JPS62253755A - 耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼 - Google Patents

耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼

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JPS62253755A
JPS62253755A JP9686086A JP9686086A JPS62253755A JP S62253755 A JPS62253755 A JP S62253755A JP 9686086 A JP9686086 A JP 9686086A JP 9686086 A JP9686086 A JP 9686086A JP S62253755 A JPS62253755 A JP S62253755A
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透 稲積
Tatsuo Takaoka
達雄 高岡
Yoshikazu Ishizawa
石沢 嘉一
Manabu Tamura
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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】 (産業上の利用分野) 本発明は耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼に関するも
のである。
(従来の技術及びその問題点) フェライト相とオーステナイト相からなる2相ス¥ンレ
ス鋼は、オーステナイトステンレス鋼で問題とされる塩
化物応力腐食割れに強く、耐食性にも優れるため、近年
では、海水を冷却水として使用する熱交換器用伝熱管、
腐食性油井あるいはガス井向は油井管及びラインパイプ
の海洋構造物等をはじめとする耐食性構造物用材料(パ
イプ、支柱、外板、バルブ、継手、容器、貯槽、実験機
器等)として多く用いられている。
ところで、腐食性環境において2相ステンレス鋼を使用
する上で考慮しなければならない最も重要な因子の1つ
は耐孔食性であり、孔食は部材を貫通することによって
内容物の漏洩をもたらすことはもとより、応力集中をも
伴なうことにより応力腐食割れに発展する可能性もある
。したがって、腐食性環境下で使用される2相ステンレ
ス鋼の製造においては、耐孔食性を高めることは重要な
意味を持つ。
一般に、フェライトステンレス鋼やオーステナイトステ
ンレス鋼のようにその組織が単−相からなる鋼の耐孔食
性はCr 、 Mo 、 N含有量の増加に伴なって向
上し、異なる成分系の鋼であってもCr + 3 Mo
あるいはこれ化Nの項を加えたパラメータで一義的に整
理することができる。従って、これらの鋼の耐孔食性は
比較的簡単なパラメータで判断することができる。
これに対し、?相ステンレス鋼の耐孔食性は、平均組成
のCr、Mo、N含有量のみならず、フェライト相とオ
ーステナイト相の存在比(トIT7丁うノL jk砧吏
j、−む)小都擲え爲μて変化する。
すなわち、平均組成のCr、Mo、N量が高いほど耐孔
食性は向上する傾向にあるが、これらの含有量が同水準
であっても、適正範囲内にフェライト体積率があるもの
とそうでないものでは耐孔食性に差異が生じる。
しかるにこのフェライト体積率の適正範囲については、
従来30〜40俤とする報告もあれば40〜70%とす
るものもあるなど統一的見解はなく、いまだあいまいな
段階に止韮っているのが現状である。したがって、この
ような限定によって鋼を製造しても目的どおりの耐孔食
性を得ることが難しい。しかも、仮に限定されたフェラ
イト体積率範囲が適正なものであっても、その限定範囲
内には耐孔食性の優劣が必ず存在する。それ故、このよ
うなα体積率の範囲による限定の仕方で鋼を製造しても
、基準のあいまいさにより予想外に劣る耐孔食性しか得
られない恐れがあることは転々より、最適とされる範囲
内での耐孔食性の差異により必要以上に耐孔食性の優れ
たもの(すなわちCr 、 Mo 、 Nの過剰添加)
になる可能性が大きい。
したがって、Cr 、Mo 、 Nを過剰に添加するこ
となく耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼を確実に製造
するためには、以上で述べた平均組成のCr、Mo、N
含有量とフェライト体積率の適正範囲を組合せるという
ようなあいまいな基準でなく、より的確に耐孔食性を判
断できるパラメータを基準とすべきである。
(問題点を解決するための手段) 本発明は、前記のような問題点を解決し、Cr 、Mo
 、 Nを過剰に添加することなく確実に製造できる耐
孔食性に優れた2相ステンレス鋼を提供することを目的
とするものである。
この目的を達成するため、本発明者らは、2相ステンレ
ス鋼の耐孔食性を的確化判断することができるパラメー
タを見出すべく、種々の化学組成及びフェライト体積率
を有する2相ステンレス鋼について耐孔食性を調べ、そ
の結果、平均組成ではなく、オーステナイト相中に含ま
れるCr 、 Mo 、 N量が耐孔食性、特に孔食発
生の有無を支配する重要な因子であるとの知見を得た。
すなわち、2相ステンレス鋼のフェライト相とオーステ
ナイト相は異なる化学組成を持ち、Cr。
Moはフェライト相へ、Nはオーステナイト相へより多
く分配されている。N含有量はその固溶限が低いため、
Crの約17100. Moの約1710と少量に限定
されるからs cr l Moを多量に含有するフェラ
