KR20130135353A - Austenitic stainless steel pipe, boiler device, and method for processing inner surface of pipe - Google Patents

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KR20130135353A KR1020137027192A KR20137027192A KR20130135353A KR 20130135353 A KR20130135353 A KR 20130135353A KR 1020137027192 A KR1020137027192 A KR 1020137027192A KR 20137027192 A KR20137027192 A KR 20137027192A KR 20130135353 A KR20130135353 A KR 20130135353A
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마사루 시미즈
쓰요시 사타케다
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바브콕-히다찌 가부시끼가이샤
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Abstract

본 발명은 오스테나이트계 스테인리스 강관(1)의 관 내표면(5)을 숏 입자(shot particles)(3)에 의해 숏 가공하고, 숏 가공된 강관(1)의 가공 후 최외면(最外面)으로부터 미리 설정된 깊이 경도에 따라 관 내표면(5)의 내수(耐水) 증기 산화성의 우열을 판정하는 것이다. 상기 판정에서는 관 내표면(5)의 숏 가공 후 관 내표면(5)의 거칠기가 산술 평균 거칠기(Ra)로 2㎛ 이하인 경우 또는 미리 설정된 깊이 경도가 300Hv 이상인 경우 각각 내수 증기 산화성이 우수한 것으로 판정하고, 이를 통해 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기(Ra)가 2㎛ 이하 또는 미리 설정된 깊이 경도가 300Hv 이상 오스테나이트계 스테인리스 강관을 보일러 전열관(傳熱管)으로 사용할 수 있다.According to the present invention, the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 is shot processed by shot particles 3, and the outermost surface after the shot processed steel pipe 1 is processed. It is to determine the superiority of the water vapor oxidative resistance of the inner surface 5 of the tube according to the depth hardness set in advance. In the above judgment, when the roughness of the inner surface 5 after shot processing of the inner surface of the inner tube 5 is 2 µm or less as the arithmetic mean roughness Ra or when the predetermined depth hardness is 300 Hv or higher, it is determined that the water vapor oxidation resistance is excellent. In this way, the austenitic stainless steel pipe having an arithmetic mean roughness Ra of the inner surface of the pipe 5 of 2 μm or less or a predetermined depth hardness of 300 Hv or more can be used as a boiler heat pipe.

Description

오스테나이트계 스테인레스 강관, 보일러 장치 및 관 내표면 가공 방법{AUSTENITIC STAINLESS STEEL PIPE, BOILER DEVICE, AND METHOD FOR PROCESSING INNER SURFACE OF PIPE}Austenitic stainless steel pipe, boiler equipment and inner surface processing method {AUSTENITIC STAINLESS STEEL PIPE, BOILER DEVICE, AND METHOD FOR PROCESSING INNER SURFACE OF PIPE}

본 발명은, 오스테나이트계 스테인레스 강관(鋼管; pipe), 보일러 장치 및 관 내표면 가공 방법에 관한 것이며, 특히, 전열관(傳熱管)으로서 고온, 고압의 수증기가 흐르는 부위에 사용하는 것에 바람직한 오스테나이트계 강관, 그 오스테나이트계 강관을 구비한 보일러 장치, 및 내수(耐水) 증기 산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면의 가공 방법에 관한 것이다. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an austenitic stainless steel pipe, a boiler apparatus, and a surface processing method of an inner tube. In particular, the present invention relates to an austenitic stainless steel pipe, which is suitable for use in a region where high temperature and high pressure steam flows as a heat transfer tube. A method for processing the inner surface of a tube of a nitrous steel pipe, a boiler device having the austenitic steel pipe, and an austenitic stainless steel pipe excellent in water vapor oxidation resistance.

보일러 장치의 고온의 가스가 흐르는 고온부에는 강관 내를 고온, 고압의 수증기가 흐르는 과열기(過熱器)나 재열기(再熱器) 등이 설치되어 있고, 이들을 구성하는 전열관에는 고온 강도 및 내식성(耐蝕性)의 관점에서, Cr을 18% 이상 함유하는 오스테나이트계 스테인레스 강관이 사용되고 있다. 보일러 운전 중, 강관의 내표면에는, 강관 내부를 흐르는 고온, 고압의 수증기와의 접촉 및 접촉된 수증기와의 반응에 의해, 수증기 산화 스케일(scale)이 생성된다. 이 수증기 산화 스케일은 (Cr, Fe)3O4로 이루어지는 내층과 Fe3O4로 이루어지는 외층과의 2층 구조로 되어 있다. 그리고, 외층은 강관 표면의 공기층에 가까운 쪽에 위치하고, 내층은 외층보다 모재(母材) 측에 위치한다. The superheater and reheater through which hot and high pressure steam flows in a steel pipe is installed in the high temperature part through which the high temperature gas of a boiler apparatus flows, and the heat exchanger tube which comprises these high temperature strength and corrosion resistance ( In view of the nature, an austenitic stainless steel pipe containing 18% or more of Cr is used. During the operation of the boiler, a steam oxidation scale is generated on the inner surface of the steel pipe by the contact with the high temperature and high pressure water vapor flowing through the steel pipe and the reaction with the contacted water vapor. This water vapor oxidation scale has a two-layer structure of an inner layer made of (Cr, Fe) 3 O 4 and an outer layer made of Fe 3 O 4 . The outer layer is located closer to the air layer on the surface of the steel pipe, and the inner layer is located at the base metal side than the outer layer.

오스테나이트계 스테인레스강은, 일반적으로 선팽창 계수가 크기 때문에, 보일러의 부하 변화, 운전 정지 또는 운전 기동에 따른 강관 내부를 흐르는 유체의 온도 변화에 따라, 강관은 팽창하거나, 또는 수축한다. 이 때, 강관 자체의 팽창 계수와 강관의 내표면에 층을 생성하고 있는 수증기 산화 스케일의 팽창 계수에는 큰 차이가 있어, 온도 변화가 생기면, 수증기 산화 스케일이 강관 내면으로부터 박리되기 쉬워진다. 수증기 산화 스케일이 강관 내면으로부터 박리되면, 박리한 수증기 산화 스케일은, 강관의 휨부에 퇴적되어 관 폐색(閉塞)의 원인으로 되고, 또한 증기 배관을 경유하여 증기 터빈부에 비산(飛散)하고, 증기 터빈 날개 부식이 생기는 원인으로도 된다. 따라서, 보일러의 고온부에서 사용되는 강관에는, 고온 강도에 더하여, 우수한 내수 증기 산화성이 요구된다. Since austenitic stainless steels generally have a large coefficient of linear expansion, the steel pipe expands or contracts in response to changes in the temperature of the fluid flowing inside the steel pipe due to changes in the load of the boiler, shutdown, or startup. At this time, there is a big difference between the expansion coefficient of the steel pipe itself and the expansion coefficient of the water vapor oxidation scale forming a layer on the inner surface of the steel pipe. When the temperature change occurs, the water vapor oxidation scale is likely to peel off from the inner surface of the steel pipe. When the water vapor oxidation scale is peeled off from the inner surface of the steel pipe, the water vapor oxidation scale that is peeled off is deposited on the bent portion of the steel pipe, causing the blockage of the pipe, and also scattering through the steam pipe to the steam turbine part, It may also cause turbine blade corrosion. Therefore, in addition to the high temperature strength, the steel pipes used in the high temperature portion of the boiler require excellent water vapor oxidation resistance.

오스테나이트계 스테인레스강의 내수 증기 산화성을 향상시키는 방법으로서, 재료 중의 Cr 함유량을 증가시키거나, 결정입자를 미세화하거나, 강관 내면을 숏(shot) 가공하여 경화층을 형성하는 등의 방법이 있다. 이 중, 일반적으로 널리 채용되고 있는 방법은, 강관 내면에 숏 가공을 행하고, 강관 내면에 경화층을 형성시킨다는 방법이다. 숏 가공은, 예를 들면, 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이, 강관 내면에 스테인레스강으로 이루어지는 입자를 소정의 압력 이상, 또한 소정의 분사량 이상에서 가공면에 분사하여 강관 내면에 소정의 두께 이상의 숏 가공층을 형성하는 것이다. 특허 문헌 1에는, 이와 같이 가공한 강관을 고온 증기 발생용의 과열기에 사용한 경우, 강관 내표면에 극히 얇고 또한 치밀한 스케일이 형성되고, 수증기 산화 스케일 전체의 생장을 방지하는 것으로 추측되는 것으로 기재되어 있다. As a method of improving the water vapor oxidation resistance of an austenitic stainless steel, there are a method of increasing the Cr content in the material, miniaturizing the crystal grains, or shot processing the inner surface of the steel pipe to form a hardened layer. Among these, the method generally adopted widely is a method of performing a shot process on the inner surface of a steel pipe, and forming a hardened layer on the inner surface of a steel pipe. For example, as shown in Patent Literature 1, shot processing is performed by spraying particles made of stainless steel on the inner surface of a steel pipe to a working surface at a predetermined pressure or more and a predetermined injection amount or more, and shot processing having a predetermined thickness or more on the inner surface of the steel pipe. To form a layer. Patent Document 1 describes that when the steel pipe thus processed is used for a superheater for generating high temperature steam, an extremely thin and dense scale is formed on the inner surface of the steel pipe, and it is assumed that it prevents the growth of the entire water vapor oxidation scale. .

