KR20130123443A - Highly corrosion-resistant austenite stainless steel well-suited to brazing - Google Patents

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도오루 마츠하시
준 도쿠나가
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닛폰 스틸 앤드 스미킨 스테인레스 스틸 코포레이션
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Abstract

본 발명은, 브레이징성이 우수할 뿐만 아니라, 연소 배기 가스의 응축에 의해, 질산 이온이나 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하나, 염화물 이온을 함유하는 수용액 환경하에서의 내식성도 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강을 제공하는 것으로, 질량%로, C:0.080% 이하, Si:1.2∼3.0%, Mn:0.4∼2.0%, P:0.03% 이하, S:0.003% 이하, Ni:6.0∼12.0%, Cr:16.0∼20.0%, Cu:0.2∼3.0%, Al:0.002∼0.10%, N:0.030∼0.150% 및 Mo:0.1∼1.0%를 함유시키고, 잔량부는 Fe 및 불가피적 불순물로 하고, 또한 (A)식 : 1.6≤[Cu]×[Si]≤4.4 및 (B)식:0.16≤2[N]+[Mo]≤1.0을 만족시킨다.The present invention not only has excellent brazing properties, but also austenite having excellent corrosion resistance under an environment in which condensed water having a low pH including nitrate ions and sulfate ions is generated by condensation of combustion exhaust gas, but also in an aqueous solution environment containing chloride ions. By providing a system stainless steel, in mass%, C: 0.080% or less, Si: 1.2 to 3.0%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.03% or less, S: 0.003% or less, Ni: 6.0 to 12.0% , Cr: 16.0 to 20.0%, Cu: 0.2 to 3.0%, Al: 0.002 to 0.10%, N: 0.030 to 0.150%, and Mo: 0.1 to 1.0%, the remainder being Fe and an unavoidable impurity. Formula (A): 1.6 ≦ [Cu] × [Si] ≦ 4.4 and (B) Formula: 0.16 ≦ 2 [N] + [Mo] ≦ 1.0.

Description

내식성 및 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강 {HIGHLY CORROSION-RESISTANT AUSTENITE STAINLESS STEEL WELL-SUITED TO BRAZING}Austenitic stainless steel with excellent corrosion resistance and brazing {HIGHLY CORROSION-RESISTANT AUSTENITE STAINLESS STEEL WELL-SUITED TO BRAZING}

본 발명은, 니켈납이나 구리납 등의 납땜재에 의해 접합되는 구조물에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스 강에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 브레이징성이 우수할 뿐만 아니라, 연소 배기 가스의 응축에 의해, 질산 이온 및 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하에서의 내식성, 또한 염화물 이온을 함유하는 수용액 환경에 있어서의 내식성도 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강에 관한 것이다.The present invention relates to an austenitic stainless steel used in a structure joined by a brazing material such as nickel lead or copper lead. In particular, the present invention is not only excellent in brazing property, but also in corrosion resistance under an environment in which condensed water having a low pH including nitrate ions and sulfate ions is generated by condensation of combustion exhaust gas, and in an aqueous solution environment containing chloride ions. The present invention relates to an austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance.

브레이징 접합은, 구조재보다도 저융점의 납땜재를 사용하여, 그 납땜재의 융점보다 약간 높은 온도로 가열 처리함으로써 재료를 접합하는 기술이다. 브레이징 접합은, 스테인리스 강에 있어서도 널리 사용되는 접합 방법이다. 스테인리스 강의 브레이징 접합에서 사용되는 납땜재는, 니켈이나 구리의 합금이다.Brazing bonding is a technique of joining materials by using a brazing material having a lower melting point than that of a structural material and heat-processing at a temperature slightly higher than the melting point of the brazing material. Brazing joining is a joining method widely used also in stainless steel. The brazing material used in brazing joining of stainless steel is an alloy of nickel and copper.

스테인리스 강의 브레이징 접합에서는, 스테인리스 강의 부동태 피막이 브레이징성을 저해한다. 따라서, 브레이징 접합은, 부동태 피막을 환원 제거하기 위해, 진공 중 또는 수소 분위기 중에서 행해진다. 브레이징 접합의 온도는, 예를 들어, 니켈납을 사용하는 경우, 1100℃ 정도이다.In brazing joining of stainless steel, the passivation film of stainless steel impairs brazing property. Therefore, brazing bonding is performed in vacuum or hydrogen atmosphere, in order to reduce | remove and remove a passivation film. The temperature of brazing junction is about 1100 degreeC, for example, when using nickel lead.

브레이징 접합에서는, 납땜재가 피접합재끼리의 간극을 충분히 메워, 접합부의 강도를 확보하는 것이 중요하다. 따라서, 피접합재인 스테인리스 강에 대한 납땜재의 습윤성이 중요해진다. 한편, 납땜재의 습윤성이 지나치게 좋으면, 피접합재끼리의 간극으로부터 납땜재가 흘러나와, 간극을 납땜재로 메울 수 없어, 접합 강도를 저하시킨다. 이로 인해, 브레이징 접합이 우수한 스테인리스 강으로서는, 적당한 습윤성을 갖는 것이 중요해진다.In brazing joining, it is important for the brazing material to sufficiently fill the gap between the joined materials and to secure the strength of the joining portion. Therefore, the wettability of the brazing material with respect to stainless steel which is a to-be-joined material becomes important. On the other hand, if the wettability of a brazing material is too good, a brazing material will flow out from the space | interval of to-be-joined materials, and a clearance gap will not be filled with a brazing material, and joining strength will fall. For this reason, as stainless steel which is excellent in brazing joining, it becomes important to have moderate wettability.

브레이징 접합되는 스테인리스 강으로서는, 오스테나이트계 스테인리스 강이 일반적으로 사용된다. 또한, 오스테나이트계 스테인리스 강으로서는, JIS(Japan Industrial Standard : 일본 공업 규격) SUS304계의 재료 및 SUS316계의 재료(이하, SUS304계의 재료 및 SUS316계의 재료라 함)가 널리 사용되고 있다. SUS304계의 재료 및 SUS316계의 재료는, 가공성뿐만 아니라, 일반적인 환경에 있어서 내식성이 우수한 특성을 갖는다. 그러나, SUS316계의 재료 및 SUS316계의 재료는, 내(耐) 응력 부식 균열성이 떨어지는 것이 과제이다.As the stainless steel to be brazed, austenitic stainless steel is generally used. As the austenitic stainless steel, JIS (Japan Industrial Standard) SUS304 material and SUS316 material (hereinafter referred to as SUS304 material and SUS316 material) are widely used. The SUS304 material and the SUS316 material have not only workability but also excellent corrosion resistance in a general environment. However, the problem is that the SUS316 material and the SUS316 material are inferior in stress corrosion cracking resistance.

응력 부식 균열은, 부식이 발생하는 환경에 노출된 응력 부식 균열 감수성이 높은 재료에, 인장 응력이 잔류하고 있는 경우에 발생한다. 오스테나이트계 스테인리스 강을 브레이징 접합하는 경우에는, 브레이징 접합을 하기 전의 단계에서 피접합재에 인장 응력이 잔류하고 있어도, 응력 부식 균열의 우려는 없다. 오스테나이트계 스테인리스 강의 브레이징 접합 온도는, 오스테나이트계 스테인리스 강이 어닐링되는 온도에서 행해져, 잔류 응력은, 브레이징 접합 중에 제거되기 때문이다. 예를 들어, 니켈납을 사용하는 경우에는, 상술한 바와 같이, 1100℃ 정도에서 브레이징 접합되기 때문이다.Stress corrosion cracking occurs when tensile stress remains in a material having high stress corrosion cracking sensitivity exposed to an environment where corrosion occurs. In brazing an austenitic stainless steel, there is no fear of stress corrosion cracking even if tensile stress remains in the joined material in the step before brazing bonding. This is because the brazing joining temperature of the austenitic stainless steel is performed at a temperature at which the austenitic stainless steel is annealed, and the residual stress is removed during the brazing joining. For example, when nickel lead is used, it is because it braze-bonds at about 1100 degreeC as mentioned above.

그러나, 부품에 따라서는, 브레이징 접합 후에, 다른 부품과 용접이나 나사 고정 등에 의해 조립이 행해지는 경우가 있고, 그 경우, 인장 응력이 조립 후의 부품에 발생하여, 응력 부식 균열의 우려가 있다. 그로 인해, 브레이징 접합된 오스테나이트계 스테인리스 강은, 내 응력 부식성을 갖는 것이 필요해진다.However, depending on the part, after brazing joining, assembly may be performed by welding, screwing, etc. with another part, and in that case, tensile stress may generate | occur | produce in the part after assembly, and there exists a possibility of stress corrosion cracking. Therefore, the austenitic stainless steel brazed is required to have stress corrosion resistance.

