JPH0627306B2 - エチレン分解炉管用耐熱鋼 - Google Patents
エチレン分解炉管用耐熱鋼Info
- Publication number
- JPH0627306B2 JPH0627306B2 JP63310895A JP31089588A JPH0627306B2 JP H0627306 B2 JPH0627306 B2 JP H0627306B2 JP 63310895 A JP63310895 A JP 63310895A JP 31089588 A JP31089588 A JP 31089588A JP H0627306 B2 JPH0627306 B2 JP H0627306B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel
- content
- resistant steel
- heat
- rare earth
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Landscapes
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)
- Production Of Liquid Hydrocarbon Mixture For Refining Petroleum (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、ナフサ、エタン、ガスオイル等を水蒸気と
ともにに750℃〜1100℃の温度で加熱炉内に設けられた
耐熱鋼管内で分解し、エチレン等の軽質不飽和炭化水素
を製造する目的に使用される管(以下、エチレン分解炉
管という)の素材として用いる耐熱鋼に関する。
ともにに750℃〜1100℃の温度で加熱炉内に設けられた
耐熱鋼管内で分解し、エチレン等の軽質不飽和炭化水素
を製造する目的に使用される管(以下、エチレン分解炉
管という)の素材として用いる耐熱鋼に関する。
(従来の技術) エチレン分解炉管においては、合成樹脂(ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、塩化ビニル等)の需要増加に伴
い、エチレンの収率向上の点から反応が高温化し、また
反応速度向上のため小径管、異形管採用の動きが活発化
してきた。このような分解炉管(クラッキングチューブ
ともいう)の管内表面は、操業中に高温の含炭素化合物
流体、すなわち浸炭性のガス雰囲気にさらされるため、
一定の速度で炭素が析出するいわゆるコーキングが起き
る。ガス相から炭素が多量に析出すると管内面の有効断
面積を狭めるため、しばしば△Pの上昇、加熱効率の低
下等の操業上の弊害を生ずる。従って、実操業において
は一定頻度でクラッキングチューブ内部の炭素を機械的
に除去するいわゆるデコーキングを行う必要があり、か
かる操作のため装置の定常運転が妨げられて生産量が落
ち、プロセスの経済性が悪化する。このような問題は、
分解炉管を収率、収量を上げるのに有利な小径管にする
程厳しくなることが予想されることから、経済性が向上
する小径管の導入も見合わされているのが現状である。
ン、ポリプロピレン、塩化ビニル等)の需要増加に伴
い、エチレンの収率向上の点から反応が高温化し、また
反応速度向上のため小径管、異形管採用の動きが活発化
してきた。このような分解炉管(クラッキングチューブ
ともいう)の管内表面は、操業中に高温の含炭素化合物
流体、すなわち浸炭性のガス雰囲気にさらされるため、
一定の速度で炭素が析出するいわゆるコーキングが起き
る。ガス相から炭素が多量に析出すると管内面の有効断
面積を狭めるため、しばしば△Pの上昇、加熱効率の低
下等の操業上の弊害を生ずる。従って、実操業において
は一定頻度でクラッキングチューブ内部の炭素を機械的
に除去するいわゆるデコーキングを行う必要があり、か
かる操作のため装置の定常運転が妨げられて生産量が落
ち、プロセスの経済性が悪化する。このような問題は、
分解炉管を収率、収量を上げるのに有利な小径管にする
程厳しくなることが予想されることから、経済性が向上
する小径管の導入も見合わされているのが現状である。
上記のコーキングの防止を目的とした従来技術は極めて
少ない。例えば、特開昭63−31535号では、少なくとも
ガス相と接触する部材をCrを30%(本明細書において成
分含有量についての%は全て重量%である)以上含有す
る合金で構成した装置が提案されている。これは、Cr含
有量が25%程度の耐熱鋼では、浸炭酸化雰囲気に熱サイ
クルが加わる実操業環境下で保護的なCr2O3酸化被膜が
安定して生成せず、Fe、Niの酸化物が外表面に表れ、こ
れらの遷移金属元素が炭素析出の触媒作用を有しコーキ
