JPS60230963A - 湿食環境用オ−ステナイト鋼 - Google Patents

湿食環境用オ−ステナイト鋼

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JPS60230963A
JPS60230963A JP8555584A JP8555584A JPS60230963A JP S60230963 A JPS60230963 A JP S60230963A JP 8555584 A JP8555584 A JP 8555584A JP 8555584 A JP8555584 A JP 8555584A JP S60230963 A JPS60230963 A JP S60230963A
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JP
Japan
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less
corrosion
steel
wet
corrosion resistance
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Pending
Application number
JP8555584A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Shida
志田 善明
Hisao Fujikawa
尚男 冨士川
Nobuyuki Maruyama
丸山 信幸
Shunichiro Akiyama
秋山 俊一郎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Stainless Steel Co Ltd
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Stainless Steel Co Ltd
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上のAl1用分り・r〉 この)ら明は、Jn9を含む水と接触するような敢しい
湿食ゴ賞現にあっても脩れた耐食性を示すところの、湿
食現J知fitオーステナイト峠→に関するものである
近年、一般家庭におい℃水道水を加熱する温水器の需賛
が著しい伸びを示しており、他方では、化学プラント、
ボイラ設備、工業用水を対象とした熱交換設備、原子力
発電設備、核燃料P+処理設・蹄等の工業設備の外股も
これまでになく盛んに行われるようになってきた。
ところで、これら各設備や機器や−11は、通常、厳し
い湿食環境で使用されるものであり、特に吊近の環境多
様化等によってその腐食条件は益々複雑化してきている
例えば、上記の上水道水を加熱する温水器等では、ガス
や′Φ′気ヒータによって湯がわかされるようになって
いるが、使用期間が長くなるとともにその伝熱面や気液
相界面に水あかが生成して温度か上りやすくなると1i
11時に、該1.・、1所に塩分のにj縮がなされる機
会も多く、孔食、 1ii4’i間1w7食、或いは応
力腐食割れ等を生ずることがある。特に、支え治具等と
のI1gj間での11=:食が起りや1−い。
また、工東用水には塩分が含まれているが、工業用水を
用いた熱交1勇設備等でも同4チなことが生じてしばし
ば問題となっている。
そして、化qニブラント、ボイラ設(1tff 、或い
は原子力発電等では高温菌圧水の環境が存在するが、通
常は水処理が行われ、塩分は俊めて低濃度に管理されて
いる、しかしながら、コンデンサ等の箇所でリークが生
じる場合もあり、このようなときには海水の一部が混入
したりして品温冒圧水中の塩分濃度が高まることも考え
られる。従って、その場合には、塩分濃縮窃所にて応力
腐食割れのトラブルを生ずる危険がある。
更に、核燃料再処理装置では商濃度の硝酸が使用される
ため、腐食の条件は一層苛酷なものとなっている。
〈従来の技術〉 従来、このよりなl!間食s′Jt4中で使用する装置
部拐には、・“IXη性、溶接tJ、或いは強度面での
信頼性をも考1.I+、してオーステナイト系ステンレ
ス鋼が使用されており、特に、5US316物や5US
316L鋼が而・1食用として重宝されてきた。
しかし、前述したように腐食環境の多様化が進み、しか
も使用機器部品のイに軸性向上〇戦開が高まっている現
状では、S OS 316 mdlや5US316L鋼
による対処策は十分であるとは言えず、現に、上水道水
を加熱する温水器や核燃料再処理装置にこれらのステン
レス鋼を使用しても耐食性が不十分で、各種湿食による
トラブルが完全に解消されていなかったのである。
〈発明の目的〉 この発明が目的とするところは、上述のような各種の問
題点を解消し、様々な湿食環境においても十分に優れた
耐食性を示すとともに、靭性、溶接性及び強度面でも優
れた性能を有する鋼材を伏。
供することにある。
本発明者等は、上述のような観点から、試行錯誤を繰り
返しながら種々研究を重ねた結果、以下に示される知見
を得るに至ったのである、く研究によって得られた知見
〉 (at 高電位腐食環境での劇食性(耐全面腐食性や耐
粒界腐食性)を向上するためにi%Cr化し、耐応力腐
食割れ性を改善するために高Ni化を図った高Cr−高
Ni鋼に、特に、MOとWとの複合冷加を行うと、MO
単独添加では考えられないような、耐孔食性、耐隙間爬
食性、耐応力腐食割れ性等、湿食環境にて生ずる各種の
耐食性が総じて格段に向上した鋼が得られ、しかも該銅
がオーステナイト組織を保持するように成分趣整を行う
と、十分に満足できる靭性や溶接性をも確保できること
、(bl このような鋼に所定量のNを含有させると、
′ 耐食性に悪影響を与えることなく鋼の強度を一層向
上できること、 (cl また、削れ〇銅へのTi及びNbの添加は、m
1粒界腐食性の更なる向上に極めて有効であること。
〈発明の構成〉 この発明は、上記知見に基づいてなされたものであり、 湿食環境にて使用1−る知1イを、 C:0.04チ以下(以下、lJ′y分割合を表わすチ
は重量%とする)、 si:2.o%以下、 Mn:2.0%以下。
Cr: 18.5〜22.5%。
Ni:16.0〜30.0%、 Mo: 0.5−4.
