JPS6369945A

JPS6369945A - オ−ステナイト系耐熱鋼

Info

Publication number: JPS6369945A
Application number: JP21064686A
Authority: JP
Inventors: Fujimitsu Masuyama; 不二光増山; Fumio Mitsuura; 満浦　不三男
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1986-09-09
Filing date: 1986-09-09
Publication date: 1988-03-30

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は発電用ボイラ及び化学プラントの熱交換器、配
管に適用されるオーステナイト系耐熱鋼に関する。

〔従来の技術〕

発電用ボイラ及び化学プラントの熱交換器にはＳＵＢ　
５０，４ＨＴＢが従来から多用されている。しかし、Ｓ
ＵＳ　３０４ＨＴＢは１８Ｃｒ−８Ｎｉ系オーステナイ
トステンレス鋼の中では最も高温強度が低く、ＳＵＳ　
３４７ＨＴＢ、　５ｔ７Ｓ　５２１　Ｈ’ｌ’Ｂ及び５
ｔＴＳ５１６ＨＴＢに比べて管厚が厚くなり重量が増加
する欠点がある。　ＳＵＳ　５０４ＨＴＢの高温強度向
上の手段として、ＳＵＳ　５２１　ＨＴＢ　−？　８Ｕ
Ｓ　３４７ＨＴＢに添加されるＴ１やＮｂをそれぞれ約
１５％添加することによって、８ＵＳ　３４７ＨＴＢ並
の強度が得られた材料もある。しかし、Ｔ１とＮｂを合
計した添加量は従来鋼種の場合とほぼ同様であり、ＳＵ
Ｓ　５０４ＨＴＢに比べて価格が高くなることになる。

従来から＠量成分元索の添加によるクリープ強度の向上
については筏々試みられているが、これまでに大巾な強
度同上を達成した例はない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明はＳＵＳ　１４ＨＴＨの高温強度を微量成分元素
の添加によって向上させ、８ＵＳ　５４７Ｈ’Ｉ’Ｅと
同等の強度としたオーステナイト系耐熱鋼を提供しよう
とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、（１１重量％で、Ｃ０．ｏｌ　〜０．１％、Ｓｉ≦０．
　７５％、Ｍｎ＜２％、Ｐ≦Ｑ、０４％、Ｓ≦α０３チ
、Ｎｉ８〜１１％、Ｃｒ１８〜２０％を含み、残部Ｆｅ
　　及び不可避の不純物からなる基本組成に、ＮｂＣＬ
　０１〜ＩＩＬ３２（但しＮ’ｂ　（８Ｘ　０％）を含
んでなることを特徴とするオーステナイト系耐熱鋼及び（２）　　重量チで、Ｃｒ１８〜２％、Ｓ１≦１７５％
、Ｍｎ６２％、Ｐ≦０．Ｏ４％、Ｓ≦α０３％、Ｎｉ８
〜１１％、Ｃｒ１８〜２０　％’に含み、残部Ｆｅ　　
及び不可避の不純物からなる基本組成に、Ｎｂ　０．　
０１〜［１Ｌ３２（但しＮ’ｂ　（８Ｘ　Ｃ’％）及び
Ｂα００１〜α０１チを含んでなることｔ″特徴するオ
ーステナイト系耐熱鋼である＠すなわち本発明は、ＳＵＳ　５０４ＨＴＢの基本成分に
特定微量のＮｂ又はＮｂとＢｔ″添加させることにより
、上記目的を達成させたものである。

以下、本発明のオーステナイト系ステンレス鋼の成分駆
足理由について詳述する。以下、チは重ｉ′％を意味す
る。

１）　　ＣはＮｌ）やＣｒと結合して炭化物を生成し、
それによってクリープ強度を上昇させるが、本発明の場
合α０１％未満では十分な効果がなく、α１％を越えて
添加すると粒界腐食が生じやすくなる。従ってα０１〜
０．１％とし次。

２）Ｓｌ　　は脱酸剤として使用されるが、Ｃｒｔとの
関係で［１Ｌ７５％を越えると高温使用中にσ相が析出
し、オーステナイト相を不安定にするので１％以下とし
た。

５）　　Ｍｎ　　はオーステナイトを安定化する元素で
あり、Ｎｉと同様の効果を有するが、２襲を越えて添加
した場合、常温強度が高くなり、加工性を害する。従っ
て２チ以下とじ九。

４）　　Ｐ及びＳは不純物元素として粒界に偏析し、高
温強度を低下させるとともにクリープ延性を低下させる
ので、それぞれ、α０４％以下及びα０３％以下とした
。

５）Ｎ１はＯｒとともに耐食性を向上させるが、Ｃｒ　
量との関係により、基地をオーステナイトに保つために
８％以上が必畏であり、１１％までの添加で十分効果が
得られる。また、１１％を越えての添加は価格が高くな
る。従って８〜１１チとした。