ングを促進するため、酸化物最表面に遷移金属元素を地
金内部から拡散させないよう、Cr2O3酸化被膜を安定化
する目的で母材のCr含有量を30%以上にするというので
ある。
少ない。例えば、特開昭63−31535号では、少なくとも
ガス相と接触する部材をCrを30%(本明細書において成
分含有量についての%は全て重量%である)以上含有す
る合金で構成した装置が提案されている。これは、Cr含
有量が25%程度の耐熱鋼では、浸炭酸化雰囲気に熱サイ
クルが加わる実操業環境下で保護的なCr2O3酸化被膜が
安定して生成せず、Fe、Niの酸化物が外表面に表れ、こ
れらの遷移金属元素が炭素析出の触媒作用を有しコーキ
ングを促進するため、酸化物最表面に遷移金属元素を地
金内部から拡散させないよう、Cr2O3酸化被膜を安定化
する目的で母材のCr含有量を30%以上にするというので
ある。
しかしながら、Crを30%以上含有する鋼では、安定した
完全オーステナイト相を得るのにNi含有量を高くする必
要があるため、クリープ強度に大きく寄与する積層欠陥
エネルギーが減少する結果、クリープ強度、衝撃値とも
に極めて低くなる。従って、Cr含有量が30%以上の鋼を
使用する場合には、例えば特開昭63−77736 号公報に提
案されるように二重管として適用する方向にある。即
ち、高温強度に優れる材質を用いた外管と浸炭性ガスと
接触する内管から構成される二重管の内管用材料として
用いるのである。
完全オーステナイト相を得るのにNi含有量を高くする必
要があるため、クリープ強度に大きく寄与する積層欠陥
エネルギーが減少する結果、クリープ強度、衝撃値とも
に極めて低くなる。従って、Cr含有量が30%以上の鋼を
使用する場合には、例えば特開昭63−77736 号公報に提
案されるように二重管として適用する方向にある。即
ち、高温強度に優れる材質を用いた外管と浸炭性ガスと
接触する内管から構成される二重管の内管用材料として
用いるのである。
二重管の場合には、耐コーキング性に優れる高Cr材から
成る内管は強度部材とならないため、この分だけ肉厚を
厚くする必要があることから加熱効率の低下、材料費の
アップ等の問題を有する。また、上記の高Cr鋼は、通常
の API-HP、ASTM-HK40のような耐熱鋼に較べて加工性に
劣るため、製管および施工に際してコストがかかるとい
う欠点もある。
成る内管は強度部材とならないため、この分だけ肉厚を
厚くする必要があることから加熱効率の低下、材料費の
アップ等の問題を有する。また、上記の高Cr鋼は、通常
の API-HP、ASTM-HK40のような耐熱鋼に較べて加工性に
劣るため、製管および施工に際してコストがかかるとい
う欠点もある。
(発明が解決しようとする課題) 上記のような事情から、エチレン分解炉管材料として高
温で高強度を有し、加工性、溶接性その他の実用性能の
点で従来の耐熱鋼と同等以上で、しかも耐コーキング性
に優れる材料の開発が望まれてきた。本発明は、かかる
要請に応えることを課題とする。
温で高強度を有し、加工性、溶接性その他の実用性能の
点で従来の耐熱鋼と同等以上で、しかも耐コーキング性
に優れる材料の開発が望まれてきた。本発明は、かかる
要請に応えることを課題とする。
クラッキングチューブの管内表面が実操業条件下でさら
される含炭素化合物主体のガス雰囲気は、鋼にとっては
浸炭性であるため、平衡論的には炭素がガス相から析出
する雰囲気である。このような炭素析出反応は鋼表面に
生成した酸化スケールの表面性状に大きく影響されるた
め、酸化スケール表面の反応性が大きく影響する。即
ち、析出反応には反応サイトが必要であるが、前述のよ
うにFe、Ni等の遷移金属元素が反応サイトとして作用す
ることが判っている。従って、鋼表面での炭素析出反応
を抑制するためには反応サイトの数を減らせば良く、酸
化スケールの主体であるCr2O3の安定性を向上させれば
よい。Cr2O3の安定性を増す一つの方法は、前掲の特開
昭63−31535 号公報にも示されるようなCr含有量を大幅
に高めることである。しかし、Cr含有量を過大にすると
前述のように加工性が劣化し、またクリープ強度に有利
なオーステナイト相を得ることが困難となるためクリー
プ強度が低下する。従って、優れた高温強度を有する材
料として使用されている従来鋼では高温強度、組織安定
性、製造性等の観点から母材Cr量を25%程度に設定して
いる。このような従来鋼では生成するCr2O3の安定性は
十分ではなく、実操業条件下では酸化スケール最表面に
Fe、Ni等の遷移金属を主体とした酸化スケールも生成
し、酸化スケール表面が活性化してしまう。一方、生成
するCr2O3酸化スケールの安定性を上げるため、母材Cr
量を増加すると、加工性、高温強度、組織安定性等に問
題が生ずる。
