KR20140094023A - 내스케일 박리성이 우수한 내열 오스테나이트계 스테인리스강 및 스테인리스강관 - Google Patents

내스케일 박리성이 우수한 내열 오스테나이트계 스테인리스강 및 스테인리스강관 Download PDF

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Abstract

본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강은, Ce 및 Zr을 함유하는 특정 조성이고, 또한 표면으로부터 두께 방향 깊이 50㎛까지의 평균 경도(Hv1)와, 두께 방향 중앙부의 평균 경도(Hv0)의 비(Hv1/Hv0)가 1.20 이상이다.

Description

내스케일 박리성이 우수한 내열 오스테나이트계 스테인리스강 및 스테인리스강관{HEAT-RESISTANT AUSTENITIC STAINLESS STEEL HIGHLY INHIBITED FROM RELEASING SCALE, AND STAINLESS-STEEL PIPE}
본 발명은, 보일러의 전열관 재료로서 적절하게 사용되는 내열 오스테나이트계 스테인리스강 및 이러한 내열 오스테나이트계 스테인리스강으로부터 얻어지는 스테인리스강관에 관한 것으로, 특히 내스케일 박리성이 우수한 내열 오스테나이트계 스테인리스강 및 스테인리스강관에 관한 것이다.
최근, 온난화 가스인 이산화탄소의 배출을 억제하기 위해서, 석탄에 의한 화력 발전의 고효율화가 진행되고 있다. 이 발전 효율을 향상시키기 위해서는, 보일러의 증기 온도와 압력의 상승이 유효하며, 이러한 보일러의 전열관 재료로서는, 고온 강도, 내산화성이 우수한 것이 적용되고 있다. 특히 고온의 부위에 있어서는 고온 강도와 내산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강관이 사용되고 있다.
강관의 내면은 고온의 증기에 노출되어 철을 주체로 한 산화 스케일이 생성되어 버리기 때문에, 일반적으로 강관의 내면을 숏 피닝 처리함으로써 내산화성을 더욱 향상시키고 있다. 이러한 숏 피닝 처리는, 비용의 증가를 초래하지만, 10년 이상에 달하는 장기간의 신뢰성 관점에서, 충분한 내산화성을 확보하기 위해서는 숏 피닝 처리를 행할 필요가 있다.
한편, 오스테나이트계 스테인리스강은, 온도 변화에 수반하는 열팽창·수축이 크기 때문에, 화력 발전 설비의 운전·정지에 수반하는 온도 변화에 따라 산화 스케일이 박리하기 쉬운 것이 알려져 있다. 산화 스케일의 박리가 발생해 버리면, 강관의 굽힘 부분에 박리된 산화 스케일이 퇴적해서 전열 장해를 야기하는 것이나, 증기와 함께 발전기로까지 비산해서 터빈을 파손시키는 등의 문제가 발생한다. 이로 인해, 증기의 고온화에 대응해 가기 위해서는, 내산화성의 향상에 더하여 산화 스케일이 박리하기 어려운 것이 중요하며, 내산화 스케일 박리성의 향상에 의한 두께 감소(감육)의 방지가 필요해진다. 상기와 같은 환경 하에서도, 산화 스케일의 박리 현상이 발생하기 어려운 특성(본 발명에서는, 이것을 「내스케일 박리성」이라고 칭한다)이 요구된다.
예를 들어, 특허문헌 1에는, 희토류 원소(REM)를 첨가한 강재에, 입자 분사 피닝 처리를 행함으로써, 내수증기 산화 특성을 향상시키는 기술이 개시되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 숏 피닝 처리 후의 표면 거칠기를 일정 이상의 거칠기로 함으로써, 내수증기 산화성을 향상시키면서 산화 스케일의 박리를 억제하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 강재의 Cr 농도를 일정 이상으로 하여 숏 피닝 처리를 행함으로써, 내고온 수증기 산화성을 향상시키는 기술이 제안되어 있다.
이들 중, 특허문헌 1, 3의 기술에서는, 기본적으로 숏 피닝 처리에 의해 스케일의 성장 속도를 억제하는 것이기 때문에, 발전 설비의 운전·정지에 수반하는 산화 스케일의 박리를 억제하는 효과가 충분히 얻어진다고는 할 수 없다. 또한, 특허문헌 2의 기술에서는, 숏 피닝 처리면의 표면 거칠기를 제어함으로써, 산화 스케일의 박리를 억제하는 효과는 있지만, 산화 스케일이 박리함으로써 초기의 강재 표면의 거칠기는 상실되고, 반복되는 산화 스케일 박리에 대해서는 효과를 유지할 수 없어, 충분한 특성을 장기간 유지할 수 없다는 문제가 있다.
이와 같이, 산화 스케일의 박리를 억제하는 종래 기술에는, 산화 스케일 그 자체를 형성시키지 않는 기술(특허문헌 1, 3)과, 발생한 산화 스케일을 박리시키지 않기 위한 기술(특허문헌 2)이 있다. 이 중 산화 스케일 그 자체를 형성시키지 않는 기술은, 스케일의 성장 속도를 작게 하고 있을 뿐이며, 수십년이라는 장기간에 걸쳐서 산화 스케일이 형성되지 않는다는 보증은 없어, 산화 스케일이 발생했을 때의 대책이 필요해진다. 이러한 점에서, 발생한 산화 스케일을 박리시키지 않기 위한 기술이 필요해지지만, 이에 관련된 종래 기술은 반복하여 일어나는 박리에 대하여 지속적인 효과를 발휘하지 못하는 것이 실정이다.
