ
ンレス鋼を提供することである。
(発明の要約)
ごごに、本発明は重量%で、
c:o、o2%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.
0%以下、Cr:19〜27%、Ni:18〜35%、
N:0.03〜0.15%、残部Feおよび付随不純物 から成る組成を有する、CI−1Sの共存する350℃
以」二の高温環境下で使用する耐硫化、耐応力腐食割れ
性にすくれた高温用N含有オーステナイトステンレス鋼
である。
0%以下、Cr:19〜27%、Ni:18〜35%、
N:0.03〜0.15%、残部Feおよび付随不純物 から成る組成を有する、CI−1Sの共存する350℃
以」二の高温環境下で使用する耐硫化、耐応力腐食割れ
性にすくれた高温用N含有オーステナイトステンレス鋼
である。
本発明の別の特徴によれば、上記鋼組成はさらに必要に
応じNb:1.5%以下含有してもよい。
応じNb:1.5%以下含有してもよい。
本発明のさらに別の特徴によれば、いずれの場合にあっ
ても特に塩化物による耐応力腐食割れ性をさらに改善さ
せるためにMoを0.1〜4.0%を添加してもよい。
ても特に塩化物による耐応力腐食割れ性をさらに改善さ
せるためにMoを0.1〜4.0%を添加してもよい。
なお、いずれも場合も、脱酸の目的で0.1%以下のA
Qを添加してもさしつかえない。
Qを添加してもさしつかえない。
かくして、本発明によれば、その目的とする耐硫化性の
改善は高温高圧下での耐硫化性を必要とするため基本的
には高Cr化により達成するのであり、一方、耐塩化物
応力腐食割れ性は高Cr化、高層化、低C化の複合効果
により、さらに必要に応じMo添加により向上さゼ、ま
た、耐ポリチオン酸応力腐食割れは低C化を図ることに
より、さらに必要に応じ、Nbを添加してのC安定化を
はかることによりそれぞれ改善する。かかる高Cr化、
高層化そして低C化による相乗的効果により、S、CI
−共存下にあってもすくれた耐硫化、耐応力腐食割れ性
を示すことができる。
改善は高温高圧下での耐硫化性を必要とするため基本的
には高Cr化により達成するのであり、一方、耐塩化物
応力腐食割れ性は高Cr化、高層化、低C化の複合効果
により、さらに必要に応じMo添加により向上さゼ、ま
た、耐ポリチオン酸応力腐食割れは低C化を図ることに
より、さらに必要に応じ、Nbを添加してのC安定化を
はかることによりそれぞれ改善する。かかる高Cr化、
高層化そして低C化による相乗的効果により、S、CI
−共存下にあってもすくれた耐硫化、耐応力腐食割れ性
を示すことができる。
このように耐食性改善を図るため低C化とすることから
、場合により高温強度が低下することがあるため、さら
に本発明にあってはNの積極的添加によって高温強度を
確保している。Mo、Nbを添加するとさらに高温強度
が強化される。
、場合により高温強度が低下することがあるため、さら
に本発明にあってはNの積極的添加によって高温強度を
確保している。Mo、Nbを添加するとさらに高温強度
が強化される。
通常低CでCr/Niバランスが悪いと使用中にσ相が
析出し靭性、延性が低下する可能性がある。しかしなが
ら、本発明によれば、N添加によりσ相析出を防いでい
る。一方、低C材のため溶接熱影響部の鋭敏化および高
温長時間使用による鋭敏化も防止されている。Nbを添
加する場合はさらに安定化効果により鋭敏化は軽減され
る。
析出し靭性、延性が低下する可能性がある。しかしなが
ら、本発明によれば、N添加によりσ相析出を防いでい
る。一方、低C材のため溶接熱影響部の鋭敏化および高
温長時間使用による鋭敏化も防止されている。Nbを添
加する場合はさらに安定化効果により鋭敏化は軽減され
る。
本発明に係る鋼は構造部材(管、扱)はもちろん管、容
器のクラッド、オーバーレイ材としても極めて有用であ
る。
器のクラッド、オーバーレイ材としても極めて有用であ
る。
このように、本発明はs、cI2−の共存下ですぐれた
耐硫化、耐応力腐食割れ性を示す高温用N含有オーステ
ナイト鋼であるが、その一つの特徴によれば、より具体
的には、石炭液化、ガス化プラント構造材用のN含有オ
ーステナイト鋼である。
耐硫化、耐応力腐食割れ性を示す高温用N含有オーステ
ナイト鋼であるが、その一つの特徴によれば、より具体
的には、石炭液化、ガス化プラント構造材用のN含有オ
ーステナイト鋼である。
(発明の態様)
