JP2000319761A - 塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 - Google Patents
塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼Info
- Publication number
- JP2000319761A JP2000319761A JP11125678A JP12567899A JP2000319761A JP 2000319761 A JP2000319761 A JP 2000319761A JP 11125678 A JP11125678 A JP 11125678A JP 12567899 A JP12567899 A JP 12567899A JP 2000319761 A JP2000319761 A JP 2000319761A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- less
- molten salt
- corrosion
- stainless steel
- salt corrosion
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 title claims abstract description 68
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 title claims abstract description 68
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 title claims abstract description 42
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M Chloride anion Chemical compound [Cl-] VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims abstract description 17
- 229910000963 austenitic stainless steel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 7
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 abstract description 20
- 239000010959 steel Substances 0.000 abstract description 20
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010813 municipal solid waste Substances 0.000 abstract description 3
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 abstract description 3
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 15
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 11
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 9
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 9
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 6
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 6
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 5
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 3
- 239000002440 industrial waste Substances 0.000 description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- 150000003568 thioethers Chemical class 0.000 description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N Sulphide Chemical compound [S-2] UCKMPCXJQFINFW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910000041 hydrogen chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N hydrogen chloride Substances Cl.Cl IXCSERBJSXMMFS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 2,3,7,8-tetrachloro-dibenzo-p-dioxin Chemical compound O1C2=CC(Cl)=C(Cl)C=C2OC2=C1C=C(Cl)C(Cl)=C2 HGUFODBRKLSHSI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000002542 deteriorative effect Effects 0.000 description 1