0%。
W:0.05〜4.0チ を含有するととも釦、 MO(%)+W(%)≧1.0 を満足し、必要により、更に、 N:0.02〜0,25%。
Ti及びNbの1種以上:1.5チ以下のうちの1種以
上をも含有し、 残部二Fe及び小純物 から成る成分紹成とすることによって、各種の湿食環境
においても十分にf仕れた耐食性と、構造材として費求
される十分な靭性、浴接性及び強度とを兼ね備えしめ、
湿食環境で使用する各種機器類の信頼性を箭めるととも
にその寿命を十分に延長することを可能ならしめた点、 を特徴とするものである。
次に、この発明の鋼において、その組成成分の割合を1
1f記の如くに限定した理由を詳述する。
■ C Cは、鋼の強度をイイ保するのに有効な元素ではあるが
、溶接部近傍や高温部材での鋭敏化を促し、粒界の腐食
抵抗を感する作用があり、特にその含有量が0.04%
を越えるとその傾向が著しいことから、C含有量を0.
04%以下と定めた。なお、C含有量は0.03 %以
下に抑えることが望ましいが、0.04%までの含有量
では、実用上、大きな害を生じることがないわ ψ) 5t Si成分には、鋼の耐応カッ昌食ノ11れ性を改善する
作用があり、また脱酸剤としても有効なものであるが、
その含有量が2.0%を越えると溶接性を害するように
なることから、St含有量は2.0%以下と定めた。な
お、N’l irj作用に十分な効果を確保するために
は、Siを0.1%以上含有させるのが好ましい、 ■ Mn Mn成分は、銅の熱間加工性を維持するために必要な元
素であるが、2.0%を越えて含有させることはこの発
明の[1的iY成上不必安なことであるので、Mn含有
量を2.0%以下と定めた。なお、1yln含有量は、
できれば0.1〜1.5%に調整するのが望ましい。
■ Cr Cr成分は、この発明の9+4に耐食性を付与する基本
的な元素であるが、その含有量が18.5%未満では硝
酸等の高電位環境での耐食性付与が十分でな(、応力腐
食割れに対する致敏化をも促進して耐食性の劣化を招く
ことになる。一方、Cr含有楚は高いほど好ましいが、
あまり多弁に含有させると、オーステナイト単相を維持
するに必要なNi量が増大し、コスト上昇をもたらす上
、22−5%を越える添加ではそれ以上の特性向上効果
が得られないことから、Cr含有量は18.5〜22.
5%と定めた。
■ Ni Ni成分には、鋼の1制応力局食割れ性を向上するのに
極めて重要な元素であり、またCr、 IVIo及びW
とのバランスでオーステナイト単相を維持するため忙も
重要なものであるが、その含有分1が16.0チ未満で
は耐応力腐食割れ性が劣化し、一方、あまり多量な添加
は鋼材価格を上昇することから、Ni含有量は16.0
〜30゜0%と定めた。
■ MO MO酸成分この発明の鋼の重要な合金元素であり、耐孔
食性、耐隙間腐食性、及び耐応力鵜食割れ性を向上する
作用を有している。そして、これらの耐食性向上効果は
1.5%以上の添加で現われる。
しかしながら、Wと複合添加される場合には、合計量で
1.0チ以上あれば十分な効果を得ることができる。但
し、この場合でも、MO含有量は少なくとも0.59J
以上を確保する必要がある。
また、Mo含有量は多いほど耐食性には好ましいが、4
.0チを越える添加では鋼材価格を上昇することになる
上、相安定性を阻害するととKもなることから、r向含
有h1は0.5〜40%と定めた、@ W N成分も、この発明の鋼を構成する重要な元素であり、
 MOの存在下でWを複合添加すると、 MOの添加量
少なく、耐孔食件、耐応力腐食割れ性、耐隙間腐食性が
格段に向上するのである。
そして、W含有量が0.05%未満では前記耐食性向上
効果が十分に発揮されず、一方4.0%を越えて含有さ
せても耐食性に害を及ぼすことはないが、鋼材価格が高
くなり、またそれ以上の向上効果も認められないことか
ら、W含有量を0.05〜4.01と定めた。
■ N N成分には、耐食性面での向上作用はないが、鋼の強度
を向°上する作用があり、オーステナイト相を維持する
ために必要なNi量の節減にも有効な元素であるので、
必要により添加されるものであるが、その含有量が0.