오스테나이트계 스테인리스 강의 브레이징 접합재가 사용되는 환경으로서, 예를 들어 자동차의 배기계 부재 및 잠열 회수기를 설치한 급탕기의 2차 열교환기가 있다. 이들 부재는, 모두, 연소 배기 가스가 응축되므로, 질산 이온 및 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하에서 사용된다. 연소를 위해 도입되는 대기 중에는 질소가 다량으로 포함되고, 연료 또는 연료에 첨가된 악취 물질에는 유황 화합물이 포함되기 때문이다. 이러한 환경하에 있어서, 구리는 부식된다. 따라서, 자동차의 배기계 부재, 혹은 잠열 회수기를 설치한 급탕기의 2차 열교환기를 구성하는 재료로서 구리를 사용할 수는 없어, 오스테나이트계 스테인리스 강이 필수로 된다.As an environment in which a brazing bonding material of austenitic stainless steel is used, for example, there is a secondary heat exchanger of a hot water heater provided with an exhaust system member of a vehicle and a latent heat recovery unit. All of these members are used in an environment in which combustion exhaust gas is condensed, so that condensed water having a low pH including nitrate ions and sulfate ions is generated. This is because a large amount of nitrogen is contained in the atmosphere introduced for combustion, and sulfur compounds are included in the fuel or odorous substances added to the fuel. Under these circumstances, copper corrodes. Therefore, copper cannot be used as a material constituting the exhaust system member of an automobile or the secondary heat exchanger of a hot water heater provided with a latent heat recovery device, and austenitic stainless steel is essential.

따라서, 이러한 부재에 사용되는 오스테나이트계 스테인리스 강은, 질산 이온 및 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하에 있어서도, 내식성과 브레이징성을 양립시키는 것이 중요해진다.Therefore, it is important for the austenitic stainless steel used for such a member to achieve both corrosion resistance and brazing performance even in an environment in which condensed water having a low pH containing nitrate ions and sulfate ions is produced.

스테인리스 강의 브레이징성에 대해서는, 특허문헌 1에, 유기계 바인더와 함께 현탁시킨 니켈계 납땜재를, 스테인리스 강판 표면 상에 분무 도포 후 가열한, 프리코트 땜납 피복 금속 판재가 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 표면 거칠기를 조정한 스테인리스 강판 상에, 플라즈마 용사에 의해 니켈계 납땜재를 피복시킨, 자기 브레이징성이 우수한 니켈납 피복 스테인리스 강판의 제조 방법이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 1 및 2 모두, 브레이징재를 도포하는 오스테나이트계 스테인리스 강 소재로서, 종래의 SUS304계의 재료 및 SUS316계의 재료밖에 검토되어 있지 않다.Regarding the brazing properties of the stainless steel, a precoat solder-coated metal sheet material is proposed in Patent Document 1 in which a nickel-based solder material suspended together with an organic binder is spray-coated and heated on a stainless steel sheet surface. Moreover, patent document 2 has proposed the manufacturing method of the nickel lead coating stainless steel plate excellent in the magnetic brazing property which coat | covered the nickel-type soldering material by the plasma spray on the stainless steel plate which adjusted the surface roughness. However, in both patent documents 1 and 2, only the conventional SUS304 material and the SUS316 material are examined as an austenitic stainless steel material to which a brazing material is apply | coated.

특허문헌 3에는, Al 및 Ti를 저감시킨 브레이징성이 우수한 스테인리스 강이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 4에는, M=-0.22T+34.5Ni+10.5Mn+13.5Cu-17.3Cr-17.3Si-18Mo+475.5로 나타내어지는 M값을 1∼25로 조정시킨 스테인리스 강이 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 3 및 4 모두, 페라이트계 스테인리스 강에서의 검토이며, 오스테나이트계 스테인리스 강에 대해서는 검토되어 있지 않다.In patent document 3, the stainless steel excellent in the brazing property which reduced Al and Ti is proposed. In addition, Patent Document 4 proposes a stainless steel in which the M value represented by M = -0.22T + 34.5Ni + 10.5Mn + 13.5Cu-17.3Cr-17.3Si-18Mo + 475.5 is adjusted to 1 to 25. However, both patent documents 3 and 4 are examination in a ferritic stainless steel, and have not examined about an austenitic stainless steel.

특허문헌 5에는, 내 응력 부식 균열성 및 내 간극 부식성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스 강재가 제안되어 있다. 그러나, 특허문헌 5에 제안되는 강판은, 자동차 급유계 부재용에 적용되는 것이며, 내 응력 부식 균열성에 대해서는 검토되어 있지만, 브레이징성에 대해서는 기재되어 있지 않다.Patent Document 5 proposes an austenitic stainless steel having stress corrosion cracking resistance and gap corrosion resistance. However, the steel sheet proposed in Patent Literature 5 is applied to automotive oil supply system members, and has been examined for stress corrosion cracking resistance, but it is not described for brazing resistance.

또한, 자동차의 배기계 부재 또는 잠열 회수기를 설치한 급탕기의 2차 열교환기에 사용하는 경우, 흡기되는 대기 중에 염화물이 포함되므로, 특히 연안에 가까운 고염해 지역에서 사용하는 경우에는, 염화물 이온을 함유하는 환경에 있어서의 내식성도 문제로 된다.In addition, when used in a secondary heat exchanger of a hot water heater equipped with an exhaust system member of a vehicle or a latent heat recovery device, since chloride is contained in the air to be intaked, an environment containing chloride ions, especially when used in a coastal high salt area, Corrosion resistance also becomes a problem.

일본 특허 출원 공개 평1-249294호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. Hei 1-249294 일본 특허 출원 공개 제2001-26855호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-26855 일본 특허 출원 공개 제2009-174046호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2009-174046 일본 특허 출원 공개 제2010-65278호 공보Japanese Patent Application Laid-open No. 2010-65278 일본 특허 출원 공개 제2007-9314호 공보Japanese Patent Application Publication No. 2007-9314

본 발명은, 브레이징성이 우수할 뿐만 아니라, 연소 배기 가스의 응축에 의해, 질산 이온 및 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하에서의 내식성, 또한 염화물 이온을 함유하는 수용액 환경하에서의 내식성도 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is not only excellent in brazing property, but also excellent in corrosion resistance under an environment in which condensed water having a low pH including nitrate ions and sulfate ions is generated by condensation of combustion exhaust gas, and also excellent in corrosion resistance in an aqueous solution environment containing chloride ions. It is an object to provide austenitic stainless steels.

본 발명자들은, 브레이징성 및 내식성을 양립시키는 오스테나이트계 스테인리스 강을 얻기 위해, 예의 검토를 행한 결과, 다음의 지식을 발견하였다.MEANS TO SOLVE THE PROBLEM The present inventors discovered the following knowledge as a result of earnestly examining in order to obtain the austenitic stainless steel which makes brazing property and corrosion resistance compatible.

(a) 오스테나이트계 스테인리스 강의 경우, Si 및 Cu가 일정량 이상 첨가되면, 습윤성이 과잉으로 양호해져, 피접합재끼리의 간극으로부터 납땜재가 흘러나와 버리므로 접합이 불충분해진다. 이것을 방지하기 위해, Cu 및 Si의 함유량 각각의 상한뿐만 아니라, [Cu]×[Si]의 값의 상한을 규정하는 것이 중요하다. 또한, 이하의 설명에 있어서, [Cu] 및 [Si]는, 질량%로 나타낸 Cu 및 Si의 함유량으로 한다.(a) In the case of an austenitic stainless steel, when a predetermined amount or more of Si and Cu are added, the wettability is excessively good, and the brazing material flows out from the gaps between the joined materials, resulting in insufficient joining. In order to prevent this, it is important to define not only the upper limit of each of content of Cu and Si, but an upper limit of the value of [Cu] x [Si]. In addition, in the following description, [Cu] and [Si] are taken as content of Cu and Si shown by the mass%.

(b) 브레이징 접합된 오스테나이트계 스테인리스 강은, 응력 부식 균열의 억제를, [Cu]×[Si]의 값으로 나타내어지는 Cu 및 Si의 상승 효과에 의해 얻어진다.(b) Brazing-bonded austenitic stainless steel is obtained by the synergistic effect of Cu and Si represented by the value of [Cu] x [Si] for suppressing stress corrosion cracking.

(c) 연소 배기 가스의 응축에 의해, 질산 이온 및 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하에서의 내식성, 또한 염화물 이온을 함유하는 수용액 환경하에서 내식성은, 2[N]+[Mo]의 값을 일정값 이상으로 함으로써 향상된다. 또한, 이하의 설명에 있어서, [N] 및 [Mo]는, 질량%로 나타낸 N 및 Mo의 함유량으로 한다.(c) Corrosion resistance under an environment where condensed water of low pH, including nitrate ions and sulfate ions, is generated by condensation of the combustion exhaust gas, and corrosion resistance under an aqueous solution environment containing chloride ions is 2 [N] + [Mo]. It improves by making a value more than a fixed value. In addition, in the following description, [N] and [Mo] are taken as content of N and Mo shown by the mass%.