イト相に比ベオーステナイト相は耐孔食性が劣ることに
なる。
したがって本発明者らは、2相ステンレス鋼の耐孔食性
を左右するのはオーステナイト相の化学組成であると考
え、平均組成を工夫してオーステナイト相中のCr 、
 Mo 、 N量を広範囲に変えた種々の2相ステンレ
ス鋼の耐孔食性を調べ、オーステナイト相中のCr、M
o。
N量で耐孔食性を整理することを試みた。その結果、オ
ーステナイト相中のCr +3 Mo +16N とい
うパラメータを用いると孔食発生の有無を的確に判断す
ることができ、このパラメータの値を34,5以上とな
るように平均組成のCr 、Mo 、 N Ilを調整
すれば確実に耐食性に優れた2相ステンレス鋼の得られ
るということがわかった。
本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、 C:0.05俤以下  Si:2.0%リ下Mn : 
2.0 %以下  P:0.02q6以下s:o、oi
*以下  Cr : 20〜28 ’%Ni:2〜10
%   Mo=1〜5チN:0.4%以下 を含有し、残部不可避的不純物及びFeよりなり、かつ
Cr 、Mo 、 N含有量の間に次式の関係式が成り
立つことを特徴とするフェライト相とオーステナイト相
からなる耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼である。
ココでf = −26,60+ 5.592Cr −7
,133Ni +2.381Mo+14゜97Si −
3,139Mn + 299.60−133.8N 更に本発明は、上記基本成分に(Cu : 2.0 %
以Tpハ、/及ヒ(’ri : 2.0%以下、V:2
.0%以下、W:2.0%以下の1種又は2種以上でか
つ合計量が2.0俤以−りの噸許怜を添加することをも
特徴とする。
次をこ上記成分限定理由を説明する。
CはCr炭化物の形成に伴ないCr欠乏領域を生じて耐
孔食性を劣化させるのでO,OS %以下とした。
Siは耐酸性に有効な元素であるが、2.0%を超える
と耐孔食性を劣化させるので2.0 %以下とした。
庵は脱硫のために必要であり、Nの固溶度を増加させる
効果を持つが、2.0 %を超えて添加すると耐孔食性
を劣化させるので2−0チ以下とした。
P及びSはいずれも熱間加工性を阻害するので、それぞ
れ0.02 %以下及び0.01 %以下とした。
Crは耐孔食性を向上させる元素で、20Ls未満では
オーステナイト相の耐孔食性に対して効果がなく、28
慢を超えると熱間加工性を阻害するので、20〜28%
とした。
Niはフェライト相の強度及び靭性を高める効果を持つ
が、2ts未満では効果がなく、l′O俤を超えるとそ
の効果が飽和するので2〜10チとした。
Moは耐孔食性を向上させる効果を持つが、1%未満で
はオーステナイト相の耐孔食性に対して効果がなく、5
%を超えると熱間加工性を阻害するので、1〜5チとし
た。
Nは少量の添加でも耐孔食性を向上させる効果を持つが
、0.4%を超えるとCr窒化物を形成して耐孔食性を
劣化させるので0.4多以下とした。
Cuは耐酸性を向上させる効果を持つが、2.0係を超
えると熱間加工性を阻害するので2.00以下とした。
Ill i%v、Wはいずれも強度を高める効果を持つ
が各々が2.0俤を超え、かつ合計量が2.0俤を超え
ると熱間加工性を阻害するので各々の上限値及び合計量
の上限値を2.0チとした。
また、Cr 、 Mo 、 Nは上記のようにいずれも
耐孔食性を向上させる効果を持つが、十分な耐孔食性−
を得るためには上記の制限ζこ加え、オーステナイト相
中のCr 、 Mo 、 N量の間にCr + 3 M
o +16 N≧34.5なる関係式が成り立つことが
必要である。本発明者らはさらに平均組成のCr 、 
Mo 、 Niとオーステナイト相中のCr、Mo、N
iの関係を調べ、オーステナイト相中のCr、Mo、N
ilの間にこのような関係式を成立ならしめるためには
、平均組成のCr、 Mo、 N@(r)間に了面下+
儒清+1+1−馳左≧34.5r ここでf = −26,60+ 5.592cr −7
,133Ni +2.381Mo +14.978+ 
 3.139 Mn+ 299.60−133.8 N なる関係式が成り立てばよいことを見い出した。この関
係式を滴定するように化学成分を決めることにより、耐
孔食性に優れた2相ステンレスを確冥に展進することが
できる。
(実施例) 次に本発明の実施例を述べる。
下記帛1表に供試鋼の化学組成、耐孔食性6N 十□の値及び孔食試験結果を示す。第 1−0.009f 1表中の供試鋼はいずれもAr雰囲気中で50q溶解し
、熱延して10mm厚の板とした後、1000−%00
℃で30分の溶体化処理を施した。この板から2日×2
020−X3Oの腐食試験片を採取して+320のエメ
リー紙で表面の湿式研磨を行い、50℃の6 % Fe
Cts +0.05 N −HC1水溶液中に24時間
浸漬した後、腐食量を測定した。
この第1表から本発明の化学組成の2相ステンレス鋼は
すぐれた耐孔食性を発揮することがわかる。
第1図は耐孔食性を示すパラメータ Cr     3Mo     16N釧石T巧 爪面
T口+1−0.009f  を用0゛て十 孔食試験結果を整理したものである。この第1図から明
−らかなように、パラメータの値が34.5 未満の鋼
ではいずれも孔食が発生しているが、34.5以上の鋼
では孔食はほとんど発生せず、発生したものでもその程
度はわずかである。そして、このパラメータを用いれば
、2相ステンレス鋼の耐孔食性、特に孔食発生の有無を
的確に判断でき、Cr、 Mo1Nを過剰に添加するこ
となく優れた耐孔食性を発揮させることができる。