ここに本発明において鋼組成および用途を前述の如く規
定した理由番ごついて述べる。以下、特にことわりのな
い限り、「%」は重量%である。
定した理由番ごついて述べる。以下、特にことわりのな
い限り、「%」は重量%である。
C:炭素は強度向上元素として重要であるが、溶接熱影
響部や高温で長時間使用された場合に粒界に炭化物を析
出し、粒界周辺のCrを低下させるため応力腐食割れを
生じやすくする。C量は低い程望ましいが、0.02%
までは害が少ないので、許容し得るC量を0.02%以
下とする。
響部や高温で長時間使用された場合に粒界に炭化物を析
出し、粒界周辺のCrを低下させるため応力腐食割れを
生じやすくする。C量は低い程望ましいが、0.02%
までは害が少ないので、許容し得るC量を0.02%以
下とする。
Si:lilの脱酸のために必要な元素である。しかし
、あまり多量になると鋼のオーステナイト安定化および
溶接性に害を生ずるので本発明では1.0%以下とする
。好ましくは0.3〜1.0%である。
、あまり多量になると鋼のオーステナイト安定化および
溶接性に害を生ずるので本発明では1.0%以下とする
。好ましくは0.3〜1.0%である。
Mn:鋼の熱間加工性を保持する面で必要な元素である
が、あまり多量では耐硫化性を害し、高Cr、低Niの
場合はσ相析出も促すため2.0%以下とする。
が、あまり多量では耐硫化性を害し、高Cr、低Niの
場合はσ相析出も促すため2.0%以下とする。
好ましくは0.5〜2.0%である。
Cr:Crは鋼の耐硫化性、耐応力腐食割れ性を向−に
・t!しめるのに重要な元素であり、少なくとも19%
以」二必要とする。高Crはど硫化腐食で生ずるスケー
ルはCrリッチとなり、硫化スケールの成長が抑えられ
、酸化性ガス成分(CO2、H2O)が含まれる場合に
は酸化物を形成し硫化を抑制する。また、CI!−によ
る応力腐食に対し2ても、Crは表面皮膜をCrリッチ
にし、Cp−による皮膜の破壊抵抗を増すため9JJ果
を現す。さらに、Crが高いほど鋭敏化も軽度となるた
め、ポリチオン酸によるscC,、CI!−によるSC
Cに対する抵抗を増す。このSCCに対するCrの効果
は低Cの場合に一層顕著となる。しかし、27%を越え
るとその存効性が飽和するばかりでなくオーステナイト
相安定化に害を及ぼすので、C「含有量の上限は27%
に限定する。
・t!しめるのに重要な元素であり、少なくとも19%
以」二必要とする。高Crはど硫化腐食で生ずるスケー
ルはCrリッチとなり、硫化スケールの成長が抑えられ
、酸化性ガス成分(CO2、H2O)が含まれる場合に
は酸化物を形成し硫化を抑制する。また、CI!−によ
る応力腐食に対し2ても、Crは表面皮膜をCrリッチ
にし、Cp−による皮膜の破壊抵抗を増すため9JJ果
を現す。さらに、Crが高いほど鋭敏化も軽度となるた
め、ポリチオン酸によるscC,、CI!−によるSC
Cに対する抵抗を増す。このSCCに対するCrの効果
は低Cの場合に一層顕著となる。しかし、27%を越え
るとその存効性が飽和するばかりでなくオーステナイト
相安定化に害を及ぼすので、C「含有量の上限は27%
に限定する。
好ましくは21〜26%である。
Ni:mのオーステナイト相を維持、安定化するのに必
要な元素である。また、硫化水素等硫化物を含む環境下
での塩化物による応力腐食割れに対する抵抗を高めるた
めにCrとともに必要な元素である。
要な元素である。また、硫化水素等硫化物を含む環境下
での塩化物による応力腐食割れに対する抵抗を高めるた
めにCrとともに必要な元素である。
ごのNiの作用はCrが19%以上と高い場合に特に顕
著に現れる。この目的のためには18%以上のNi含有
量が必要であり、多ければ多いほどよい。しかし、あま
り多量であると耐硫化性を害するし、高価な元素でもあ
るので35%以下に限定する。好ましくは20%以上で
ある。
著に現れる。この目的のためには18%以上のNi含有
量が必要であり、多ければ多いほどよい。しかし、あま
り多量であると耐硫化性を害するし、高価な元素でもあ
るので35%以下に限定する。好ましくは20%以上で
ある。
N:NもC1旧、Crと並び本発明の重要な構成元素で
ある。低Cにしたための強度不足を補うためおよびオー
ステナイト相の安定化の双方の面で効果があり、その目
的で0.03%以上必要である。かかる目的達成には多
いほど効果があるがあまり多量であると強度が高くなり