일본 특허 공개 평6-322489호 공보 일본 특허 공개 제2006-307313호 공보 일본 재공표 특허 WO2008-023410호 공보
본 발명은 이러한 상황 하에서 이루어진 것으로서, 그 목적은 화력 발전 설비에 사용되는 전열관 중, 내면을 숏 피닝 등에 의해 처리한 강관용에 적용되고, 내면의 내스케일 박리성을 향상시킨 오스테나이트계 스테인리스강 및 이러한 스테인리스강을 포함하는 스테인리스강관을 제공하는 데 있다.
상기 과제를 해결한 본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강은, C:0.02 내지 0.2%(질량%를 의미. 이하, 화학 성분 조성에 대해서 동일함), Si:0.1 내지 1.5%, Mn:0.1 내지 3%, Ni:7 내지 13%, Cr:16 내지 20%, Cu:0.4 내지 4%, Nb:0.05 내지 0.6%, Ti:0.05 내지 0.6%, Zr:0.05 내지 0.35%, Ce:0.005 내지 0.1%, B:0.0005 내지 0.005%, N:0.001 내지 0.15%, S:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 P:0.05% 이하(0%를 포함하지 않음)를 각각 함유하고, 잔여부가 철 및 불가피 불순물을 포함하고, 표면으로부터 두께 방향 깊이 50㎛까지의 평균 경도(Hv1)와, 두께 방향 중앙부의 평균 경도(Hv0)의 비(Hv1/Hv0)가 1.20 이상인 점에 요지를 갖는다.
본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강은, 필요에 따라, 또한 (a) Co:3% 이하(0%를 포함하지 않음), Mo:3% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 W:5% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상, (b) Ca:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Mg:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음), (c) V:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음), Ta:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 Hf:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상 등을 함유하는 것도 유용하고, 함유되는 성분에 따라서 내열 오스테나이트계 스테인리스강의 특성이 더욱 개선된다.
상기와 같은 내열 오스테나이트계 스테인리스강으로부터 제조되는 스테인리스강관은, 화력 발전 설비의 전열관에 사용하는 것으로서 매우 유용하다.
본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강은, 화력 발전 설비의 운전·정지에 수반하는 온도 변화의 반복을 거치더라도, 산화 스케일의 박리가 발생하기 어렵고, 전열관으로서 사용했을 때 그 내부의 산화 스케일 비산을 억제할 수 있어, 전열관의 폐색이나 터빈의 손상을 저감하는 것이 가능해진다.
본 발명자들은 반복되는 산화 스케일의 박리에 대하여 지속적인 내스케일 박리성을 얻기 위해, 숏 피닝 등의 처리에 의해 표면 경도를 상승시킨 강재에서의, 강 표면의 내스케일 박리성과 화학 성분 조성의 관계에 대해서 다각도로 검토하였다. 그 결과, Ni와 Cr의 함유량이 18Cr-8Ni 오스테나이트계 스테인리스강과 동등한 화학 성분 조성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스강에 대하여, 소정량의 Zr과 Ce를 함유시킴과 함께, 강재 표면에 숏 피닝 등의 처리를 하면, 현격하게 우수한 내스케일 박리성을 발휘할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명을 완성하였다.
본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강은, 소정량의 Zr과 Ce를 함유시킴과 함께, 숏 피닝 처리 등에 의해 표면 근방의 경도를 일정한 조건으로 하는 것을 특징으로 하는 것이지만, 이들 Zr과 Ce의 함유량, 표면 경도의 범위(경도비의 범위) 설정 이유는, 다음과 같다.
Zr 및 Ce의 첨가에 의한 화학 성분 조성의 조정과 숏 피닝 처리 등에 의한 표면 경도의 증가는, 이들의 상승 효과에 의해, 산화 스케일의 박리를 억제하는 효과를 발현한다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Zr에 대해서는 0.05% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Zr 함유량이 과잉이 되면, 조대한 개재물을 형성해서 강재(혹은 강관)의 표면 성상이나 인성을 악화시키기 때문에, 그 상한은 0.35% 이하로 할 필요가 있다. 또한 Ce에 대해서는, 그 효과를 발휘시키기 위해서는, 0.005% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Ce 함유량이 0.1%를 초과해서 과잉이 되면, 경제적인 비용 증가를 초래하게 된다.
Zr 및 Ce의 첨가는, 강재의 고비용을 초래하기 때문에, 함유시키는 것에 의한 작용과 고비용의 균형을 생각하여, 적절한 함유량을 설정하면 된다. 이러한 관점에서, Zr 함유량의 바람직한 하한은 0.10% 이상(보다 바람직하게는 0.15% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.3% 이하(보다 바람직하게는 0.25% 이하)이다. 또한 Ce 함유량의 바람직한 하한은 0.01% 이상(보다 바람직하게는 0.015% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.05% 이하(보다 바람직하게는 0.03% 이하)이다.
또한, Ce의 원료는 순Ce를 첨가해도 되지만, 별도 제작한 Ce를 함유하는 모 합금이나 Ce를 함유하는 미슈메탈을 사용하여 필요한 Ce순분을 첨가하는 것도 가능하고, 미슈메탈에 함유되는 La, Nd, Pr 등이 Ce보다도 저농도로 불순물로서 강재에 함유되었다고 하더라도 문제는 없고, 산화하기 쉬운 순Ce에 비해, 모 합금이나 미슈메탈을 사용함으로써 용해 작업 시의 취급을 간략화하는 것이 가능하다.
