JPS6354068B2 - - Google Patents
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- JPS6354068B2 JPS6354068B2 JP56020459A JP2045981A JPS6354068B2 JP S6354068 B2 JPS6354068 B2 JP S6354068B2 JP 56020459 A JP56020459 A JP 56020459A JP 2045981 A JP2045981 A JP 2045981A JP S6354068 B2 JPS6354068 B2 JP S6354068B2
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- 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
- C23C12/00—Solid state diffusion of at least one non-metal element other than silicon and at least one metal element or silicon into metallic material surfaces
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F28—HEAT EXCHANGE IN GENERAL
- F28F—DETAILS OF HEAT-EXCHANGE AND HEAT-TRANSFER APPARATUS, OF GENERAL APPLICATION
- F28F19/00—Preventing the formation of deposits or corrosion, e.g. by using filters or scrapers
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Description
〔産業上の利用分野〕
この発明は、ボイラー用鋼管の製造方法に係
り、より詳しくは鋼管に浸炭処理又は窒化処理を
施した後、クロマイジング処理を施し、加工性及
び耐アツシユカツト性に優れたボイラー用鋼管を
製造する方法に関する。 〔従来の技術〕 火力発電用ボイラーには、燃料として石炭、重
油、原油等が使用される。これらの燃料中に存在
する不純物元素の中でNa、Ｋ、Ｓ、Ｖ等は、酸
化物、複合錯塩の形でボイラーチユーブの外表面
に付着堆積する。 これらの付着物のうち、低融点物質のもの、例
えばアルカリ硫酸塩アルカリ硫酸塩―金属―錯
塩、及びバナジン酸バナデートは、ボイラーの運
転条件によつては溶融状態となり、ボイラーチユ
ーブに対して加速腐蝕を起す。そのため、ボイラ
ーチユーブの火炉側は激しい減肉が起る。 又、石炭を燃料とするボイラーでは、固形粒子
状灰分が多く、この灰分が20〜30ｍ／secの高流
速でボイラーチユーブ表面に衝突するため、アツ
シユカツトと呼ばれる高温摩耗現象が局部的に発
生する。 一方、ボイラー高温部の過熱器、再熱器では、
使用するチユーブ内面が過熱水蒸気にさらされ、
水蒸気酸化スケールが生成する。 この酸化スケールは、ボイラーの運転条件によ
つては剥離して曲管部に堆積し、管を閉塞する等
の事故を起す。 したがつて、ボイラーチユーブには管外面は勿
論、内面も高度な耐食性、耐摩耗性が要求され
る。 このような問題解決のための対策としては、
種々提案されている。 例えば、水蒸気酸化対策としては、組織の微細
効果、冷間加工効果、又はCr含有量を25％以上
にする等が提案されている。 又、外表面の高温腐蝕対策としては、高Cr―
高Ni合金の溶射、Crメツキ等が提案されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、従来の水蒸気酸化対策、高温腐蝕対策
として提案されている前記の方法は、それぞれチ
ユーブの内面のみ、外表面のみの対策であり、内
面と外表面を別々に処理する方法であるから、チ
ユーブの内面と外面に共通した耐食、耐摩耗性を
付与する方法としては有効ではなかつた。 この発明は、従来の技術のこのような問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところ
はボイラーチユーブの内外表面に同時に処理する
ことが可能で、かつ内外共通した耐摩耗性を有す
るボイラー用鋼管を容易に製造することが可能な