加工性に害が出るとともに時効析出による延性低下も招
くので、本発明にあっては0.15%を上限とする。
ある。低Cにしたための強度不足を補うためおよびオー
ステナイト相の安定化の双方の面で効果があり、その目
的で0.03%以上必要である。かかる目的達成には多
いほど効果があるがあまり多量であると強度が高くなり
加工性に害が出るとともに時効析出による延性低下も招
くので、本発明にあっては0.15%を上限とする。
Nb:強度向上および鋼中の炭素安定化の目的で必要に
応じて添加される。しかし、あまり多量の添加は相安定
性、溶接性などの面で害があり、しかもNb自体高価で
あるので1.5%以下に限定する。
応じて添加される。しかし、あまり多量の添加は相安定
性、溶接性などの面で害があり、しかもNb自体高価で
あるので1.5%以下に限定する。
Hθ:MoはI−12S等硫化物を含む′IM境での塩
化物による応力腐食割れ抵抗性を向」ニさせる作用があ
るので、必要により0.1%以上添加してもよい。多い
程効果があるが、Mo自体高価な元素でもあり、一方、
あまり多量だと相安定性にも害があるので本発明におい
°CはMoを添加する場合、4.0%を上限とする。
化物による応力腐食割れ抵抗性を向」ニさせる作用があ
るので、必要により0.1%以上添加してもよい。多い
程効果があるが、Mo自体高価な元素でもあり、一方、
あまり多量だと相安定性にも害があるので本発明におい
°CはMoを添加する場合、4.0%を上限とする。
なお、本発明においてその使用環境を[SおよびCi−
の共存した350°C以上の高温環境」と限定した理由
は、Sによる硫化、硫化物生成の結果化ずるポリチオン
酸によるSCCは350′Cまで1温されない部位では
適音問題とならず、またCl2−によるSCCは、従来
、350°Cより低温の水存在環境下において長時間使
用される場合に考慮されていたのみであって、これ以上
の高a1′!jI境下で使用する部材ではポリチオン酸
によるSCCや硫化とともに問題にされることはなかっ
たため、かかる環境下で使用に通ずる材料がなかったか
らである。
の共存した350°C以上の高温環境」と限定した理由
は、Sによる硫化、硫化物生成の結果化ずるポリチオン
酸によるSCCは350′Cまで1温されない部位では
適音問題とならず、またCl2−によるSCCは、従来
、350°Cより低温の水存在環境下において長時間使
用される場合に考慮されていたのみであって、これ以上
の高a1′!jI境下で使用する部材ではポリチオン酸
によるSCCや硫化とともに問題にされることはなかっ
たため、かかる環境下で使用に通ずる材料がなかったか
らである。
なお、本発明の用途は特定的には石炭液化、ガス化プラ
ントの構造部材用、つまり加熱炉管、配管などであるが
、その信奉発明の性質上、Ci−によるSCCおよびポ
リチオン酸によるSCCが問題となる環境および用途に
は一般に適用可能であることは云うまでもない。
ントの構造部材用、つまり加熱炉管、配管などであるが
、その信奉発明の性質上、Ci−によるSCCおよびポ
リチオン酸によるSCCが問題となる環境および用途に
は一般に適用可能であることは云うまでもない。
次に本発明を実施例によりさらに説明する。
大施劇
−化学成分を第1表に示す一連の鋼について各種試験を
行った。まず、本発明鋼および比較鋼の一部については
、真空熔解にてインゴットを作成し、ついで鍛造、熱間
圧延、軟化焼鈍、冷間圧延を経た後、1060℃で溶体
化処理を行いlOn厚の板を製作した。
行った。まず、本発明鋼および比較鋼の一部については
、真空熔解にてインゴットを作成し、ついで鍛造、熱間
圧延、軟化焼鈍、冷間圧延を経た後、1060℃で溶体
化処理を行いlOn厚の板を製作した。
また比較鋼については、代表的現用規格鋼をも加えた。
供試鋼阻1〜8は本発明に係る鋼であり、供試鋼隘9〜
15は比較鋼である。これらを用いて耐硫化性試験、塩
化物応力腐食割れ試験、ポリチオン酸応力腐食割れ試験
、引張試験、および時効後硬さ試験の各種の試験を実施
した。
15は比較鋼である。これらを用いて耐硫化性試験、塩
化物応力腐食割れ試験、ポリチオン酸応力腐食割れ試験
、引張試験、および時効後硬さ試験の各種の試験を実施
した。
それらの結果をまとめて第2表に示す。
硫化試験での腐食減量は18−8系の比較!1llk1
2.13.14および比較!l111h16では23m
g/cJ以上であるのに対し本発明に係る鋼ではいずれ