또한, 종래 기술 중 상기 특허문헌 1, 3의 기술에서는, 숏 피닝 처리를 행함으로써 내산화성을 향상할 수 있지만, 본 발명과 같이 내스케일 박리성에 미치는 강재 성분과의 조합에 의한 상승 효과를 나타내는 것은 아니고, 내스케일 박리성에 대하여 충분한 효과가 얻어지는 것은 아니라고 하는 점에서도 본 발명과는 다르다. 또한 특허문헌 2는 본 발명과 동일한 내스케일 박리성을 개선하는 기술이지만, 강 표면의 거칠기에 기인하는 효과이기 때문에 스케일이 반복하여 박리되면 그 표면 거칠기가 상실되어, 가령 숏 피닝 처리층이 남아 있었다고 하더라도 장기적인 효과를 유지할 수 없다. 본 발명은 표면 형상이 아닌 화학 성분 조성을 규정하는 것이기 때문에, 몇번이나 스케일이 박리되더라도 숏 피닝 처리층이 남는 한, 그 효과를 발휘시킬 수 있다.
본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서는, 표면 근방(표면으로부터 두께 방향 깊이 50㎛까지)의 평균 경도(Hv1)는, 모재의 평균 경도(즉 모재의 특성을 나타내는 위치인 두께 방향 중앙부에서의 평균 경도:Hv0)에 대하여, 소정보다도 높은 것이 중요하다. 이러한 관점에서 표면 근방의 평균 경도(Hv1)와 모재의 평균 경도(Hv0)의 비(Hv1/Hv0)는, 1.20 이상으로 할 필요가 있다. 이 비(Hv1/Hv0)의 값이 1.20 미만으로 되면, Ce 및 Zr의 첨가의 상승 효과에 의한 충분한 내스케일 박리성을 얻지 못할 뿐만 아니라, 종래 기술로서의 산화 스케일의 성장 억제 효과조차 얻을 수 없다.
상기 비(Hv1/Hv0)의 값은, 바람직하게는 1.5 이상이며, 보다 바람직하게는 1.8 이상이다. 이 비의 값(Hv1/Hv0)의 값의 상한은, 본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강에서는 2.5 정도로 된다. 또한, 본 발명에서 표면 근방을, 「표면으로부터 두께 방향 깊이 50㎛까지」라고 규정한 것은, 경도 상승이 인정되는 범위라고 하는 이유 때문이다.
본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강에 있어서는, 상기한 Zr 및 Ce의 첨가와, 표면 경도의 조정이 중요한 요건으로 되지만, 상기 이외의 각 원소의 화학 성분 조성(C, Si, Mn, Ni, Cr, Cu, Nb, Ti, B, N, S, P)도 적절하게 조정할 필요가 있다. 이들 성분에 의한 작용 및 범위 설정 이유는 하기와 같다.
[C:0.02 내지 0.2%]
C는 고온의 사용 환경에 있어서 탄화물을 형성하여, 전열관으로서 필요한 고온 강도, 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이며, 강화 기구로 되는 탄화물의 석출량을 확보하기 위해서는 0.02% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, C 함유량이 과잉이 되어 0.2%를 초과하면, 고용 한도를 초과해서 조대한 탄화물로 되어, 가일층의 강화를 얻을 수 없다. C 함유량의 바람직한 하한은 0.05% 이상(보다 바람직하게는 0.09% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.18% 이하(보다 바람직하게는 0.15% 이하)이다.
[Si:0.1 내지 1.5%]
Si는 용강 중에서 탈산 작용을 갖는 원소이다. 또한 미량의 함유라도, 내산화성의 향상에 유효하게 작용한다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, Si 함유량은 0.1% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Si 함유량이 과잉이 되어 1.5%를 초과하면, 인성의 저하를 초래하게 된다. Si 함유량의 바람직한 하한은 0.2% 이상(보다 바람직하게는 0.3% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.9% 이하(보다 바람직하게는 0.8% 이하)이다.
[Mn:0.1 내지 3%]
Mn은 Si와 마찬가지로, 용강 중에서 탈산 작용을 갖는 원소이며, 또한 오스테나이트를 안정화시키는 작용이 있다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, Mn 함유량은 0.1% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Mn 함유량이 과잉이 되어 3%를 초과하면, 열간 가공성을 저해하게 된다. Mn 함유량의 바람직한 하한은 0.2% 이상(보다 바람직하게는 0.3% 이상)이며, 바람직한 상한은 2.0% 이하(보다 바람직하게는 1.8% 이하)이다.
[Ni:7 내지 13%]
Ni는 오스테나이트를 안정화시키는 작용이 있고, 오스테나이트상을 유지하기 위해서는 7% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Ni 함유량이 과잉이 되어 13%를 초과하면, 비용의 증가를 초래하게 된다. Ni 함유량의 바람직한 하한은 8.0% 이상(보다 바람직하게는 9.0% 이상)이며, 바람직한 상한은 12.0% 이하(보다 바람직하게는 11.0% 이하)이다.
[Cr:16 내지 20%]
Cr은 스테인리스강으로서의 내식성을 발현하기 위해서 필수적인 원소이다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, Cr은 16% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Cr 함유량이 과잉이 되어 20%를 초과하면, 고온에서의 오스테나이트의 안정성이 없어서 고온 강도의 저하를 초래해 버린다. Cr 함유량의 바람직한 하한은 16.5% 이상(보다 바람직하게는 17.0% 이상)이며, 바람직한 상한은 19.5% 이하(보다 바람직하게는 19.0% 이하)이다.