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 239000000295 fuel oil Substances 0.000 description 1
- 239000003502 gasoline Substances 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 1
- 230000001590 oxidative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 1
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 229910052702 rhenium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000005204 segregation Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Heat Treatment Of Sheet Steel (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 廃棄物焼却炉のボイラーチューブなどの、塩
化物を含む溶融塩腐食環境において優れた耐溶融塩腐食
特性を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供す
る。 【構成】 質量％で，Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．
６％以下、Ｍｎ：０．２％以下、Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：７〜１８％、Ｃｒ：１２
〜２２％、Ｃｕ：０．１％以下、Ｍｏ：４．０％以下、
Ｎ：０．０３％以下を含有し、さらに必要に応じて上記
成分において、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：０．１５
％以下、Ｓ：０．００１％以下、Ｎ：０．０１％以下に
低減し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、塩
化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼に関する。
化物を含む溶融塩腐食環境において優れた耐溶融塩腐食
特性を有するオーステナイト系ステンレス鋼を提供す
る。 【構成】 質量％で，Ｃ：０．０６％以下、Ｓｉ：０．
６％以下、Ｍｎ：０．２％以下、Ｐ：０．０３％以下、
Ｓ：０．００５％以下、Ｎｉ：７〜１８％、Ｃｒ：１２
〜２２％、Ｃｕ：０．１％以下、Ｍｏ：４．０％以下、
Ｎ：０．０３％以下を含有し、さらに必要に応じて上記
成分において、Ｃ：０．０１５％以下、Ｓｉ：０．１５
％以下、Ｓ：０．００１％以下、Ｎ：０．０１％以下に
低減し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、塩
化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼に関する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば廃棄物焼却
炉のボイラーチューブやプロテクタ材など、塩化物を含
む溶融塩腐食環境において優れた耐溶融塩腐食特性を有
するオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
炉のボイラーチューブやプロテクタ材など、塩化物を含
む溶融塩腐食環境において優れた耐溶融塩腐食特性を有
するオーステナイト系ステンレス鋼に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、環境意識の高揚およびエネルギー
資源の確保という点から、都市ごみや産業廃棄物の焼却
処理設備への関心が高まっている。
資源の確保という点から、都市ごみや産業廃棄物の焼却
処理設備への関心が高まっている。
【０００３】焼却処理設備は一般に、燃焼設備、排ガス
冷却設備、排ガス浄化設備および煙突を備え、これらの
設備は各種ダクトや配管で結ばれている。また、大型の
焼却炉の中にはボイラーを設置し、燃焼排ガスと熱交換
を行うことで、廃熱をエネルギーとして活用している設
備も数多くある。焼却設備は、ダイオキシンを発生させ
ないため、燃焼部は８００℃以上で２秒以上滞留させる
必要がある。そのため排ガスダクト、ボイラー、熱交換
器等の排ガス冷却設備では、排ガスの温度が常時４００
〜８００℃程度になる。しかも都市ごみや産業廃棄物を
燃焼するとＣｌを多量に含んだ高温の燃焼灰や排ガスが
発生するため、ボイラーチューブ、熱交換器等では特に
Ｃｌを含む溶融塩により激しく腐食される。従来、これ
らのボイラーチューブ、熱交換器においては、腐食の厳
しい部位にＮｉ基合金、マイルドな部位にＳＵＳ３１０
Ｓ等の耐熱ステンレス鋼を使用している。
冷却設備、排ガス浄化設備および煙突を備え、これらの
設備は各種ダクトや配管で結ばれている。また、大型の