본 발명은, 상기한 지식에 기초하여 이루어진 것으로, 그 요지는 다음과 같다.This invention is made | formed based on said knowledge, The summary is as follows.

(1) 질량%로, C:0.080% 이하, Si:1.2∼3.0%, Mn:0.4∼2.0%, P:0.03% 이하, S:0.003% 이하, Ni:6.0∼12.0%, Cr:16.0∼20.0%, Cu:0.2%∼3.0%, Al:0.002∼0.10%, N:0.030∼0.150% 및 Mo:0.1∼1.0%를 함유하고, 잔량부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 하기 (A)식 및 (B)식을 만족시키는 것을 특징으로 하는 내식성 및 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강.(1) In mass%, C: 0.080% or less, Si: 1.2 to 3.0%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.03% or less, S: 0.003% or less, Ni: 6.0 to 12.0%, Cr: 16.0 to 20.0%, Cu: 0.2% to 3.0%, Al: 0.002 to 0.10%, N: 0.030 to 0.150%, and Mo: 0.1 to 1.0%, and the remainder is made of Fe and unavoidable impurities. Austenitic stainless steel excellent in corrosion resistance and brazing, characterized by satisfying the formulas (B) and (B).

(A)식:1.6≤[Cu]×[Si]≤4.4(A) Formula: 1.6≤ [Cu] × [Si] ≤4.4

(B)식:0.16≤2[N]+[Mo]≤1.0(B) Formula: 0.16≤2 [N] + [Mo] ≤1.0

여기서, [Cu], [Si], [N] 및 [Mo]는, 질량%로 나타낸 각 원소의 함유량으로 한다.Here, [Cu], [Si], [N] and [Mo] are taken as content of each element shown by the mass%.

(2) 질량%로, Nb:0.1∼0.7%, Ti:0.1∼0.5%, V:0.1∼3.0% 및 B:0.0002%∼0.003% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 내식성 및 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강.(2) It further contains 1 type (s) or 2 or more types of Nb: 0.1-0.7%, Ti: 0.1-0.5%, V: 0.1-3.0%, and B: 0.0002% -0.003% by mass%, It is characterized by the above-mentioned. The austenitic stainless steel excellent in corrosion resistance and brazing property as described in said (1).

본 발명에 따르면, 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서의 Cu 함유량 및 Si 함유량을 적정화하고, 또한 N 함유량 및 Mo 함유량을 제어함으로써, 내식성 및 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강을 제공하는 것이 가능하다.According to the present invention, it is possible to provide an austenitic stainless steel excellent in corrosion resistance and brazing property by optimizing Cu content and Si content in an austenitic stainless steel and controlling the N content and the Mo content.

그리고, 본 발명에 따르면, 가솔린, LNG, LPG 및 석유 등의 탄화수소를 연료로 한 연소 배기 가스의 배열 회수기, 및, 그 밖의 열교환기 등의, 브레이징 접합하여 얻어지는 구조물의 내식성을 향상시킬 수 있다.According to the present invention, the corrosion resistance of structures obtained by brazing and joining, such as heat recovery and recovery of combustion exhaust gas using hydrocarbons such as gasoline, LNG, LPG, and petroleum, and other heat exchangers, can be improved.

도 1은 Cu 및 Si의 함유량과, 브레이징성 및 내식성의 관계를 나타내는 도면이다.
도 2는 2[N]+[Mo]의 값과 최대 부식 깊이의 관계를 나타내는 도면이다.
도 3은 2[N]+[Mo]의 값 및 [Cu]×[Si]의 값과, 브레이징성 및 내식성의 관계를 나타내는 도면이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the relationship of content of Cu and Si, brazing property, and corrosion resistance.
2 is a diagram illustrating a relationship between a value of 2 [N] + [Mo] and a maximum corrosion depth.
Fig. 3 is a diagram showing the relationship between the values of 2 [N] + [Mo] and the values of [Cu] × [Si], and the brazing and corrosion resistance.

본 발명을 상세하게 설명한다. 이하의 설명에 있어서, 성분 조성에 관한 %는 특별히 예고가 없는 한, 질량%를 의미하는 것으로 한다.The present invention will be described in detail. In the following description,% concerning a component composition shall mean the mass% unless there is a notice in particular.

우선, 브레이징성과 내식성을 양립시키는 성분 조성을 얻기 위해 행한 실험 및 그 결과에 대해 설명한다. Si, Cu, Mo 및 N을 변화시킨 오스테나이트계 스테인리스 강을 진공 용해에 의해 제조하였다. 이때 그 밖의 원소는, JIS SUS316의 성분 범위 내로 하였다.First, the experiment and the result which were performed in order to acquire the component composition which make brazing property and corrosion resistance compatible are demonstrated. Austenitic stainless steels with varying Si, Cu, Mo and N were prepared by vacuum melting. At this time, other elements were made into the component range of JIS SUS316.

이 오스테나이트계 스테인리스 강을 열간 압연하여, 1150℃×1분의 열처리를 행하고 나서, 스케일을 연삭 제거하고, 또한 냉간 압연하여 냉연판으로 하였다. 이 냉연판을, 재결정 거동에 기초하여 1050∼1150℃×1분의 조건에서 열처리하고, 그 후, 질불산 수용액 중에서 스케일이 완전하게 제거될 때까지 침지 산세 처리를 행하여, 브레이징 접합용 소재로 하였다. 이 브레이징 접합용 소재를 사용하여, 브레이징성 및 응력 부식 균열에 대해 평가하였다.After hot-rolling this austenitic stainless steel and performing heat treatment at 1150 ° C for 1 minute, the scale was ground and cold-rolled to obtain a cold rolled sheet. The cold rolled sheet was heat-treated under conditions of 1050 to 1150 캜 for 1 minute based on the recrystallization behavior, and then immersion pickling was performed until the scale was completely removed in an aqueous nitric acid solution to obtain a brazing joint material. . Using this brazing joining material, the brazing properties and stress corrosion cracking were evaluated.

(브레이징성 평가)(Brassability Evaluation)

브레이징 접합용 소재를, 40×50㎜ 및 25×30㎜로 절단하여, 브레이징성 평가용 공시재로 하였다. 이 브레이징성 평가용 공시재의 판 두께는, 1㎜이다. 이와 같이 하여 제작된 공시재에, 은납을 사용하여 브레이징 접합을 행하였다. 브레이징 접합은, 공시재를 2매 겹친 겹침 부위에, 납땜재로서, 유기 바인더를 혼합한 JIS BNi5의 니켈납을 0.3g 배치하여, 브레이징 접합하였다. 브레이징 접합은, 수소 환원로를 사용하여, 1100℃, 수소 100%의 분위기에서 행하였다. 브레이징성은, 브레이징 접합된 공시재를 절단하고, 단면을 육안으로 관찰하여 평가하였다.The raw material for brazing joining was cut into 40x50 mm and 25x30 mm, and it was set as the test material for brazing property evaluation. The plate | board thickness of this test material for brazing property evaluation is 1 mm. Thus, the brazing joining was performed to the test material produced using silver lead. In brazing joining, 0.3 g of nickel-lead of JIS BNi5 which mixed the organic binder was arrange | positioned to the overlapping site | part which laminated two test materials as a brazing material, and brazing was carried out. Brazing bonding was performed in 1100 degreeC and 100% of hydrogen atmosphere using the hydrogen reduction furnace. Brazing property was evaluated by cutting the brazing bonded specimen and visually observing the cross section.

평가 결과를 도 1에 나타낸다. 브레이징 접합된 공시재의 단면에 있어서, 간극에 납땜재가 완전하게 충전되어 있었던 경우는 백색 동그라미(○) 또는 흑색 동그라미(●), 간극이 남아 있었던 경우는 가위표(×)로 표시하였다. 여기서, 백색 동그라미(○)와 흑색 동그라미(●)는, 후술하는 응력 부식 균열의 평가 결과에 대해 구별한 것으로, 응력 부식 균열이 발생하지 않고 양호한 경우를 백색 동그라미(○), 응력 부식 균열이 발생하여 불량인 경우를 흑색 동그라미(●)로 표시하였다. 또한, 도 1 중에 나타내어지는 2개의 곡선 중, 하측의 곡선은 [Cu]×[Si]의 값이 1.6인 것을 나타내고, 상측의 곡선은 [Cu]×[Si]의 값이 4.4인 것을 나타낸다. 또한, 도 1 중의 SCC라 함은 응력 부식 균열을 의미한다. 도 3에 대해서도 마찬가지이다.An evaluation result is shown in FIG. In the cross section of the brazing bonded specimens, white gaps (○) or black circles (●) were indicated by scissors tables (×) when the gap was completely filled with the brazing material. Here, the white circle (○) and the black circle (●) are distinguished with respect to the evaluation results of the stress corrosion cracks described later, and stress corrosion cracks do not occur, and white circles (○) and stress corrosion cracks are generated in good cases. In the case of failure, black circles (●) are indicated. In addition, of the two curves shown in FIG. 1, the lower curve shows that the value of [Cu] × [Si] is 1.6, and the upper curve shows that the value of [Cu] × [Si] is 4.4. In addition, SCC in FIG. 1 means stress corrosion cracking. The same applies to FIG. 3.