される含炭素化合物主体のガス雰囲気は、鋼にとっては
浸炭性であるため、平衡論的には炭素がガス相から析出
する雰囲気である。このような炭素析出反応は鋼表面に
生成した酸化スケールの表面性状に大きく影響されるた
め、酸化スケール表面の反応性が大きく影響する。即
ち、析出反応には反応サイトが必要であるが、前述のよ
うにFe、Ni等の遷移金属元素が反応サイトとして作用す
ることが判っている。従って、鋼表面での炭素析出反応
を抑制するためには反応サイトの数を減らせば良く、酸
化スケールの主体であるCr2O3の安定性を向上させれば
よい。Cr2O3の安定性を増す一つの方法は、前掲の特開
昭63−31535 号公報にも示されるようなCr含有量を大幅
に高めることである。しかし、Cr含有量を過大にすると
前述のように加工性が劣化し、またクリープ強度に有利
なオーステナイト相を得ることが困難となるためクリー
プ強度が低下する。従って、優れた高温強度を有する材
料として使用されている従来鋼では高温強度、組織安定
性、製造性等の観点から母材Cr量を25%程度に設定して
いる。このような従来鋼では生成するCr2O3の安定性は
十分ではなく、実操業条件下では酸化スケール最表面に
Fe、Ni等の遷移金属を主体とした酸化スケールも生成
し、酸化スケール表面が活性化してしまう。一方、生成
するCr2O3酸化スケールの安定性を上げるため、母材Cr
量を増加すると、加工性、高温強度、組織安定性等に問
題が生ずる。
結局、Cr含有量が25%程度であって、しかし安定性に優
れるCr2O3被膜が生成するような耐熱鋼が最も望まし
い。
れるCr2O3被膜が生成するような耐熱鋼が最も望まし
い。
本発明の目的は、Cr含有量が30%未満、例えば25%程度
で、高温強度をはじめとする基本的性質が従来の耐熱鋼
と同等以上であり、しかもエチレン分解反応条件下で、
安定なCr2O3被膜が生成し、耐コーキング性に優れた耐
熱鋼を提供することにある。
で、高温強度をはじめとする基本的性質が従来の耐熱鋼
と同等以上であり、しかもエチレン分解反応条件下で、
安定なCr2O3被膜が生成し、耐コーキング性に優れた耐
熱鋼を提供することにある。
(課題を解決するための手段) 本発明者は、Cr含有量がおよそ25%前後の耐熱鋼の耐コ
ーキング性を向上させるには、表面に生成するCr2O3被
膜と地金との密着性を向上させ、酸化被膜表面での炭素
析出反応活性を低減することが必要があると考えた。
ーキング性を向上させるには、表面に生成するCr2O3被
膜と地金との密着性を向上させ、酸化被膜表面での炭素
析出反応活性を低減することが必要があると考えた。
本発明者の研究結果によれば、エチレン分解反応の実操
業条件下で生成するCr2O3被膜(酸化スケール)の安定
性には、母材のS(硫黄)の含有量が大きく影響する。
即ち、母材中に不純物として存在するSがスケールと地
金の界面に偏析することにより、Cr2O3酸化スケールの
密着性が著しく低下する。そこで、地金と酸化スケール
との界面に偏析するSを減少せしめるため種々検討した
結果、偏析するS分を希土類元素との化合物として捕捉
すれば、上記Sの幣害の除去が可能であることが判明し
た。
業条件下で生成するCr2O3被膜(酸化スケール)の安定
性には、母材のS(硫黄)の含有量が大きく影響する。
即ち、母材中に不純物として存在するSがスケールと地
金の界面に偏析することにより、Cr2O3酸化スケールの
密着性が著しく低下する。そこで、地金と酸化スケール
との界面に偏析するSを減少せしめるため種々検討した
結果、偏析するS分を希土類元素との化合物として捕捉
すれば、上記Sの幣害の除去が可能であることが判明し
た。
上記の知見に基づく本発明は、下記の耐熱鋼をその要旨
とする。
とする。
『クロム含有量が30重量%未満で、不純物として含有さ
れるSの実質的に全量が希土類元素との化合物として固
定されていることを特徴とするエチレン分解炉管用耐熱
鋼』 上記本発明の耐熱鋼は、例えば、ASTMのHK40、APIのALL
OY800H、同じくHPのような従来から知られているクロム
含有量が30%未満の耐熱鋼を、エチレン分解炉管用とし
て改良したものである。従って、クロム以外の合金成分
の含有量も従来この用途に用いられてきた耐熱鋼と基本
的には同じでよい。特に望ましい組成の例は、本出願人
が特開昭57−23050 号公報によって提案した耐熱鋼のう
ちのCrが30%未満の範囲である。即ち、 C:0.05〜0.30%、 Si:5 %以下、 Mn:10%以下、 Cr:15〜30%未満 Ni:15〜50%、 Ti:0.01〜2.0% Al:0.01〜2.0%、 および B:0.001〜0.03%とZr:0.005〜0.3%の1種以上を含
有する鋼。