또한, 오스테나이트계 스테인레스 강관에서의 숏 가공이 전체면에 확실하게 시공되어 있는지의 여부를 판정하는 방법으로서, 예를 들면, 특허 문헌 2에는, 숏 가공된 관의 한쪽으로부터 광원을 관 내면에 닿게 하여, 타단으로부터 내면 관찰용의 TV 카메라를 관내에서 이동시키면서, 숏 가공된 면적을 측정하는 방법이 기재되어 있다. 이 경우, 숏 가공된 면은, 미소한 요철(凹凸)때문에 비(非)광택면으로 되고, 미(未)가공면은 광택면으로 되므로, 육안 관찰에 의해 가공의 유무를 판별할 수 있다. 그리고, 이 특허 문헌 2에서는, 숏 가공된 면적이 전체의 70% 이상으로 되는 숏 조건이 선택된다. In addition, as a method for determining whether shot processing in an austenitic stainless steel pipe is reliably applied to the entire surface, Patent Document 2, for example, allows a light source to reach the inner surface of a tube from one side of the shot processed tube. Thus, a method of measuring the shot processed area while moving the TV camera for observing the inner surface from the other end in the tube is described. In this case, the shot-processed surface becomes a non-gloss surface due to minute unevenness, and the unprocessed surface becomes a gloss surface, so that the presence or absence of processing can be determined by visual observation. In this patent document 2, a shot condition is selected in which the shot processed area becomes 70% or more of the whole.

일본공개특허 소52-8930호 공보Japanese Laid-Open Patent Publication No. 52-8930 국제 공개 번호 WO2007/099949호 공보International publication number WO2007 / 099949 publication

최근의 화력 발전용 대형 보일러에서는, 과열기나 재열기에 사용되는 오스테나이트계 스테인레스 강관의 길이가 보일러 1캔당 수천m 이상으로 되고, 숏 가공의 양호 또는 불량이 문제로 된다. 그러나, 특허 문헌 1에서는, 숏 가공에 의해 숏 가공층을 형성함으로써, 수증기 산화 스케일 전체의 생장을 방지하는 데 대하여 기재되어 있지만, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 가지는 관 내표면의 구조 또는 조직의 구성에 대해서는 특별히 기재되어 있지 않다. In recent large-scale boilers for thermal power generation, the length of the austenitic stainless steel pipes used for superheaters and reheaters is thousands of meters or more per can, and the problem of good or poor shot processing is a problem. However, although Patent Document 1 describes the prevention of growth of the entire water vapor oxidation scale by forming the shot processing layer by shot processing, the structure or structure of the inner surface of the tube having water vapor oxidation resistance required as a heat transfer tube. It is not specifically described about.

또한, 특허 문헌 2에는 숏 가공이 확실하게 시공되어 있는지의 여부를 판정하기 위해 숏 가공면이 요철때문에 비(非)광택면으로 되고, 미가공면이 광택면으로 되는 것을 이용하여 TV 카메라로 관찰하고 판정하는 방법이 기재되어 있지만, 확실하게 시공되어 있는지의 여부를 판정하는 것뿐으로서, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성이 확보되어 있는지의 여부를 판정하고 있는 것은 아니다. 또한, 인용 문헌 1과 마찬가지로 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 가지는 관 내표면의 구조 또는 조직의 구성에 대해서는 특별히 기재되어 있지 않다. Further, in Patent Document 2, in order to determine whether shot processing is reliably constructed, the shot processing surface is observed to be a non-gloss surface due to irregularities, and the unprocessed surface is used as a gloss surface to observe with a TV camera. Although the method of determination is described, it is only to judge whether it is constructively, but it is not determining whether the water vapor oxidation resistance required as a heat exchanger tube is ensured. In addition, the structure of the inner surface of a pipe | tube which has the water vapor oxidation resistance required as a heat exchanger tube like a reference document 1 is not specifically described.

그래서, 본 발명이 해결하려고 하는 과제는, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 가지는 오스테나이트계 스테인레스 강관을 제공하는 것, 및 필요한 내수 증기 산화성을 가지는 전열관을 구비한 보일러 장치를 제공하는 것에 있다. Then, the problem which this invention is going to solve is to provide the austenitic stainless steel pipe which has the water vapor oxidation resistance required as a heat exchanger tube, and to provide the boiler apparatus provided with the heat exchanger tube which has required water vapor oxidation resistance.

상기 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 전열관용의 오스테나이트계 스테인레스 강관에 있어서, 상기 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면이 산술 평균 거칠기(Ra)로 2㎛ 이하, 또는 상기 오스테나이트계 스테인레스 강관의 가공 후 최외면(最外面)으로부터 미리 설정된 깊이까지의 경도가 300Hv 이상 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다. In order to solve the above problems, the present invention, in the austenitic stainless steel pipe for heat transfer pipe, the inner surface of the tube of the austenitic stainless steel pipe is 2㎛ or less in the arithmetic mean roughness (Ra), or the austenitic stainless steel pipe After the processing of the steel pipe is characterized in that the hardness from the outermost (most outer surface) to a predetermined depth is any one of 300Hv or more.

또한, 본 발명은, 상기 오스테나이트계 스테인레스 강관으로 이루어지는 전열관을 구비한 보일러 장치를 특징으로 한다. Moreover, this invention is characterized by the boiler apparatus provided with the heat exchanger tube which consists of said austenitic stainless steel pipes.

또한, 본 발명은, 상기 오스테나이트계 스테인레스 강관에 관 내표면을 숏 가공하고, 숏 가공된 상기 관 내표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 2㎛ 이하가 되도록 하는 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면 가공 방법을 특징으로 한다. In addition, the present invention, the austenitic stainless steel pipe in the tube surface of the austenitic stainless steel pipe shot, and the arithmetic mean roughness (Ra) of the inner surface of the tube is shortened to 2 ㎛ or less in the tube of the austenitic stainless steel pipe It is characterized by the surface processing method.

본 발명에 의하면, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 확보할 수 있다. 또한, 내수 증기 산화성을 확보한 전열관을 가지는 보일러 장치로 할 수 있다. According to the present invention, the water vapor oxidation resistance required as the heat transfer tube can be ensured. Moreover, it can be set as the boiler apparatus which has a heat exchanger tube which ensured water vapor oxidation resistance.

도 1은 본 발명의 실시형태에서의 오스테나이트계 스테인레스 강관의 가공 방법을 나타낸 도면이다.
도 2는 실시예 1에서의 숏 가공 후의 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면의 산술 평균 거칠기(Ra)와 수증기 산화 스케일의 두께의 계측 결과를 나타낸 도면이다.
도 3은 실시예 1에서의 숏 가공 후의 관 내표면의 거칠기와 생성되는 수증기 산화 스케일과의 관계를 나타낸 설명도이다.
도 4는 실시예 2에서의 숏 가공 후의 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면 경도와 숏 가공 없음의 경도를 비교한 결과를 나타낸 도면이다.
도 5는 실시예 3에서의 숏 가공 후의 오스테나이트계 스테인레스 강관의 단면(斷面) 마이크로 조직을 나타내는 현미경 사진이다.
도 6은 실시예 4에서의 가공 후 최외면으로부터 깊이 50㎛ 위치에서의 숏 가공 후의 오스테나이트계 스테인레스 강관의 단면 마이크로 조직을 나타내는 현미경 사진이다.
도 7은 실시예 3 및 4에서의 깊이 50㎛의 슬립 라인(slip line)의 개수, 가공 후 최외면으로부터의 깊이 50㎛ 위치에서의 경도, 평가의 관계를 나타낸 도면이다.
도 8은 실시예 1 내지 4에서의 오스테나이트계 스테인레스 강관을 보일러 장치의 전열관으로서 사용한 화력 발전용 보일러 장치의 개략을 나타낸 도면이다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the processing method of an austenitic stainless steel pipe in embodiment of this invention.
It is a figure which shows the measurement result of the arithmetic mean roughness Ra of the inner surface of the tube of the austenitic stainless steel pipe after shot processing in Example 1, and the thickness of the water vapor oxidation scale.
It is explanatory drawing which shows the relationship between the roughness of the inner surface of a pipe | tube after shot processing in Example 1, and the produced | generated water vapor oxidation scale.
It is a figure which shows the result of having compared the hardness of the inner surface hardness of the austenitic stainless steel pipe after shot processing in Example 2, and the shotless process.
5 is a micrograph showing a cross-sectional microstructure of an austenitic stainless steel pipe after shot processing in Example 3. FIG.
6 is a micrograph showing a cross-sectional microstructure of an austenitic stainless steel pipe after shot processing at a depth of 50 µm from the outermost surface after processing in Example 4. FIG.
It is a figure which shows the relationship of the number of slip lines of 50 micrometers in depth in Example 3, and 4, the hardness in the position of 50 micrometers in depth from the outermost surface after processing, and evaluation.
FIG. 8 is a view showing an outline of a thermal power plant boiler apparatus using the austenitic stainless steel pipes of Examples 1 to 4 as heat transfer tubes of a boiler apparatus.