도 1로부터 명백한 바와 같이, Si가 3.0% 초과, Cu가 3.0% 초과, 또는 [Cu]×[Si]의 값이 4.4 초과인 경우, 브레이징 접합된 공시재의 단면에 간극이 발생되어 있었다. 오스테나이트계 스테인리스 강의 경우, Si 및 Cu의 첨가에 의해, 납땜재의 습윤성이 양호해진다. 그러나, Si 및 Cu가 일정량 이상 첨가되면, 습윤성이 과잉으로 양호해져, 피접합재끼리의 간극으로부터 납땜재가 흘러나와 버리므로 접합이 불충분해지기 때문이다. 따라서, [Cu]×[Si]의 값의 상한은 4.4로 한다. 보다 바람직한 상한은 4.0이다.As apparent from FIG. 1, when Si was more than 3.0%, Cu was more than 3.0%, or the value of [Cu] × [Si] was more than 4.4, a gap was generated in the cross section of the brazing bonded specimen. In the case of the austenitic stainless steel, the wettability of the brazing material is improved by addition of Si and Cu. However, when Si and Cu are added in a fixed amount or more, the wettability is excessively good, and the brazing material flows out from the gaps between the joined materials, resulting in insufficient bonding. Therefore, the upper limit of the value of [Cu] x [Si] is set to 4.4. A more preferable upper limit is 4.0.

(응력 부식 균열 평가)(Stress Corrosion Crack Evaluation)

브레이징 접합용 소재를, 브레이징 접합은 하지 않고, 브레이징 접합할 때와 동일한 조건, 즉 수소 환원로를 사용하여, 1100℃, 수소 100%의 분위기에서 가열하였다. 이 가열 후에, 브레이징 접합용 소재를, 30×30㎜ 및 15×15㎜의 크기로 잘라내어 절단 단부면을 연마 처리하였다. 이 크기가 다른 2매의 소재를 겹쳐 중앙부를 스폿 용접하고, 2매의 소재 사이에 간극을 부여하여 응력 부식 균열 평가용 공시재로 하였다. 이 응력 부식 균열 평가용 공시재를, 200ppm의 Cl-가 함유되는 수용액 중에 침지시켜, 100℃로 7일간 유지하였다. 7일간 경과 후, 스폿 용접부를 천공하여 분리하고, 내측의 간극면에 있어서의 균열의 유무를 평가하였다. 균열의 유무는 염색 침투 탐상 시험(컬러 체크법)에 의해 확인하였다.The raw material for brazing joining was heated in 1100 degreeC and 100% of hydrogen using the same conditions as brazing joining, ie, a hydrogen reduction furnace, without brazing joining. After this heating, the raw material for brazing joining was cut out to the size of 30x30 mm and 15x15 mm, and the cut end surface was polished. Two raw materials of different sizes were overlapped and spot welded at the center portion, and a gap was provided between the two raw materials to prepare a specimen for stress corrosion cracking evaluation. This test specimen for stress corrosion cracking evaluation was immersed in an aqueous solution containing 200 ppm of Cl , and maintained at 100 ° C. for 7 days. After 7 days had elapsed, the spot welds were drilled and separated, and the presence or absence of cracks in the inner gap surface was evaluated. The presence or absence of a crack was confirmed by the dye penetration flaw test (color check method).

평가 결과를 도 1에 병기하였다. 응력 부식 균열이 발생하지 않은 경우를 백색 동그라미(○)로, 응력 부식 균열이 발생한 경우를 흑색 동그라미(●)로 표시하였다. 도 1에 있어서, 응력 부식 균열이 발생되어 있지 않은 공시재를 조사하면, [Cu]×[Si]의 값이 1.6 이상이었다. 한편, [Cu]×[Si]의 값이 1.6 미만인 공시재는, 응력 부식 균열이 발생되어 있었다. 일반적으로 오스테나이트계 스테인리스 강의 내 응력 부식 균열성 개선에 Si와 Cu의 첨가가 유효하다는 지식이 있다. 본 발명에서는, 브레이징 접합된 오스테나이트계 스테인리스 강에 있어서도, 응력 부식 균열의 억제 효과가, [Cu]×[Si]의 값으로 나타내어지는 Cu와 Si의 상승 효과에 의해 얻어지는 것을 명확하게 하였다. 따라서, [Cu]×[Si]의 값의 하한을 1.6으로 한다. 보다 바람직하게는 2.0으로 한다.The evaluation result was written together in FIG. The case where a stress corrosion crack did not generate | occur | produce was shown by the white circle ((circle)), and the case where a stress corrosion cracking generate | occur | produced is shown by the black circle (●). In FIG. 1, when the test material which stress stress cracking did not generate | occur | produce was examined, the value of [Cu] x [Si] was 1.6 or more. On the other hand, the stress corrosion cracking generate | occur | produced the test material whose value of [Cu] x [Si] is less than 1.6. In general, there is a knowledge that the addition of Si and Cu is effective for improving the stress corrosion cracking resistance of austenitic stainless steels. In this invention, also in the austenitic stainless steel brazed, it was made clear that the suppression effect of stress corrosion cracking is obtained by the synergistic effect of Cu and Si represented by the value of [Cu] x [Si]. Therefore, the lower limit of the value of [Cu] x [Si] is 1.6. More preferably, it is 2.0.

다음에, 연소 배기 가스에 의해 발생하는 응축수에 대한 내식성의 평가 방법 및 그 결과에 대해 설명한다. 상술한 바와 같이, 브레이징 접합되는 구조체는, 자동차의 배기계 부재, 또는 잠열 회수기를 설치한 급탕기의 2차 열교환기 등으로서 사용된다. 따라서, 브레이징 접합된 구조체를 구성하는 오스테나이트계 스테인리스 강은, 브레이징성 및 응력 부식 균열성이 우수한 것만으로는 불충분하다.Next, a method for evaluating corrosion resistance to condensate generated by combustion exhaust gas and the result thereof will be described. As described above, the structure to be brazed is used as a secondary heat exchanger of a hot water heater provided with an exhaust system member of an automobile or a latent heat recovery device. Therefore, the austenitic stainless steel constituting the brazed bonded structure is insufficient only in being excellent in brazing property and stress corrosion cracking property.

(연소 배기 가스에 의해 발생하는 응축수에 대한 내식성의 평가)(Evaluation of Corrosion Resistance to Condensate Generated by Combustion Exhaust Gas)

공시재로서 사용하는 재료는, 브레이징성 및 내 응력 부식성이 우수한 것, 즉 [Cu]×[Si]의 값이 1.6 이상 4.4 이하의 범위에 있는 오스테나이트계 스테인리스 강을 사용하였다. 시험액은, 일반적인 LNG나 석유의 연소에 의해 발생하는 응축수의 조성을 모의할 수 있는 것으로 하였다. 구체적으로는, 시험액은, 질산 이온 100ppm, 황산 이온 10ppm, pH2.5로 조정하고, 부식을 가속시키기 위해 염화물 이온을 Cl-량으로 100ppm 첨가한 조성으로 하였다.As the material used as the test material, an austenitic stainless steel having excellent brazing properties and stress corrosion resistance, that is, a value of [Cu] × [Si] in the range of 1.6 or more and 4.4 or less was used. The test liquid was supposed to be able to simulate the composition of condensate generated by combustion of general LNG or petroleum. Specifically, the test solution was adjusted to 100 ppm of nitrate ions, 10 ppm of sulfate ions, and pH 2.5, and had a composition in which chloride ions were added in an amount of Cl − in an amount of 100 ppm to accelerate corrosion.