[Cu:0.4 내지 4%]
Cu는 강 중에 미세 석출물을 형성하고, 고온 크리프 강도를 현저하게 향상시키는 스테인리스강에서의 주요 강화 기구 중 하나이다. 이 효과를 발휘시키기 위해서는, Cu 함유량은 0.4% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Cu 함유량이 과잉이 되어 4%를 초과해도 그 효과는 포화한다. Cu 함유량의 바람직한 하한은 1.0% 이상(보다 바람직하게는 1.5% 이상)이며, 바람직한 상한은 3.7% 이하(보다 바람직하게는 3.5% 이하)이다.
[Nb:0.05 내지 0.6%]
Nb는 탄질화물(탄화물, 질화물 또는 탄질화물)을 석출시킴으로써, 고온 강도의 개선에 유효한 원소이며, 또한 이 석출물이 결정립의 조대화를 억제하고, Cr의 확산을 촉진함으로써, 부차적으로 내식성 향상의 작용을 발휘한다. 필요한 석출량을 확보하기 위해서는, Nb는 0.05% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나, Nb 함유량이 0.6%를 초과해서 과잉이 되면, 석출물이 조대화하여 인성의 저하를 초래하게 된다. Nb 함유량의 바람직한 하한은 0.10% 이상(보다 바람직하게는 0.15% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.5% 이하(보다 바람직하게는 0.3% 이하)이다.
[Ti:0.05 내지 0.6%]
Ti도 Nb와 마찬가지의 작용을 발휘하지만, Nb 및 Zr과 복합 첨가함으로써, 석출물이 더 안정화되어 장기간의 고온 강도의 유지에도 유효하다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, Ti 함유량은 0.05% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, Ti 함유량이 과잉이 되면, Nb의 경우와 마찬가지로 석출물이 조대화하여 인성의 저하를 초래하게 되므로, 0.6% 이하로 할 필요가 있다. Ti 함유량의 바람직한 하한은 0.10% 이상(보다 바람직하게는 0.15% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.5% 이하(보다 바람직하게는 0.3% 이하)이다.
[B:0.0005 내지 0.005%]
B는 강 중에 고용함으로써, 주요 강화 기구 중 하나인 M23C6형 탄화물(M은 탄화물 형성 원소)의 형성을 촉진시키는 작용이 있다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 B 함유량은 0.0005% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, B 함유량이 과잉이 되면 열간 가공성이나 용접성의 저하를 초래하기 때문에, 0.005% 이하로 할 필요가 있다. B 함유량의 바람직한 하한은 0.001% 이상(보다 바람직하게는 0.0012% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.004% 이하(보다 바람직하게는 0.003% 이하)이다.
[N:0.001 내지 0.15%]
N은 강 중에 고용함으로써 고용 강화에 의해 고온 강도를 향상시키는 작용이 있고, 또한 장기간의 고온 하중 하에 있어서, Cr이나 Nb와 질화물을 형성해서 고온 강도의 향상에 유효한 원소이다. 이들 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, N 함유량은 0.001% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나, N 함유량이 과잉이 되어 0.15%를 초과하면, 열간 가공성을 손상시키게 된다. N 함유량의 바람직한 하한은 0.002% 이상(보다 바람직하게는 0.003% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.05% 이하(보다 바람직하게는 0.02% 이하)이다.
[S:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음)]
S는 불가피 불순물이지만, 그 함유량이 증가하면 열간 가공성을 열화시키기 때문에, 0.005% 이하로 할 필요가 있다. 또한, S는 Ce를 황화물로서 고정함으로써 Ce를 첨가하는 것에 의한 작용을 손상시키므로, 바람직하게는 0.002% 이하(보다 바람직하게는 0.001% 이하)로 억제하는 것이 좋다.
[P:0.05% 이하(0%를 포함하지 않음)]
P는 불가피 불순물이지만, 그 함유량이 증가하면 용접성을 손상시키기 때문에, 0.05% 이하로 할 필요가 있다. 바람직하게는 0.04% 이하(보다 바람직하게는 0.03% 이하)로 억제하는 것이 좋다.
본 발명에서 규정하는 함유 원소는 상기와 같으며, 잔여부는 철 및 불가피 불순물이며, 그 불가피 불순물로서, 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 따라 가져오는 원소 및 Ce를 희토류 원소(REM)에서 첨가할 때의 Ce 이외의 La, Nd, Pr 등의 원소의 혼입이 허용될 수 있다. 단, 스크랩 원료에 유래하는 Sn, Pb, Sb, As, Zn 등의 저융점 불순물 금속은, 열간 가공 시나 고온 환경에서의 사용 시에 입계의 강도를 저하시키기 때문에, 내취화 균열이나 열간 가공성을 개선하기 위해서는 저농도일수록 바람직하다. 또한, 본 발명의 강재는, 필요에 따라서 다음의 성분을 함유해도 되고, 함유되는 원소의 종류에 따라 강재의 특성이 더욱 개선된다.