본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다. Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 실시형태에서의 오스테나이트계 스테인레스 강관의 가공 방법을 나타낸 도면이다. 동 도면에 있어서, 전열관으로서 사용하는 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 내측에 숏 노즐(2)을 삽입하고, 숏 노즐(2)로부터 강관 내표면(5)을 향해 숏 입자(3)를 분출한다. 이로써, 관 내표면(5)에 숏 가공층(4)이 형성된다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows the processing method of an austenitic stainless steel pipe in embodiment of this invention. In the figure, the shot nozzle 2 is inserted inside the austenitic stainless steel pipe 1 used as the heat transfer pipe, and the shot particles 3 are ejected from the shot nozzle 2 toward the inner surface 5 of the steel pipe. do. As a result, the shot processing layer 4 is formed on the tube inner surface 5.

오스테나이트계 스테인레스 강관의 내면에 대한 숏[숏 블라스트(shot blast)] 가공은, 오스테나이트계 스테인레스강제의 작은 강편(鋼片) 또는 강구(鋼球) 등의 숏 입자(3)를 압축 공기로 강관 내표면(5)에 충돌시켜, 강관 내표면(5) 근방의 결정입자 내에 슬립 변형을 다수 생기게 하여, 경화시키는 것이다. 숏 가공을 관 내표면(5)에 균일하게 시공하기 위해서는, 이 숏 입자의 형상, 경도, 숏 입자의 분사 압력, 분사량, 숏 노즐의 강관(1)의 내주 방향으로의 회전 속도, 숏 노즐(2)의 축방향으로의 이동 속도의 조건을 최적화할 필요가 있다. Shot (blasting) processing on the inner surface of an austenitic stainless steel pipe is performed by compressing the shot particles (3) such as small pieces of steel or steel balls of austenitic stainless steel into compressed air. This impinges on the inner surface of the steel pipe 5, causes a large number of slip deformations in the crystal grains near the inner surface of the steel pipe 5, and hardens it. In order to uniformly apply shot processing to the inner surface of the tube 5, the shape, hardness, injection pressure of the shot particles, injection amount, rotation speed of the shot nozzle in the inner circumferential direction of the steel pipe 1, shot nozzle ( It is necessary to optimize the conditions of the moving speed in the axial direction of 2).

본 실시형태에서는, 이와 같은 방법으로 숏 가공된 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면(5)의 상태에 대하여 복수의 파라미터를 설정하고, 그 각각의 파라미터마다 내수 증기 산화성을 평가하는 것, 즉 내수 증기 산화성이 우수한지의 여부를 판정할 수 있도록 했다. 그리고, 이 판정 결과에 기초하여 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 가지는 오스테나이트계 스테인레스 강관을 제공하는 것이 가능해지고, 또한 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 가지는 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면을 가공하는 것이 가능하게 되었다. In this embodiment, a plurality of parameters are set for the state of the inner surface of the tube 5 of the austenitic stainless steel pipe shot by the method described above, and the water vapor oxidation resistance is evaluated for each of the parameters, that is, the water resistance. It was possible to determine whether or not the vapor oxidizing property was excellent. And based on this determination result, it becomes possible to provide the austenitic stainless steel pipe which has the water vapor oxidation resistance required as a heat exchanger tube, and to process the inner surface of the tube of an austenitic stainless steel pipe which has the water vapor oxidation resistance required as a heat exchanger tube. It became possible.

이하, 복수의 실시예를 들어 상기 파라미터와 내수 증기 산화성의 평가 기준에 대하여 설명한다. 그리고, 이하의 설명에 있어서, 동일 또는 동일한 것으로 간주할 수 있는 구성 요소에는, 동일한 참조 부호를 부여하고, 중복되는 설명은 적절히 생략한다. Hereinafter, the said parameter and the evaluation criteria of water vapor oxidation resistance are demonstrated for several Example. In addition, in the following description, the same code | symbol is attached | subjected to the component which can be regarded as the same or the same, and the overlapping description is abbreviate | omitted suitably.

[실시예 1]Example 1

실시예 1은 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 거칠기를 파라미터로 한 예이다. Example 1 is an example in which the roughness of the inner surface 5 of the tube of the austenitic stainless steel pipe 1 was parameterized.

오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)을 도 1에 나타낸 바와 같이 하여 숏 가공하고, 가공 처리 후의 관 내표면의 거칠기와 내수 증기 산화성의 관계를 평가함으로써, 이하의 지견을 얻었다. 그 지견이란, 16∼23% Cr로 이루어지는 오스테나이트계 스테인레스강에 있어서, 숏 가공 후의 관 내표면(5)의 거칠기가, 내수 증기 산화성의 지표로 되는 관 내표면(5)에 생성되는 수증기 산화 스케일(6)(도 3 참조)의 두께와 관련성을 가진다는 것이다. 도 2는, 그 관련성을 나타낸 실험 데이터이다. The inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 was shot as shown in FIG. 1, and the following findings were obtained by evaluating the relationship between the roughness of the inner surface of the tube after processing and the water vapor oxidation resistance. . The knowledge is that in the austenitic stainless steel made of 16 to 23% Cr, the water vapor oxidation generated on the inner surface 5 of the tube 5 whose roughness of the inner surface 5 after shot processing is an index of water vapor oxidative resistance It is related to the thickness of the scale 6 (see FIG. 3). 2 is experimental data showing the relationship.

도 2는 숏 가공 후의 18% Cr로 이루어지는 오스테나이트계 스테인레스 강관(이하, 단지 「강관」이라고도 함)(1)의 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기(Ra)와, 강관 내를 흐르는 수증기 온도가 650℃에서 876 시간 경과 후의 18Cr-8Ni 오스테나이트계 스테인레스 강관(KA-SUS304J1HTB: 고효율 화력 발전 전열관용 고강도 스테인레스 강관 SUPER304H)에서의 수증기 산화 스케일(6)의 두께[전층(全層) 및 내층의 두께]의 계측 결과를 나타낸 도면이다. 도 2에는 가공 후 최외면(깊이 0㎛)으로부터의 깊이가 50㎛의 위치의 경도의 계측값도 병행하여 나타내고 있다. 산술 평균 거칠기는, 숏 가공 조건을 변화시켜 조정하고, 거칠기의 측정은, 접촉식 표면 거칠기 측정기를 사용하여 직접 측정으로 행하였다. 그리고, 측정 기기에 대해서는, 접촉식에 한정되는 것이 아니고, 레이저 현미경 등의 비접촉식의 거칠기 측정기를 사용해도 된다. 실제의 측정은 강관의 전체 길이에 걸쳐 행하는 것이 바람직하지만, 숏 가공 조건이 일정하면 샘플 측정에 의해 행하는 것도 가능하다. 또한, 수증기 산화 스케일(6)의 두께에 대하여 샘플 추출한 것을 부식 시험에 의해 현미경에 의해 계측하였다. 또한, 가공 후 최외면(깊이 0㎛) B0란, 후술하는 도 5에 나타낸 숏 가공 후의 모재(B)의 표면의 가장 외측의 위치에 대응하고, 이 위치를 기준으로 깊이를 규정하고 있다. Fig. 2 shows the arithmetic mean roughness Ra of the inner surface of the tube 5 of the austenitic stainless steel pipe (hereinafter, simply referred to as "steel pipe") 1 made of 18% Cr after shot processing, and water vapor flowing through the steel pipe. Thickness of the steam oxidation scale 6 (all layers and inner layers) in an 18Cr-8Ni austenitic stainless steel pipe (KA-SUS304J1HTB: high-strength stainless steel pipe SUPER304H for high-efficiency thermal power plants) after 876 hours at 650 ° C. Thickness]. In FIG. 2, the measured value of the hardness of the position of 50 micrometers in depth from the outermost surface (0 micrometer in depth) after processing is also shown in parallel. Arithmetic mean roughness was adjusted by changing shot processing conditions, and the roughness was measured by direct measurement using a contact surface roughness measuring instrument. And about a measuring apparatus, it is not limited to a contact type, You may use non-contact roughness measuring instruments, such as a laser microscope. It is preferable to perform an actual measurement over the full length of a steel pipe, but if shot processing conditions are constant, it can also be performed by sample measurement. In addition, what sampled about the thickness of the water vapor oxidation scale 6 was measured by the microscope by the corrosion test. In addition, outermost surface (0 micrometer in depth) B0 after a process corresponds to the outermost position of the surface of the base material B after the shot process shown in FIG. 5 mentioned later, and defines depth based on this position.