また、通常、溶体化処理を施さない場合は耐孔食性が劣
化する。本発明合金については鋳造まま材及び熱延まま
材についても同様な孔食試験を行ったが、熱延して溶体
化処理を施したものと結果が同じであったので、第1表
、第1図では省略しである。
(発明の効果) 以上説明した本発明によるときには、 パラメータを用いたため、2相ステンレス鋼の耐孔食性
特に孔食発生の有無を的確に判断することができ、Cr
、Mo、Nを過剰に添加することなく、かつ確実に、耐
孔食性に優れた2相ステンレス鋼を得ることができると
いうすぐれた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による耐孔食性を示すパラメータを用い
て孔食試験結果を整理して示すグラフである。 特許出願人  日本鋼管株式会社 発  明  者   稲   積       透第1
図 0.叩15f、1  0.007f◆l  1−0.0
09f手続補正書(臼2) 昭和61年 6月25゜ 特許庁長官 宇 賀 道 部    殿(特許庁審査官
                殿)1 事件の表示 昭和61 年 特  許 願第 %860号2、発明の
名称 耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼 (412)  口木鋼管株式会社 4代理人 7、補正の内容 別紙のとおり 補   正   内   容 1本願明細書中膜9頁14行目中「残部不可避的不純物
」とあるを「残部は不可避的不純物」と訂正する。 二回書第9頁15行目末尾〜16行目冒頭にかけて「関
係式が」とあるをr関係が」と訂正する。 ユ回書第14頁第1表を別紙のように訂正する。 病本願添附図7m(第1図)を別紙のように訂正する。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)C:0.05%以下、Si:2.0%以下、Mn
    :2.0%以下、P:0.02%以下、S:0.01%
    以下、Cr:20〜28%、Ni:2〜10%、Mo:
    1〜5%、N:0.4%以下を含有し、残部は不可避的
    不純物及びFeよりなり、か つ、Cr、Mo、N含有量の間に Cr/(0.0015f+1)+(3Mo)/(0.0
    07f+1)+(16N)/(1−0.009f)≧3
    4.5ここでf=−26.60+5.592Cr−7.
    133Ni+2.381Mo+14.97Si−3.1
    39Mn+299.6C−133.8N なる関係式が成り立つことを特徴とする 耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼。
  2. (2)C:0.05%以下、Si:2.0%以下、Mn
    :2.0%以下、P:0.02%以下、S:0.01%
    以下、Cr:20〜28%、Ni:2〜10%、Mo:
    1〜5%、N:0.4%以下、Cu:2.0%以下を含
    有し、残部は不可避的不純物及び Feよりなり、かつCr、Mo、N含有量の間に Cr/(0.0015f+1)+(3Mo)/(0.0
    07f+1)+(16N)/(1−0.009f)≧3
    4.5ここでf=−26.60+5.592Cr−7.
    133Ni+2.381Mo+14.97Si−3.1
    39Mn+299.6C−133.8N なる関係式が成り立つことを特徴とする 耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼。
  3. (3)C:0.05%以下、Si:2.0%以下、Mn
    :2.0%以下、P:0.02%以下、S:0.01%
    以下、Cr:20〜28%、Ni:2〜10%、Mo:
    1〜5%、N:0.4%以下を含有し、更にTi:2.
    0%以下、V:2.0%以下、W:2.0%以下の1種
    または2種以上を含有し、 かつ合計量が2.0%以下で、残部は不可 避的不純物及びFeよりなり、かつ、Cr、Mo、N含
    有量の間に Cr/(0.0015f+1)+(3Mo)/(0.0
    07f+1)+(16N)/(1−0.009f)≧3
    4.5ここでf=−26.60+5.592Cr−7.
    133Ni+2.381Mo+14.97Si−3.1
    39Mn+299.6C−133.8N なる関係式が成り立つことを特徴とする 耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼。
  4. (4)C:0.05%以下、Si:2.0%以下、Mn
    :2.0%以下、P:0.02%以下、S:0.01%
    以下、Cr:20〜28%、Ni:2〜10%、Mo:
    1〜5%、N:0.4%以下、Cu:2.0%以下を含
    有し、更にTi:2.0%以下、V:2.0%以下、W
    :2.0%以下の1種または2種以上を含有し、かつ合
    計量が2.0%以 下で、残部は不可避的不純物及びFeよ りなり、かつ、Cr、Mo、N含有量の間にCr/(0
    .0015f+1)+(3Mo)/(0.007f+1
    )+(16N)/(1−0.009f)≧34.5ここ
    でf=−26.60+5.592Cr−7.133Ni
    +2.381Mo+14.97Si−3.139Mn+
    299.6C−133.8N なる関係式が成り立つことを特徴とする 耐孔食性に優れた2相ステンレス鋼。
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