６）　　Ｃｒ　は高温での耐食性を高める上で、Ｎｉと
ともに有効に作用するが、１８−未満では耐食性が不十
分であり、２０％を越えるとオーステナイトが不安定に
なる。従って、１８〜２０％とし次。

７）　　Ｎｂ　はＣと結合して炭化物を生成し、高温強
度を上昇させるが、その効果は（１５２％と越えた量で
は飽和する。また、α０１％未満では十分な効果が得ら
れず、従来のＳＵＳ　３０４ＨＴＢの強度を上廻るまで
には至らない。従って０．０１〜［１Ｌ５２％とした。

但し、　Ｎｌ）のｔをａｘｅ％を越えて添加すると、溶
接による再熱割れ及び高温割れが発生し易いので、Ｎｔ
）量に８ＸＣ％以下の制限を付した。

８）　　Ｂは粒界強度を向上させクリープ強度と延性を
上昇させる効果があるがＮｂと複合添加することによっ
て、一段とクリープ強度が上昇する。その範囲はＣＬＯ
Ｏｌへα０１チが最適であることを確認した。従ってα
ＯＯ１〜０．Ｏ１％とした。

〔実施例〕

第１表に供試材の化学成分を示す。

本発明鋼である表１の符号４及び符号５と比較鋼の符号
９について溶接による高温割れ感受性を比較するため、
ノくレストレイン試験全実施した。試験方法はアークに
より試験材表面を溶融させながら、急激な歪を加えて試
験材を変形させ、溶融ビードに発生した割れの総長さを
比較した。その結果は下記の第２表のとおりであ、ｊ７
，８ＸＣ％以上において割れ長さが著しく増大した。な
お、歪は４％とした０第２表第１図に６５０℃、　１７．５　′に！ｉｆ／ｗ＋”ｏ
条件におけるクリープ破断時間をＮｌ）量を変数として
示す。

図中ＶｃＵ第１表の供試材符号（１〜９）を示す。また
市販の８ＵＳ　５０４ＨＴＢのクリープ破断テータパン
ドをｘで示し、これに対してＮｂ金微量添加した時のク
リープ破断時間とＮｌ）量との関係をＹで示す。これを
みると、ＳＵＳ　３０４ＨＴＢにα０１％のＮｂ’ｉ）
添加することにより、市販の５ＵＳ５０４ＨＴＢの強度
の上限を上廻り、１５２％以上では飽和に、達する。ま
た、Ｂを添加した場合には符号５，６．７のように、一
段と強度が上昇する。なお、又は市販のＳＵＳ　３４７
　ＨＴＢの強度範囲であるが、本発明鋼はこれにほぼ匹
敵する強度を有している。

〔発明の効果〕

上記のように本発明鋼は市販のＳＵＳ　１４Ｈ’ｌ’Ｂ
にＮｌ）をα０１〜α３２％の微ｉ（但し８ＸＣ饅以下
）または同量のＮｌ）とＢとをα００１〜１１０１チ添
加することによって、市販のＳＵＳ　３４７ＨＴＢ並の
強度が得られた０これによって、ＳＵＳ　５４７ＨＴＢ
よりも安価で同等の強度を有する材料が得られ、ボイラ
、化学プラント用熱父換器管の管を薄くでき、また、耐
用寿命を大巾に伸すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＮｌ）含有量とクリープ破断時間との関係を示
すグラフである。復代理人　　内　１）　　明復代理人　　萩　原　亮　− 復代理人　　安　西　篤　夫

Claims

【特許請求の範囲】

（１）重量％で、Ｃ０．０１〜０．１％、Ｓｉ≦０．７
５％、Ｍｎ≦２％、Ｐ≦０．０４％、Ｓ≦０．０３％、
Ｎｉ８〜１１％、Ｃｒ１８〜２０％を含み、残部Ｆｅ及
び不可避の不純物からなる基本組成に、Ｎｂ０．０１〜
０．３２（但しＮｂ＜８×Ｃ％）を含んでなることを特
徴とするオーステナイト系耐熱鋼。
（２）重量％で、Ｃ０．０１〜０．１％、Ｓｉ≦０．７
５％、Ｍｎ≦２％、Ｐ≦０．０４％、Ｓ≦０．０３％、
Ｎｉ８〜１１％、Ｃｒ１８〜２０％を含み、残部Ｆｅ及
び不可避の不純物からなる基本組成に、Ｎｂ０．０１〜
０．３２（但しＮｂ＜８×Ｃ％）及びＢ０．００１〜０
．０１％を含んでなることを特徴とするオーステナイト
系耐熱鋼。