れるSの実質的に全量が希土類元素との化合物として固
定されていることを特徴とするエチレン分解炉管用耐熱
鋼』 上記本発明の耐熱鋼は、例えば、ASTMのHK40、APIのALL
OY800H、同じくHPのような従来から知られているクロム
含有量が30%未満の耐熱鋼を、エチレン分解炉管用とし
て改良したものである。従って、クロム以外の合金成分
の含有量も従来この用途に用いられてきた耐熱鋼と基本
的には同じでよい。特に望ましい組成の例は、本出願人
が特開昭57−23050 号公報によって提案した耐熱鋼のう
ちのCrが30%未満の範囲である。即ち、 C:0.05〜0.30%、 Si:5 %以下、 Mn:10%以下、 Cr:15〜30%未満 Ni:15〜50%、 Ti:0.01〜2.0% Al:0.01〜2.0%、 および B:0.001〜0.03%とZr:0.005〜0.3%の1種以上を含
有する鋼。
或いは更に、Mo:0.5〜3.0%を含有する鋼。
上記の望ましい組成について、各成分の含有量の選定理
由を概説すると次のとおりである。
由を概説すると次のとおりである。
Cは、耐熱鋼として必要な引張強さとクリープ破断強度
を向上さるのに有効な元素で、0.05%以上必要である
が、0.30%を超えると固溶化処理の状態で未固溶の炭化
物が残り、高温強度に寄与しなくなる。
を向上さるのに有効な元素で、0.05%以上必要である
が、0.30%を超えると固溶化処理の状態で未固溶の炭化
物が残り、高温強度に寄与しなくなる。
Siは、脱酸剤として必要なだけでなく、耐浸炭性を著し
く高める元素である。しかし、5 %を超えると溶接性が
劣化し、組織も不安定になる。
く高める元素である。しかし、5 %を超えると溶接性が
劣化し、組織も不安定になる。
Mnは、脱酸および加工性改善のために添加される。Mnは
またオーステナイト安定化元素であるため、Niの一部を
Mnで置換することもできるが、過剰に添加すると耐熱特
性が劣化するので10%以下の含有量にとどめるのがよ
い。
またオーステナイト安定化元素であるため、Niの一部を
Mnで置換することもできるが、過剰に添加すると耐熱特
性が劣化するので10%以下の含有量にとどめるのがよ
い。
Crは、15%未満では必要な強度が得られず、また耐酸化
性にも劣る。ただし、その含有量を30%以上にすると、
多くの弊害が現れることは、先に詳しく述べたとおりで
ある。
性にも劣る。ただし、その含有量を30%以上にすると、
多くの弊害が現れることは、先に詳しく述べたとおりで
ある。
Niは、Cr含有量に応じて安定した完全オーステナイト組
織を得るために必要である。ただし、過剰な添加は合金
の価格を上昇させるだけで好ましくない。15〜50%が適
正含有量である。
織を得るために必要である。ただし、過剰な添加は合金
の価格を上昇させるだけで好ましくない。15〜50%が適
正含有量である。
TiおよびAlは、それぞれ0.01%以上の微量の添加でも高
温強度および延性、靭性の改善に大きく寄与する。しか
し、それぞれ含有量が2%を超えると加工性や溶接性が
劣化する。
温強度および延性、靭性の改善に大きく寄与する。しか
し、それぞれ含有量が2%を超えると加工性や溶接性が
劣化する。
BおよびZrは、それぞれ 0.001%以上、0.005 %以上で
粒界を強化し高温強度特性を改善するのに有効な元素で
ある。しかし、Bの場合は0.03、Zrの場合は 0.3%を超
えると溶接性を損なう。
粒界を強化し高温強度特性を改善するのに有効な元素で
ある。しかし、Bの場合は0.03、Zrの場合は 0.3%を超
えると溶接性を損なう。
Moは、固溶強化形素として高温強度の向上に有効であ
る。この効果を期待して添加する場合には、0.5%以上
の含有量とする。ただし、3.0%を超える含有量になる
と加工性が劣化し、組織も不安定になる。
る。この効果を期待して添加する場合には、0.5%以上
の含有量とする。ただし、3.0%を超える含有量になる
と加工性が劣化し、組織も不安定になる。
本発明の耐熱鋼は、例えば上記のような基本組成に、S
との親和性の大きな希土類元素を添加してSの実質的に
全量を化合物として固定したことを特徴とする。
との親和性の大きな希土類元素を添加してSの実質的に
全量を化合物として固定したことを特徴とする。
(作用) 地金と酸化スケールとの界面に偏析した鋼中のSは、そ
の原子半径が金属原子および酸素原子の半径と異なるた
めに、スケールと地金の界面の原子配列を乱し界面構造
を変化させて、スケールの密着性を悪くするものと考え
られる。そこでこのSを希土類元素と結合させ(例え
ば、Yを添加した場合にはY2S3となる)、結果的に地金
と酸化スケールの界面に偏析するS分を化合物として消
費せしめて遊離したSを無くすれば、Cr2O3酸化スケー
