JPS6152358A - 耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた浸けい処理鋼管 - Google Patents
耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた浸けい処理鋼管Info
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- JPS6152358A JPS6152358A JP17129284A JP17129284A JPS6152358A JP S6152358 A JPS6152358 A JP S6152358A JP 17129284 A JP17129284 A JP 17129284A JP 17129284 A JP17129284 A JP 17129284A JP S6152358 A JPS6152358 A JP S6152358A
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
- C23C10/28—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces using solids, e.g. powders, pastes
- C23C10/34—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation
- C23C10/36—Embedding in a powder mixture, i.e. pack cementation only one element being diffused
- C23C10/44—Siliconising
- C23C10/46—Siliconising of ferrous surfaces
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- Mechanical Engineering (AREA)
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- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
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】
（産業上の利用分野）
本発明は耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させ
た浸けい処理鋼管に係シさらに詳しくは外面は石炭燃焼
または重油燃焼雰囲気で内面は高温高圧における水蒸気
にさらされる雰囲気で共に優れた耐食性を有し、かつ優
れた耐水蒸気酸化性を有する鋼管に関するものである。
た浸けい処理鋼管に係シさらに詳しくは外面は石炭燃焼
または重油燃焼雰囲気で内面は高温高圧における水蒸気
にさらされる雰囲気で共に優れた耐食性を有し、かつ優
れた耐水蒸気酸化性を有する鋼管に関するものである。
（従来技術および問題点）
近年エネルギー資源の供給不安定による高騰が続いてお
り、将来同温に対処するためにも省資源、省エネルギー
化が叫ばれ産業設備においてもこの傾向にある。火力発
電設備においてもこの傾向は顕著であり、水蒸気条件を
高温高圧化することにより熱効率の改善を図り高性能火
力発電設備へと移行する動向にある。すなわち現状の水
蒸気条件は５３８℃、２４５ｋｇ／硼２が採用されてい
るが、これを６５０℃、３５０ｋｇ／α２に改善するこ
とが考えられている。しかしこのためには現状の火力発
電用？イラ用鋼管に用いられているＳＵＳ ３０４ Ｈ
ＴＢ 。
り、将来同温に対処するためにも省資源、省エネルギー
化が叫ばれ産業設備においてもこの傾向にある。火力発
電設備においてもこの傾向は顕著であり、水蒸気条件を
高温高圧化することにより熱効率の改善を図り高性能火
力発電設備へと移行する動向にある。すなわち現状の水
蒸気条件は５３８℃、２４５ｋｇ／硼２が採用されてい
るが、これを６５０℃、３５０ｋｇ／α２に改善するこ
とが考えられている。しかしこのためには現状の火力発
電用？イラ用鋼管に用いられているＳＵＳ ３０４ Ｈ
ＴＢ 。
５ＵＳ３２１ＨＴＢ 、 ５ＵＳ３４７ＨＴＢなどは水