[Co:3% 이하(0%를 포함하지 않음), Mo:3% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 W:5% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상]
Co, Mo 및 W는 고용 강화에 의해 고온 강도를 향상시키는 효과가 있고, 필요에 따라 함유시킴으로써 고온 강도를 더 상승시킬 수 있다. 그러나, Co는 Ni와 마찬가지로 오스테나이트를 안정화시키는 효과가 있지만, 함유량이 3%를 초과하면 방사성 원소로서 용해로를 오염시키기 때문에, 3% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 2.5% 이하(더욱 바람직하게는 2.0% 이하)이다. Mo 함유량이 과잉이 되면 열간 가공성을 저해하므로, 3% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 2.5% 이하(더욱 바람직하게는 2.0% 이하)이다. 또한, W 함유량이 과잉이 되면 조대한 금속간 화합물을 형성해서 고온 연성의 저하를 초래하기 때문에, 5% 이하로 하는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 4.5% 이하(더욱 바람직하게는 4.0% 이하)이다.
또한, 상기와 같은 효과를 유효하게 발휘시키기 위한 바람직한 하한은, Co에서 0.1% 이상(보다 바람직하게는 0.5% 이상), Mo에서 0.1% 이상(보다 바람직하게는 0.5% 이상)이며, W에서 0.1% 이상(보다 바람직하게는 1.0% 이상)이다. 단, 이들 원소는 함유시킴으로써, 상기와 같은 작용을 발휘하지만, 그와 동시에 비용 증가를 초래하기 때문에, 필요한 강화량과 허용되는 비용에 따라서 함유량을 설정하면 좋다.
[Ca:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음) 및/또는 Mg:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음)]
Ca 및 Mg는, 용강 중 황과 반응해서 황화물을 형성하므로, 강 중의 황 농도를 저감시켜서 강재의 열간 연성을 개선시킬 수 있다. 이들 원소를, 0.005%를 초과해서 함유시키려고 하면, 용해 작업 중에 용강의 돌비가 발생하는 등의 작업상의 제약을 받기 때문에, 상한값을 모두 0.005%로 했다. 바람직하게는 모두 0.002% 이하이다.
[V:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음), Ta:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 Hf:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상]
V, Ta, Hf는 탄화물이나 질화물을 형성하는 원소이며, 본 발명에서 규정된 성분에 필요에 따라서 첨가함으로써 고온 강도를 향상시킬 수 있다. 모두 0.05% 미만이라면 충분한 효과를 얻지 못하고, 0.6%를 초과하면 석출물이 과잉이 되어 열간 가공성이 손상된다. 바람직한 하한은 모두 0.10% 이상(보다 바람직하게는 0.15% 이상)이며, 바람직한 상한은 0.5% 이하(보다 바람직하게는 0.3% 이하)이다.
일반적으로, 내산화성을 향상시키는 방법으로서 모재의 결정립도를 세립으로 하는 기술이 있지만, 본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강과 같이, 숏 피닝 처리에서 표면 근방의 경도를 개질하고 있는 경우에는, 내산화성이나 내스케일 박리성의 향상은 개질층이 담당하고 있기 때문에, 모재의 결정립도를 반드시 미세하게 유지할 필요는 없다. 이로 인해, 본 발명에 따른 숏 피닝 처리에 더하여, 모재의 금속 조직의 결정립도를 ASTM(American Society for Testing and Materials) 입도 번호로 7미만으로 함으로써, 내산화성·내스케일 박리성을 향상시키면서, 고온 크리프 강도도 개선할 수 있다. 입도 번호가 7 이상이면 본 발명에 따른 내스케일 박리성의 향상은 얻어지지만, 고온 강도의 개선은 얻지 못한다. 상기 입도 번호는, ASTM에서 정해진 것이며, 계수 방법(Planimetric method)에 의해 산출된 입도 번호를 의미한다. 이 입도 번호는 보다 바람직하게는 6 이하이고, 더욱 바람직하게는 5이하이다.
상기와 같은 결정립도 범위는, 결정립계의 피닝에 기여하는 성분의 첨가량과, 제관 프로세스 중 인발이나 압출 등의 열간·냉간 가공과 열처리의 조건을 조정함으로써 얻어진다. 이들 3개의 요인에 의해 각각의 최적 조건은 변화하지만, 예를 들어 결정립도를 미세하게 하기 위해서는 석출하는 원소의 첨가량이 많아， 가공도를 높게, 열 처리 온도를 낮게 할 필요가 있다. 냉간·열간 가공은 두께 조정과, 변형을 도입해서 가공 후의 열처리에 의해 결정립 조직을 정렬시키는 것이 목적이며, 통상은 30% 이상의 단면 감소율로 실시된다. 또한, 열처리는 변형을 제거하는 것이 목적이며, 대략 1000℃ 이상, 1300℃ 미만의 온도 범위에 있어서 실시된다. 예를 들어, 단면 감소율이 35% 정도인 경우, 열 처리 온도를 1200℃ 이상, 바람직하게는 1250℃ 이상, 특히 바람직하게는 1300℃ 이상으로 함으로써 규정된 입도 범위를 얻을 수 있지만, 석출 성분·가공·열처리의 밸런스에 따라서는 이 조건에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 표면 근방의 경도를 조정하는 방법으로서는, 숏 피닝 처리가 바람직하고, 일반적으로 직경 수십㎛ 내지 수㎜의 투사재(숏 입자)라고 불리는 마르텐사이트강이나 알루미나, 지르코니아 등의 입자를, 약 10kgf/㎠(0.98㎫) 이하의 임의의 압력으로, 피처리물에 분사함으로써 실시된다. 단, 절삭, 연마, 연삭 등의 표면 기계 가공이나, 숏 블라스트 처리여도 되고, 전술한 경도비를 얻는 것이 긴요하며, 이 방법에 한정되는 것은 아니다.