方法を提案しようとするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、鋼管に予め浸炭処理又は窒化処理
を施した後、粉末パツク法により1050℃以上の温
度でクロマイジング処理を施し、母材表面にクロ
ム合金層と該クロム合金層の上にクロム炭化物又
はクロム窒化物からなる被膜層を形成することに
よつて、加工性及び耐アツシユカツト性に優れた
ボイラー用鋼管を得ることを要旨とするものであ
る。 〔作 用〕 この発明に適用される鋼管の鋼種は、ボイラー
チユーブに用いられるJIS、STB42等の炭素鋼、
STBA24等のオーステナイトステンレス鋼の鋼
管である。 この発明ではこのような成分を有する鋼管に予
め浸炭処理又は窒化処理を施す。 浸炭処理には、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭
等があり、そのいずれの浸炭法でも効果がある
が、固体浸炭がコスト的には有利である。 又、表面炭素濃度が0.12〜0.30％程度の処理が
好ましい。その理由は、炭素濃度が0.12％未満で
は、クロマイジング処理中に脱炭が起るため高温
強度が劣化し、他方0.30％を超えると、クロマイ
ズド処理中にクロム炭化物の析出が多くなり耐食
性が劣化するためである。 窒化処理は、ガス窒化処理が一般的であるが、
液体窒化法でもよい。 又、窒化処理温度は表面窒素濃度が0.1〜0.4％
程度が好ましい。その理由は、窒素濃度が0.1％
未満ではその効果が少なく、他方0.4％を超える
とクロマイズド層中にクロム窒化物の析出が多く
なり、耐食性が劣化するためである。 この発明では上記浸炭処理又は窒化処理を施し
た鋼管に、次の工程であるクロマイジング処理を
施す。 クロマイジング処理法は種々あるが、金属クロ
ム、塩化アンモン及びアルミナの粉末の中に鋼管
を埋設して処理する粉末パツク法が好適である。
即ち、この粉末パツク法によれば、長尺管であつ
ても均一な拡散層が得られるからである。 クロマイジング処理の基本的反応は下記式によ
る。 CrCl2＋３／２ Ｈ→Cr＋3HCl …(1) CrCl2＋Fe →Cr＋FeCl2 …(2) 即ち、(1)式で表わされる還元反応、及び(2)式で
の置換反応である。 これら両反応で鋼管表面に析出したCrが鋼中
に拡散し、高Cr合金層が生成する。 このクロマイジング処理鋼の耐食性は、クロマ
イズド層（Cr合金層）のCr濃度と合金の厚みに
大きく影響される。 又、クロマイズド層中のCr濃度は表面で析出
するCr量と素地金属中の濃度で決まり、表面に
析出するCr量は前記(1)式、(2)式の反応で決まる
ため、反応は高温に保持する程表面Cr濃度は高
くなる。 又、合金層厚みも高温になればなる程厚くな
る。 したがつて耐食性の点からは処理温度を高くす
る程有利であり、その処理温度は通常1000℃以上
である。 しかしながらボイラチユーブ用としては、耐食
性のみならず鋼管の高温強度、曲げ加工性、衝撃
特性がすぐれていることが要求される。 この点、通常のクロマイジング処理では高温処
理のために鋼管素地の脱炭が進み高温強度が劣化
し、結晶粒が粗大化して曲げ加工性、靭性を害す
るが、本発明では予め浸炭処理又は窒化処理を施
してあるためこのような劣化や障害がおこらな
い。 又、浸炭処理、窒化処理のためクロム炭化物、
クロム窒化物が生成するための高温硬度が向上
し、前述のアツシユカツトに対する高温対摩耗性
が著しく向上する特徴をもつている。 なお、クロマイジング処理温度はクロム炭化物
又はクロム窒化物被膜層を成形するには1050℃以
上で行う必要があり、それより低温では炭化物の
分散層となりアツシユカツトに耐えなくなる。上
限は特に限定しないが1200℃以下とするのが好ま
しい。 〔実施例〕 第１表に示す成分のボイラ用鋼管を用意した。
No.１鋼は炭素鋼であり、No.２鋼はCr含有低合金
鋼、No.３鋼はオーステナイトステンレス鋼であ
る。 このような鋼管に予め浸炭処理又は窒化処理を
施したのちクロマイジング処理を行なつた。その
時の浸炭処理条件を第２表に、窒化処理を第３表
にそれぞれの後に施すクロマイジング処理条件及
び後熱処理条件と合せて示す。 供試鋼管は、60φ×8t×600寸法のものを用
い、浸炭処理は固体浸炭法、又窒化処理にはガス
窒化法、クロマイジング処理は粉末パツク法を採
用した。処理後クロマイズ層の軟化処理のため熱
処理を行なつた。 得られた本発明方法による鋼管と、比較のため
前処理を行なわないクロマイズド鋼管との高温腐
食試験その他確性試験を行ない、その結果を第４
表に示す。 なお、第４表中マークNo.Ｃ―１、Ｃ―２、Ｃ―