상기한 [Cu]×[Si]의 값이 1.6 이상 4.4 이하의 범위인 오스테나이트계 스테인리스 강의 소재를, 브레이징 접합은 하지 않고, 브레이징 접합할 때와 동일한 조건, 즉 수소 환원로를 사용하여, 1100℃, 수소 100%의 분위기에서 가열하였다. 가열 후의 소재를 15×100㎜의 크기로 절단하여, 내식성 평가 공시재로 하였다. 이 내식성 평가 공시재를, 시험관 중에서 시험액에 절반만 침지시켰다. 또한, 시험관 내의 시험액은 10㎖로 하였다. 그리고, 이 시험관을 80℃의 온탕에 침지시켜, 수시간 동안 완전 건조될 때까지 유지하고, 건조 후에는 다른 시험관에 시험액을 새로 채워 완전 건조될 때까지 유지하는, 건습 반복 시험을 14 사이클 실시하였다. 연소 배기 가스에 의해 발생하는 응축수에 대한 내식성의 평가는, 시험 후의 내식성 평가 공시재의 표면에 있어서의 최대 부식 깊이를 측정하여 행하였다.1100 using the austenitic stainless steel material in which the above-mentioned value of [Cu] × [Si] is in the range of 1.6 or more and 4.4 or less, without brazing bonding, using the same conditions as that for brazing bonding, that is, a hydrogen reduction furnace, It heated in the atmosphere of 100 degreeC and hydrogen 100%. The raw material after heating was cut | disconnected to the magnitude | size of 15 * 100 mm, and it was set as the corrosion resistance evaluation specimen. This corrosion resistance test specimen was only half immersed in the test solution in the test tube. In addition, the test liquid in a test tube was 10 ml. Then, the test tube was immersed in a hot water bath at 80 ° C., and maintained until it was completely dried for several hours, and after drying, 14 cycles of the wet and dry test were carried out in which another test tube was filled with fresh test liquid and maintained until it was completely dried. . The evaluation of the corrosion resistance with respect to the condensate produced by the combustion exhaust gas was performed by measuring the maximum corrosion depth on the surface of the corrosion resistance evaluation test material after a test.

평가 결과를 도 2에 나타낸다. 최대 침식 깊이가 100㎛ 미만인 경우를 백색 동그라미(○), 100㎛ 이상인 경우를 가위표(×)로 표시하였다. 도 2로부터 명백한 바와 같이, 2[N]+[Mo]의 값이 0.16 이상일 때, 최대 부식 깊이가 100㎛ 미만으로 되었다. 이것은, Cl-를 함유하는 저pH 용액에서도, Mo와 N에 의한 내 공식성 향상 효과가 얻어지기 때문이라고 추정된다.An evaluation result is shown in FIG. The case where the maximum erosion depth was less than 100 micrometers was represented by the white circle ((circle)) and the case where it is 100 micrometers or more by the scissors table (x). As apparent from Fig. 2, when the value of 2 [N] + [Mo] was 0.16 or more, the maximum corrosion depth became less than 100 µm. This is presumably because the effect of improving the formal resistance by Mo and N is obtained even in a low pH solution containing Cl .

또한, 도 2 중에서, 2[N]+[Mo]의 값이 0.16 이상이라도, 최대 공식 깊이가 100㎛ 이상인 경우가 있다. 이러한 경우의 공시재를 조사하면, Cu 함유량이, 후술하는 범위 밖이었다. 이것은, 질산 이온과 같은 산화제를 포함하는 건습 반복 부식 환경에서는, Cu가 부식시에 용출, 이온화된다. 그리고, 이러한 환경 내에 있어서, Cu 이온이 부식 구멍 내외부에서 산화제로서 작용하기 때문에, 부식 깊이가 증가한 것으로 추정된다.In addition, even if the value of 2 [N] + [Mo] is 0.16 or more in FIG. 2, the maximum formula depth may be 100 micrometers or more. When the test material in this case was examined, Cu content was out of the range mentioned later. This elutes and ionizes Cu at the time of corrosion in a wet and dry cyclic corrosion environment containing an oxidizing agent such as nitrate ions. In this environment, the corrosion depth is estimated to increase because Cu ions act as oxidants in and out of the corrosion holes.

또한, 2[N]+[Mo]의 값의 증가와 함께, 최대 부식 깊이는 저감되지만, 어느 값 이상에서 부식 깊이의 저하는 포화되었다. 이것은, N 및 Mo의 함유량이 일정값을 초과하면, 부식 깊이는, N 및 Mo 이외의 원소의 영향을 무시할 수 없게 되기 때문이라고 추정된다. 특히, Cu가 존재하는 경우, Cu 이온에 의해, 부식이 촉진된다. 이러한 이유에서, 2[N]+[Mo]의 상한을 1.0 이하로 한다. 바람직한 상한은 0.77이고, 보다 바람직한 상한은 0.74이다. 또한, 2[N]+[Mo]의 하한은, 상술한 바와 같이, 0.16이고, 바람직한 하한은 0.20이다.In addition, with the increase of the value of 2 [N] + [Mo], although the maximum corrosion depth was reduced, the fall of corrosion depth was saturated more than a certain value. This is presumably because when the content of N and Mo exceeds a fixed value, the corrosion depth cannot be ignored by the influence of elements other than N and Mo. In particular, when Cu is present, corrosion is promoted by Cu ions. For this reason, the upper limit of 2 [N] + [Mo] is made 1.0 or less. A preferable upper limit is 0.77, and a more preferable upper limit is 0.74. In addition, as mentioned above, the minimum of 2 [N] + [Mo] is 0.16, and a preferable minimum is 0.20.

상술한 도 1 및 도 2에서 나타낸 결과를, [Cu]×[Si]의 값과 2[N]+[Mo]의 값의 관계로 정리하면, 도 3에 나타내는 관계로 된다. 도 3으로부터 명백한 바와 같이, [Cu]×[Si]의 값이 1.6∼4.4의 범위이고, 또한, 2[N]+[Mo]의 값이 0.16∼1.0의 범위에 있는 공시재는, 브레이징성과 내식성을 양립시킨다. 또한, 본 발명에 있어서, 내식성이라 함은, 응력 부식 균열성과, 연소 배기 가스의 응축에 의해, 질산 이온 및 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하에서의 내식성, 또한 염화물 이온을 함유하는 수용액 환경하에서의 내식성을 의미한다.The results shown in FIG. 1 and FIG. 2 described above are summarized in the relationship between the values of [Cu] × [Si] and the values of 2 [N] + [Mo]. As is apparent from FIG. 3, the test material having a value of [Cu] × [Si] in the range of 1.6 to 4.4 and a value of 2 [N] + [Mo] in the range of 0.16 to 1.0 has brazing and corrosion resistance. Compatible. In addition, in this invention, corrosion resistance means stress corrosion cracking property, corrosion resistance in the environment in which the low pH condensed water containing nitrate ion and sulfate ion is produced | generated by condensation of combustion exhaust gas, and the aqueous solution containing chloride ion. Corrosion resistance under the environment.

따라서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은, Cu, Si, Mo 및 N에 대해, 하기 (A)식 및 (B)식을 만족시킬 필요가 있다.Therefore, the austenitic stainless steel of this invention needs to satisfy following formula (A) and (B) with respect to Cu, Si, Mo, and N.

(A)식:1.6≤[Cu]×[Si]≤4.4(A) Formula: 1.6≤ [Cu] × [Si] ≤4.4

(B)식:0.16≤2[N]+[Mo]≤1.0(B) Formula: 0.16≤2 [N] + [Mo] ≤1.0

다음에, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강이 함유하는 각 원소의 단독으로의 한정 이유에 대해 설명한다.Next, the reason for limitation to each element contained in the austenitic stainless steel of this invention is demonstrated.

C는, 내 입계 부식성, 가공성을 저하시키므로, 그 함유량을 저감시킬 필요가 있으므로, 상한을 0.080%로 할 필요가 있다. 그러나, C 함유량을 과도하게 저감시키는 것은, 정련 비용을 악화시킨다. 따라서, 바람직한 C 함유량은, 0.005∼0.060%의 범위이다.Since C reduces grain boundary corrosion resistance and workability, it is necessary to reduce the content, and therefore it is necessary to make an upper limit into 0.080%. However, excessively reducing the C content deteriorates the refining cost. Therefore, preferable C content is 0.005 to 0.060% of range.

Si는, 상술한 바와 같이, Cu와 마찬가지로, 습윤성의 개선과, 응력 부식 균열의 방지를 위해 첨가된다. Si 함유량이 1.2% 미만이면, 이들 효과가 발현되지 않는다. 한편, Si 함유량이 3.0%를 초과하면, 습윤성이 과잉으로 향상되어, 브레이징성이 저하된다. 따라서, Si 함유량은, 1.2∼3.0%의 범위로 하는 것이 필요하다. 바람직하게는, 1.4∼2.5%의 범위이다.As described above, Si is added in order to improve wettability and to prevent stress corrosion cracking, similarly to Cu. If the Si content is less than 1.2%, these effects are not expressed. On the other hand, when Si content exceeds 3.0%, wettability will improve excessively and brazing property will fall. Therefore, Si content needs to be 1.2 to 3.0% of range. Preferably, it is 1.4 to 2.5% of range.

Mn은, 탈산 원소로서 중요한 원소지만, 과잉으로 첨가하면 부식의 기점으로 되는 MnS를 생성하기 쉬워진다. 따라서, Mn 함유량은, 0.4∼2.0%의 범위로 할 필요가 있다. 보다 바람직하게는, 0.5∼1.2%의 범위이다.Although Mn is an important element as a deoxidation element, when it adds excessively, it will become easy to produce MnS which becomes a starting point of corrosion. Therefore, Mn content needs to be 0.4 to 2.0% of range. More preferably, it is 0.5 to 1.2% of range.