焼却炉の中にはボイラーを設置し、燃焼排ガスと熱交換
を行うことで、廃熱をエネルギーとして活用している設
備も数多くある。焼却設備は、ダイオキシンを発生させ
ないため、燃焼部は８００℃以上で２秒以上滞留させる
必要がある。そのため排ガスダクト、ボイラー、熱交換
器等の排ガス冷却設備では、排ガスの温度が常時４００
〜８００℃程度になる。しかも都市ごみや産業廃棄物を
燃焼するとＣｌを多量に含んだ高温の燃焼灰や排ガスが
発生するため、ボイラーチューブ、熱交換器等では特に
Ｃｌを含む溶融塩により激しく腐食される。従来、これ
らのボイラーチューブ、熱交換器においては、腐食の厳
しい部位にＮｉ基合金、マイルドな部位にＳＵＳ３１０
Ｓ等の耐熱ステンレス鋼を使用している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述の耐熱ステンレス
鋼を使用する場合、高温腐食性に問題が残る。家庭ごみ
や産業廃棄物は塩化物を多量に含んでおり、燃焼環境に
おいて溶融塩が生成したり、熱分解によって塩化水素ガ
スを発生したりすることによって焼却炉体およびその付
帯設備は厳しい腐食環境に曝されるからである。つま
り、廃棄物の燃焼環境は、高温の塩化物や塩化水素ガス
による激しい高温腐食を受ける点で、一般的な燃料（重
油、軽油、ガソリン、天然ガス等）の燃焼環境や電気ヒ
ーターによる高温酸化を主体とする環境とは著しく異な
る。
鋼を使用する場合、高温腐食性に問題が残る。家庭ごみ
や産業廃棄物は塩化物を多量に含んでおり、燃焼環境に
おいて溶融塩が生成したり、熱分解によって塩化水素ガ
スを発生したりすることによって焼却炉体およびその付
帯設備は厳しい腐食環境に曝されるからである。つま
り、廃棄物の燃焼環境は、高温の塩化物や塩化水素ガス
による激しい高温腐食を受ける点で、一般的な燃料（重
油、軽油、ガソリン、天然ガス等）の燃焼環境や電気ヒ
ーターによる高温酸化を主体とする環境とは著しく異な
る。
【０００５】このような環境における材料の高温腐食特
性は、近年、精力的に検討されており、例えば、特開平
８−１２０３９２号には、過去の例と詳細に対比しなが
ら廃棄物発電ボイラの加熱器管用に適する成分範囲が開
示されている。過去に開示された例を含めて、塩化部環
境下の高温腐食に及ぼす合金元素の作用および成分設計
の動向を整理すると以下のようになる。 １．Ｃｒ塩化物の揮発を防ぐためにＣｒを低くすること
があるが、一般的にはＣｒとＮｉの含有量は多い傾向に
あり、相バランスの点からＭｏも添加される。 ２．鋼中のＣが悪影響を及ぼすことから、Ｃの低減に加
え、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖなどの炭化物形成元素の添加
や、Ｂ、Ｚｒなどの粒界偏析元素を添加する。 ３．表層に安定な酸化皮膜を形成させるために、Ａｌ、
Ｓｉ、希土類元素などを添加する。 このように、塩化物環境下の耐溶融塩腐食性に優れた材
料の成分設計は、主に高温腐食特性に対して有効な元素
を添加することに主眼が置かれていることがわかる。そ
の結果、耐高温腐食特性に優れた合金は、多くの合金元
素を含有するＦｅ基合金およびＮｉ基合金(いずれもＦ
ｅ含有量が５０質量％以下)となっている。
性は、近年、精力的に検討されており、例えば、特開平
８−１２０３９２号には、過去の例と詳細に対比しなが
ら廃棄物発電ボイラの加熱器管用に適する成分範囲が開
示されている。過去に開示された例を含めて、塩化部環
境下の高温腐食に及ぼす合金元素の作用および成分設計
の動向を整理すると以下のようになる。 １．Ｃｒ塩化物の揮発を防ぐためにＣｒを低くすること
があるが、一般的にはＣｒとＮｉの含有量は多い傾向に
あり、相バランスの点からＭｏも添加される。 ２．鋼中のＣが悪影響を及ぼすことから、Ｃの低減に加
え、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖなどの炭化物形成元素の添加
や、Ｂ、Ｚｒなどの粒界偏析元素を添加する。 ３．表層に安定な酸化皮膜を形成させるために、Ａｌ、
Ｓｉ、希土類元素などを添加する。 このように、塩化物環境下の耐溶融塩腐食性に優れた材
料の成分設計は、主に高温腐食特性に対して有効な元素
を添加することに主眼が置かれていることがわかる。そ
の結果、耐高温腐食特性に優れた合金は、多くの合金元
素を含有するＦｅ基合金およびＮｉ基合金(いずれもＦ
ｅ含有量が５０質量％以下)となっている。
【０００６】しかしながら、上述した元素の添加は、素
材費の高コスト化につながる。また、高合金化すること
によって、製造性が悪くなる傾向にあり、製造コストの
上昇も招いている。一方、４００〜７００℃の温度範囲
では、Ｃｌによる溶融塩腐食を生じさせるため、ＮＣＦ
６２５クラスのＮｉ基合金やＳＵＳ３１０Ｓクラスのス
テンレス鋼でも急激に腐食することがある。このような
高価な材料を数カ月で取り替える必要が生じた場合に
は、焼却炉プラントのランニングコストの上昇につなが
る。
材費の高コスト化につながる。また、高合金化すること
によって、製造性が悪くなる傾向にあり、製造コストの
上昇も招いている。一方、４００〜７００℃の温度範囲
では、Ｃｌによる溶融塩腐食を生じさせるため、ＮＣＦ
６２５クラスのＮｉ基合金やＳＵＳ３１０Ｓクラスのス
テンレス鋼でも急激に腐食することがある。このような
高価な材料を数カ月で取り替える必要が生じた場合に
は、焼却炉プラントのランニングコストの上昇につなが
る。
【０００７】本発明の目的は、このような現状に対応す
べく、高価な合金元素の添加を極力抑え、なおかつＮＣ