蒸気条件が５３８℃および２４５睦／−から６５０℃お
よび３５０に９／ｃｍ”に移行する高温高圧では耐水蒸
気酸化性が極端に低下する。水蒸気温度を６５０℃に昇
温させるためにはボイラ用鋼管の外面は＋５０〜１００
℃すなわち７００〜７５０℃に加熱する必要がある。従
ってボイラ用鋼管の外面は燃焼雰囲気で７００〜７５０
℃に加熱されるため高温腐食に対して最も苛酷な条件と
なる。このような操業温度の上昇は種々の高温腐食誘発
物を生ずる燃焼ガスと接触しているボイラ用鋼管の外表
面層をよシ激しい腐食環境にさらされ、内表面層は高温
高圧水蒸気にさらされるため、従来にも増して耐高温腐
食性に優れ且つ耐水蒸気酸化性の優れた新規な鋼材の開
発が切望されている。
蒸気条件が５３８℃および２４５睦／−から６５０℃お
よび３５０に９／ｃｍ”に移行する高温高圧では耐水蒸
気酸化性が極端に低下する。水蒸気温度を６５０℃に昇
温させるためにはボイラ用鋼管の外面は＋５０〜１００
℃すなわち７００〜７５０℃に加熱する必要がある。従
ってボイラ用鋼管の外面は燃焼雰囲気で７００〜７５０
℃に加熱されるため高温腐食に対して最も苛酷な条件と
なる。このような操業温度の上昇は種々の高温腐食誘発
物を生ずる燃焼ガスと接触しているボイラ用鋼管の外表
面層をよシ激しい腐食環境にさらされ、内表面層は高温
高圧水蒸気にさらされるため、従来にも増して耐高温腐
食性に優れ且つ耐水蒸気酸化性の優れた新規な鋼材の開
発が切望されている。
ところで鋼材の合金設計上の見上からすると一般に高温
度の空気中、燃焼雰囲気中ならびに水蒸気雰囲気中にお
いて鋼中のＣｒの含有量が増加するに従かい耐食性およ
び耐酸化性が優れてくることが例えば「高温酸化と高温
腐食」（腐食防食協会編丸善株式会社昭和５７年７月発
行）の２５３頁によシ知られているが、これらの雰囲気
において耐食性あるいは耐水蒸気酸化性をさらに向上さ
せるためには、いずれの雰囲気においてもＳｌを１，５
チ以上添加すると添加量が増すにつれて耐食性および耐
水蒸気酸化性が飛躍的に向上することも本発明者の一部
が例えば特願昭５７−１０９６２９号等により既に提案
を行なっている。しかし周知のように鋼中のＳｉ含有量
を増加させて行くとσ相が生成し高温強度が低下する。
度の空気中、燃焼雰囲気中ならびに水蒸気雰囲気中にお
いて鋼中のＣｒの含有量が増加するに従かい耐食性およ
び耐酸化性が優れてくることが例えば「高温酸化と高温
腐食」（腐食防食協会編丸善株式会社昭和５７年７月発
行）の２５３頁によシ知られているが、これらの雰囲気
において耐食性あるいは耐水蒸気酸化性をさらに向上さ
せるためには、いずれの雰囲気においてもＳｌを１，５
チ以上添加すると添加量が増すにつれて耐食性および耐
水蒸気酸化性が飛躍的に向上することも本発明者の一部
が例えば特願昭５７−１０９６２９号等により既に提案
を行なっている。しかし周知のように鋼中のＳｉ含有量
を増加させて行くとσ相が生成し高温強度が低下する。
また長時間高温にさらした後には靭性が著しく低下する
ため長時間の使用に当っては信頼性の点で問題である。
ため長時間の使用に当っては信頼性の点で問題である。
そこで鋼材自体のＳｉ含有量を高める代りに鋼材表面の
みについて浸けい処理などによりＳｉ量を満足せしめる
ことが考えられる。すなわち、従来の浸けい処理は素材
の表面に固体粉末法あるいは焼結浸透法などにより、Ｓ
ｉ単独またはＳｌにＦｅなどの金属を含有させて付着さ
せ、熱処理を行いＳｉの浸透層を形成させ、これＫよシ
耐食性等を付与するものであり金属メッキ、すなわちＳ
ｉメッキおるいはＳｉ合金メッキよシもはるかに密着性
のよい浸けい処理層を形成させるものである。生成した
浸けい層は５ｔ−Ｆｅ合金になるため、５ｔ−Ｆｅの拡
散の違いＫよシボ−ラスになる場合が多い。Ｓｌに含有
させる金属としてＦｅと共にＣｒを加えると浸けい層は
緻密になることは例えば５１年１１月日刊工業新聞社発
行の「金属表面技術便覧」の１１７５頁によシ知られて
いる。
みについて浸けい処理などによりＳｉ量を満足せしめる
ことが考えられる。すなわち、従来の浸けい処理は素材
の表面に固体粉末法あるいは焼結浸透法などにより、Ｓ
ｉ単独またはＳｌにＦｅなどの金属を含有させて付着さ
せ、熱処理を行いＳｉの浸透層を形成させ、これＫよシ
耐食性等を付与するものであり金属メッキ、すなわちＳ