も19.5mg/ad以下と耐硫化性が著しく向上して
いるのが分かる。
2.13.14および比較!l111h16では23m
g/cJ以上であるのに対し本発明に係る鋼ではいずれ
も19.5mg/ad以下と耐硫化性が著しく向上して
いるのが分かる。
塩化物応力腐食割れ試験の結果は割れの認められたもの
には×、認められなかったものにはOを付した。18−
8系の陽12.13.14の鋼と階15の鋼に割れが認
められたが、本発明に係る鋼には割れは認められなかっ
た。このように、C景には関係なく旧≦18%の比較鋼
には割れが生じている。
には×、認められなかったものにはOを付した。18−
8系の陽12.13.14の鋼と階15の鋼に割れが認
められたが、本発明に係る鋼には割れは認められなかっ
た。このように、C景には関係なく旧≦18%の比較鋼
には割れが生じている。
同じくボリヂオン酸応力腐食割れ試験でも割れの認めら
れたもにには×、認められなかったものにはOを付して
示すが、比較鋼10〜14の現用調相当材には割れが発
生したが、本発明に係る鋼ではいずれも割れが認められ
なかった。またCの低い比較鋼にも割れは認められなか
った。
れたもにには×、認められなかったものにはOを付して
示すが、比較鋼10〜14の現用調相当材には割れが発
生したが、本発明に係る鋼ではいずれも割れが認められ
なかった。またCの低い比較鋼にも割れは認められなか
った。
引張試験の結果についてみても、比較鋼陽9では低Cで
あるうえに低Nということから、他に比べて著しく強度
が低くなっている。一方、本発明鋼ではいずれも現用規
格鋼レベルの強度を保持しているのが分かる。
あるうえに低Nということから、他に比べて著しく強度
が低くなっている。一方、本発明鋼ではいずれも現用規
格鋼レベルの強度を保持しているのが分かる。
時効後硬さ試験の結果からは、比較鋼陽9.10では同
じく低C1低Nということから、σ相析出のためまた比
較鋼南11では高CとしたうえでT+、AQを添加した
ことからγ′析出のための硬度上昇が認められたが、本
発明鋼はいずれも△■11≦10と18−8系の規格鋼
並みとなっている。
じく低C1低Nということから、σ相析出のためまた比
較鋼南11では高CとしたうえでT+、AQを添加した
ことからγ′析出のための硬度上昇が認められたが、本
発明鋼はいずれも△■11≦10と18−8系の規格鋼
並みとなっている。
これら一連の耐食性の試験結果を添付図面においてCr
、Ni通性領域としてグラフにまとめて示す。図中、添
字符号は第1表の鋼番号を表わす。なお、「○」は耐硫
化性、耐SCC性とも良好なもの、「×」はH2S−C
1−系での耐応力腐食割れ試験でSCCの生じたもの、
「・」は耐硫化性の劣るもの、そして「x」はポリチオ
ン酸によるSCCが生じたものをそれぞれ示す。
、Ni通性領域としてグラフにまとめて示す。図中、添
字符号は第1表の鋼番号を表わす。なお、「○」は耐硫
化性、耐SCC性とも良好なもの、「×」はH2S−C
1−系での耐応力腐食割れ試験でSCCの生じたもの、
「・」は耐硫化性の劣るもの、そして「x」はポリチオ
ン酸によるSCCが生じたものをそれぞれ示す。
図示結果からも、Ni上18%、Cr上19%の領域で
耐硫化性ならびにH2S−Cj!−含有環境下での耐S
CC性が良好となることが分かる。しかし、この領域内
でも比較鋼患10.11のように高C5低Nの場合には
ポリチオン酸による耐SCC性が劣る。
耐硫化性ならびにH2S−Cj!−含有環境下での耐S
CC性が良好となることが分かる。しかし、この領域内
でも比較鋼患10.11のように高C5低Nの場合には
ポリチオン酸による耐SCC性が劣る。
本例における各特性試験の要領は以下の通りであった。
1)倉目虱孔−性■:
石炭液化、ガス化、石油精製プラントなど還元性雰囲気
でH2Sを含む環境では硫化腐食が生ずるため次の条件
で硫化腐食試験を行い耐硫化性を比較した。H2Sは0
.1〜0.5容積%程度は通常含まれるので、試験では
0.5%H2S含有ガスを使った。
でH2Sを含む環境では硫化腐食が生ずるため次の条件
で硫化腐食試験を行い耐硫化性を比較した。H2Sは0
.1〜0.5容積%程度は通常含まれるので、試験では
0.5%H2S含有ガスを使った。
■1作塩度;500℃
圧力:150kg/cnl、g
ガス:H2ヘース、0.5容積%
)[2S含有ガス
時間:250hr
試験片:3tXlOv′X301(1亀)平板状試験片