Ｆ６２５クラスのＮｉ基合金やＳＵＳ３１０Ｓクラスの
ステンレス鋼に匹敵する優れた耐高温腐食特性を有する
オーステナイト系ステンレス鋼を提供することにある。
べく、高価な合金元素の添加を極力抑え、なおかつＮＣ
Ｆ６２５クラスのＮｉ基合金やＳＵＳ３１０Ｓクラスの
ステンレス鋼に匹敵する優れた耐高温腐食特性を有する
オーステナイト系ステンレス鋼を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、質量％
で、 Ｃ：０．０６％以下 Ｓｉ：０．６％以下 Ｍｎ：０．２％以下 Ｐ：０．０３％以下 Ｓ：０．００５％以下 Ｎｉ：７〜１８％ Ｃｒ：１２〜２２％ Ｃｕ：０．１％以下 Ｍｏ：４．０％以下 Ｎ：０．０１％以下 を含有し、更に必要に応じて、上記成分において、 Ｃ：０．０１５％以下 Ｓｉ：０．１５％以下 Ｓ：０．００１％以下 Ｎ：０．０１％以下 に低減し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、
塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼により達成される。
で、 Ｃ：０．０６％以下 Ｓｉ：０．６％以下 Ｍｎ：０．２％以下 Ｐ：０．０３％以下 Ｓ：０．００５％以下 Ｎｉ：７〜１８％ Ｃｒ：１２〜２２％ Ｃｕ：０．１％以下 Ｍｏ：４．０％以下 Ｎ：０．０１％以下 を含有し、更に必要に応じて、上記成分において、 Ｃ：０．０１５％以下 Ｓｉ：０．１５％以下 Ｓ：０．００１％以下 Ｎ：０．０１％以下 に低減し、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、
塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステ
ナイト系ステンレス鋼により達成される。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明者らは、上述したような現
状を鑑み、高価な合金元素の添加を極力抑えることによ
る高温腐食特性の改善を試みた。そして高温腐食特性に
及ぼす各種合金成分の影響について，鋭意検討を重ねた
結果、溶融塩腐食を加速させる要因となる、低融点化合
物や触媒酸化物を形成する元素を極力排除することによ
り、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６クラスのＣｒ、Ｎｉ、
Ｍｏを含有するステンレス鋼においてＮＣＦ６２５に匹
敵する耐溶融塩腐食性を有するステンレス鋼が存在する
ことを明らかにし，本発明に至った。
状を鑑み、高価な合金元素の添加を極力抑えることによ
る高温腐食特性の改善を試みた。そして高温腐食特性に
及ぼす各種合金成分の影響について，鋭意検討を重ねた
結果、溶融塩腐食を加速させる要因となる、低融点化合
物や触媒酸化物を形成する元素を極力排除することによ
り、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６クラスのＣｒ、Ｎｉ、
Ｍｏを含有するステンレス鋼においてＮＣＦ６２５に匹
敵する耐溶融塩腐食性を有するステンレス鋼が存在する
ことを明らかにし，本発明に至った。
【００１０】以下に本発明における各成分の作用とそれ
らの含有量の範囲を限定した理由を述べる。
らの含有量の範囲を限定した理由を述べる。
【００１１】Ｃは、高温で使用中に鋼中のＣｒと反応し
て結晶粒界にＣｒ炭化物を生成する。その結果、炭化物
近傍にＣｒ欠乏層を形成し、粒界腐食の原因となる。し
たがって、溶融塩腐食環境においてはＣは可能な限り低
減するのが望ましく、含有量は０．０６％以下、特に腐
食の厳しい環境では０．０１５質量％以下とするのがよ
い。
て結晶粒界にＣｒ炭化物を生成する。その結果、炭化物
近傍にＣｒ欠乏層を形成し、粒界腐食の原因となる。し
たがって、溶融塩腐食環境においてはＣは可能な限り低
減するのが望ましく、含有量は０．０６％以下、特に腐
食の厳しい環境では０．０１５質量％以下とするのがよ
い。
【００１２】Ｓｉは一般に高温環境では、ステンレス鋼
の母相とＣｒ2Ｏ3の界面にＳｉＯ2として酸化皮膜を生
成し、耐酸化性を向上させる元素として知られている。
しかし、高温腐食環境においては、温度、溶融塩の種
類、雰囲気ガスの組成によってＳｉの効果が異なり、２
〜３％以上のＳｉを添加した場合には、安定なＳｉＯ2
皮膜の形成や母相の粒界への濃化によって耐溶融塩腐食
性が改善される。しかし、安定なＳｉ皮膜が形成されな
い場合には、Ｓｉは耐溶融塩腐食性に対し逆に有害とな
ることも知られている。本発明においては後述する各種
合金元素の低減により、Ｓｉを積極的に添加することな
しに耐溶融塩腐食性を改善している。このため、Ｓｉは
脱酸剤として添加する程度の量で十分であり、Ｓｉの含
有量は０．６％以下とした。特に腐食の厳しい環境では
０．１５質量％以下とするのが好ましい。
の母相とＣｒ2Ｏ3の界面にＳｉＯ2として酸化皮膜を生
成し、耐酸化性を向上させる元素として知られている。
しかし、高温腐食環境においては、温度、溶融塩の種
類、雰囲気ガスの組成によってＳｉの効果が異なり、２
〜３％以上のＳｉを添加した場合には、安定なＳｉＯ2
皮膜の形成や母相の粒界への濃化によって耐溶融塩腐食
性が改善される。しかし、安定なＳｉ皮膜が形成されな
い場合には、Ｓｉは耐溶融塩腐食性に対し逆に有害とな
ることも知られている。本発明においては後述する各種
合金元素の低減により、Ｓｉを積極的に添加することな