ｉメッキおるいはＳｉ合金メッキよシもはるかに密着性
のよい浸けい処理層を形成させるものである。生成した
浸けい層は５ｔ−Ｆｅ合金になるため、５ｔ−Ｆｅの拡
散の違いＫよシボ−ラスになる場合が多い。Ｓｌに含有
させる金属としてＦｅと共にＣｒを加えると浸けい層は
緻密になることは例えば５１年１１月日刊工業新聞社発
行の「金属表面技術便覧」の１１７５頁によシ知られて
いる。
そこで本発明者らは表面および浸けい層が高Ｓｌ含有相
である所に着目し、母材金属がオーステナイト相である
場合の生成について詳細に研究した結果、固体粉末法に
よシ粉末中にＮｔのようなオーステナイト形成元素を加
えない場合には母材のＮｉ含有量によって （イ）表面に高Ｓｉ含有相ができ中間にオーステナイト
相と高Ｓｌ含有相との２相層ができるか、（ロ） 表層
が全て高Ｓ１含有相とオーステナイト相との２相層にな
るか、あるいは ｅ→ 表層がＳｉ含有量の多い高Ｓｌ含有相のみになる
か、 の（イ）〜ｆ→の３通シのいずれかになることを解明し
た。この浸けい処理は温度ならびに時間によって生成す
る表層および浸けい層の厚みが決定される。
である所に着目し、母材金属がオーステナイト相である
場合の生成について詳細に研究した結果、固体粉末法に
よシ粉末中にＮｔのようなオーステナイト形成元素を加
えない場合には母材のＮｉ含有量によって （イ）表面に高Ｓｉ含有相ができ中間にオーステナイト
相と高Ｓｌ含有相との２相層ができるか、（ロ） 表層
が全て高Ｓ１含有相とオーステナイト相との２相層にな
るか、あるいは ｅ→ 表層がＳｉ含有量の多い高Ｓｌ含有相のみになる
か、 の（イ）〜ｆ→の３通シのいずれかになることを解明し
た。この浸けい処理は温度ならびに時間によって生成す
る表層および浸けい層の厚みが決定される。
一方、浸けい層の構造は固体粉末の組成および母材の組
成の組合せによって決定される。すなわち母材の組成の
濃度範囲並びに固体粉末の濃度組成によって上記（イ）
〜（ハ）のいずれかの形態に決定される。ここで本発明
者らは同一母材について固体粉末のＳｊ 、 Ｃｒ、
Ｆｅ、 Ｎｉの濃度を変えることによシ、該（イ）〜（
ハ）のいずれかの形態の構造に生成できることを見出し
たものでおる。
成の組合せによって決定される。すなわち母材の組成の
濃度範囲並びに固体粉末の濃度組成によって上記（イ）
〜（ハ）のいずれかの形態に決定される。ここで本発明
者らは同一母材について固体粉末のＳｊ 、 Ｃｒ、
Ｆｅ、 Ｎｉの濃度を変えることによシ、該（イ）〜（
ハ）のいずれかの形態の構造に生成できることを見出し
たものでおる。
次にこれら３通りの表面層の高温における耐食性ならび
に耐水蒸気酸化性について腐食試験および水蒸気酸化試
験を行った結果０）の場合のごとく表層に高Ｓｌ含有相
ができ中間にオーステナイト相と高Ｓ１含有相との２相
層を含んだ場合が最も優れた高温における耐食性および
耐水蒸気酸化性を有することを見出した。
に耐水蒸気酸化性について腐食試験および水蒸気酸化試
験を行った結果０）の場合のごとく表層に高Ｓｌ含有相
ができ中間にオーステナイト相と高Ｓ１含有相との２相
層を含んだ場合が最も優れた高温における耐食性および
耐水蒸気酸化性を有することを見出した。
（問題を解決するための手段）
本発明はかかる知見に基いて開発されたものであってＳ
ｉを鋼材表面に富化せしめることによシ従来用いられて
いるオーステナイト系ステンレス鋼管の高温強度を低下
させずに高温における耐食性並びに高温高圧水蒸気雰囲
気における耐水蒸気酸化性を飛躍的に高めることを可能
としたものである。
ｉを鋼材表面に富化せしめることによシ従来用いられて
いるオーステナイト系ステンレス鋼管の高温強度を低下
させずに高温における耐食性並びに高温高圧水蒸気雰囲
気における耐水蒸気酸化性を飛躍的に高めることを可能
としたものである。
（発明の構成・作用）
即ち本発明は母材Ｃ０．０２〜０．２０チ、Ｓｉ０．３
〜１．０ ｆｂ 、 Ｍｎ ０．１〜３．０％ｒ Ｃｒ
１６〜４０ ％ ｒＮｉ ８〜４０矢を含有するオー
ステナイト系ステンレス鋼管の外面、内面の一方または
両方の表層にＳｉ ２〜１５ ％ 、 Ｃｒ ８〜４０
％、 Ｎｉ ５〜３０％を含む厚さ１〜２００μの高Ｓ
ｉ含有相を有し該高Ｓｉ含有相と前記オーステナイト系
基材との中間層としてオーステナイト相と高Ｓｉ含有相
との２相層が厚さ１０〜５００／７存在することを特徴