ルの密着性を大幅に向上させることができるのである。
の原子半径が金属原子および酸素原子の半径と異なるた
めに、スケールと地金の界面の原子配列を乱し界面構造
を変化させて、スケールの密着性を悪くするものと考え
られる。そこでこのSを希土類元素と結合させ(例え
ば、Yを添加した場合にはY2S3となる)、結果的に地金
と酸化スケールの界面に偏析するS分を化合物として消
費せしめて遊離したSを無くすれば、Cr2O3酸化スケー
ルの密着性を大幅に向上させることができるのである。
Sとの親和力の大きな希土類元素は一般に3価の化合物
となる。従って、鋼中Sと希土類元素との化合物はR2S3
の形(Rは希土類元素)をとる。Sの原子量が32、希土
類元素の原子量は、例えばYで89、Laで139、Ceで140で
あることを勘案すると、鋼中Sを完全に希土類元素で捕
捉するための希土類元素の必要量が計算できる。
となる。従って、鋼中Sと希土類元素との化合物はR2S3
の形(Rは希土類元素)をとる。Sの原子量が32、希土
類元素の原子量は、例えばYで89、Laで139、Ceで140で
あることを勘案すると、鋼中Sを完全に希土類元素で捕
捉するための希土類元素の必要量が計算できる。
例えばY添加の場合には、 La添加の場合には同様に Ce添加の場合も同様に と計算される。
即ち、例えばYを用いる場合は、鋼中のS含有量(%)
の約1.9 倍の量(%)以上のYを添加すれば、理論上は
Sの全量をY2S3として固定できるが、実際には、希土類
元素の添加歩留りを考慮して、これよりも多めに添加す
ることになる。
の約1.9 倍の量(%)以上のYを添加すれば、理論上は
Sの全量をY2S3として固定できるが、実際には、希土類
元素の添加歩留りを考慮して、これよりも多めに添加す
ることになる。
希土類元素の添加は、1種でもよいが、2種以上を複合
添加してもよい。ミッシュメタルとして添加しても差し
支えない。
添加してもよい。ミッシュメタルとして添加しても差し
支えない。
希土類添加の前の耐熱鋼のS分はできるだけ低くしてお
くのが望ましい。しかし、通常の不純物レベルのS含有
量であっても、それに相当する希土類元素の添加を行え
ば、耐コーキング性の向上という本発明の目的は達成で
きる。
くのが望ましい。しかし、通常の不純物レベルのS含有
量であっても、それに相当する希土類元素の添加を行え
ば、耐コーキング性の向上という本発明の目的は達成で
きる。
以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明す
る。
る。
(実施例1) 第1表に供試材の化学組成を示す。ベースとしたのは、
高温強度に優れる鋼の一つとして提案された前記特開昭
57−23050 公報の25Cr−38Ni−1.8Si−Mo、Ti、B、Zr
耐熱鋼(第1表の従来鋼1がこれに相当)である。S含
有量は0.002 %一定とし、そのS分を化合物として固定
するため、希土類元素(Y、La及びCe)を所定量添加し
た。溶製は17kg真空溶解炉で行い、鍛造熱延して7t×
100w×530(mm)の熱延板とした。軟化処理後冷間圧
延で4.9t×100w×380(mm)の形状の冷延板とし、125
0℃で10分間加熱後水冷処理した板より10w×25×3t
(mm)の試験片を切り出し、試験に供した。
高温強度に優れる鋼の一つとして提案された前記特開昭
57−23050 公報の25Cr−38Ni−1.8Si−Mo、Ti、B、Zr
耐熱鋼(第1表の従来鋼1がこれに相当)である。S含
有量は0.002 %一定とし、そのS分を化合物として固定
するため、希土類元素(Y、La及びCe)を所定量添加し
た。溶製は17kg真空溶解炉で行い、鍛造熱延して7t×
100w×530(mm)の熱延板とした。軟化処理後冷間圧
延で4.9t×100w×380(mm)の形状の冷延板とし、125
0℃で10分間加熱後水冷処理した板より10w×25×3t
(mm)の試験片を切り出し、試験に供した。
耐コーキング性の評価は、#600研磨にて試験片表面を
調整した後、アセトン、メタノールで脱脂し、80%CH4
−20%H2Oガス気流1000℃で2時間加熱する間にガス中
から析出した炭素量を測定することにより行った。析出
炭素量の測定には、試験片表面に付着析出した炭素を燃
焼させて二酸化炭素とした後、二酸化炭素ガス量を定量
する方法を用いた。なお、試験結果のばらつきを考慮し
て、試験片は同種のものを3個以上使用した。
調整した後、アセトン、メタノールで脱脂し、80%CH4
−20%H2Oガス気流1000℃で2時間加熱する間にガス中
から析出した炭素量を測定することにより行った。析出
炭素量の測定には、試験片表面に付着析出した炭素を燃
焼させて二酸化炭素とした後、二酸化炭素ガス量を定量