しに耐溶融塩腐食性を改善している。このため、Ｓｉは
脱酸剤として添加する程度の量で十分であり、Ｓｉの含
有量は０．６％以下とした。特に腐食の厳しい環境では
０．１５質量％以下とするのが好ましい。
【００１３】Ｍｎは本発明において最も重要な元素であ
る。Ｍｎは、酸化雰囲気中では加熱初期に他の元素より
も多量に酸化され、その酸化皮膜はスケール最表層に形
成される。しかし、Ｍｎの酸化皮膜は酸化や溶融塩腐食
に対しては保護性がないため、Ｍｎの添加は有効でな
い。また、Ｍｎ系酸化物の内相に存在するＣｒ酸化物と
反応することにより生成したスピネル系酸化物は、Ｃｒ
酸化物よりも保護性が低い。このように、Ｍｎの過剰添
加は耐溶融塩腐食性に対して悪影響を及ぼすことから、
添加量は可能な限り少なくすることが好ましい。実施例
で示すように，本発明者らが溶融塩腐食に及ぼすＭｎの
影響を検討した結果、ＮＣＦ６２５クラスの鋼と同等の
耐食性を有するには、少なくとも、Ｍｎの添加量を０．
２質量％以下とする必要があることがわかった。したが
ってＭｎの含有量は０．２質量％以下とした。
る。Ｍｎは、酸化雰囲気中では加熱初期に他の元素より
も多量に酸化され、その酸化皮膜はスケール最表層に形
成される。しかし、Ｍｎの酸化皮膜は酸化や溶融塩腐食
に対しては保護性がないため、Ｍｎの添加は有効でな
い。また、Ｍｎ系酸化物の内相に存在するＣｒ酸化物と
反応することにより生成したスピネル系酸化物は、Ｃｒ
酸化物よりも保護性が低い。このように、Ｍｎの過剰添
加は耐溶融塩腐食性に対して悪影響を及ぼすことから、
添加量は可能な限り少なくすることが好ましい。実施例
で示すように，本発明者らが溶融塩腐食に及ぼすＭｎの
影響を検討した結果、ＮＣＦ６２５クラスの鋼と同等の
耐食性を有するには、少なくとも、Ｍｎの添加量を０．
２質量％以下とする必要があることがわかった。したが
ってＭｎの含有量は０．２質量％以下とした。
【００１４】Ｐは、鋼素地と腐食生成物との界面や母相
の粒界に偏析し、溶融塩による腐食や粒界侵食を促進さ
せる。したがって、その含有量は低いほど好ましく、本
発明においてはその値を０．０３％以下とした。
の粒界に偏析し、溶融塩による腐食や粒界侵食を促進さ
せる。したがって、その含有量は低いほど好ましく、本
発明においてはその値を０．０３％以下とした。
【００１５】Ｓは、Ｐと同様に鋼素地と腐食生成物との
界面や母相の粒界に偏析し、溶融塩による腐食や粒界侵
食を促進させる。また、母相のＮｉや腐食生成物と反応
してその融点を下げ、より低い温度で溶融塩腐食を発生
させる可能性がある。これらを考慮すると、ステンレス
鋼中のＳは可能な限り低減する必要があり、本発明にお
いてはＳ含有量を０．００５％以下とした。特に腐食の
厳しい環境では０．００１質量％以下とするのが好まし
い。
界面や母相の粒界に偏析し、溶融塩による腐食や粒界侵
食を促進させる。また、母相のＮｉや腐食生成物と反応
してその融点を下げ、より低い温度で溶融塩腐食を発生
させる可能性がある。これらを考慮すると、ステンレス
鋼中のＳは可能な限り低減する必要があり、本発明にお
いてはＳ含有量を０．００５％以下とした。特に腐食の
厳しい環境では０．００１質量％以下とするのが好まし
い。
【００１６】ＮｉはＣｒと並び、ステンレス鋼を構成す
る主要元素である。高温腐食環境においては、Ｎｉは鋼
素地と腐食生成物の界面に濃化することによって、塩化
物による溶融塩腐食を抑制する。一方、Ｎｉは硫化物塩
と容易に反応し溶出するため、溶融塩中に硫化物が混在
している環境では、Ｎｉの過剰な添加は溶融塩腐食を促
進させる。塩化物環境のみでなく、塩化物と硫化物が混
在する環境においても耐溶融塩腐食性を低下させないよ
う、Ｎｉの範囲は７〜１８％とした。
る主要元素である。高温腐食環境においては、Ｎｉは鋼
素地と腐食生成物の界面に濃化することによって、塩化
物による溶融塩腐食を抑制する。一方、Ｎｉは硫化物塩
と容易に反応し溶出するため、溶融塩中に硫化物が混在
している環境では、Ｎｉの過剰な添加は溶融塩腐食を促
進させる。塩化物環境のみでなく、塩化物と硫化物が混
在する環境においても耐溶融塩腐食性を低下させないよ
う、Ｎｉの範囲は７〜１８％とした。
【００１７】Ｃｒは、高温酸化性を改善するのに非常に
有効な元素であるとともに、塩化物塩と硫化物塩が混在
する環境では、硫化物塩による溶融塩腐食性を改善す
る。均一で安定したＣｒ2Ｏ3皮膜を形成させるために
は、１２質量％以上の添加を必要とする。一方、過剰に
添加するとσ相などの脆化相を生成し、鋼の脆化を招
く。したがって、Ｃｒの範囲は１２質量％〜２２質量％
とした。
有効な元素であるとともに、塩化物塩と硫化物塩が混在
する環境では、硫化物塩による溶融塩腐食性を改善す
る。均一で安定したＣｒ2Ｏ3皮膜を形成させるために
は、１２質量％以上の添加を必要とする。一方、過剰に
添加するとσ相などの脆化相を生成し、鋼の脆化を招
く。したがって、Ｃｒの範囲は１２質量％〜２２質量％
とした。
【００１８】Ｃｕは酸化物を形成すると、触媒作用によ
り塩化物による溶融塩腐食を加速してしまうため、その
含有量はできるだけ少ない方が望ましく、０．１％以下
とした。
り塩化物による溶融塩腐食を加速してしまうため、その
含有量はできるだけ少ない方が望ましく、０．１％以下
とした。
【００１９】Ｍｏは特に塩化物環境における耐溶融塩腐
食性、耐粒界腐食性を向上させる効果がある。加えて、
低温においては耐露点腐食性に有効な元素である。従っ
て、断続運転を行う焼却炉などで、溶融塩腐食と露点腐
食が交互に生じる部位では特にその効果を発揮する。Ｍ