P는, 용접성, 가공성을 저하시킬 뿐만 아니라, 입계 부식을 발생하기 쉽게 하므로, 가능한 한 낮게 억제할 필요가 있다. 이로 인해 P의 함유량의 상한은, 0.03%로 할 필요가 있다. 바람직한 P 함유량은, 0.001∼0.025%의 범위이다.P not only lowers the weldability and workability but also makes it easier to generate grain boundary corrosion. Therefore, P needs to be suppressed as low as possible. For this reason, the upper limit of content of P needs to be 0.03%. Preferable P content is 0.001 to 0.025% of range.

S는, 상술한 MnS 등의 부식의 기점으로 되는 수용성 개재물을 생성시키므로, 가능한 한 저감시킬 필요가 있다. 그로 인해, S 함유율은, 0.003% 이하로 한다. 단, S의 과잉 저감에는 비용이 들기 때문에, S 함유량은, 0.0002∼0.002%의 범위로 하는 것이 바람직하다.S produces | generates the water-soluble inclusion which becomes a starting point of corrosion, such as MnS mentioned above, and needs to reduce as much as possible. Therefore, S content rate is made into 0.003% or less. However, since excessive cost reduction of S takes cost, it is preferable to make S content into 0.0002 to 0.002% of range.

Ni는, JIS SUS316L에서 규정되는 정도의 양에 있어서는, 내 응력 부식 균열에 영향을 미치지 않는다. 그러나, LNG 또는 석유가 연소되었을 때의 배기 가스에 노출되는 환경하에서는, 내 응력 부식 균열성이 저하되는 것이 우려된다. 또한, 오스테나이트 상을 유지하고, 가공성도 확보할 필요가 있다. 따라서, Ni 함유량은 6.0∼12.0%의 범위로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 6.5∼11.0%의 범위이다.Ni does not affect stress corrosion cracking in the quantity of the grade prescribed | regulated to JIS SUS316L. However, under the environment of being exposed to exhaust gas when LNG or petroleum is combusted, it is feared that the stress corrosion cracking resistance is lowered. In addition, it is necessary to maintain the austenite phase and ensure workability. Therefore, it is necessary to make Ni content into 6.0 to 12.0% of range. Preferably, it is 6.5 to 11.0% of range.

Cr은, 스테인리스 강의 내식성을 확보하는 데 있어서 가장 중요한 원소이다. 따라서, Cr 함유량의 하한은 16.0%로 한다. 그러나, Cr을 증가시키면 내식성도 향상되지만, 가공성을 비롯한 제조성을 저하시키므로, Cr 함유량의 상한은 20.0%로 한다. 바람직한 Cr 함유량은, 16.5∼19.0%의 범위이다.Cr is the most important element in securing the corrosion resistance of stainless steel. Therefore, the lower limit of the Cr content is 16.0%. However, if Cr is increased, the corrosion resistance is improved, but workability including workability is lowered, so the upper limit of the Cr content is 20.0%. Preferable Cr content is 16.5 to 19.0% of range.

Cu는, Si와 함께, 그 첨가에 의해, 브레이징성을 저하시키지만, 응력 부식 균열을 억제하는 작용이 있다. 한편, Cu의 과잉 첨가는, 질산 이온을 포함하는 용액 중에서의 내식성을 저하시킨다. 따라서, Cu 함유량은 0.2∼3.0%의 범위로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 0.5∼2.5%의 범위이다.Cu reduces the brazing property by addition with Si, but has a function which suppresses stress corrosion cracking. On the other hand, excessive addition of Cu reduces corrosion resistance in the solution containing nitrate ion. Therefore, Cu content needs to be 0.2 to 3.0% of range. Preferably, it is 0.5 to 2.5% of range.

Al은 탈산 원소로서 중요하고, 또한, 비금속 개재물의 조성을 제어하여 조직을 미세화한다. 그러나, 과잉으로 첨가하면, 비금속 개재물의 조대화를 초래하여, 제품의 흠집 발생의 기점으로 될 우려도 있다. 따라서, Al 함유량은 0.002∼0.10%의 범위로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.005∼0.08%의 범위이다.Al is important as a deoxidation element, and also controls the composition of nonmetallic inclusions to refine the structure. However, excessive addition may cause coarsening of nonmetallic inclusions and may cause scratches of the product. Therefore, Al content needs to be 0.002 to 0.10% of range. Preferably it is 0.005 to 0.08% of range.

N은, 내 공식성을 향상시키지만, 과잉 첨가는, C와 마찬가지로, 내 입계 부식성, 가공성을 저하시킨다. 따라서, N 함유량은 0.030∼0.150%의 범위로 할 필요가 있다. 바람직하게는, 0.037∼0.10%의 범위이다.N improves formula resistance, but excessive addition decreases grain boundary corrosion resistance and workability similarly to C. Therefore, N content needs to be 0.030 to 0.150% of range. Preferably, it is 0.037 to 0.10% of range.

Mo는, 부동태 피막의 보수에 효과가 있고, 내식성을 향상시키는 데도 매우 유효한 원소이다. 또한, 질산 이온 및 염화물 이온을 함유하는 환경하에서는, N과의 조합으로 내 공식성을 향상시키는 효과가 있다. 따라서, Mo는 적어도 0.1% 함유시키는 것이 필요하다. 한편, Mo를 증가시키면 내식성은 향상되지만, 과잉 첨가는, 가공성을 저하시켜, 비용의 상승을 초래한다. 따라서, Mo 함유량의 상한은 1.0%로 할 필요가 있다. 바람직한 Mo 함유량은 0.2∼0.8%의 범위이다.Mo is effective in repairing a passivation film and is a very effective element for improving corrosion resistance. In addition, in an environment containing nitrate ions and chloride ions, there is an effect of improving the formula resistance in combination with N. Therefore, it is necessary to contain Mo at least 0.1%. On the other hand, although increasing corrosion resistance improves Mo, excessive addition reduces workability and raises a cost. Therefore, the upper limit of Mo content needs to be 1.0%. Preferable Mo content is 0.2 to 0.8% of range.

본 발명에 있어서는, 지금까지 설명한 필수 원소 이외에, 필요에 따라서 Nb, Ti, V 및 B로부터 1종 혹은 2종 이상을 함유시킬 수 있다.In the present invention, one or two or more kinds may be contained from Nb, Ti, V, and B in addition to the essential elements described so far.

Nb는, 그 첨가에 의해, 탄질화물을 생성하여, 용접부 근방의 예민화를 억제하거나, 고온 강도를 증가시키는 효과가 있으므로, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 단, 과잉 첨가는 비용 상승을 초래한다. 따라서, Nb 함유량은 0.1∼0.7%의 범위로 하는 것이 바람직하다.Nb produces | generates carbonitride by the addition, and since there exists an effect which suppresses the sharpening of the vicinity of a weld part, or increases high temperature strength, it can add it as needed. However, excessive addition causes cost increase. Therefore, it is preferable to make Nb content into 0.1 to 0.7% of range.

Ti는, Nb와 마찬가지의 효과를 갖지만, 과잉 첨가는, 티탄의 질화물에 의한 표면 흠집 증가를 초래한다. 따라서, Ti 함유량은 0.1∼0.5%의 범위로 하는 것이 바람직하다.Ti has the same effect as Nb, but excessive addition causes an increase in surface scratches by the nitride of titanium. Therefore, it is preferable to make Ti content into 0.1 to 0.5% of range.

V는, 내 녹성이나 내 간극 부식성을 개선하므로, Cr 및 Mo의 사용을 억제하여 V를 첨가하면, 우수한 가공성도 확보할 수 있다. 따라서, V는, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 단, 과잉 첨가는, 가공성 저하를 초래하기 때문이다. 따라서, V 함유량은 0.1∼3.0%의 범위로 하는 것이 바람직하다.Since V improves rust resistance and gap corrosion resistance, it is possible to secure excellent workability by suppressing the use of Cr and Mo and adding V. Therefore, V can be added as needed. However, it is because excessive addition will cause workability fall. Therefore, it is preferable to make V content into 0.1 to 3.0% of range.

B는, 열간 가공성 개선에 유효한 입계 강화 원소이므로, 필요에 따라서 첨가할 수 있다. 그러나, 과잉 첨가는 가공성 저하의 원인으로 된다. 따라서, B 함유량은, 하한을 0.0002%, 상한을 0.003%로 하는 것이 바람직하다.Since B is a grain boundary strengthening element effective for hot workability improvement, it can be added as necessary. However, excessive addition becomes a cause of workability fall. Therefore, as for B content, it is preferable to make a minimum into 0.0002% and an upper limit to 0.003%.