とする耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた
浸けい処理鋼管である。
〜１．０ ｆｂ 、 Ｍｎ ０．１〜３．０％ｒ Ｃｒ
１６〜４０ ％ ｒＮｉ ８〜４０矢を含有するオー
ステナイト系ステンレス鋼管の外面、内面の一方または
両方の表層にＳｉ ２〜１５ ％ 、 Ｃｒ ８〜４０
％、 Ｎｉ ５〜３０％を含む厚さ１〜２００μの高Ｓ
ｉ含有相を有し該高Ｓｉ含有相と前記オーステナイト系
基材との中間層としてオーステナイト相と高Ｓｉ含有相
との２相層が厚さ１０〜５００／７存在することを特徴
とする耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた
浸けい処理鋼管である。
以下に本発明の詳細な説明する。
最初に本発明における各成分元素を限定した理由につい
て述べる。まず、母材オーステナイト系ステンレス鋼管
の組成はＣは高温強度を保持するために下限を０．０２
％とした。また過度の添加は炭化物の析出量を増大せ
しめ時効後の靭性を低下させるために上限を０．２０チ
とした。
て述べる。まず、母材オーステナイト系ステンレス鋼管
の組成はＣは高温強度を保持するために下限を０．０２
％とした。また過度の添加は炭化物の析出量を増大せ
しめ時効後の靭性を低下させるために上限を０．２０チ
とした。
Ｓｌは脱酸剤として添加されるものでおるが、また耐高
温腐食性、耐水蒸気酸化性を向上させる元素でもおる。
温腐食性、耐水蒸気酸化性を向上させる元素でもおる。
そこで溶接性、靭性を良くすることを考慮して、これら
を損わない範囲に抑えるために上限を１．０チとした。
を損わない範囲に抑えるために上限を１．０チとした。
下限は脱酸を充分に行い、健全な鋼塊を得るため０．３
’％とした。
’％とした。
Ｍｎは合金製造時の脱酸のためのみでなく機械的強度保
持上からも必要な成分である。上限を３，０チとしたの
はこれを超えて添加しても効果が飽和するためであり下
限は脱酸を行い健全か鋼質を得るために０．１チとしｆ
ｃ６ Ｃｒは耐高温腐食、耐水蒸気酸化性に不可欠の元素でお
９、耐熱鋼には必ず添加されているか、１６−未満では
上記耐食性が不充分であり、また４０チを超すとオース
テナイトの安定性を低下させ高温強度を弱める上にσ相
の生成を促し、σ相の発生による靭性の低下を生ずるの
で上限を４０チ下限を１６チとした。
持上からも必要な成分である。上限を３，０チとしたの
はこれを超えて添加しても効果が飽和するためであり下
限は脱酸を行い健全か鋼質を得るために０．１チとしｆ
ｃ６ Ｃｒは耐高温腐食、耐水蒸気酸化性に不可欠の元素でお
９、耐熱鋼には必ず添加されているか、１６−未満では
上記耐食性が不充分であり、また４０チを超すとオース
テナイトの安定性を低下させ高温強度を弱める上にσ相
の生成を促し、σ相の発生による靭性の低下を生ずるの
で上限を４０チ下限を１６チとした。
Ｎｉはオーステナイトの安定性を高め、またσ相の生成
を抑制する効果が顕著でおる。下限を８チとしたのはＣ
ｒをはじめとしたフェライト生成元素の下限に対してオ
ーステナイトの安定性を図る上で充分な量である。また
上限４０チは上記フェライト生成元素の上限に対して定
めたものである０なお、上述の主要元素のほかに必要に
応じて以下の成分元素を単独または複合で添加すること
ができる。まずＭｏ、Ｗは合金の固溶体を強化し、且つ
合金中のＣを結合して生ずる炭化物の析出で高温強度を
顕著に高める元素であるので、？イラ蒸気温度、圧力の
上昇に対処させる目的で耐高温腐食性ならびに耐水蒸気
酸化性を損わない範囲として、単独または両方で上限３
チ、下限はクリープ破断強度の向上に顕著な効果がある
０、５−以上として添加することは有効である。
を抑制する効果が顕著でおる。下限を８チとしたのはＣ
ｒをはじめとしたフェライト生成元素の下限に対してオ
ーステナイトの安定性を図る上で充分な量である。また
上限４０チは上記フェライト生成元素の上限に対して定
めたものである０なお、上述の主要元素のほかに必要に
応じて以下の成分元素を単独または複合で添加すること
ができる。まずＭｏ、Ｗは合金の固溶体を強化し、且つ
合金中のＣを結合して生ずる炭化物の析出で高温強度を
顕著に高める元素であるので、？イラ蒸気温度、圧力の
上昇に対処させる目的で耐高温腐食性ならびに耐水蒸気