ｏの添加量が多ければ多いほどその効果は顕著になる
が、多量の添加はコストアップの要因となることから、
Ｍｏ添加量の上限を４．０％とした。
食性、耐粒界腐食性を向上させる効果がある。加えて、
低温においては耐露点腐食性に有効な元素である。従っ
て、断続運転を行う焼却炉などで、溶融塩腐食と露点腐
食が交互に生じる部位では特にその効果を発揮する。Ｍ
ｏの添加量が多ければ多いほどその効果は顕著になる
が、多量の添加はコストアップの要因となることから、
Ｍｏ添加量の上限を４．０％とした。
【００２０】Ｎは、Ｃと同様に粒界に窒化物として析出
しＣｒ欠乏層を生じさせ、粒界の耐溶融塩腐食性を劣化
させる。Ｎの若干の添加が粒界腐食の改善に有効である
との開示例もあるが、本発明においては積極的に添加し
なくても十分な耐溶融塩腐食性を有する。したがって、
粒界析出防止の観点からＮの添加量を０．０３％以下と
した。特に腐食の厳しい環境では、０．０１％以下とす
るのが好ましい。
しＣｒ欠乏層を生じさせ、粒界の耐溶融塩腐食性を劣化
させる。Ｎの若干の添加が粒界腐食の改善に有効である
との開示例もあるが、本発明においては積極的に添加し
なくても十分な耐溶融塩腐食性を有する。したがって、
粒界析出防止の観点からＮの添加量を０．０３％以下と
した。特に腐食の厳しい環境では、０．０１％以下とす
るのが好ましい。
【００２１】上述した成分の他に、ＡｌはＳｉと同様な
効果が期待できるものの、本発明においては積極的に添
加しなくても十分な特性が得られるので、Ａｌの添加量
は脱酸剤として必要な量である０．１％質量以下含有す
ればよい。また、本発明は、耐溶融塩腐食性に悪影響を
及ぼす鋼中不純物元素に対して、その影響を低減させる
元素の添加は制限されない。例えば、鋼中のＳを固定す
る希土類元素やＣａは０．０５質量％、鋼中のＣやＮを
固定するＴｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ
などは０．１質量％を上限として添加することができ
る。
効果が期待できるものの、本発明においては積極的に添
加しなくても十分な特性が得られるので、Ａｌの添加量
は脱酸剤として必要な量である０．１％質量以下含有す
ればよい。また、本発明は、耐溶融塩腐食性に悪影響を
及ぼす鋼中不純物元素に対して、その影響を低減させる
元素の添加は制限されない。例えば、鋼中のＳを固定す
る希土類元素やＣａは０．０５質量％、鋼中のＣやＮを
固定するＴｉ，Ｖ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ
などは０．１質量％を上限として添加することができ
る。
【００２２】
【実施例】以下に本願の実施例を示す。表１に供試材の
化学成分を示した。表中のＡ−１〜Ａ−９の鋼が本発明
方法の範囲に含まれる鋼である。Ｂ−１〜Ｂ−５は本発
明の方法に含まれないＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３１６
系、およびＳＵＳ３１０Ｓ系の比較鋼である。またＣ−
１、Ｃ２はそれぞれＦｅ基高合金のＮＣＦ８２５および
Ｎｉ基高合金のＮＣＦ６２５である。これらの鋼を溶製
し、圧延、焼鈍を繰り返して板厚２ｍｍの試験片を作成
した。作成した試験片に合成灰（組成：ＮａＣｌ−ＫＣ
ｌ(モル比１：１））を調合し、これをアセトン中に分
散させたものを、１０ｍｇ／ｃｍ2の塗布量で、試験片
表面に均一に塗布した。そして、これら合成灰を塗布し
た試験片を、２０％Ｈ2０，１０％０2，５％ＣＯ2，１
０００ｐｐｍＮａＣｌ、残りがＮ２の組成のガス中で６
５０℃×５０時間加熱し、加熱後の試験片について腐食
試験を実施し、腐食減量を調べた。その結果を表２に示
す。
化学成分を示した。表中のＡ−１〜Ａ−９の鋼が本発明
方法の範囲に含まれる鋼である。Ｂ−１〜Ｂ−５は本発
明の方法に含まれないＳＵＳ３０４系、ＳＵＳ３１６
系、およびＳＵＳ３１０Ｓ系の比較鋼である。またＣ−
１、Ｃ２はそれぞれＦｅ基高合金のＮＣＦ８２５および
Ｎｉ基高合金のＮＣＦ６２５である。これらの鋼を溶製
し、圧延、焼鈍を繰り返して板厚２ｍｍの試験片を作成
した。作成した試験片に合成灰（組成：ＮａＣｌ−ＫＣ
ｌ(モル比１：１））を調合し、これをアセトン中に分
散させたものを、１０ｍｇ／ｃｍ2の塗布量で、試験片
表面に均一に塗布した。そして、これら合成灰を塗布し
た試験片を、２０％Ｈ2０，１０％０2，５％ＣＯ2，１
０００ｐｐｍＮａＣｌ、残りがＮ２の組成のガス中で６
５０℃×５０時間加熱し、加熱後の試験片について腐食
試験を実施し、腐食減量を調べた。その結果を表２に示
す。
【００２３】
【表１】
【００２４】
【表２】
【００２５】表２の結果をみると、発明鋼であるＡ−１
〜Ａ−９の腐食減量は、いずれも３０ｍｇ／ｃｍ2以下
であり、比較鋼であるＦｅ基、Ｎｉ基高合金（Ｃ−１、
Ｃ−２）と同程度の良好な耐食性を示していることがわ
かる。これに対し、比較鋼のＢ−１、Ｂ−２、Ｂ−４、
Ｂ−５は、Ｍｎが本発明で規定する濃度から外れている
ため、腐食減量が多くなっている。また、Ｂ−３は２５
Ｃｒ−２０Ｎｉ系のＳＵＳ３１０Ｓであるが、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｕが本発明の範囲から外れるため、本発明鋼より
も腐食減量は大きい。
〜Ａ−９の腐食減量は、いずれも３０ｍｇ／ｃｍ2以下
であり、比較鋼であるＦｅ基、Ｎｉ基高合金（Ｃ−１、
Ｃ−２）と同程度の良好な耐食性を示していることがわ
かる。これに対し、比較鋼のＢ−１、Ｂ−２、Ｂ−４、