실시예Example

다음에, 본 발명을 실시예에서 더 설명하지만, 실시예에서의 조건은, 본 발명의 실시 가능성 및 효과를 확인하기 위해 채용한 일 조건예로, 본 발명은, 이 일 조건예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명은, 본 발명의 요지를 일탈하지 않고, 본 발명의 목적을 달성하는 한에 있어서, 다양한 조건을 채용할 수 있는 것이다.Next, although an Example further demonstrates this invention, the conditions in an Example are one condition example employ | adopted in order to confirm the feasibility and effect of this invention, and this invention is limited to this one condition example. no. The present invention can adopt various conditions as long as the object of the present invention is achieved without departing from the gist of the present invention.

표 1에 나타내는 화학 조성을 갖는 강을 통상의 오스테나이트계 스테인리스 강의 제조 방법으로 제조하였다. 우선 진공 용제 후에 40㎜ 두께의 잉곳을 제조하고, 이것을 열간 압연에 의해 4.0㎜ 두께로 압연하였다. 그 후, 1150℃×1분의 열처리를 행하고 나서, 스케일을 연삭 제거하고, 또한 냉간 압연에 의해 1.0㎜ 두께의 강판을 제조하였다. 이것을, 각각의 재결정 거동에 기초하여 1050∼1150℃×1분의 조건에서 열처리하고, 그 후, 질불산 수용액 중에서 스케일이 완전하게 제거될 때까지 침지 산세 처리를 행하여, 이하의 3개의 시험에 제공하였다.Steel having the chemical composition shown in Table 1 was produced by a conventional method for producing austenitic stainless steel. First, a 40-mm-thick ingot was produced after the vacuum solvent, and this was rolled to 4.0-mm thickness by hot rolling. Then, after heat-processing at 1150 degreeC x 1 minute, the scale was ground and removed, and the steel plate of 1.0 mm thickness was manufactured by cold rolling. This is heat-treated under the conditions of 1050 to 1150 ° C for 1 minute based on each recrystallization behavior, and then immersion pickling treatment is performed until the scale is completely removed in an aqueous nitric acid solution, and the following three tests are provided. It was.

Figure pct00001
Figure pct00001

(브레이징성 시험)(Brazing test)

두께 1㎜의 각종 스테인리스 강을, 40×50㎜와 25×30㎜로 절단하고, #600번의 내수 에머리지(내수 연마지)를 사용하여 전체면을 습식 연마 처리한 것을 공시재로 하여, 은납을 사용한 브레이징성 시험을 실시하였다.Various stainless steels having a thickness of 1 mm were cut into 40 × 50 mm and 25 × 30 mm, and wet polished on the whole surface using # 600 water-resistant emery paper (water-resistant abrasive paper). Brazing test was conducted.

브레이징 접합은, 상술한 것과 동일한 방법으로, 공시재를 2매 겹쳐 행하였다. 구체적으로는, 공시재의 겹침부에, 유기 바인더를 혼합시킨 JIS BNi5의 은납을 0.3g 배치하여 브레이징 접합하였다. 브레이징 접합은, 수소 환원로를 사용하여, 1100℃, 수소 100%의 분위기에서 행하였다. 평가 방법은, 브레이징 접합된 공시재의 단면에 있어서, 육안 관찰에 의해, 간극에 납땜재가 완전하게 충전되어 있었던 경우는 양호, 간극이 남아 있었던 경우는 불량으로 하였다.Brazing bonding was carried out by overlapping two test materials in the same manner as described above. Specifically, 0.3 g of silver lead of JIS BNi5 in which an organic binder was mixed was placed in the overlapping portions of the test materials and brazed. Brazing bonding was performed in 1100 degreeC and 100% of hydrogen atmosphere using the hydrogen reduction furnace. In the cross section of the test material brazed and bonded, the evaluation method was good when the brazing material was completely filled in the clearance by visual observation, and was bad when the clearance remained.

(내식성 시험)(Corrosion resistance test)

다음에, LNG나 석유의 연소에 의해 발생하는 응축수를 모의한 시험액 중에서 행하는, 건습 반복 시험 방법에 대해 설명한다. 공시재는, 각종 스테인리스 강을, 브레이징 접합은 하지 않고, 브레이징 접합할 때와 동일 조건, 즉 수소 환원로를 사용하여, 1100℃, 수소 100%의 분위기에서 가열하였다. 그 후, 15×100㎜의 크기로 절단하여 시험하였다. 또한, 공시재의 판 두께는 1㎜이다. 시험액의 조성은, 앞서 설명한 바와 같이, 일반적인 LNG나 석유의 연소에 의해 발생하는 응축수의 조성을 모의하여, 질산 이온 100ppm, 황산 이온 10ppm, pH2.5로 조정하고, 염분의 농축을 모의하여, 염화물 이온을 100ppm으로 하였다. 이 시험액 10㎖를 넣은 시험관 중에, 공시재를 절반 침지시켜 80℃의 온욕에 넣었다. 이 시험액이 완전 건조될 때까지 유지하고, 건조 후에 시험 용액을 채운 새로운 시험관으로 샘플을 옮겨 다시 건조시켰다. 이 건조를 14회 실시한 후의, 시험 후의 최대 부식 깊이를 측정하였다.Next, the wet and dry repetition test method which performs in the test liquid which simulated the condensed water produced by the combustion of LNG or petroleum is demonstrated. The test material was heated in 1100 degreeC and the atmosphere of 100% of hydrogen using the same conditions as the case of brazing joining, ie, a hydrogen reduction furnace, without brazing joining various stainless steels. Then, it cut | disconnected and tested to the magnitude | size of 15 * 100 mm. In addition, the plate | board thickness of a test material is 1 mm. As described above, the composition of the test solution simulates the composition of condensate generated by the combustion of general LNG or petroleum, adjusts it to 100 ppm of nitrate ions, 10 ppm of sulfate ions, and pH 2.5, simulates the concentration of salts, and simulates chloride ions. Was 100 ppm. In the test tube which put 10 ml of this test liquid, the test material was immersed half and put in the 80 degreeC warm bath. This test solution was maintained until it was completely dried, and after drying, the sample was transferred to a new test tube filled with the test solution and dried again. The maximum corrosion depth after the test after performing this drying 14 times was measured.

(응력 부식 균열 평가 시험)(Stress Corrosion Crack Evaluation Test)

응력 부식 균열 평가 시험은, 브레이징성 시험에 제공한 것과 동일한 재료를, 브레이징 접합은 하지 않고, 브레이징 접합할 때와 동일한 조건, 즉 수소 환원로를 사용하여, 1100℃, 수소 100%의 분위기에서 가열하여 행하였다. 이 재료로부터, 30×30㎜와 15×15㎜의 크기로 잘라내어 전체면 습식 연마 처리하고 나서, 2매를 겹쳐 스폿 용접을 실시하고, 간극을 부여하였다. 이와 같이 간극을 부여한 공시재를, 200ppm의 Cl-를 함유하는 증류수 중에 침지하고, 100℃에서 7일간 연속 처리하였다. 처리 후의 공시재의 스폿 용접부를 드릴로 천공하여 분리한 후에, 염색 침투 탐상 시험(컬러 체크법)에 의해 균열의 유무를 관찰하였다. 여기서, 균열이 발생하지 않은 경우를 양호, 균열이 발생한 경우를 불량으로 하였다.In the stress corrosion cracking evaluation test, the same material as that provided for the brazing test is heated in an atmosphere of 1100 ° C. and 100% hydrogen using the same conditions as when brazing, without brazing bonding, that is, a hydrogen reduction furnace. Was carried out. From this material, it cut out to the size of 30x30mm and 15x15mm, wet surface-washing whole surface, two sheets were overlapped, the spot welding was performed, and the clearance gap was provided. Thus, the test material which gave the clearance gap was immersed in distilled water containing 200 ppm Cl <-> , and it processed continuously at 100 degreeC for 7 days. After the spot welded portion of the test specimen after the treatment was drilled and separated, the presence or absence of a crack was observed by a dye penetration flaw test (color check method). Here, the case where a crack did not generate | occur | produced it as favorable, and the case where a crack generate | occur | produced it as defect.

이들 시험 결과를 표 1에 병기하였다. 또한, 브레이징성 시험 결과 및 응력 부식 균열 평가 시험 결과에 대해서는, 양호를 A, 불량을 B로 표시하였다.The results of these tests are listed in Table 1. In addition, about the brazing test result and the stress corrosion cracking evaluation test result, A was shown as good and A was bad.

표 1로부터 명백한 바와 같이, No.1∼13의 발명예는, 브레이징성 시험, 내식성 시험(건습 반복 시험)에서의 최대 부식 깊이 및 내 응력 부식 균열 평가 시험 모두, 양호한 결과인 것을 확인할 수 있었다.As apparent from Table 1, it was confirmed that the invention examples Nos. 1 to 13 were satisfactory results for both the maximum corrosion depth and stress corrosion cracking evaluation test in the brazing test and the corrosion resistance test (dry and dry repeated test).