酸化性を損わない範囲として、単独または両方で上限３
チ、下限はクリープ破断強度の向上に顕著な効果がある
０、５−以上として添加することは有効である。
またＴｉ、Ｎｂ、Ｖは合金中の炭素および窒素と結合し
、それぞれ炭化物、窒化物を生成する元素であり、それ
らを微細に析出させることによシフリーグ強度を顕著に
向上させる。しかしながらその量は単独または合計でｏ
、 ｏ ｓ １未満では強化作用がなく、また合計で０
．５チを超えると析出物が凝集して却ってクリープ強度
が低下する傾向を示すので効果のある範囲として上限０
．５チ、下限０．０５チであることが望ましい。
、それぞれ炭化物、窒化物を生成する元素であり、それ
らを微細に析出させることによシフリーグ強度を顕著に
向上させる。しかしながらその量は単独または合計でｏ
、 ｏ ｓ １未満では強化作用がなく、また合計で０
．５チを超えると析出物が凝集して却ってクリープ強度
が低下する傾向を示すので効果のある範囲として上限０
．５チ、下限０．０５チであることが望ましい。
次に浸けい処理によシ生成する表層の各成分元素を限定
した理由を述べる。
した理由を述べる。
ＳｌはＯｒと共に耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を
向上させる元素であるが少なくとも２チ以上必要でわシ
、１５チを超えると表層を脆くするためその範囲を２〜
１５チとした。
向上させる元素であるが少なくとも２チ以上必要でわシ
、１５チを超えると表層を脆くするためその範囲を２〜
１５チとした。
Ｏｒは耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させ、
浸けい層を緻密にさせるためには少なくともＢＳが必要
で４ｆｉ４０秦を超えると表層を脆くするためその範囲
を８〜４０チとした。
浸けい層を緻密にさせるためには少なくともＢＳが必要
で４ｆｉ４０秦を超えると表層を脆くするためその範囲
を８〜４０チとした。
Ｎ１はオーステナイト生成元素でおるが表面に高Ｓｉ含
有相を生成させ、また緻密な表層とするには少なくとも
５％は必要でらる。またオー、ステナイト生成元素とし
て、フェライト生成元素であるＳｉ。
有相を生成させ、また緻密な表層とするには少なくとも
５％は必要でらる。またオー、ステナイト生成元素とし
て、フェライト生成元素であるＳｉ。
Ｃｒの上限に見合う充分な量を必要とするものであって
、その上限は３０チである。以上のような理由によＦ）
Ｎｉの範囲を５〜３０％とした。
、その上限は３０チである。以上のような理由によＦ）
Ｎｉの範囲を５〜３０％とした。
また本発明においてはこのようなｓｉの表面富化層を鋼
管の内面または外面の一方または両方に設けるものであ
るが例えばボイラ用鋼管の場合、鋼管の内部は高温高圧
の水蒸気にさらされるので耐水蒸気酸化性を向上せしめ
るため、少なくとも内面にはかかるＳ１富化層を必要と
するものである。
管の内面または外面の一方または両方に設けるものであ
るが例えばボイラ用鋼管の場合、鋼管の内部は高温高圧
の水蒸気にさらされるので耐水蒸気酸化性を向上せしめ
るため、少なくとも内面にはかかるＳ１富化層を必要と
するものである。
また外面に関しては前記ボイラ用鋼管については燃焼ガ
ス中に含まれるＮａ 、 Ｋ 、 Ｓ 、 Ｆｅ 、
Ｖなどの元素が複雑な燃焼生成物となシこれらが酸素と
結合してＮａ２ＳＯ４，に２ＳＯ４，Ｆｅ２（ＳＯ４）
３．ｖ２０５などの溶融塩を形成し、これに起因するア
ルカリ溶融塩腐食やバナジウムアタック等が発生する恐
れがあるのでこれらに対する優れた耐食性を保つため外
面にＳｉ富化層を設けるものである。またボイラ鋼管に
限らず航空機あるいは発電用のガスタービン、自動車用
排気ガスサーマルリアクター、触媒コン・々−ター、石
油精製における原油蒸留、水素添加、水添脱硫、エチレ
ン製造等のプラント、原子炉用熱交換器類、ごみ焼却炉
用過熱管、石炭液化、ガス化プラント、旧発電、製鉄設
備におけるラジアントチューブ等のような用途において
は高温酸化、高温腐食の見地から主として外層にＳｉ富
化層を施こし、耐高温酸化性ならびに耐高温腐食性に優
れた効果を上げることができる。
ス中に含まれるＮａ 、 Ｋ 、 Ｓ 、 Ｆｅ 、
Ｖなどの元素が複雑な燃焼生成物となシこれらが酸素と