Ｂ−５は、Ｍｎが本発明で規定する濃度から外れている
ため、腐食減量が多くなっている。また、Ｂ−３は２５
Ｃｒ−２０Ｎｉ系のＳＵＳ３１０Ｓであるが、Ｓｉ、Ｍ
ｎ、Ｃｕが本発明の範囲から外れるため、本発明鋼より
も腐食減量は大きい。
【００２６】図１に腐食減量におよぼすＭｎ量の影響を
示す。図１で示すように、本発明の範囲である、Ｍｎ量
が０．２質量％以下の鋼は、１８Ｃｒ−１１〜１３Ｎｉ
系および１８Ｃｒ−１２〜１３Ｎｉ−２Ｍｏ系であるに
もかかわらず、Ｆｅ基、Ｎｉ基高合金であるＣ−１，Ｃ
−２と同等の耐溶融塩腐食性を示している。
示す。図１で示すように、本発明の範囲である、Ｍｎ量
が０．２質量％以下の鋼は、１８Ｃｒ−１１〜１３Ｎｉ
系および１８Ｃｒ−１２〜１３Ｎｉ−２Ｍｏ系であるに
もかかわらず、Ｆｅ基、Ｎｉ基高合金であるＣ−１，Ｃ
−２と同等の耐溶融塩腐食性を示している。
【００２７】
【発明の効果】本発明は、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６
クラスのＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ量でありながら、その耐溶融
塩腐食性はＳＵＳ３１０Ｓを凌駕し、高合金に匹敵する
塩化物溶融塩腐食性に優れたステンレス鋼に関するもの
である。従って、例えば廃棄物焼却炉のボイラーチュー
ブなど、塩化物を含む溶融塩腐食環境にさらされる環境
において、腐食の厳しい部位で使用されているＦｅ基お
よびＮｉ基高合金に対して本発明鋼を代替できる上、こ
れら高合金より加工性、成形性に優れているため、より
複雑な形状を要求される熱交換器等への用途に適してい
る。また、ＳＵＳ３１０Ｓが使用されている部位におい
ても、より長寿命化が期待される上、ＳＵＳ３１０Ｓに
比較しても優れた加工性、溶接性を有するため、より多
くの部位へ適用可能である。すなわち、本発明のステン
レス鋼を、塩化物下における溶融塩腐食が生じる環境、
部位に用いた場合、加工、溶接などがより容易になるこ
と、メンテナンスコストの低減につながる等の利点があ
り、本発明は、環境問題のために規制が厳しくなり、よ
り耐久性が要求されるようになった昨今の焼却炉におけ
る材料問題の改善に寄与することができる。
クラスのＣｒ、Ｎｉ、Ｍｏ量でありながら、その耐溶融
塩腐食性はＳＵＳ３１０Ｓを凌駕し、高合金に匹敵する
塩化物溶融塩腐食性に優れたステンレス鋼に関するもの
である。従って、例えば廃棄物焼却炉のボイラーチュー
ブなど、塩化物を含む溶融塩腐食環境にさらされる環境
において、腐食の厳しい部位で使用されているＦｅ基お
よびＮｉ基高合金に対して本発明鋼を代替できる上、こ
れら高合金より加工性、成形性に優れているため、より
複雑な形状を要求される熱交換器等への用途に適してい
る。また、ＳＵＳ３１０Ｓが使用されている部位におい
ても、より長寿命化が期待される上、ＳＵＳ３１０Ｓに
比較しても優れた加工性、溶接性を有するため、より多
くの部位へ適用可能である。すなわち、本発明のステン
レス鋼を、塩化物下における溶融塩腐食が生じる環境、
部位に用いた場合、加工、溶接などがより容易になるこ
と、メンテナンスコストの低減につながる等の利点があ
り、本発明は、環境問題のために規制が厳しくなり、よ
り耐久性が要求されるようになった昨今の焼却炉におけ
る材料問題の改善に寄与することができる。
【図１】塩化物溶融塩腐食試験後の腐食減量と、供試材
中に含まれるＭｎ量との関係を示した図。
中に含まれるＭｎ量との関係を示した図。
Claims (2)
- 【請求項１】 質量％で Ｃ：０．０６％以下 Ｓｉ：０．６％以下 Ｍｎ：０．２％以下 Ｐ：０．０３％以下 Ｓ：０．００５％以下 Ｎｉ：７〜１８％ Ｃｒ：１２〜２２％ Ｃｕ：０．１％以下 Ｍｏ：４％以下 Ｎ：０．０３％以下 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、塩
化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼。 - 【請求項２】 質量％で Ｃ：０．０１５％以下 Ｓｉ：０．１５％以下 Ｍｎ：０．２％以下 Ｐ：０．０３％以下 Ｓ：０．００１％以下 Ｎｉ：７〜１８％ Ｃｒ：１２〜２２％ Ｃｕ：０．１％以下 Ｍｏ：４．０％以下 Ｎ：０．０１％以下 を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物よりなる、塩
化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナ
イト系ステンレス鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125678A JP2000319761A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11125678A JP2000319761A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000319761A true JP2000319761A (ja) | 2000-11-21 |
Family