３は、それぞれ第１表のNo.１、２、３に対応する
鋼種であり、かつまたクロマイジング処理条件及
び後熱処理条件はいづれも本発明法による場合と
同様の条件としたものである。 第４表で明らかなように、本発明方法による鋼
管の高温耐食試験は、比較法に対して若干劣るも
ほとんど変らないが、高温強度、曲げ加工性につ
いては格段に向上している。このことは管表面の
脱炭層が少なく又結晶粒度の粗大化が阻止された
結果このような良効果が得られたもので、ボイラ
チユーブ用として優秀な性質をもつ鋼管であるこ
とを示している。
り、より詳しくは鋼管に浸炭処理又は窒化処理を
施した後、クロマイジング処理を施し、加工性及
び耐アツシユカツト性に優れたボイラー用鋼管を
製造する方法に関する。 〔従来の技術〕 火力発電用ボイラーには、燃料として石炭、重
油、原油等が使用される。これらの燃料中に存在
する不純物元素の中でNa、Ｋ、Ｓ、Ｖ等は、酸
化物、複合錯塩の形でボイラーチユーブの外表面
に付着堆積する。 これらの付着物のうち、低融点物質のもの、例
えばアルカリ硫酸塩アルカリ硫酸塩―金属―錯
塩、及びバナジン酸バナデートは、ボイラーの運
転条件によつては溶融状態となり、ボイラーチユ
ーブに対して加速腐蝕を起す。そのため、ボイラ
ーチユーブの火炉側は激しい減肉が起る。 又、石炭を燃料とするボイラーでは、固形粒子
状灰分が多く、この灰分が20〜30ｍ／secの高流
速でボイラーチユーブ表面に衝突するため、アツ
シユカツトと呼ばれる高温摩耗現象が局部的に発
生する。 一方、ボイラー高温部の過熱器、再熱器では、
使用するチユーブ内面が過熱水蒸気にさらされ、
水蒸気酸化スケールが生成する。 この酸化スケールは、ボイラーの運転条件によ
つては剥離して曲管部に堆積し、管を閉塞する等
の事故を起す。 したがつて、ボイラーチユーブには管外面は勿
論、内面も高度な耐食性、耐摩耗性が要求され
る。 このような問題解決のための対策としては、
種々提案されている。 例えば、水蒸気酸化対策としては、組織の微細
効果、冷間加工効果、又はCr含有量を25％以上
にする等が提案されている。 又、外表面の高温腐蝕対策としては、高Cr―
高Ni合金の溶射、Crメツキ等が提案されている。 〔発明が解決しようとする課題〕 しかし、従来の水蒸気酸化対策、高温腐蝕対策
として提案されている前記の方法は、それぞれチ
ユーブの内面のみ、外表面のみの対策であり、内
面と外表面を別々に処理する方法であるから、チ
ユーブの内面と外面に共通した耐食、耐摩耗性を
付与する方法としては有効ではなかつた。 この発明は、従来の技術のこのような問題点に
鑑みなされたものであり、その目的とするところ
はボイラーチユーブの内外表面に同時に処理する
ことが可能で、かつ内外共通した耐摩耗性を有す
るボイラー用鋼管を容易に製造することが可能な
方法を提案しようとするものである。 〔課題を解決するための手段〕 この発明は、鋼管に予め浸炭処理又は窒化処理
を施した後、粉末パツク法により1050℃以上の温
度でクロマイジング処理を施し、母材表面にクロ
ム合金層と該クロム合金層の上にクロム炭化物又
はクロム窒化物からなる被膜層を形成することに
よつて、加工性及び耐アツシユカツト性に優れた
ボイラー用鋼管を得ることを要旨とするものであ
る。 〔作 用〕 この発明に適用される鋼管の鋼種は、ボイラー
チユーブに用いられるJIS、STB42等の炭素鋼、
STBA24等のオーステナイトステンレス鋼の鋼
管である。 この発明ではこのような成分を有する鋼管に予
め浸炭処理又は窒化処理を施す。 浸炭処理には、固体浸炭、液体浸炭、ガス浸炭
等があり、そのいずれの浸炭法でも効果がある
が、固体浸炭がコスト的には有利である。 又、表面炭素濃度が0.12〜0.30％程度の処理が
好ましい。その理由は、炭素濃度が0.12％未満で
は、クロマイジング処理中に脱炭が起るため高温
強度が劣化し、他方0.30％を超えると、クロマイ
ズド処理中にクロム炭化物の析出が多くなり耐食
性が劣化するためである。 窒化処理は、ガス窒化処理が一般的であるが、
液体窒化法でもよい。 又、窒化処理温度は表面窒素濃度が0.1〜0.4％
程度が好ましい。その理由は、窒素濃度が0.1％
未満ではその効果が少なく、他方0.4％を超える
とクロマイズド層中にクロム窒化物の析出が多く
なり、耐食性が劣化するためである。 この発明では上記浸炭処理又は窒化処理を施し
た鋼管に、次の工程であるクロマイジング処理を
施す。 クロマイジング処理法は種々あるが、金属クロ
ム、塩化アンモン及びアルミナの粉末の中に鋼管
を埋設して処理する粉末パツク法が好適である。