試験後試験片のスケールを除去し、重量減少量を測定す
ることにより腐食量を評価した。
ることにより腐食量を評価した。
2)F(E、&Z、h6Fj5jJiljヨワ1式−u
+石炭液化、ガス化プラント等では塩化物が11000
pp以上にa縮しト12Sを含む高温高圧下で塩化物に
よる応力腐食割れが生ずる可能性があるため次の試験条
件で実験を行った。
+石炭液化、ガス化プラント等では塩化物が11000
pp以上にa縮しト12Sを含む高温高圧下で塩化物に
よる応力腐食割れが生ずる可能性があるため次の試験条
件で実験を行った。
試築条(生温度;300℃
高温高圧水中
保持時間:500hr
ce−濃度;10%(NaCffとして添加)
112S分圧:latm
試験片:TIG溶接にて溶接組織を
作成した部分を中央に
して加工しUヘンド曲
げした試験片
試験後試験片は外観および断面の光学顕微鏡観察を行い
割れの有無を調べた。
割れの有無を調べた。
3)ポリチオン酸による応力腐食割れ試験:石炭液化、
ガス化プラント、石油精製プラントでは高温で使用され
た場合に硫化物が表面に生成する。その場合運転停止時
に酸素と水分が作用するとポリチオン酸が生成し、しば
しば応力腐食割れの原因となる。そこで次の試験条件で
実験を行った。
ガス化プラント、石油精製プラントでは高温で使用され
た場合に硫化物が表面に生成する。その場合運転停止時
に酸素と水分が作用するとポリチオン酸が生成し、しば
しば応力腐食割れの原因となる。そこで次の試験条件で
実験を行った。
■駿条件温度:常温
時間:500hr
試験液:純水にS02およびH2Sを
飽和させた液を使用
試験片;550°CX1000hrの時効を行った後加
工しUヘンド曲げ した試験片 試験後試験片は外観および断面の光学顕微鏡観察を行い
割れの有無を調べた。
工しUヘンド曲げ した試験片 試験後試験片は外観および断面の光学顕微鏡観察を行い
割れの有無を調べた。
4)11拭験:
引張試験は常温および550℃にて実施した。試験J4
は直径61mの丸棒引張試験片を用いた。
は直径61mの丸棒引張試験片を用いた。
5)称訣盪硬A拭襞:
高温長時間使用により組織不安定を生じσ相あるいはT
′相が析出すると硬さの上昇が生ずる。
′相が析出すると硬さの上昇が生ずる。
本試験では550°Cで5000hrの時効を行った試
験片と溶体化ままの試験片とで硬さを比較した。硬さは
ロックウェルBスケールで測定した。
験片と溶体化ままの試験片とで硬さを比較した。硬さは
ロックウェルBスケールで測定した。
イLノ
結果は、時効後硬さトIA、容体比まま硬さHS、RB
RIS の差をとり、ΔトlI!6・−”ΩB−HRBをめて評
価した。△HRBは可及的に小さいのが組織の安定性等
を示し、好ましい。
RIS の差をとり、ΔトlI!6・−”ΩB−HRBをめて評
価した。△HRBは可及的に小さいのが組織の安定性等
を示し、好ましい。
以上のよ・)に本発明に係る鋼は、耐硫化、耐SCC性
ともにずくれた性質を有し各種石炭転換プラントや石/
llI精製プラントに有利に用いることができることが
分かる。
ともにずくれた性質を有し各種石炭転換プラントや石/
llI精製プラントに有利に用いることができることが
分かる。
添付図面は、耐硫化性、耐SCC性を共に満足するCr
sNi含有領域を示すグラフである。 出願人住友金属工業株式会社 代理人弁理士広廓章− 第1頁の続き 0発明者椹木義淳 m市西長洲本通1丁目3番地住友金属工業株式会社中央
技術研究所内
sNi含有領域を示すグラフである。 出願人住友金属工業株式会社 代理人弁理士広廓章− 第1頁の続き 0発明者椹木義淳 m市西長洲本通1丁目3番地住友金属工業株式会社中央
技術研究所内
Claims (4)
- (1)重量%で、 c:o、o2%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.
0%以下、Cr:19−27%、Ni:1B〜35%、
N:0.03〜0.15%、残部Feおよび付随不純物 から成る組成を有する、Cr−1Sの共存する350℃
以上の高温環境下で使用する耐硫化、耐応力腐食割れ性
にすくれた高温用N含有オーステナイトステンレス鋼。 - (2)重量%で、 C:0.02%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.
0%以下、Cr:19〜27%、Ni:18〜35%、