이에 대해, [Cu]×[Si]의 값이 4.4를 초과하는 No.14∼18, 21은, 충분한 브레이징성이 얻어지지 않는 것을 확인하였다. 또한, [Cu]×[Si]의 값이 1.6 미만인 No.19, 23, 24, 25는, 브레이징성은 양호해도, 응력 부식 균열 평가 시험에서 균열이 확인되었다. 또한, 2[N]+[Mo]의 값이 본 발명의 하한 밖인 No.20, 21, 23, 24는, 내식성 시험(건습 반복 시험)에서의 최대 공식 깊이가 100㎛ 이상으로 되는 결과로 되었다. No.22는, [Cu]×[Si]의 값 및 2[N]+[Mo]의 값은 본 발명의 범위 내이지만, Cr이 본 발명의 범위의 하한 밖이므로, 내식성 시험(건습 반복 시험)에서, 최대 공식 깊이가 100㎛를 초과하는 결과로 되었다. 또한, No.14∼18에서, 2[N]+[Mo]의 값이 본 발명의 범위 내라도, 내식성 시험(건습 반복 시험)에서 최대 부식 깊이가 100㎛를 초과하는 결과로 된 것은, Cu가 본 발명의 범위 밖이었으므로, 용출된 Cu 이온에 의한 부식 촉진 효과가 작용하였기 때문이라고 판단된다.On the other hand, Nos. 14-18 and 21 whose value of [Cu] x [Si] exceed 4.4 confirmed that sufficient brazing property was not obtained. Moreover, although No.19, 23, 24, 25 whose value of [Cu] x [Si] is less than 1.6, although the brazing property was favorable, a crack was confirmed by the stress corrosion cracking evaluation test. In addition, No. 20, 21, 23, 24 whose value of 2 [N] + [Mo] is outside the lower limit of this invention resulted in the maximum formula depth in a corrosion resistance test (wet-dry test) being 100 micrometers or more. . In No. 22, the value of [Cu] × [Si] and the value of 2 [N] + [Mo] are within the scope of the present invention. However, since Cr is outside the lower limit of the scope of the present invention, the corrosion resistance test (wet and dry repeat test) ), The maximum formula depth exceeds 100 μm. In addition, in Nos. 14 to 18, even if the value of 2 [N] + [Mo] was within the range of the present invention, it was found that the maximum corrosion depth exceeded 100 µm in the corrosion resistance test (dry and dry repeated test). Is outside the scope of the present invention, it is considered that the corrosion promoting effect by the eluted Cu ion acted.

이상으로부터, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은, 탄화수소 연료의 연소 가스에 노출되는 열교환기 내의 환경하에 있어서도, 브레이징성이 우수하고, 응력 부식 균열이 발생하지 않는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 그것과 동시에, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은, 질산 이온이나 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하나, 염화물 이온을 함유하는 수용액 환경하에서의 내식성이 우수한 것을 확인할 수 있었다.As mentioned above, it was confirmed that the austenitic stainless steel of the present invention is excellent in brazing property and does not generate stress corrosion cracking even in an environment in a heat exchanger exposed to combustion gas of a hydrocarbon fuel. At the same time, it was confirmed that the austenitic stainless steel of the present invention was excellent in corrosion resistance under an environment in which condensed water having a low pH containing nitrate ions and sulfate ions was produced, but in an aqueous solution environment containing chloride ions.

본 발명은, 오스테나이트계 스테인리스 강을 브레이징 접합하는 구조체로, 질산 이온 및 황산 이온을 포함한 pH가 낮은 응축수가 생성되는 환경하에서의 내식성, 또한 염화물 이온을 포함하는 수용액 중에서의 내식성이 필요한 용도 전부에 있어서 적용이 가능하다. 구체적으로는, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은, 열교환기용 재료, 특히 등유나 LNG를 연료로 한 잠열 회수형 급탕기의 2차 열교환기용 재료에 사용하기에 특히 적합하다. 그 경우, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은, 열교환기 파이프뿐만 아니라, 케이스나 구획판 등의 어느 재료로 해도 적용 가능하다. 또한, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은, 가솔린 및 디젤 엔진을 갖는 자동차에 있어서 차량 탑재되는 EGR 등의 배기 가스로부터의 열 회수 부품으로서 사용해도, 마찬가지로 적합하다.The present invention relates to a structure for brazing and joining austenitic stainless steels, which is suitable for all applications requiring corrosion resistance in an environment where low pH condensed water containing nitrate ions and sulfate ions are generated, and corrosion resistance in an aqueous solution containing chloride ions. Application is possible. Specifically, the austenitic stainless steel of the present invention is particularly suitable for use in materials for heat exchangers, particularly for secondary heat exchanger materials in latent heat recovery type hot water heaters using kerosene or LNG as fuel. In this case, the austenitic stainless steel of the present invention can be applied not only to a heat exchanger pipe but also to any material such as a case or a partition plate. In addition, the austenitic stainless steel of the present invention is similarly suitable for use as a heat recovery component from exhaust gas such as EGR mounted on a vehicle in an automobile having a gasoline and a diesel engine.

그 밖에, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강은, 질산 이온 및 황산 이온을 포함하는 저pH의 용액에 노출된 건습 반복으로 되는 환경하에서 사용하기에 특히 적합하다. 구체적으로는 산성비 환경이 상정되는 옥외 외장재, 건재, 지붕재, 옥외 기기류 등이다. 또한, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스 강판은, 응력 부식 균열이 우려되는 급수 설비 일반에 사용되는 기기류, 구체적으로는, 저수ㆍ저탕 탱크, 가전 제품, 욕조, 주방 기기 및 그 밖에 옥외ㆍ옥내 기기에 사용하기에 적합하다. 이와 같이, 본 발명은, 산업상 이용 가치가 높은 것이다.In addition, the austenitic stainless steel of the present invention is particularly suitable for use in an environment in which wet and dry repetition is exposed to a low pH solution containing nitrate ions and sulfate ions. Specifically, it is an outdoor exterior material, a building material, a roofing material, outdoor equipment, etc. in which an acid rain environment is assumed. In addition, the austenitic stainless steel sheet of the present invention is applied to equipments used in general water supply equipment that is concerned about stress corrosion cracking, specifically, water storage tanks, home appliances, bathtubs, kitchen appliances, and other outdoor and indoor equipment. Suitable for use As described above, the present invention has high industrial value.

Claims (2)

질량%로, C:0.080% 이하, Si:1.2∼3.0%, Mn:0.4∼2.0%, P:0.03% 이하, S:0.003% 이하, Ni:6.0∼12.0%, Cr:16.0∼20.0%, Cu:0.2∼3.0%, Al:0.002∼0.10%, N:0.030∼0.150% 및 Mo:0.1∼1.0%를 함유하고, 잔량부는 Fe 및 불가피적 불순물로 이루어지고, 또한 하기 (A)식 및 (B)식을 만족시키는 것을 특징으로 하는, 내식성 및 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강.
(A)식 : 1.6≤[Cu]×[Si]≤4.4
(B)식 : 0.16≤2[N]+[Mo]≤1.0
여기서, [Cu], [Si], [N] 및 [Mo]는, 질량%로 나타낸 각 원소의 함유량으로 함.
In mass%, C: 0.080% or less, Si: 1.2 to 3.0%, Mn: 0.4 to 2.0%, P: 0.03% or less, S: 0.003% or less, Ni: 6.0 to 12.0%, Cr: 16.0 to 20.0%, Cu: 0.2% to 3.0%, Al: 0.002% to 0.10%, N: 0.030% to 0.150%, and Mo: 0.1% to 1.0%, and the remainder is made of Fe and unavoidable impurities, and further formulas (A) and ( B) Austenitic stainless steel excellent in corrosion resistance and brazing, characterized by satisfying the formula.
(A) Formula: 1.6≤ [Cu] × [Si] ≤4.4
(B) Formula: 0.16≤2 [N] + [Mo] ≤1.0
Here, [Cu], [Si], [N], and [Mo] are taken as the content of each element expressed in mass%.
제1항에 있어서, 질량%로, Nb:0.1∼0.7%, Ti:0.1∼0.5%, V:0.1∼3.0% 및 B:0.0002%∼0.003% 중 1종 또는 2종 이상을 더 함유하는 것을 특징으로 하는, 내식성 및 브레이징성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스 강.The mass% according to claim 1, which further contains one or two or more of Nb: 0.1 to 0.7%, Ti: 0.1 to 0.5%, V: 0.1 to 3.0%, and B: 0.0002% to 0.003%. Austenitic stainless steel having excellent corrosion resistance and brazing resistance.
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