即ち、この粉末パツク法によれば、長尺管であつ
ても均一な拡散層が得られるからである。 クロマイジング処理の基本的反応は下記式によ
る。 CrCl2＋３／２ Ｈ→Cr＋3HCl …(1) CrCl2＋Fe →Cr＋FeCl2 …(2) 即ち、(1)式で表わされる還元反応、及び(2)式で
の置換反応である。 これら両反応で鋼管表面に析出したCrが鋼中
に拡散し、高Cr合金層が生成する。 このクロマイジング処理鋼の耐食性は、クロマ
イズド層（Cr合金層）のCr濃度と合金の厚みに
大きく影響される。 又、クロマイズド層中のCr濃度は表面で析出
するCr量と素地金属中の濃度で決まり、表面に
析出するCr量は前記(1)式、(2)式の反応で決まる
ため、反応は高温に保持する程表面Cr濃度は高
くなる。 又、合金層厚みも高温になればなる程厚くな
る。 したがつて耐食性の点からは処理温度を高くす
る程有利であり、その処理温度は通常1000℃以上
である。 しかしながらボイラチユーブ用としては、耐食
性のみならず鋼管の高温強度、曲げ加工性、衝撃
特性がすぐれていることが要求される。 この点、通常のクロマイジング処理では高温処
理のために鋼管素地の脱炭が進み高温強度が劣化
し、結晶粒が粗大化して曲げ加工性、靭性を害す
るが、本発明では予め浸炭処理又は窒化処理を施
してあるためこのような劣化や障害がおこらな
い。 又、浸炭処理、窒化処理のためクロム炭化物、
クロム窒化物が生成するための高温硬度が向上
し、前述のアツシユカツトに対する高温対摩耗性
が著しく向上する特徴をもつている。 なお、クロマイジング処理温度はクロム炭化物
又はクロム窒化物被膜層を成形するには1050℃以
上で行う必要があり、それより低温では炭化物の
分散層となりアツシユカツトに耐えなくなる。上
限は特に限定しないが1200℃以下とするのが好ま
しい。 〔実施例〕 第１表に示す成分のボイラ用鋼管を用意した。
No.１鋼は炭素鋼であり、No.２鋼はCr含有低合金
鋼、No.３鋼はオーステナイトステンレス鋼であ
る。 このような鋼管に予め浸炭処理又は窒化処理を
施したのちクロマイジング処理を行なつた。その
時の浸炭処理条件を第２表に、窒化処理を第３表
にそれぞれの後に施すクロマイジング処理条件及
び後熱処理条件と合せて示す。 供試鋼管は、60φ×8t×600寸法のものを用
い、浸炭処理は固体浸炭法、又窒化処理にはガス
窒化法、クロマイジング処理は粉末パツク法を採
用した。処理後クロマイズ層の軟化処理のため熱
処理を行なつた。 得られた本発明方法による鋼管と、比較のため
前処理を行なわないクロマイズド鋼管との高温腐
食試験その他確性試験を行ない、その結果を第４
表に示す。 なお、第４表中マークNo.Ｃ―１、Ｃ―２、Ｃ―
３は、それぞれ第１表のNo.１、２、３に対応する
鋼種であり、かつまたクロマイジング処理条件及
び後熱処理条件はいづれも本発明法による場合と
同様の条件としたものである。 第４表で明らかなように、本発明方法による鋼
管の高温耐食試験は、比較法に対して若干劣るも
ほとんど変らないが、高温強度、曲げ加工性につ
いては格段に向上している。このことは管表面の
脱炭層が少なく又結晶粒度の粗大化が阻止された
結果このような良効果が得られたもので、ボイラ
チユーブ用として優秀な性質をもつ鋼管であるこ
とを示している。
【表】
【表】
【表】
Claims (1)
- １ 鋼管に予め浸炭処理又は窒化処理を施した
後、粉末パツク法により1050℃以上の温度でクロ
マイジング処理を施し、母材表面にクロム合金層
と該クロム合金層の上にクロム炭化物又はクロム
窒化物からなる被膜層を形成することを特徴とす
る加工性及び耐アツシユカツト性に優れたボイラ
ー用鋼管の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045981A JPS57134551A (en) | 1981-02-14 | 1981-02-14 | Manufacture of corrosion resistant steel pipe with superior workability and high temperature strength |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2045981A JPS57134551A (en) | 1981-02-14 | 1981-02-14 | Manufacture of corrosion resistant steel pipe with superior workability and high temperature strength |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57134551A JPS57134551A (en) | 1982-08-19 |