상기와 같은 내열 오스테나이트계 스테인리스강을 사용해서 보일러용 전열관을 구성함으로써, 온도 변화의 반복을 거쳐도 스케일의 박리가 발생하기 어려운 것으로 된다. 또한, 전열관을 구성할 때에 있어서는, 표면 근방의 경도를 높인 표면측이 내면(내주면)으로 되도록 되게 된다. 또한 본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강은, 강관으로 성형하는 것을 전제로 한 것이며, 그 두께(판 두께)는 약 5 내지 20㎜를 상정한 것이다.
이하, 실시예를 들어 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이하의 실시예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경을 가해서 실시하는 것도 물론 가능하며, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.
실시예
[실시예 1]
하기 표 1, 2에 나타내는 화학 성분 조성을 포함하는 각종 강재(강종 A 내지 X)를 용해하고, 진공 용해로(VIF)에서 용제한 20kg 잉곳을 폭:120㎜×두께:20㎜의 치수로 열간 단조 가공하고, 1250℃에서 열처리를 실시한 후, 냉간 압연에 의해 두께:13㎜까지 가공했다. 그 후, 1200℃에서 5분의 열처리를 다시 실시하여, 이것을 모재로 했다. 이 모재로부터 20㎜×30㎜×2㎜의 강재를 기계 가공에 의해 잘라내고, 에머리지를 사용한 연마와 다이아몬드 지립을 사용한 버프 연마로, 강재의 표면을 평활·경면화해서 시험편을 제작했다.
또한, 하기 표 1, 2에 나타낸 강재 중, 강종 A 내지 Q는 본 발명에서 규정하는 요건을 충족하는 강재(본 발명의 강), 강종 R 내지 X는 본 발명에서 규정하는 요건을 벗어나는 강재(비교강)이다. 또한 강종 J, K는 Ce순분을, 미슈메탈을 사용해서 첨가한 것이며, 불순물로서 La, Nd를 함유하는 것이다.
Figure pct00001
Figure pct00002
상기에서 얻어진 강재에 대하여, 알루미나 입자(샷 입경:100㎛)를 사용해서 분사 압력 1, 2, 4, 6kgf/㎠의 4단계로 숏 피닝 처리를 행하여, 더미 샘플의 단면을 경면 연마한 후에, 표면으로부터 두께 방향 깊이 50㎛까지의 평균 경도(Hv1)와, 두께 방향 중앙부의 평균 경도(Hv0)의 비를 측정했다. 이들 각종 시험편을 사용하여, 두께 감소량(질량 감소량)을 평가하기 위한 반복 산화 시험을 실시했다.
이 반복 산화 시험에서는, 노점 35℃로 가습된 대기를 로 내로 플로우시키고, 가열을 25분, 대기 방냉 10분의 사이클로, 샘플을 1000℃의 대기로로부터 출납하여, 80 사이클까지 가열과 냉각을 반복했다. 반복 산화 시험 후에, 시험편의 질량 변화를 전자 천칭으로 측정하여, 강재의 두께 감소량(㎎·㎝-2)을 산출했다.
또한, 하기 방법에 의해 표면 근방(표면으로부터 두께 방향 깊이 50㎛까지)의 평균 경도(Hv1) 및 모재의 평균 경도(두께 방향 중앙부에서의 평균 경도:Hv0)를 측정하고, 경도의 비(Hv1/Hv0)를 측정했다.
[평균 경도(Hv1 및 Hv0)의 측정 방법]
판 두께 중앙 부분에서 두께와 수직 방향으로 1㎜ 간격으로 3군데의 경도를 측정하고, 그들을 평균함으로써 모재의 평균 경도(Hv0)를 측정했다. 또한, 단면의 두께 방향으로 최표면으로부터 50㎛까지를 등간격으로 되도록 3군데 측정하고, 그들 3개의 데이터를 평균함으로써 표면 근방의 평균 경도(Hv1)를 측정했다.
상기 측정 결과[평균 경도 Hv1, Hv0, 경도비(Hv1/Hv0), 두께 감소량]를, 하기표 3 내지 5(시험 No.1 내지 96)에 나타낸다. 또한, 표 3 내지 5에 있어서, 언더라인이 그어져 있는 것은, 경도비(Hv1/Hv0)가 본 발명에서 규정하는 범위 외의 것이다. 또한, 동일한 강종을 사용한 것에서는, 위에서 아래로(예를 들어 시험 No.1로부터 4), 분사 압력이 1, 2, 4, 6kgf/㎠의 4단계의 결과를, 순차적으로 나타내고 있다.
Figure pct00003
Figure pct00004
Figure pct00005
이들 결과로부터, 다음과 같이 고찰할 수 있다. 본 발명에서 규정하는 화학 성분 조성을 벗어난 강종 R 내지 X를 사용한 샘플이라 하더라도, 예를 들어 강종 R을 사용한 시험 No.69 내지 72에서는, 두께 감소량이 232㎎·㎝-2 내지 129㎎·㎝-2까지 -103㎎·㎝-2의 질량 감소가 저감되어 있어, 화학 성분 조성과는 무관하게 숏 피닝 처리에 의한 표면 경도의 증가가 질량 감소의 저감에 일정한 효과를 갖는 것을 알 수 있다.