측정의 결과, 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 1.97㎛ 이하의 경우(자료 G∼J), 수증기 산화 스케일의 두께는 20㎛(내층 10㎛)으로 되고, 관 내표면(5)으로의 수증기 산화 스케일(6)의 생성을 억제할 수 있다. 이에 대하여, 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 2.06㎛ 이상인 경우(비교예 C∼F), 수증기 산화 스케일(6)의 두께는 20㎛보다 커지고, 또한 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 2.44㎛ 이상인 경우(비교예 C∼E), 수증기 산화 스케일(6)의 두께는 70㎛(내층 40㎛)보다 커지고, 관 내표면(5)으로의 수증기 산화 스케일(6)의 생성을 억제할 수 없었다. 그리고, 데이터 상에는 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 1.97㎛ 이하(자료 G)의 경우에 평가 「○」으로 되어 있지만, 자료 F와 G를 비교하여 거칠기와 경도의 관계를 보간(補間)하면 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 2㎛ 이하의 경우에, 평가 「○」으로 할 수 있다. 이로써, 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 2㎛ 이하의 경우, 내수 증기 산화성이 우수한 것으로 판정할 수 있다. 그리고, 관 내표면(5)은 여기서는, 깊이 0의 위치(B0)에 상당한다. As a result of the measurement, when the arithmetic mean surface roughness Ra of the inner surface of the tube 5 is 1.97 µm or less (data G to J), the thickness of the steam oxidation scale is 20 µm (inner layer 10 µm), and the inner surface of the tube Generation of the water vapor oxidation scale 6 into (5) can be suppressed. In contrast, when the arithmetic mean surface roughness Ra of the tube inner surface 5 is 2.06 µm or more (Comparative Examples C to F), the thickness of the water vapor oxidation scale 6 becomes larger than 20 µm, and the tube inner surface 5 When the arithmetic mean surface roughness Ra of () is 2.44 μm or more (Comparative Examples C to E), the thickness of the water vapor oxidation scale 6 becomes larger than 70 μm (inner layer 40 μm), and the water vapor to the inner surface of the tube 5. The production of the oxidation scale 6 could not be suppressed. In addition, on the data, although the arithmetic mean surface roughness Ra of the inner surface of the pipe | tube 5 is 1.97 micrometers or less (data G), evaluation is "(circle)", but the relationship between roughness and hardness is compared by comparing data F and G. Interpolation can be made into evaluation "(circle)" when the arithmetic mean surface roughness Ra of the tube surface 5 is 2 micrometers or less. Thereby, when the arithmetic mean surface roughness Ra of the pipe | tube inner surface 5 is 2 micrometers or less, it can be judged that it is excellent in water vapor oxidation resistance. In addition, the tube surface 5 corresponds to the position B0 of depth 0 here.

또한, 비(非)숏관(비교예 A, B)에서는 수증기 산화 스케일(6)의 두께는 150㎛(내층 75㎛)으로 되었다. 그리고, 비(非)숏관의 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)는 2.44㎛(비교예 B), 2.51㎛(비교예 A)였다. In the non-shot tube (Comparative Examples A and B), the thickness of the water vapor oxidation scale 6 was 150 µm (inner layer 75 µm). And the arithmetic mean surface roughness Ra of the inner surface 5 of the non-shot tube was 2.44 micrometers (comparative example B), and 2.51 micrometers (comparative example A).

또한, 도 2에는 가공 후 최외면(B0)으로부터의 깊이가 50㎛의 위치의 경도의 계측값도 병행하여 나타내고 있지만, 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 1.97㎛ 이하의 경우(자료 G), 경도가 300Hv 이상이며, 확실하게 숏층이 형성되어 있는 것을 알 수 있다. 이에 대하여, 관 내표면(5)의 산술 평균 표면 거칠기(Ra)가 2.06㎛ 이상인 경우(자료 F), 가공 후 최외면(B0)으로부터 깊이 50㎛의 위치에서의 경도[피라미드형 압자(壓子)를 사용한 재료 경도의 비커스 경도(Vickers hardness) 시험]가 300Hv 미만으로 되어 있어, 확실하게 내수 증기 산화성을 발휘할 수 있는 숏층이 형성되어 있지 않은 것을 알 수 있다. In addition, although the measured value of the hardness of the position where the depth from the outermost surface B0 after processing is 50 micrometers is also shown in parallel in FIG. 2, the arithmetic mean surface roughness Ra of the inner surface of the tube 5 is 1.97 micrometers or less. In the case (document G), the hardness is 300 Hv or more, and it turns out that a shot layer is formed reliably. In contrast, when the arithmetic mean surface roughness Ra of the inner surface of the tube 5 is 2.06 µm or more (document F), the hardness at a position of 50 µm in depth from the outermost surface B0 after processing [pyramid indenter] (Vickers hardness test) of the material hardness using ()) is less than 300 Hv, it can be seen that a short layer that can reliably exhibit the water vapor oxidation resistance is not formed.

도 3은 숏 가공 후의 관 내표면(5)의 거칠기와 생성되는 수증기 산화 스케일(6)과의 관계를 나타낸 설명도이다. 도 3의 (a)는 가공 전의 강관(1)의 관 내표면(5) 상태를 개념적으로 나타낸 도면이다. 이 상태로부터 숏 가공을 실행한다. 이 때, 숏 가공이 불균일이면, 도 3의 (b)에 나타낸 바와 같이, 관 내표면(5)에 부분적으로 숏 가공에 의한 경화층이 형성되므로, 표면 거칠기는 엉성해진다. 한편, 숏 가공이 관 내표면(5)에 균일하게 시공되었을 경우, 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이, 전체에 숏 가공층(4)이 형성되므로, 표면 거칠기는 원활하게 된다. 3 is an explanatory view showing the relationship between the roughness of the inner surface 5 of the tube after shot processing and the generated water vapor oxidation scale 6. FIG. 3A is a diagram conceptually showing a state of the inner surface 5 of the pipe 1 of the steel pipe 1 before processing. Shot processing is performed from this state. At this time, if shot processing is nonuniform, as shown in FIG.3 (b), since the hardened layer by shot processing partially forms in the inner surface 5 of a pipe | tube, surface roughness will be loose. On the other hand, when shot processing is uniformly applied to the inner surface 5 of a tube, as shown in FIG.3 (c), since the shot processing layer 4 is formed in the whole, surface roughness becomes smooth.

숏 가공 후에 강관(1)을 고온 수증기 중에 노출시키면, (Cr, Fe)3O4로 이루어지는 내층과 Fe3O4로 이루어지는 외층과의 2층 구조의 수증기 산화 스케일(6)이 형성되는 것은 전술한 바와 같다. 이 때, 숏 가공이 행해진 숏 가공층(4)의 표면에는 수증기 산화 스케일(6) 중, 내층(6a)은 얇게밖에 생성되지 않고, 그 외측에 생성되는 외층(6b)도 얇게밖에 생성되지 않는다. 그러므로, 수증기 산화 스케일(6)의 전층(全層) 두께는 얇아진다. 한편, 숏 가공이 불충분한 부위에는 도 3의 (d)에 나타낸 바와 같이 내층(6a)은 두껍게 생성되고, 그 외측의 외층(6b)도 두껍게 생성된다. 그러므로, 상기 부위에는, 전체로 두꺼운 수증기 산화 스케일(6)이 생성되게 된다. 따라서, 산술 평균 거칠기가 거칠면 수증기 산화 스케일 두께가 크다는 것을 알 수 있다. When the steel pipe 1 is exposed to high-temperature steam after shot processing, the formation of the two-layered water vapor oxidation scale 6 between the inner layer made of (Cr, Fe) 3 O 4 and the outer layer made of Fe 3 O 4 is described above. Same as one. At this time, only the inner layer 6a of the steam oxidation scale 6 is formed on the surface of the shot processing layer 4 subjected to the shot processing, and only the outer layer 6b generated outside thereof is also formed thin. . Therefore, the entire layer thickness of the water vapor oxidation scale 6 becomes thin. On the other hand, as shown in FIG.3 (d), the inner layer 6a is thickly formed and the outer layer 6b of its outer side is also thickly formed in the site | parts whose shot processing is insufficient. Therefore, at this site, a totally thick steam oxidation scale 6 is produced. Therefore, it can be seen that if the arithmetic mean roughness is rough, the water vapor oxidation scale thickness is large.