N:0.03〜0.15%、Nb:1.5%以下、 残部Feおよびイ」随不純物 から成る組成ををする、C1−1Sの共存する350℃
以上の高温環境下で使用するi・を硫化、耐応力腐食割
れ性にすくれた高温用N含有オーステナイトステンレス
鋼。 - (3)重量%で、 C:0.02%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.
0%以下、Cr:19〜27%、Ni:1B〜35%、
N:0.03〜0.15%、Mo:0.1〜4.0%、 残部Feおよびイ1随不純物 から成る組成を有する、CX−1Sの共存する350℃
以上の高温環境下で使用する耐硫化、耐応力腐食割れ性
にずくれた高温用N含有オーステナイトステンレス鋼。 - (4)重量%で、 c:o、o2%以下、Si:1.0%以下、Mn:2.
0%以下、Cr:19〜27%、旧:18〜35%、N
:0.03〜0.15%、Nb:1.5%以下、Mo:
0.1〜4.0%、残部Feおよび付随不純物 から成る組成を有する、Cr−1Sの共存する350°
C以上の高温環境下で使用する耐硫化、耐応力腐食割れ
性にすくれた高温用N含有オーステナイトステンレス鋼
。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8118884A JPS60224764A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 高温用n含有オ−ステナイトステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8118884A JPS60224764A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 高温用n含有オ−ステナイトステンレス鋼 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS60224764A true JPS60224764A (ja) | 1985-11-09 |
Family
ID=13739490
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8118884A Pending JPS60224764A (ja) | 1984-04-24 | 1984-04-24 | 高温用n含有オ−ステナイトステンレス鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS60224764A (ja) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009044802A1 (ja) | 2007-10-04 | 2009-04-09 | Sumitomo Metal Industries, Ltd. | オーステナイト系ステンレス鋼 |
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WO2010110003A1 (ja) * | 2009-03-27 | 2010-09-30 | 住友金属工業株式会社 | オーステナイト系ステンレス鋼 |
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US8865060B2 (en) | 2007-10-04 | 2014-10-21 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Austenitic stainless steel |
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US11866814B2 (en) | 2007-10-04 | 2024-01-09 | Nippon Steel Corporation | Austenitic stainless steel |
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-
1984
- 1984-04-24 JP JP8118884A patent/JPS60224764A/ja active Pending
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