結合してＮａ２ＳＯ４，に２ＳＯ４，Ｆｅ２（ＳＯ４）
３．ｖ２０５などの溶融塩を形成し、これに起因するア
ルカリ溶融塩腐食やバナジウムアタック等が発生する恐
れがあるのでこれらに対する優れた耐食性を保つため外
面にＳｉ富化層を設けるものである。またボイラ鋼管に
限らず航空機あるいは発電用のガスタービン、自動車用
排気ガスサーマルリアクター、触媒コン・々−ター、石
油精製における原油蒸留、水素添加、水添脱硫、エチレ
ン製造等のプラント、原子炉用熱交換器類、ごみ焼却炉
用過熱管、石炭液化、ガス化プラント、旧発電、製鉄設
備におけるラジアントチューブ等のような用途において
は高温酸化、高温腐食の見地から主として外層にＳｉ富
化層を施こし、耐高温酸化性ならびに耐高温腐食性に優
れた効果を上げることができる。
これらＳｉの表面富化層は前記の通り固体粉末法、焼結
浸透法などの手段で形成せしめることが可能であるが、
特に前述の固体粉末法による浸けい処理が最も望ましい
。すなわちこれを実施するに際しては使用する金属粉末
としてまずｓｉは金ＭＳ１またはＦｅ −８ｉでＳｉ量
１０〜５０％１次にＣｒは金属Ｃｒ ６るいはＦｅ−Ｃ
ｒでＧ景１０〜５０％、Ｎｉは金属ＮｉメるいはＦｅ−
Ｎ１でＮｌ量４０％以下の範囲でおのおの配合し焼結防
止剤としてＡｔ２０３の粉末をこれら金属混合粉と２：
１乃至１：２の範囲内で混合する。この場合ＮＨ４Ｃｔ
２〜３チを母材の表面を活性化させ、Ｓｉの浸透を容易
にするため含有させても良い。温度は９００℃〜１２０
０℃の範囲で時間は３０分〜１０時間の範囲、さらに雰
囲気をＨ２とすることによってＳｌ富化層を形成せしめ
ることができる。雰囲気ガスはＨ２の代りにＡｒを使用
するについてはＡｒは）Ｎ２による還元性雰囲気となら
々いため、Ａｒ単独では上記条件においてＡｒ中に含ま
れる微量の０２によって表面に酸化皮膜が生成し、これ
がバリヤーとして働くため８４富化層は充分な生成とな
らない。なおＡｒ中に２％以上のＨ２ガスを加えること
によって還元性雰囲気とすることができるためＡｒ中に
２％以上のＨ２ｆスを加えて浸けい処理を行っても良い
。かがるＳｉ富化層は本発明においては前述の成分組成
をなし、この高Ｓｉ含有相である層を厚さｌ〜２００μ
を有するものである。
浸透法などの手段で形成せしめることが可能であるが、
特に前述の固体粉末法による浸けい処理が最も望ましい
。すなわちこれを実施するに際しては使用する金属粉末
としてまずｓｉは金ＭＳ１またはＦｅ −８ｉでＳｉ量
１０〜５０％１次にＣｒは金属Ｃｒ ６るいはＦｅ−Ｃ
ｒでＧ景１０〜５０％、Ｎｉは金属ＮｉメるいはＦｅ−
Ｎ１でＮｌ量４０％以下の範囲でおのおの配合し焼結防
止剤としてＡｔ２０３の粉末をこれら金属混合粉と２：
１乃至１：２の範囲内で混合する。この場合ＮＨ４Ｃｔ
２〜３チを母材の表面を活性化させ、Ｓｉの浸透を容易
にするため含有させても良い。温度は９００℃〜１２０
０℃の範囲で時間は３０分〜１０時間の範囲、さらに雰
囲気をＨ２とすることによってＳｌ富化層を形成せしめ
ることができる。雰囲気ガスはＨ２の代りにＡｒを使用
するについてはＡｒは）Ｎ２による還元性雰囲気となら
々いため、Ａｒ単独では上記条件においてＡｒ中に含ま
れる微量の０２によって表面に酸化皮膜が生成し、これ
がバリヤーとして働くため８４富化層は充分な生成とな
らない。なおＡｒ中に２％以上のＨ２ガスを加えること
によって還元性雰囲気とすることができるためＡｒ中に
２％以上のＨ２ｆスを加えて浸けい処理を行っても良い
。かがるＳｉ富化層は本発明においては前述の成分組成
をなし、この高Ｓｉ含有相である層を厚さｌ〜２００μ
を有するものである。
厚みについては１μ未満では腐食量および水蒸気酸化量
から充分な耐高温腐食性および耐水蒸気酸化量が得られ
ず、２００μを超えると加工における剥離あるいはハン
マリングの時の脱落が避けられす、優れた耐高温腐食性
および水蒸気酸化性が得られない。
から充分な耐高温腐食性および耐水蒸気酸化量が得られ
ず、２００μを超えると加工における剥離あるいはハン
マリングの時の脱落が避けられす、優れた耐高温腐食性
および水蒸気酸化性が得られない。
さらに本発明においては、かがるｓ１富化された高Ｓｉ
含有相の表層と基材のオーステナイト相との中間に厚さ
１０〜５００μのオーステナイト相と高Ｓｉ含有相との
２相層を有することを重要な骨子の一つとするものであ