다른 한편, 숏 가공이 관 내표면(5)에 균일하게 시공되었을 경우, 도 3의 (e)에 나타낸 바와 같이 전체에 숏 가공층(4)이 형성되어 있으므로, 수증기 산화 스케일(6)은 내층(6a), 외층(6b) 모두 얇게밖에 생성되지 않는다. 그러므로, 수증기 산화 스케일(6)의 전층 두께는 얇아진다. 따라서, 산술 평균 거칠기가 미세하면 수증기 산화 스케일 두께가 작은 것을 알 수 있다. On the other hand, when shot processing is uniformly applied to the inner surface 5 of the tube, the shot processing layer 4 is formed as a whole as shown in Fig. 3E, so that the water vapor oxidation scale 6 is formed on the inner layer. Both 6a and outer layer 6b are produced only thinly. Therefore, the entire layer thickness of the water vapor oxidation scale 6 becomes thin. Therefore, when the arithmetic mean roughness is fine, it can be seen that the thickness of the water vapor oxidation scale is small.

또한, 상기 수증기 산화 스케일(6)은, 숏의 유무에 관계없이, 외층(6b)이 Fe3O4이며, 내층(6a)이 (Cr, Fe)3O4의 2층 구조이다. 여기서, Fe를 많이 포함하는 산화물[Fe3O4, (Cr, Fe)3O4 : (Fe>Cr)]은 Cr을 많이 포함하는 산화물{Cr2O3, [(Cr, Fe)3O4 : (Cr>Fe)]}에 비해 생성 속도가 일반적으로 빠르다. 이것은, 산화물 중의 이온(Fe, Cr, O 이온)의 확산 속도(이동 속도)가 Fe 산화물 쪽이 Cr 산화물에 비해 빠르기 때문이다. In the water vapor oxidation scale 6, the outer layer 6b is Fe 3 O 4 , and the inner layer 6a is a two-layer structure of (Cr, Fe) 3 O 4 , with or without a shot. Here, an oxide containing a lot of Fe [Fe 3 O 4 , (Cr, Fe) 3 O 4 : (Fe> Cr)] is generally faster than the Cr-containing oxides {Cr 2 O 3 , [(Cr, Fe) 3 O 4 : (Cr> Fe)]}. This is because the diffusion rate (moving rate) of ions (Fe, Cr, O ions) in the oxide is faster than that of the Cr oxide.

한편, 숏 가공은, 금속 중의 금속(Fe, Cr)의 확산 속도를 빠르게 하는 효과가 있어, 18(16) Cr 이상의 SUS 강철에서는, 상대적으로 Fe보다 Cr의 확산 속도가 빨라진다. 그러므로, 숏 가공을 행하면, 숏 가공 없음의 경우와 비교하여 스케일 중의 Cr량이 많은 스케일이 초기에 생성되고, 스케일 성장 속도는 현저하게 저하되고, 스케일의 성장도 현저하게 억제된다. 따라서, 숏 가공이 관 내표면(5)의 전체면에 균일하게 시공되어 있으면, 관 내표면(5)의 전체면에 균일하게 Cr량이 많아, 두께가 얇은 스케일이 생성된다. 그러나, 숏 가공이 불균일 또는 부분적이었던 경우에는, 부분적으로 Fe를 많이 포함하는 두꺼운 스케일이 생성되므로, 스케일 성장을 완전하게는 억제할 수 없게 된다. 그리고, Cr 산화물도 Fe 산화물도 모두 금속이 증기와 산화하여 생성되는 수증기 산화 스케일이다. On the other hand, shot processing has an effect of speeding up the diffusion rate of metals (Fe, Cr) in the metal, and in SUS steel of 18 (16) Cr or more, the diffusion rate of Cr is relatively faster than Fe. Therefore, when shot processing is performed, a scale with a large amount of Cr in the scale is initially generated as compared with the case of no shot processing, the scale growth rate is remarkably lowered, and growth of the scale is significantly suppressed. Therefore, when shot processing is uniformly constructed on the whole surface of the tube surface 5, the amount of Cr is largely uniformly in the whole surface of the tube surface 5, and the thickness is thin. However, when the shot processing was uneven or partial, a thick scale partially containing a large amount of Fe is produced, so that scale growth cannot be completely suppressed. Both Cr oxides and Fe oxides are water vapor oxidation scales produced by oxidation of metals with steam.

따라서, 강관(1)에 대한 숏 가공 후의 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기를 측정함으로써, 수증기 산화 스케일(6)의 생성을 억제하기 위한 숏 가공이 확실하게 시공되어 있는지의 여부를 판정할 수 있다. 그리고, 본 실시예에서는, 관 내표면(5)의 거칠기에 산술 평균 거칠기(Ra)를 사용하였지만, 이에 한정되지 않고, 예를 들면, 최대 높이(Rz)나 평균 평방근 높이(Rq) 등의 다른 거칠기 파라미터를 사용해도 된다. 이들 거칠기 파라미터를 사용하는 것의 타당성은, 깊이 50㎛ 위치에서의 경도를 측정함으로써 확인하였다. 이 때, 각 파라미터에 의한 기준값을 미리 구하여 두고, 이 기준값을 임계값으로서 판정한다. Therefore, by measuring the arithmetic mean roughness of the inner surface 5 of the pipe after shot processing of the steel pipe 1, it is possible to determine whether or not the shot processing for suppressing the generation of the water vapor oxidation scale 6 is reliably constructed. Can be. In addition, in this embodiment, although the arithmetic mean roughness Ra was used for the roughness of the inner surface of the pipe | tube 5, it is not limited to this, For example, other, such as a maximum height Rz, an average square root height Rq, etc. Roughness parameters may be used. The validity of using these roughness parameters was confirmed by measuring the hardness in the depth of 50 micrometers position. At this time, the reference value by each parameter is calculated | required previously, and this reference value is determined as a threshold value.

이와 같이, 숏 가공 후의 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기가 2㎛ 이하이면, (Cr, Fe)3O4로 이루어지는 내층(6a)의 두께를 10㎛ 이하로 할 수 있다. 이것은 숏 가공 후의 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기가 2㎛ 이하이면, 내수 증기 산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)인 것을 의미한다. 이로써, 숏 가공 후의 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기가 2㎛ 이하이면, 이 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)은 보일러 장치(100)(도 8 참조)의 전열관으로서 사용 가능한 것을 알 수 있다. Thus, when the arithmetic average roughness of the inner surface of the short tube (5) after processing 2㎛ or less, (Cr, Fe) can be the thickness of the inner layer (6a) composed of a 3 O 4 to 10㎛ below. This means that if the arithmetic mean roughness of the inner surface 5 of the tube after shot processing is 2 µm or less, it is an austenitic stainless steel pipe 1 having excellent water vapor oxidation resistance. Thereby, it turns out that this austenite stainless steel pipe 1 can be used as a heat exchanger tube of the boiler apparatus 100 (refer FIG. 8), if the arithmetic mean roughness of the inner surface 5 of a pipe after shot processing is 2 micrometers or less. .

[실시예 2][Example 2]

실시예 2는 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 경도를 파라미터로 한 예이다. Example 2 is an example in which the hardness of the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 was used as a parameter.

실시예 1에서는 강관(1)의 관 내표면(5)의 표면 거칠기를 파라미터로 하여 내수 증기 산화성을 판정하고 있지만, 표면의 경도를 파라미터로 하여 내수 증기 산화성을 평가하고, 판정할 수도 있다. In Example 1, the water vapor oxidation resistance is determined by using the surface roughness of the inner surface 5 of the pipe 1 as a parameter, but the water vapor oxidation resistance can be evaluated and determined using the hardness of the surface as a parameter.

도 4는 숏 가공 후의 18% Cr로 이루어지는 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면 경도와 숏 가공 없음의 경도를 비교한 결과를 나타낸 도면이다. 도 4는, 가로축에 관 내표면(5)으로부터의 위치(깊이: 미크론)를, 세로축에 경도(Hv: 비커스 경도)를 취한 것이다. 동 도면으로부터 알 수 있는 바와 같이, 숏 가공에 의한 경도 증가는, 관 내표면(0㎛)에서 최대(약 380Hv)로 되고, 관 내부 방향으로의 위치(깊이)에서 서서히 저하된다. 따라서, 관 내표면의 경도는, 관 내부와 같이 측정 위치에 의한 영향을 받지 않으므로 안정된 측정 결과가 얻어진다. Fig. 4 is a diagram showing the result of comparing the hardness of the inner surface of the austenitic stainless steel pipe 1 made of 18% Cr after shot processing with the hardness without shot processing. 4 shows the position (depth: micron) from the tube inner surface 5 on the horizontal axis, and the hardness (Hv: Vickers hardness) on the vertical axis. As can be seen from the figure, the increase in hardness due to shot processing becomes maximum (about 380 Hv) at the inner surface of the tube (0 µm), and gradually decreases at the position (depth) in the inner direction of the tube. Therefore, since the hardness of the inner surface of the tube is not affected by the measurement position as in the inner tube, stable measurement results are obtained.