| JPS6354068B2 true JPS6354068B2 (ja) | 1988-10-26 |
Family
ID=12027655
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2045981A Granted JPS57134551A (en) | 1981-02-14 | 1981-02-14 | Manufacture of corrosion resistant steel pipe with superior workability and high temperature strength |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57134551A (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61264170A (ja) * | 1985-05-17 | 1986-11-22 | Tsubakimoto Chain Co | チエ−ン用ピン |
| JPS63192854A (ja) * | 1987-02-04 | 1988-08-10 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 金属の表面硬化法 |
| JPS6468462A (en) * | 1987-09-09 | 1989-03-14 | Seikosha Kk | Production of setting wire |
| US6503340B1 (en) * | 2000-08-02 | 2003-01-07 | The Babcock & Wilcox Company | Method for producing chromium carbide coatings |
| HRP20000916B1 (en) * | 2000-12-29 | 2005-06-30 | Božidar Matijević Mladen Stupnišek | Duplex process for diffusional creation of solid carbide layers on metal materials |
| JP6637231B2 (ja) * | 2014-10-07 | 2020-01-29 | エア・ウォーターＮｖ株式会社 | 金属の表面改質方法および金属製品 |
| JP7370263B2 (ja) * | 2019-11-26 | 2023-10-27 | エア・ウォーターＮｖ株式会社 | 金属製品およびその製造方法 |
| CN114585768B (zh) * | 2019-11-26 | 2024-05-10 | 爱沃特Nv株式会社 | 金属制品及其制造方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924328A (ja) * | 1972-06-28 | 1974-03-04 | ||
| JPS5310333A (en) * | 1976-07-15 | 1978-01-30 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Surface treatment of iron or ferrous alloy material |
-
1981
- 1981-02-14 JP JP2045981A patent/JPS57134551A/ja active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4924328A (ja) * | 1972-06-28 | 1974-03-04 | ||
| JPS5310333A (en) * | 1976-07-15 | 1978-01-30 | Toyoda Chuo Kenkyusho Kk | Surface treatment of iron or ferrous alloy material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57134551A (en) | 1982-08-19 |
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