る。即ち、かかる２相層は高Ｓｉ含有相およびオーステ
ナイト相の熱膨張の差から温度変動による熱ショックに
よυ剥離を生ずることを防止する働きをなし、密着性確
保のために不可欠の条件である。その厚みについては１
０μ未満では上記密着性が得られず剥離を防止すること
が困難で６Ｄ５００μを超えると加工における剥離おる
いはハンマリングの時の脱落が避けられない。
含有相の表層と基材のオーステナイト相との中間に厚さ
１０〜５００μのオーステナイト相と高Ｓｉ含有相との
２相層を有することを重要な骨子の一つとするものであ
る。即ち、かかる２相層は高Ｓｉ含有相およびオーステ
ナイト相の熱膨張の差から温度変動による熱ショックに
よυ剥離を生ずることを防止する働きをなし、密着性確
保のために不可欠の条件である。その厚みについては１
０μ未満では上記密着性が得られず剥離を防止すること
が困難で６Ｄ５００μを超えると加工における剥離おる
いはハンマリングの時の脱落が避けられない。
なおこれまでの説明は主としてボイラ用鋼管を例にとっ
てなされたがこれにこだわるものではないことは勿論で
あって先に述べた航空機あるいは発電用のガスタービン
、自動車用排気ガスサーマルリアクター、触媒コンバー
ター、石油精製における原油蒸留、水素添加、水添脱硫
、エチレン製造等のプラント、原子炉用熱交換器類、ご
み焼却炉用過熱管５石炭液化、ガス化プラント、旧発電
製鉄設備におけるラジアントチューブ等、の如く、耐高
温腐食性、耐高温酸化性、耐高温硫化性、耐水蒸気酸化
性等の特に要求される鋼管等の用途には広く適用され得
るものであることはいうまでもない。
てなされたがこれにこだわるものではないことは勿論で
あって先に述べた航空機あるいは発電用のガスタービン
、自動車用排気ガスサーマルリアクター、触媒コンバー
ター、石油精製における原油蒸留、水素添加、水添脱硫
、エチレン製造等のプラント、原子炉用熱交換器類、ご
み焼却炉用過熱管５石炭液化、ガス化プラント、旧発電
製鉄設備におけるラジアントチューブ等、の如く、耐高
温腐食性、耐高温酸化性、耐高温硫化性、耐水蒸気酸化
性等の特に要求される鋼管等の用途には広く適用され得
るものであることはいうまでもない。
（実施例）
以下に実施例をもって本発明の効果をさらに具体的に説
明する。
明する。
第１表に成分を示した試料は浸けい処理に用いたオース
テナイト系基材である。試料Ａ、Ｂ、ＣはＳＵＳ ３０
４ ＨＴＢ 、 ＳＵＳ ３２１ ＨＴＢ 、 ＳＵＳ
３４７ＨＴＢのプロパー材で外径５０ ｍ、内径３８
ｍ１の鋼管を長さ１，０００鼠に切断し両面浸けい処理
に供した。
テナイト系基材である。試料Ａ、Ｂ、ＣはＳＵＳ ３０
４ ＨＴＢ 、 ＳＵＳ ３２１ ＨＴＢ 、 ＳＵＳ
３４７ＨＴＢのプロパー材で外径５０ ｍ、内径３８
ｍ１の鋼管を長さ１，０００鼠に切断し両面浸けい処理
に供した。
Ｄ、ＪＦ、Ｇは真空中で５０ｋｌ？高周波溶解し造管。
熱処理、酸洗し、最終的に外径５０１Ｗ＋、内径３８ｍ
の鋼管とし長さ１，０００ｍに切断し、両面浸けい処理
に供した。
の鋼管とし長さ１，０００ｍに切断し、両面浸けい処理
に供した。
第２表に浸けい処理、浸けい処理によシ生成した表面の
組成、表面層の構造および厚み、高温腐食における腐食
減量、水蒸気酸化試験における酸化増量を示す。浸けい
処理は固定粉末法を用い第２表に示す組成の金属混合粉
を浸透剤としてＨ２気流中で同じく第２表に示す温度お
よび時間で行った。高温腐食については４１％Ｎａ ２
ＳＯ４＋ ８チｖ２０５＋５１％Ｆｅ２（ＳＯ４）３
の合成灰を塗布し実際のボイラ鋼管の使用温度（６５０
℃〜７５０℃）に合わせ２００時間加熱することによっ
て評価した。
組成、表面層の構造および厚み、高温腐食における腐食
減量、水蒸気酸化試験における酸化増量を示す。浸けい
処理は固定粉末法を用い第２表に示す組成の金属混合粉
を浸透剤としてＨ２気流中で同じく第２表に示す温度お
よび時間で行った。高温腐食については４１％Ｎａ ２
ＳＯ４＋ ８チｖ２０５＋５１％Ｆｅ２（ＳＯ４）３
の合成灰を塗布し実際のボイラ鋼管の使用温度（６５０
℃〜７５０℃）に合わせ２００時間加熱することによっ
て評価した。
水蒸気酸化試験については６５０℃ｘ ｉ、ｏ ｏ ｏ
時間の試験条件で比較した。
時間の試験条件で比較した。
表中（・印は比較例を示す。
（発明の効果）