02%未満では前記作用に所望の効果を得ることができ
ず、一方0.25%を越えて含有させると鋼の鋳込みや
溶接性に悪影響が及ぶことから、N含有量は0.02〜
0.25%と定めた。
■ Ti及びNb これらの成分には、鋼中のCやNと結びついて鋭敏化を
防止する作用があるので、粒界腐食が問題となる場合に
積極的に添加される元素である、なお、これらの添加量
は、できれば合計量で0.1チ以上が好ましいが、1.
5チを越えて含有させても前記作用にそれ以−トの向上
効果がみられず、かえって、Ti、の場合は表面疵を増
やし、Nbの場合は溶接性の低下を招くことから、これ
らの含有量は合計量で1.5%以下と定めた、 また、NbとNの複合添加の場合には、Nb含有量を1
.0%以下に調整するのが好ましい。そして、TiとN
の複合添加は、窒化物を形成して鋼の清浄化を悪くする
恐れがあるので、なるべくなら避けることが望ましい。
この発明の鋼は、以上のような成分組成にて構成される
ものであるが、これに加えてA/:1%以下9 n、 
Ca、希土類元素及びYの1種以上=0.1チ以下、C
u:3%以下、のそれぞれを単独又は複合で含有させて
も耐食性に悪影響が及ぼされることはない。
また、P及びSはできる限り少ない方が望ましく、例え
ばPをo、02チ以下に、Sを0.03悌以下に制限す
るのが好ましい。
そして、この発明の鋼は、筒Cr−高Ni鋼をベースと
して、これK lX1o ElびWを複合添加すること
で各種腐食環境にて優れた耐食性を発揮せしめ得るよう
にしたものであり、その適用領域は先に述べた環境例に
限られるものではなく、より広範囲な適用が可能である
ことはもちろんである。
次いで、この発明を実施例により比較例と対比しながら
説明する。
〈実施例〉 まず、第1表に示される茹き成分組成の鋼を、真空溶解
を経て10Kgインゴットとし、熱間@造、熱間圧延及
び冷間圧延にて5wn厚の鋼板とした。
続いて、これを1100℃に30分間加熱し、水焼入れ
を施した後、隙間腐食試験、応力腐食割れ試験、高濃乃
硝酸中届食試熟に供した。
以下、各腐食試11.・)鴬の試験方法を示す。
A、隙間腐食試験 上記鋼板より、1枚は寸法=3間厚X20mm×30問
長の試験片を、もう1枚は寸法:3咽厚×12胴幅×3
0B長の試的片をそれぞれ作成し、中央に穴をあげてか
らこれらを2枚軍ねトシ、テフロンボルトで締め伺けて
試験液に浸漬後、2枚の試験片間の隙間腐食を測定した
なお、試験条件は次の辿りであった。
試験液: 5000 p p m C1−(NaClと
して添加)を含有した水、 液温 :60℃(恒温槽中にテスト容器を浸漬した)、 試験期間=1ケ月。
この腐食試験が終了した後、腐食減量(2枚の試験片を
合計しての腐食減量)を測定し、隙間腐食の抵抗性を評
価した。
評価は、 腐食減量が1w9以下・・・・・・・・ 0(良好)、
腐食減■が1〜10■・・・・・・△、腐食7IrkM
が10■以上・・・・・・×(劣)、として表わした。
B、応力廁食割れ試験 前記鋼板より、寸法:2調厚X10wn幅×75門長の
試験片(両端近傍に穴あり)を作成し、0曲げの後、テ
フロンワッシャをボルトとの間に挿入してボルトを締め
付けることで弾性応力を加え、これを試験液に浸漬して
応力腐食割れ発生の有無なR1,Jべた、 なお、試験条件は次の】…りであった。
試験液: 500 p pmCl(NaCA’として添
加)を含有した非脱気水、 液温 : 2011 ℃(高温高圧オートクレーブ)、 試験時間:500時間。
この腐食試験が終了した後、目視及び断面の顕微鐘観察
により応力腐食割れの有無を調べた。
評価は、 応力腐食割れあり・・・・・・・・・ X、応力腐食割
れフエし・・・・・・・ ○として表わした。
C0高映度硝酸中腐食試験 前記鋼板より、寸法:3m厚X10WM幅×401M長
の平板試験片(片端近傍穴あき)を作成し、試験液に浸
漬して腐食減量を測定した。、試験液=8Nの)lNO
3(量は500cc )、液温 :沸とう温度、 試験時間:48時間。
なお、浸漬は、ガラスピーカに入れた溶液中にガラス棒
フックを用いて試験片を吊るし、液相中でテストの後、