본 실시예에서는, 숏 가공 후의 관 내표면(5)의 비커스 경도가 350Hv 이상이면, 내수 증기 산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 강관인 것으로 판단할 수 있다. 이와 같이 본 실시예에서는, 관 내표면(5)의 경도를 직접 측정하기 위하여, 관 단면(斷面)으로부터의 관 내부의 측정에 비해 측정이 용이하고, 또한 정밀도도 높다In the present embodiment, when the Vickers hardness of the tube inner surface 5 after shot processing is 350 Hv or more, it can be judged that it is an austenitic stainless steel pipe excellent in water vapor oxidation resistance. As described above, in the present embodiment, in order to directly measure the hardness of the inner surface of the tube 5, the measurement is easier and the accuracy is higher than that of the inside of the tube from the tube cross section.

숏 가공 후의 강관(1)의 표면 경도를 평가하는 경우, 상기한 바와 같이 관 내표면에 대하여 경도를 계측하고, 평가하는 것도 가능하지만, 도 4의 측정 결과를 보면, 숏 가공 후의 18% Cr로 이루어지는 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 경도는, 가공 후 최외면(B0)에서 최대로 되고, 가공 후 최외면(B0)으로부터 약 200㎛의 깊이 위치까지 관측할 수 있다. 그러므로, 가공 후 최외면(B0)인 0㎛의 위치로부터 깊이 약 200㎛의 위치의 범위 내에서 경도를 측정하면, 숏 가공의 영향을 평가할 수 있다. 그러나, 중요한 것은 관 내표면(5) 근방에서의 경도이다. When evaluating the surface hardness of the steel pipe 1 after shot processing, it is also possible to measure and evaluate the hardness with respect to the inner surface of a pipe as mentioned above, but when measuring the result of FIG. 4, it is 18% Cr after shot processing. The hardness of the austenitic stainless steel pipe 1 formed becomes the maximum at the outermost surface B0 after processing, and can be observed from the outermost surface B0 after processing to a depth position of about 200 μm. Therefore, when hardness is measured within the range of the position of about 200 micrometers in depth from the position of 0 micrometer which is outermost surface B0 after a process, the influence of shot processing can be evaluated. However, what is important is the hardness in the vicinity of the inner surface 5 of the tube.

관 내표면(5) 근방의 경도를 측정하는 경우, 가공 후 최외면(B0)으로부터의 거리가 커지면, 경도의 값의 불균일도 커지고, 가공 후 최외면(B0)에 극히 가까운 표면의 경도를 보증할 수 없는 경우도 있으므로, 가능한 한 관 내표면 근방에서의 경도로 평가하는 쪽이 바람직하다. In the case of measuring the hardness in the vicinity of the inner surface of the pipe 5, when the distance from the outermost surface B0 increases after processing, the nonuniformity of the hardness value also increases, and the hardness of the surface extremely close to the outermost surface B0 after the processing is guaranteed. Since it may not be possible, it is preferable to evaluate by hardness in the tube surface vicinity as much as possible.

비커스(Vickers) 시험법을 이용하여 강관(1)의 내면 경도를 측정하는 경우, 강관(1)을 축 방향에 수직인 면에서 커팅 앤 슬라이싱(cutting and slicing)하고, 이 커팅 앤 슬라이싱 형상의 강관(1)의 관 내표면(5)의 경도를 관 내표면(5)으로부터 관 외표면을 향해 측정할 때, 관 내표면(5)에 극히 가까운 표면 근방에서는 다이아몬드형의 압자(예를 들면, 압자 형상은 사각뿔체이며, 각도 136°, 대각선 길이 0∼수㎛)가 측정 부위로부터 어긋나 버려 정확한 압흔(壓痕)을 형성하는 것이 어렵기 때문에, 가공 후 최외면(B0)으로부터 최저한 깊이 50㎛의 위치가 경도 측정의 적절한 위치이다. 도 4를 참조하면, 본 실시예에서는, 가공 후 최외면(B0)으로부터 깊이 50㎛의 깊이의 위치에서의 경도가 300Hv 이상이면, 내수 증기 산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 강관인 것으로 판정할 수 있다. When measuring the internal hardness of the steel pipe 1 using the Vickers test method, the steel pipe 1 is cut and sliced in a plane perpendicular to the axial direction, and this cutting and slicing shape steel pipe When the hardness of the tube inner surface 5 of (1) is measured from the tube inner surface 5 toward the tube outer surface, a diamond-shaped indenter (for example, in the vicinity of the surface very close to the tube inner surface 5) The indenter shape is a square pyramid, and an angle of 136 ° and a diagonal length of 0 to several μm) is displaced from the measurement site, so that it is difficult to form an accurate indentation. Therefore, the minimum depth is 50 from the outermost surface B0 after processing. The position in μm is the proper position for the hardness measurement. Referring to FIG. 4, in the present embodiment, when the hardness at the position of a depth of 50 μm from the outermost surface B0 after processing is 300 Hv or more, it can be determined that the austenitic stainless steel pipe has excellent water vapor oxidation resistance. .

이로부터, 가공 후 최외면(B0) 또는 가공 후 최외면(B0)으로부터 50㎛의 사이에서 경도를 측정하고, 가공 후 최외면(B0)으로부터의 거리(깊이)에 따른 경도를 미리 설정하여 두면, 측정한 강관(1)의 가공 후 최외면(B0)으로부터의 깊이 위치와 그 위치에서 측정한 경도로부터 내수 증기 산화성이 우수한지의 여부를 판정할 수 있다. 이로써, 내수 증기 산화성이 우수한 것으로 판정된 경우에는, 이 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)은 보일러 장치(100)의 전열관에 사용 가능하다는 것을 알 수 있다. From this, when hardness is measured between 50 micrometers from the outermost surface B0 after a process or the outermost surface B0 after a process, the hardness according to the distance (depth) from the outermost surface B0 after a process will be set previously. From the depth position from the outermost surface B0 after processing of the measured steel pipe 1 and the hardness measured at that position, it can be determined whether the water vapor oxidation resistance is excellent. Thereby, when it is judged that water vapor oxidation resistance is excellent, it turns out that this austenitic stainless steel pipe 1 can be used for the heat exchanger tube of the boiler apparatus 100. FIG.

[실시예 3][Example 3]

실시예 3은 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 숏 가공층의 깊이를 파라미터로 한 예이다. Example 3 is an example in which the depth of the shot process layer of the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 was used as a parameter.

오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 숏 가공층의 깊이는, 강관(1)의 마이크로 조직으로부터 측정할 수 있다. 도 5는 숏 가공 후의 18% Cr로 이루어지는 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 단면 마이크로 조직을 나타내는 현미경 사진이다. 이 사진은, 숏 가공층(4)을 명료하게 하기 위하여, 숏 가공 후의 강관(1)을 650℃에서 1시간 열처리 후, 모재(B)로서 수지(J)에 매립하고 넣어, 경면 연마한 후, 크롬산 용액 중에서 전해 에칭 처리하여 촬영한 것이다. 배율을 명시하기 위해 50㎛의 스케일도 나타내고 있다. 이 사진으로부터 알 수 있는 바와 같이 강관(1)의 모재(B)의 숏 가공 후의 가장 외측의 위치가 가공 후 최외면(B0)으로 된다. The depth of the shot processing layer of the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 can be measured from the microstructure of the steel pipe 1. FIG. 5 is a micrograph showing a cross-sectional microstructure of an austenitic stainless steel pipe 1 made of 18% Cr after shot processing. In order to make the shot processing layer 4 clear, this photo is heat treated at 650 ° C. for 1 hour, and then embedded in a resin (J) as a base material (B), followed by mirror polishing. It is image | photographed by the electrolytic etching process in the chromic acid solution. The scale of 50 micrometers is also shown in order to specify magnification. As can be seen from this photograph, the outermost position after shot processing of the base material B of the steel pipe 1 becomes the outermost surface B0 after processing.