する方法を用いた。なお、試験結果のばらつきを考慮し
て、試験片は同種のものを3個以上使用した。
第1図にY添加量と耐コーキング性(炭素の析出量)と
の関係を示す。
の関係を示す。
第1図の結果から、0.002%のS分をY2S3として固定す
るためには、0.004%以上のYの含有が必要であり、試
験結果のばらつきを考慮しても、0.004%以上Yを含む
鋼ではY無添加鋼に比較して耐コーキング性が顕著に向
上することがわかる。Yの含有量が0.004%を超えても
耐コーキング性は良好であった。
るためには、0.004%以上のYの含有が必要であり、試
験結果のばらつきを考慮しても、0.004%以上Yを含む
鋼ではY無添加鋼に比較して耐コーキング性が顕著に向
上することがわかる。Yの含有量が0.004%を超えても
耐コーキング性は良好であった。
第2図にY以外の代表的な希土類元素であるLa及びCeを
含む鋼の耐コーキング性を示した。希土類元素の種類を
問わず、所定量(即ち、母材の含有Sを化合物として固
定するのに必要な量)含有させることで鋼表面に生成す
るCr2O3酸化スケール被膜を安定させ、スケール表面の
反応性を不活性化して耐コーキング性を改善できること
が確認された。
含む鋼の耐コーキング性を示した。希土類元素の種類を
問わず、所定量(即ち、母材の含有Sを化合物として固
定するのに必要な量)含有させることで鋼表面に生成す
るCr2O3酸化スケール被膜を安定させ、スケール表面の
反応性を不活性化して耐コーキング性を改善できること
が確認された。
第3図は、Cr含有量を高くした40Cr−50Ni鋼(第1表の
従来鋼2…希土類元素を含まず)と、Cr含有量が約25%
で希土類元素を含まないもの(図中、〇で示す)と希土
類元素を含むもの(同●)の耐コーキング性を比較した
図である。図示のとおり、Cr含有量が25%程度であって
も、希土類元素が所定量以上含有されていれば、その耐
コーキング性は、Cr40%の耐熱鋼を凌いでいる。
従来鋼2…希土類元素を含まず)と、Cr含有量が約25%
で希土類元素を含まないもの(図中、〇で示す)と希土
類元素を含むもの(同●)の耐コーキング性を比較した
図である。図示のとおり、Cr含有量が25%程度であって
も、希土類元素が所定量以上含有されていれば、その耐
コーキング性は、Cr40%の耐熱鋼を凌いでいる。
クラッキングチューブとして要求される種々の性能とし
て、耐コーキング性以外に高温強度特性、組織安定性が
ある。第2表は本発明鋼の高温強度および組織安定性を
検討した結果である。比較のため第1表の従来鋼1およ
び2の結果も掲げた。なお、クリープ破断強度は、1000
℃×1000時間の破断強度、衝撃値は1000℃で1000時間時
効処理した後の常温衝撃試験の結果である。
て、耐コーキング性以外に高温強度特性、組織安定性が
ある。第2表は本発明鋼の高温強度および組織安定性を
検討した結果である。比較のため第1表の従来鋼1およ
び2の結果も掲げた。なお、クリープ破断強度は、1000
℃×1000時間の破断強度、衝撃値は1000℃で1000時間時
効処理した後の常温衝撃試験の結果である。
第2表から、本発明鋼は従来鋼1と同等以上の性能を有
することが明らかである。なお、本発明の耐熱鋼の加工
性および溶接性も従来鋼と同等以上であることも確認し
ている。
することが明らかである。なお、本発明の耐熱鋼の加工
性および溶接性も従来鋼と同等以上であることも確認し
ている。
Crを40%含有する従来鋼2は安定した完全オーステナイ
ト相を得るのにNiを50%と多量に含有させているため、
クリープ強度、衝撃値ともに極めて低い。
ト相を得るのにNiを50%と多量に含有させているため、
クリープ強度、衝撃値ともに極めて低い。
(実施例2) 第3表は、S含有量の異なる鋼における希土類元素添加
の効果をみるための供試材の化学組成を示すものであ
る。
の効果をみるための供試材の化学組成を示すものであ
る。
試験片の調整および試験方法は実施例1と同様にして、
耐コーキング性を調査しその結果を第4図に示した。ま
た、第5図に同じデータを固溶S(希土類元素およびMn
等と化合していないS)の量で整理した結果を示す。
耐コーキング性を調査しその結果を第4図に示した。ま
た、第5図に同じデータを固溶S(希土類元素およびMn
等と化合していないS)の量で整理した結果を示す。
第4図および第5図に示されるように、Y添加がない場
合には、耐コーキング性は固溶S量に顕著に影響され、
固溶S量が少ない程耐コーキング性に優れる結果となっ
ている。しかしながら、鋼中S量を0.002%程度以下に
低減するのはこの成分系では溶製上困難である。従っ
て、耐コーキング性を高めるため固溶S量を低減せしめ
る方法として、希土類元素を所定量添加する方法が、極