重量変化を測定した、評価は、 腐食減量が0.1 f/rr?・hr未満・・・・・・
○(良好)、腐食減量が0.1 t/rrl@hr以上
・・・・・・×(劣)として表わした。
以上のようにして得られた各腐食試験結果を第1表忙併
せて示した。
第1表に示される結果からも明らかなようK。
本発明鋼は各種の腐食条件において優れた耐食性を有し
ていることがわかる。
なお、第1表に示した本発明については、靭性。
溶接性及び強度罠関する調査をも実施したが、いずれも
構造材として十分に満足できる結果が得られた。
〈総括的な効果〉 上述のよう処、この発明によれば、各種様々な湿食環境
のいずれにおいても極めて優れた耐食性を示すとともに
、靭性、溶接性及び強度がともに優れた鋼材をコスト安
く提供することができ、各種湿食環境中で使用する様器
類の信頼性や耐久性を一段と向上することが可能となる
など、産業上有用な効果がもたらされるのである。
出願人 住友金属工業株式会社 出願人 日本ステンレス株式会社 代理人 富 1)和 夫 ほか1名 第1頁の続き @発明者 秋田 俊一部 」市誘≦ 究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)重量割合で、 C:0.04%以下、 3i:2.0チ以下、Mn:2
    .0%以下、Cr : 18.5〜22.5%、Ni:
    16.0〜30.Oチ、Mo : 0.5〜4.0チ、
    W:0.05〜4.0チ を含有するとともに、 ′ MO(%)十W(%)≧1.0 を満足し、 残部:Fe及び不純物 から成ることを特徴とする、湿食環境用オーステナイト
    鋼。
  2. (2)重量割合で、 C:0.04チ以下v si:2.o%以下。 Mn : 2.0%以下、 Cr: 18.5〜22.
    5 fy。 Ni: 16.0〜30.0 %、MO:0.5〜4.
    0 チ。 W:0.05 〜4.0 チ を含有するとともに、 Mo (%)+W(%)≧1.0 を満足し、かつ N:0.02〜0.25% をも含み、 残部二Fe及び不純物 からなることを特徴とする、湿食環境用オーステナイト
    鋼。
  3. (3)重量印1合で、 C:0.04%以下、Si:2.0チ以下。 Mn : 2.0 %以下、 Cr: 18.5−22
    .5%。 Ni:16.0〜30,0%、Mo:0.5〜4.0%
    。 W:0.05〜4.0% を含有するとともに、 MO(チ)+W(チ)≧1.0 を満足し、かつ Ti及びNbの1神以上=1.5チ以下をも含み、 残+Ldl : Fe及び不利ジ物 から成ることを′1′、lr徴とする、湿食環境用オー
    ステナイト鋼、 (41Ti址割合で、 C:0.04%以下、Si: 2.0チ以下。 Mo:2.0%以下、 Cr: 18.5〜22.5%
    。 Ni: 16.0〜30.0%、 DJLo: 0.5
    −4.0 %。 W:0.05〜4.0チ を含有するとともに、 Mo(%)+W(飼≧1.0 を滴足し、かつ N:0.02〜0.25% 及び、 Ti及びNbの1種以上:1,5%以下をも含み、 残部二Fe及び小縄物 から成ることをね徴とする、湿食埴境用オーステナイト
    鋼。
JP8555584A 1984-04-27 1984-04-27 湿食環境用オ−ステナイト鋼 Pending JPS60230963A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995018240A1 (fr) * 1993-12-30 1995-07-06 Tadahiro Ohmi Acier austenitique inoxydable, systeme de tuyauterie et pieces en contact avec les fluides

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS49107910A (ja) * 1973-02-20 1974-10-14
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