관 내표면(5)에는, 숏 가공에 의한 소성(塑性) 변형에 의해 생긴 다수의 슬립 라인(7)(후술하는 도 6을 참조)이 검게 관측된다. 이 슬립 라인(7)이 보여지는 층을 숏 가공층(4)이라고 한다. 이 숏 가공층(4)은, 숏 가공이 확실하게 시공되어 있는 경우에는, 균일하고 또한 깊어진다. 도 7은 깊이 50㎛의 슬립 라인의 개수(개/10㎛), 가공 후 최외면(B0)으로부터의 깊이 50㎛ 위치에서의 경도(Hv), 평가(깊이 50㎛ 위치에서의 경도 Hv300 이상)의 관계를 나타낸 실험 데이터이다. 동 도면으로부터 가공 후 최외면(B0)으로부터의 숏 가공층 깊이가 50㎛ 이상이면, 비커스 경도가 300 이상으로 되어 있는 것을 알 수 있다. 그래서, 본 실시예에서는, 가공 후 최외면(B0)으로부터의 숏 가공층 깊이가 50㎛ 이상이면, 내수 증기 산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인레스 강관인 것으로 판정할 수 있다. 이로써, 가공 후 최외면(B0)으로부터의 숏 가공층 깊이가 50㎛ 이상이면, 이 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)은 보일러 장치(100)의 전열관의 사용에 바람직한 것을 알 수 있다. On the inner surface 5 of the tube, a large number of slip lines 7 (see FIG. 6 to be described later) produced by plastic deformation due to shot processing are observed black. The layer in which this slip line 7 is seen is called the shot processing layer 4. This shot processing layer 4 becomes uniform and deep when shot processing is reliably constructed. 7 shows the number of slip lines having a depth of 50 μm (open / 10 μm), hardness Hv at a depth of 50 μm from the outermost surface B0 after processing, and evaluation (more than hardness Hv300 at a depth of 50 μm). Experimental data showing the relationship between From the same figure, it turns out that Vickers hardness is 300 or more as the depth of the shot process layer from the outermost surface B0 after processing is 50 micrometers or more. Therefore, in the present embodiment, when the shot processing layer depth from the outermost surface B0 after processing is 50 µm or more, it can be determined that the austenitic stainless steel pipe has excellent water vapor oxidation resistance. Thereby, it turns out that this austenitic stainless steel pipe 1 is suitable for use of the heat exchanger tube of the boiler apparatus 100, if the depth of a shot process layer from outermost surface B0 after processing is 50 micrometers or more.

[실시예 4]Example 4

실시예 4는 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 숏 가공층 내의 슬립 라인의 밀도를 파라미터로 한 예이다. 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 슬립 라인은, 실시예 3과 마찬가지로 강관(1)의 마이크로 조직으로부터 측정할 수 있다. Example 4 is an example which made the density of the slip line in the shot process layer of the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 the parameter. The slip line of the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 can be measured from the microstructure of the steel pipe 1 in the same manner as in the third embodiment.

도 6은 가공 후 최외면(B0)으로부터 깊이 50㎛ 위치에서의 숏 가공 후의 18% Cr로 이루어지는 오스테나이트계 스테인레스 강관의 단면 마이크로 조직을 나타내는 현미경 사진이다. 이 사진은, 도 5와 마찬가지의 처리 방법으로 처리하고, 촬영한 것이다. 배율을 명시하기 위해 25㎛의 스케일도 나타내고 있다. 이 사진으로부터 결정입자 중에, 숏 가공에 의한 소성 변형에 의해 생긴 슬립 라인이 관측된다. 사진에서는 콘트라스트를 이해하기 어렵기 때문에, 도 6에서는, 결정입계(結晶粒界)(61)와 슬립 라인(71)의 상태를 사진으로부터 인출하여 선도(線圖)로 도시하고 있다. 여기서는, 1개의 결정입계(61)에 보여지는 슬립 라인(71)의 밀도(개수)를 측정한다. 도 6에서는, 4개/10㎛으로 되어 있다. FIG. 6 is a micrograph showing a cross-sectional microstructure of an austenitic stainless steel pipe made of 18% Cr after shot processing at a depth of 50 µm from the outermost surface B0 after processing. This photograph is processed and photographed by the same processing method as in FIG. 5. The scale of 25 micrometers is also shown in order to specify magnification. From this photograph, the slip line produced by the plastic deformation by shot processing in the crystal grains is observed. Since the contrast is difficult to understand in the photograph, the state of the grain boundary 61 and the slip line 71 is drawn out from the photograph in a diagram in FIG. 6. Here, the density (number) of the slip lines 71 shown at one grain boundary 61 is measured. In FIG. 6, it is four / 10 micrometers.

그래서, 도 7에 있어서, 슬립 라인(71)의 개수(10㎛ 길이당)와 경도와의 관계를 참조하면, 깊이 50㎛ 위치에서의 슬립 라인(71)의 개수가 3개 이하에서는, 경도가 300Hv 미만이며, 4개 이상에서는, 300Hv 이상이다. 따라서, 본 실시예에서는, 가공 후 최외면(B0)으로부터 깊이가 50㎛ 위치에서의 슬립 라인(71)의 개수가 10㎛ 길이당 4개 이상이면, 이 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)은, 내수 증기 산화성이 우수한 것으로 판정할 수 있다. 즉, 가공 후 최외면(B0)으로부터 깊이가 50㎛ 위치에서의 슬립 라인(71)의 개수가 10㎛ 길이당 4개 이상이면, 이 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)은 보일러 장치(100)의 전열관의 사용에 바람직한 것을 알 수 있다. Therefore, in Fig. 7, referring to the relationship between the number of slip lines 71 (per 10 m length) and the hardness, when the number of slip lines 71 at a depth of 50 m is 3 or less, the hardness is It is less than 300 Hv, and in four or more, it is 300 Hv or more. Therefore, in the present embodiment, if the number of slip lines 71 at a depth of 50 µm from the outermost surface B0 after processing is 4 or more per 10 µm length, the austenitic stainless steel pipe 1 is It can be judged that water vapor oxidation resistance is excellent. That is, if the number of slip lines 71 at a depth of 50 µm from the outermost surface B0 after processing is 4 or more per 10 µm length, the austenitic stainless steel pipe 1 is formed of the boiler apparatus 100. It turns out that it is preferable to use a heat exchanger tube.

[실시예 5][Example 5]

도 8은 화력 발전용의 보일러 장치를 나타낸 도면으로서, 실시예 1 내지 4에서 설명한 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)을 보일러 장치의 전열관으로서 사용한 예이다. 도 8에 있어서, 화력 발전용의 보일러 장치(100)는, 보일러 본체(101), 버너(102), 연도(煙道)(103), 과열기(104) 및 재열기(105)로 기본적으로 구성되어 있다. 버너(102)는 보일러 본체(101)의 하부측에 다수 설치되고, 버너(102)의 연소에 의해 생성되는 연소 가스가 유통하는 연도(103) 내에 과열기(104) 및 재열기(105) 등의 각종 열교환기가 설치되어 있다. 이들 과열기(104) 및 재열기(105) 등의 열교환기는, 여러 개의 전열관을 소정의 피치로 수직 방향으로 배치한 전열 패널의 조합에 의해 구성되어 있다. 그리고, 실시예 1 내지 4에서, 내수 증기 산화성이 우수한 것으로 판정된 오스테나이트계 스테인레스 강관이, 상기 전열관으로서 사용된다. FIG. 8 is a view showing a boiler device for thermal power generation, and is an example in which the austenitic stainless steel pipe 1 described in Examples 1 to 4 is used as a heat transfer tube of a boiler device. In FIG. 8, the boiler apparatus 100 for thermal power generation is basically composed of a boiler body 101, a burner 102, a flue 103, a superheater 104, and a reheater 105. It is. A plurality of burners 102 are installed on the lower side of the boiler body 101, such as the superheater 104 and the reheater 105 in the flue 103 through which the combustion gas generated by the combustion of the burner 102 flows. Various heat exchangers are installed. Heat exchangers such as the superheater 104 and the reheater 105 are constituted by a combination of heat transfer panels in which a plurality of heat transfer tubes are arranged in a vertical direction at a predetermined pitch. And in Examples 1-4, the austenitic stainless steel pipe judged to be excellent in water vapor oxidation resistance is used as said heat exchanger tube.

이와 같이 내수 증기 산화성이 우수한 것으로 판정된 오스테나이트계 스테인레스 강관을 과열기(104) 및 재열기(105)의 전열관으로서 사용하면, 전열관이 구부러진 부분에서 폐색되지 않고, 또한 증기 터빈 날개 부식이 생기지도 않는다. 이로써, 보일러 운전의 신뢰성과 장수명화를 도모할 수 있다. Thus, when the austenitic stainless steel pipe determined to be excellent in water vapor oxidation resistance is used as the heat transfer tubes of the superheater 104 and the reheater 105, the heat transfer tube is not blocked at the bent portion and no steam turbine blade corrosion occurs. . Thereby, the reliability and long life of a boiler operation can be aimed at.

그리고, 본 실시형태에 있어서, 관 내표면(5)은 도 3의 (c)에 나타낸 바와 같이 숏 가공 후의 요철을 허용한 강관(1)의 내면에 상당하고, 가공 후 최외면(B0)은 모재(B)의 경도를 평가할 때의 깊이 위치의 기준이 되는 숏 가공 후의 요철의 최외면(의 위치)에 상당한다. 즉, 가공 후 최외면(B0)은 깊이를 규정할 때의 기준 위치이다. 또한, 도 2 및 도 7에 있어서 「관 내표면으로부터의 깊이」라고 하는 것은, 「가공 후 최외면으로부터의 깊이」의 의미이다. In addition, in this embodiment, the inner surface 5 of the pipe corresponds to the inner surface of the steel pipe 1 which allowed the unevenness | corrugation after a shot process, as shown to Fig.3 (c), and the outermost surface B0 after a process is It corresponds to the outermost surface (position) of the unevenness | corrugation after shot processing used as a reference | standard of the depth position at the time of evaluating the hardness of a base material B. That is, the outermost surface B0 after a process is a reference position at the time of defining a depth. In addition, in FIG.2 and FIG.7, "depth from the tube inner surface" means the "depth from the outermost surface after processing."