めて有効な方法であるといえる。Yを所定量添加した鋼
においては、鋼中S量が、例えば0.023 %と高い場合で
も、固溶S量は1ppm 未満と極く少なくなり、その結果
耐コーキング性は顕著に向上している。
合には、耐コーキング性は固溶S量に顕著に影響され、
固溶S量が少ない程耐コーキング性に優れる結果となっ
ている。しかしながら、鋼中S量を0.002%程度以下に
低減するのはこの成分系では溶製上困難である。従っ
て、耐コーキング性を高めるため固溶S量を低減せしめ
る方法として、希土類元素を所定量添加する方法が、極
めて有効な方法であるといえる。Yを所定量添加した鋼
においては、鋼中S量が、例えば0.023 %と高い場合で
も、固溶S量は1ppm 未満と極く少なくなり、その結果
耐コーキング性は顕著に向上している。
(発明の効果) 前述のとおり、本発明によれば高温の含炭素化合物流体
との接触を余儀なくされる耐熱鋼の高温強度特性、組織
安定性、加工性、溶接性等を劣化させることなく耐コー
キング性が大幅に改善された耐熱鋼が得られる。この耐
熱鋼は製造コストも従来の同種の材料と大差ないことか
ら、エチレン分解炉管材料として実用性の高いものであ
る。
との接触を余儀なくされる耐熱鋼の高温強度特性、組織
安定性、加工性、溶接性等を劣化させることなく耐コー
キング性が大幅に改善された耐熱鋼が得られる。この耐
熱鋼は製造コストも従来の同種の材料と大差ないことか
ら、エチレン分解炉管材料として実用性の高いものであ
る。
第1図は、耐熱鋼のY含有量と耐コーキング性との関係
を示す図、第2図は、耐熱鋼に含有される希土類元素の
種類と、耐コーキング性との関係を示す図、第3図は、
耐熱鋼のCr含有量と希土類元素添加による耐コーキング
性の相違を示す図、第4図はS含有量の異なる耐熱鋼に
おけるY添加と耐コーキング性との関係を示す図、第5
図は、耐熱鋼の固溶Sと耐コーキング性との関係を示す
図、 である。
を示す図、第2図は、耐熱鋼に含有される希土類元素の
種類と、耐コーキング性との関係を示す図、第3図は、
耐熱鋼のCr含有量と希土類元素添加による耐コーキング
性の相違を示す図、第4図はS含有量の異なる耐熱鋼に
おけるY添加と耐コーキング性との関係を示す図、第5
図は、耐熱鋼の固溶Sと耐コーキング性との関係を示す
図、 である。
Claims (1)
- 【請求項1】クロム含有量が30重量%未満で、不純物と
して含有されるSの実質的に全量が希土類元素との化合
物として固定されていることを特徴とするエチレン分解
炉管用耐熱鋼。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63310895A JPH0627306B2 (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | エチレン分解炉管用耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63310895A JPH0627306B2 (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | エチレン分解炉管用耐熱鋼 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02156049A JPH02156049A (ja) | 1990-06-15 |
JPH0627306B2 true JPH0627306B2 (ja) | 1994-04-13 |
Family
ID=18010676
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63310895A Expired - Lifetime JPH0627306B2 (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | エチレン分解炉管用耐熱鋼 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0627306B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2728271A1 (fr) * | 1994-12-20 | 1996-06-21 | Inst Francais Du Petrole | Acier anti-cokage |
TW548334B (en) * | 1997-08-20 | 2003-08-21 | Jgc Corp | Heating furnace and method of manufacturing the same |