以上の結果から明らかなように本発明の高Ｓｉ含有相表
層とオーステナイト相と高Ｓ１含有相との２相層を有す
る場合が耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性に優れてお
）、比較の表層構造に対して本発明の優位性が明らかで
ある。
層とオーステナイト相と高Ｓ１含有相との２相層を有す
る場合が耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性に優れてお
）、比較の表層構造に対して本発明の優位性が明らかで
ある。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 母材 Ｃ０．０２〜０．２０％ Ｓｉ０．３〜１．０％ Ｍｎ０．１〜３．０％ Ｃｒ１６〜４０％ Ｎｉ８〜４０％ を含有するオーステナイト系ステンレス鋼管の外面、内
面の一方または両方の表層にＳｉ２〜１５％、Ｃｒ８〜
４０％、Ｎｉ５〜３０％を含む厚さ１〜２００μの高Ｓ
ｉ含有相を有し該高Ｓｉ含有相と前記オーステナイト系
基材との中間層としてオーステナイト相と高Ｓｉ含有相
との２相層が厚さ１０〜５００μ存在することを特徴と
する耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた浸
けい処理鋼管。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17129284A JPS6152358A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた浸けい処理鋼管 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17129284A JPS6152358A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた浸けい処理鋼管 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6152358A true JPS6152358A (ja) | 1986-03-15 |
| JPH0468386B2 JPH0468386B2 (ja) | 1992-11-02 |
Family
ID=15920599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17129284A Granted JPS6152358A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 耐高温腐食性および耐水蒸気酸化性を向上させた浸けい処理鋼管 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6152358A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001065838A (ja) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Nisshin Steel Co Ltd | 耐高温腐食性に優れた焼却炉体および焼却炉付帯設備 |
| JP2006501371A (ja) * | 2002-11-11 | 2006-01-12 | ポスコ | 高珪素方向性電気鋼板の製造方法 |
-
1984
- 1984-08-17 JP JP17129284A patent/JPS6152358A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001065838A (ja) * | 1999-08-26 | 2001-03-16 | Nisshin Steel Co Ltd | 耐高温腐食性に優れた焼却炉体および焼却炉付帯設備 |
| JP2006501371A (ja) * | 2002-11-11 | 2006-01-12 | ポスコ | 高珪素方向性電気鋼板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0468386B2 (ja) | 1992-11-02 |
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