또한 숏 피닝의 효과가 충분히 얻어져 있지 않아, 실질적으로 처리하지 않은 것과 동등한 샘플(각 강종의 최상단의 수치)끼리에서, 강종 A 내지 Q와 강종 R 내지 X의 샘플을 비교하면, 숏 피닝 처리가 실질적으로 행해지지 않은 것과 동등했다고 하더라도, 화학 성분 조성을 본 발명에서 규정하는 범위 내로 함으로써 일정한 개선 효과를 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 예를 들어 시험 No.1과 시험 No.69를 비교하면, 강종 R을 강종 A의 화학 성분 조성으로 변경했다고 하면, 232㎎·㎝-2로부터 186㎎·㎝-2까지, -46㎎·㎝-2 개선할 수 있게 된다.
본 발명의 요건인 숏 피닝 처리에 의한 표면 경도와, 화학 성분 조성의 양쪽을 본 발명의 규정 범위 내로 한 경우에는, 각각 단독의 효과에서는 얻지 못하는 비약적인 개선 효과가 얻어지고 있다(시험 No.2 내지 4, 6 내지 8, 10 내지 12, 14 내지 16, 18 내지 20, 22 내지 24, 26 내지 28, 30 내지 32, 34 내지 36, 38 내지 40, 42 내지 44, 46 내지 48, 50 내지 52, 54 내지 56, 58 내지 60, 62 내지 64, 66 내지 68).
예를 들어 강종 A를 사용한 시험 No.4와 강종 R을 사용한 시험 No.69를 비교하면, 232㎎·㎝-2로부터 6㎎·㎝-2까지, -226㎎·㎝-2 저감되어 있어, 화학 성분 조성과 경도비(Hv1/Hv0)를 규정하는 것에 큰 상승 효과가 인정되는 것을 알 수 있다.
상술한 바와 같이, 강재 표면에의 숏 피닝 처리에 적합한 강재 성분을 선택함으로써, 상승 효과를 수반하는 스케일 박리성의 대폭적인 개선을 이룰 수 있으며, 화력 발전 설비의 운전·정지에 수반하는 스케일의 박리가 발생하기 어려워, 전열관의 폐색이나 터빈의 손상을 저감하는 것이 가능하게 된다.
본 발명을 상세하게 또한 특정한 실시 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하지 않고 여러 변경이나 수정을 더할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명확하다.
본 출원은, 2011년 12월 27일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-286431호)에 기초하는 것으로, 그 내용은 여기에 참조로서 도입된다.
본 발명의 내열 오스테나이트계 스테인리스강은, 화력 발전 설비의 보일러 전열관 재료로서 유용하며, 내스케일 박리성이 우수하다.

Claims (3)

  1. C:0.02 내지 0.2%(질량%를 의미. 이하, 화학 성분 조성에 대해서 동일함), Si:0.1 내지 1.5%, Mn:0.1 내지 3%, Ni:7 내지 13%, Cr:16 내지 20%, Cu:0.4 내지 4%, Nb:0.05 내지 0.6%, Ti:0.05 내지 0.6%, Zr:0.05 내지 0.35%, Ce:0.005 내지 0.1%, B:0.0005 내지 0.005%, N:0.001 내지 0.15%, S:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 P:0.05% 이하(0%를 포함하지 않음)를 각각 함유하고, 잔여부가 철 및 불가피 불순물을 포함하고, 표면으로부터 두께 방향 깊이 50㎛까지의 평균 경도(Hv1)와, 두께 방향 중앙부의 평균 경도(Hv0)의 비(Hv1/Hv0)가 1.20 이상인 것을 특징으로 하는, 내스케일 박리성이 우수한 내열 오스테나이트계 스테인리스강.
  2. 제1항에 있어서,
    Co:3% 이하(0%를 포함하지 않음), Mo:3% 이하(0%를 포함하지 않음), W:5% 이하(0%를 포함하지 않음), Ca:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음), Mg:0.005% 이하(0%를 포함하지 않음), V:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음), Ta:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음) 및 Hf:0.6% 이하(0%를 포함하지 않음)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 더 함유하는, 내스케일 박리성이 우수한 내열 오스테나이트계 스테인리스강.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 내열 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조되고, 화력 발전 설비의 전열관에 사용되는 것인, 스테인리스강관.