이상 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 의하면, As described above, according to the present embodiment,

1) 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 거칠기, 경도, 숏 가공층(4)의 깊이 및 숏 가공층(4) 내의 슬립 라인의 밀도를 파라미터로 하여 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 가공 후 최외면(B0)으로부터의 소정 깊이의 경도를 간접적 또는 직접적으로 평가함으로써, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 확보하고 있는지의 여부를 용이하게 판정할 수 있다. 1) The austenitic stainless steel pipes have parameters of austenitic stainless steel pipes 1 having roughness, hardness, depth of shot processing layer 4 and density of slip lines in shot processing layer 4 as parameters. By indirectly or directly evaluating the hardness of the predetermined depth from the outermost surface B0 after the processing of the steel pipe 1, it is possible to easily determine whether or not the water vapor oxidation resistance required as the heat transfer pipe is secured.

2) 또한, 내수 증기 산화성의 우열을 용이하게 판정할 수 있으므로, 그 판정을 만족시키는 가공을 행하면, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 확보한 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)을 제공할 수 있다. 2) In addition, since the superior and poor heat resistance of the water vapor oxidizing property can be easily determined, the austenitic stainless steel pipe 1 having the water vapor oxidation resistance required as the heat transfer pipe can be provided by performing the processing that satisfies the determination.

3) 또는 상기 판정을 만족시키는 특성을 가지고 있으면, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 확보한 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)으로서 사용할 수 있다. 3) Or if it has the characteristic which satisfy | fills the said determination, it can be used as an austenitic stainless steel pipe 1 which ensured the water vapor oxidation resistance required as a heat exchanger tube.

4) 상기 판정을 만족시키는 특성을 가지는 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)을 보일러 장치(100)의 과열기(104) 및 재열기(105)의 전열관으로서 사용함으로써, 보일러 장치(100)의 전열관의 내수 증기 산화성 확보하는 것이 가능해져, 보일러 운전의 신뢰성과 장수명화를 도모할 수 있다. 4) By using the austenitic stainless steel pipe 1 having the characteristic of satisfying the above determination as the heat transfer tubes of the superheater 104 and the reheater 105 of the boiler apparatus 100, the water resistance of the heat transfer tube of the boiler apparatus 100 is The steam oxidizing property can be ensured, and the reliability and long life of a boiler operation can be aimed at.

5) 특히, 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기(Ra)가 2㎛ 이하이면, 전열관으로서 필요한 내수 증기 산화성을 구비한 강관으로 할 수 있다. 5) In particular, if the arithmetic mean roughness Ra of the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 is 2 µm or less, it can be a steel pipe having water vapor oxidation resistance required as a heat transfer pipe.

6) 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 관 내표면(5)의 산술 평균 거칠기(Ra)가 2㎛ 이하이면, 경도 및 슬립 라인의 밀도도 만족시킴으로써, 표면 거칠기의 측정만으로 오스테나이트계 스테인레스 강관(1)의 전열관으로서 사용의 여부를 양호한 정밀도로 평가할 수 있다. 6) If the arithmetic mean roughness Ra of the inner surface 5 of the austenitic stainless steel pipe 1 is 2 µm or less, the hardness and the density of the slip line are also satisfied, so that the austenitic stainless steel pipe is measured only by measuring the surface roughness. Whether or not it is used as the heat transfer tube of (1) can be evaluated with good accuracy.

등의 효과를 가진다. Has the same effect.

그리고, 본 발명은 전술한 실시형태에 한정되지 않고, 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 각종 변형이 가능하며, 특허 청구의 범위에 기재된 기술 사상에 포함되는 기술적 사항의 모두가 본 발명의 대상이 된다. 상기 실시예는, 바람직한 예를 나타낸 것이지만, 당업자라면, 본 명세서에 개시된 내용으로부터, 각종 대체예, 수정예, 변형예 또는 개량예를 실현할 수 있고, 이들은 첨부한 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 범위에 포함된다. In addition, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A various deformation | transformation is possible in the range which does not deviate from the summary of this invention, and all the technical matters contained in the technical idea described in the claim are object of this invention. do. Although the said embodiment showed the preferable example, those skilled in the art can implement | achieve various alternative, modification, modification, or improvement from the content disclosed in this specification, and these are in the technical scope as described in the attached claim. Included.

1: 오스테나이트계 스테인레스 강관
2: 숏 노즐
3: 숏 입자
4: 숏 가공층
5: 관 내표면
6: 수증기 산화 스케일층
7, 71: 슬립 라인
100: 보일러 장치
B0: 가공 후 최외면1: austenitic stainless steel pipe
2: shot nozzle
3: shot particles
4: shot processing layer
5: inner surface of pipe
6: water vapor oxidation scale layer
7, 71: slip line
100: boiler device
B0: outermost surface after machining

Claims (8)

전열관(傳熱管)용의 오스테나이트계 스테인레스 강관(鋼管)으로서,
상기 오스테나이트계 스테인레스 강관의 숏 가공(shot processing) 후의 관 내표면이 산술 평균 거칠기(Ra)로 2㎛ 이하, 또는
상기 오스테나이트계 스테인레스 강관의 숏 가공 후의 가공 후 최외면(最外面)으로부터 미리 설정된 깊이까지의 경도가 300Hv 이상
중 어느 하나인, 오스테나이트계 스테인레스 강관. Austenitic stainless steel pipe for heat transfer pipe,
The inner surface of the tube after shot processing of the austenitic stainless steel pipe is 2 µm or less in terms of arithmetic mean roughness Ra, or
The hardness from the outermost surface to the predetermined depth after processing after shot processing of the austenitic stainless steel pipe is 300 Hv or more.
One of the austenitic stainless steel pipe. 제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 깊이가 가공 후 최외면으로부터 0㎛ 내지 50㎛의 사이인, 오스테나이트계 스테인레스 강관. The method of claim 1,
Austenitic stainless steel pipe, wherein the predetermined depth is between 0 μm and 50 μm from the outermost surface after processing. 제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 깊이가 관 내표면이며, 상기 관 내표면의 경도가 350Hv 이상인, 오스테나이트계 스테인레스 강관. The method of claim 1,
An austenitic stainless steel pipe, wherein the predetermined depth is an inner surface of the tube and the hardness of the inner surface of the tube is 350 Hv or more. 제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 깊이가 가공 후 최외면으로부터의 숏 가공층의 깊이이며, 상기 숏 가공층의 깊이가 50㎛ 이상인, 오스테나이트계 스테인레스 강관. The method of claim 1,
And said predetermined depth is the depth of the shot working layer from the outermost surface after processing, and the depth of the shot working layer is 50 micrometers or more. 제1항에 있어서,
상기 미리 설정된 깊이가 가공 후 최외면으로부터 50㎛이며, 상기 깊이 위치에서의 슬립 라인(slip line)의 개수가 10㎛ 길이당 4개 이상인, 오스테나이트계 스테인레스 강관. The method of claim 1,
And said predetermined depth is 50 [mu] m from the outermost surface after processing, and the number of slip lines at the depth position is 4 or more per 10 [mu] m length. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전열관으로서 사용했을 때 상기 오스테나이트계 스테인레스 강관의 강관 내면에 생성되는 수증기 산화 스케일층(scale layer) 중 (Cr, Fe)3O4로 이루어지는 내층(6a)의 두께가 10㎛ 이하인, 오스테나이트계 스테인레스 강관. The method according to any one of claims 1 to 5,
Or less, when used as the heat transfer tubes the thickness of the inner layer (6a) composed of a (Cr, Fe) 3 O 4 wherein the austenitic steam oxidation scale layer is generated on the steel pipe inner surface of the stainless steel pipe (scale layer) 10㎛, austenite Based stainless steel pipe. 제1항 내지 6항 중 어느 한 항에 기재된 오스테나이트계 스테인레스 강관을 전열관으로서 포함하고 있는 보일러 장치. A boiler apparatus comprising the austenitic stainless steel pipe according to any one of claims 1 to 6 as a heat transfer pipe. 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면 가공 방법으로서,
상기 오스테나이트계 스테인레스 강관에 관 내표면을 숏 가공하고, 숏 가공된 상기 관 내표면의 산술 평균 거칠기(Ra)가 2㎛ 이하가 되도록 하는, 오스테나이트계 스테인레스 강관의 관 내표면 가공 방법.As the inner surface processing method of austenitic stainless steel pipe,
A method of processing the inner surface of an austenitic stainless steel pipe by shot processing an inner surface of the austenitic stainless steel pipe so that the arithmetic mean roughness Ra of the shot inner surface of the tube is 2 µm or less.
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