CN103320712A (zh) * | 2013-06-08 | 2013-09-25 | 哈尔滨市屹昂科技开发有限公司 | 三氧化二铝型耐高温耐腐蚀高强度合金钢及其制备方法 |
CN115772626B (zh) * | 2022-11-17 | 2023-11-28 | 华能国际电力股份有限公司 | 一种镍基高温合金及其制备方法和应用 |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5741356A (en) * | 1980-08-23 | 1982-03-08 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Austenite steel with superior oxidation resistance at high temperature |
JPS57153734A (en) * | 1981-03-17 | 1982-09-22 | Jgc Corp | Apparatus capable of preventing carbon deposition |
JPS61276948A (ja) * | 1985-05-30 | 1986-12-06 | Nippon Kokan Kk <Nkk> | 熱間加工性の優れた高クロム合金鋼 |
JPS627832A (ja) * | 1985-07-03 | 1987-01-14 | Nippon Steel Corp | 熱間加工性の優れた高合金鋼 |
JPS6331535A (ja) * | 1986-07-23 | 1988-02-10 | Jgc Corp | 炭素析出抑止性含炭素化合物処理装置 |
-
1988
- 1988-12-08 JP JP63310895A patent/JPH0627306B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH02156049A (ja) | 1990-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0016225B1 (en) | Use of an austenitic steel in oxidizing conditions at high temperature | |
JP5171687B2 (ja) | 耐コークス化性が要求される用途におけるオーステナイト系ステンレス鋼の使用 | |
EP0548405B1 (en) | Heat-resistant alloy having high creep rupture strength under high-temperature low-stress conditions and excellent resistance to carburization | |
JP3265599B2 (ja) | ニッケル基耐熱合金 | |
CN112853155A (zh) | 具有优异高温耐腐蚀性和抗蠕变性的高铝奥氏体合金 | |
JPH11323498A (ja) | 耐コ―クス化特性を含む適用における僅かに合金となされた鋼の使用法 | |
JPH072981B2 (ja) | 耐熱合金 | |
JPH0627306B2 (ja) | エチレン分解炉管用耐熱鋼 | |
JP3271344B2 (ja) | 加工性に優れるニッケル基耐熱合金 | |
JPH08218152A (ja) | 耐コークス化性鋼 | |
JP3895089B2 (ja) | 耐浸炭性及び耐メタルダスティング性にすぐれる耐熱合金 | |
JP3265603B2 (ja) | ニッケル基耐熱合金 | |
JP3265602B2 (ja) | ニッケル基耐熱合金 | |
JPH051344A (ja) | 耐コーキング性に優れたエチレン分解炉管用耐熱鋼 | |
JP3422803B2 (ja) | Cr−Ni系耐熱鋼 | |
JPH01152245A (ja) | 耐浸炭性にすぐれる耐熱合金 | |
JP3921943B2 (ja) | Ni基耐熱合金 | |
JP3250436B2 (ja) | 耐浸炭性に優れた耐熱合金 | |
JPH05239577A (ja) | 加工性に優れるニッケル基耐熱合金 | |
JPH0735555B2 (ja) | 耐コーキング性エチレン分解炉管用耐熱鍛伸鋼 | |
JP3230269B2 (ja) | 加工性に優れるニッケル基耐熱合金 | |
JPH0593240A (ja) | 炭化水素類の熱分解・改質反応用管 | |
JP3271345B2 (ja) | 加工性に優れるニッケル基耐熱合金 | |
JPH07258780A (ja) | 耐浸炭性に優れた耐熱合金 | |
JPH01298136A (ja) | 耐浸炭性にすぐれる耐熱鋳鋼 |