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Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5143960B1 (ja) * 2011-05-11 2013-02-13 株式会社神戸製鋼所 高温強度と耐繰返し酸化特性に優れた耐熱オーステナイト系ステンレス鋼
JP6289941B2 (ja) * 2014-03-05 2018-03-07 株式会社神戸製鋼所 オーステナイト系耐熱鋼
KR101676243B1 (ko) * 2014-12-02 2016-11-30 현대자동차주식회사 고온 강도 및 내산화성이 우수한 내열주강
KR101614622B1 (ko) 2014-12-26 2016-04-22 주식회사 포스코 연료전지용 오스테나이트계 스테인리스강
JP6250895B2 (ja) * 2015-06-04 2017-12-20 トヨタ自動車株式会社 オーステナイト系耐熱鋳鋼
EP3318651B1 (en) * 2015-07-01 2019-11-13 Nippon Steel Corporation Austenitic heat-resistant alloy and welded joint
CN105369128B (zh) * 2015-12-17 2017-08-08 江苏省沙钢钢铁研究院有限公司 奥氏体耐热铸钢、其制备方法及应用
CN105441829B (zh) * 2016-01-11 2017-07-11 宝银特种钢管有限公司 一种蒸汽发生器用08x18h10t不锈钢无缝钢管
US10202663B2 (en) * 2016-07-20 2019-02-12 Hitachi, Ltd. Shot peening treatment for cavitation erosion resistance
CN106544600A (zh) * 2016-12-15 2017-03-29 陆照福 一种奥氏体型沉淀硬化不锈钢锻件及其加工方法
KR101877786B1 (ko) * 2016-12-21 2018-07-16 한국기계연구원 내산화성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 그 제조 방법
CZ2016839A3 (cs) * 2016-12-29 2018-06-20 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob ochrany povrchu proti tvorbě okují při tváření vnitřním přetlakem zatepla
CN107400836A (zh) * 2017-01-18 2017-11-28 青海丰瑞镁业有限公司 一种金属镁钙冶炼用还原罐及其铸造工艺
BR112019012416A2 (pt) 2017-02-20 2020-02-27 Nippon Steel Corporation Chapa de aço e método para produção da mesma
CN106949318A (zh) * 2017-03-22 2017-07-14 南通盛立德金属材料科技有限公司 一种奥氏体型耐酸不锈钢管
CN107099753B (zh) * 2017-04-13 2020-02-04 山东远大锅炉配件制造有限公司 循环流化床锅炉风帽用稀土高铬镍钨多元合金耐热钢
JP6429957B1 (ja) * 2017-08-08 2018-11-28 新日鐵住金ステンレス株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法、ならびに燃料改質器および燃焼器の部材
US11339461B2 (en) * 2017-10-03 2022-05-24 Nippon Steel Corporation Austenitic stainless steel
EP4006179A4 (en) * 2019-07-25 2022-09-14 Nippon Steel Corporation AUSTENITIC STAINLESS STEEL MATERIAL AND WELDING JOINT
CN110484836B (zh) * 2019-09-24 2021-01-05 南京佑天金属科技有限公司 一种铪锆钛钼增强奥氏体不锈钢及其制备方法
CN112609126A (zh) * 2020-11-13 2021-04-06 宁波宝新不锈钢有限公司 一种核电设备用奥氏体不锈钢及其制备方法
CN113029075B (zh) * 2021-03-10 2024-02-06 西安热工研究院有限公司 现场快速判别火电厂用高温奥氏体钢炉管老化损伤程度的方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH024945A (ja) * 1988-06-10 1990-01-09 Hitachi Ltd 中性子照射下で高温高圧水にさらされるオーステナイト鋼及びその用途
JPH06322489A (ja) 1993-05-14 1994-11-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐水蒸気酸化性に優れたボイラ用鋼管
KR20060053943A (ko) * 2004-09-15 2006-05-22 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 관 내 표면의 스케일의 내박리성이 우수한 강관
JP2006307313A (ja) 2004-09-15 2006-11-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 管内表面のスケールの耐剥離性に優れた鋼管
WO2008023410A1 (fr) 2006-08-23 2008-02-28 Nkk Tubes Tuyau en acide inoxydable à base d'austénite pour chaudière, présentant une excellente résistance à l'oxydation par vapeur de haute température
WO2011155296A1 (ja) * 2010-06-09 2011-12-15 住友金属工業株式会社 耐水蒸気酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管およびその製造方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1049254C (zh) * 1994-05-06 2000-02-09 北京科技大学 耐蚀耐热钢内衬复合钢管的制造方法
JPH09165655A (ja) * 1995-12-14 1997-06-24 Nkk Corp 高温機器用オーステナイトステンレス鋼およびその製造方法
US20060266439A1 (en) * 2002-07-15 2006-11-30 Maziasz Philip J Heat and corrosion resistant cast austenitic stainless steel alloy with improved high temperature strength
JP4424471B2 (ja) * 2003-01-29 2010-03-03 住友金属工業株式会社 オーステナイト系ステンレス鋼およびその製造方法
WO2005038066A1 (ja) * 2003-10-20 2005-04-28 Kubota Corporation 時効延性及びクリープ破断強度に優れた水素製造反応管用耐熱鋳鋼
CN100577844C (zh) * 2005-04-04 2010-01-06 住友金属工业株式会社 奥氏体类不锈钢
JP2009068079A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐水蒸気酸化性に優れた鋼管
KR20110107370A (ko) * 2009-02-16 2011-09-30 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 금속관의 제조 방법
JP5143960B1 (ja) * 2011-05-11 2013-02-13 株式会社神戸製鋼所 高温強度と耐繰返し酸化特性に優れた耐熱オーステナイト系ステンレス鋼

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH024945A (ja) * 1988-06-10 1990-01-09 Hitachi Ltd 中性子照射下で高温高圧水にさらされるオーステナイト鋼及びその用途
JPH06322489A (ja) 1993-05-14 1994-11-22 Sumitomo Metal Ind Ltd 耐水蒸気酸化性に優れたボイラ用鋼管
KR20060053943A (ko) * 2004-09-15 2006-05-22 수미도모 메탈 인더스트리즈, 리미티드 관 내 표면의 스케일의 내박리성이 우수한 강관
JP2006307313A (ja) 2004-09-15 2006-11-09 Sumitomo Metal Ind Ltd 管内表面のスケールの耐剥離性に優れた鋼管
WO2008023410A1 (fr) 2006-08-23 2008-02-28 Nkk Tubes Tuyau en acide inoxydable à base d'austénite pour chaudière, présentant une excellente résistance à l'oxydation par vapeur de haute température
WO2011155296A1 (ja) * 2010-06-09 2011-12-15 住友金属工業株式会社 耐水蒸気酸化性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼管およびその製造方法

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Publication number Publication date
KR101600735B1 (ko) 2016-03-07
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