ID=14915968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11125678A Withdrawn JP2000319761A (ja) | 1999-05-06 | 1999-05-06 | 塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000319761A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009079240A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Tohoku Univ | オーステナイト系ステンレス鋼とその製造方法、原子炉内構造物及び配管 |
| US20220282350A1 (en) * | 2019-08-29 | 2022-09-08 | Mannesmann Stainless Tubes GmbH | Austenitic steel alloy having an improved corrosion resistance under high-temperature loading and method for producing a tubular body therefrom |
| CN116623102A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-22 | 坤石容器制造有限公司 | 一种高压储氢用超纯净化奥氏体不锈钢及其制备方法 |
| JP2024103391A (ja) * | 2023-01-20 | 2024-08-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Ｎｉろう付け用ステンレス鋼、接合体、熱交換器および給湯器 |
-
1999
- 1999-05-06 JP JP11125678A patent/JP2000319761A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009079240A (ja) * | 2007-09-25 | 2009-04-16 | Tohoku Univ | オーステナイト系ステンレス鋼とその製造方法、原子炉内構造物及び配管 |
| US20220282350A1 (en) * | 2019-08-29 | 2022-09-08 | Mannesmann Stainless Tubes GmbH | Austenitic steel alloy having an improved corrosion resistance under high-temperature loading and method for producing a tubular body therefrom |
| JP2024103391A (ja) * | 2023-01-20 | 2024-08-01 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Ｎｉろう付け用ステンレス鋼、接合体、熱交換器および給湯器 |
| JP7667189B2 (ja) | 2023-01-20 | 2025-04-22 | Ｊｆｅスチール株式会社 | Ｎｉろう付け用ステンレス鋼、接合体、熱交換器および給湯器 |
| CN116623102A (zh) * | 2023-05-11 | 2023-08-22 | 坤石容器制造有限公司 | 一种高压储氢用超纯净化奥氏体不锈钢及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JPWO2002063056A1 (ja) | 耐硫酸露点腐食性に優れた鋼および空気予熱器 | |
| JP2000319761A (ja) | 塩化物環境下における耐溶融塩腐食性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 | |
| JP4127447B2 (ja) | 耐高温腐食性に優れた焼却炉体および焼却炉付帯設備 | |
| JP2002249838A (ja) | 化石燃料燃焼装置用耐食耐熱Ｎｉ基合金 | |
| JP7502594B2 (ja) | 鋼材 | |
| EP0492489A1 (en) | Alloy for use in an environment of highly corrosive combustion gases and double-walled tube using this alloy | |
| JPH09279293A (ja) | 耐排ガス腐食性に優れた鋼 | |
| JP3153981B2 (ja) | 硫酸と塩酸を同時に生成する露点環境中で優れた耐食性を示す高合金ステンレス鋼 | |
| JP4067975B2 (ja) | 高温耐食性にすぐれる耐熱合金 | |
| JP2000213721A (ja) | 耐食性に優れた焼却炉体および焼却炉付帯設備 | |
| JP3300747B2 (ja) | ごみ焼却装置用耐食耐熱Ｎｉ基合金 | |
| JP4341757B2 (ja) | 高Ｃｒ−耐高温腐食Ｎｉ基合金および耐高温腐食部材 | |
| JP3923163B2 (ja) | 廃棄物焼却炉 | |
| JP3310892B2 (ja) | ごみ焼却装置用高強度耐食耐熱合金 | |
| JP3901293B2 (ja) | 耐食性に優れた焼却炉体 | |
| JPH06248393A (ja) | 耐高温腐食特性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 | |
| JPH046247A (ja) | ごみ焼却炉ボイラ用鋼 | |
| JP3332771B2 (ja) | ごみ焼却装置用耐食耐熱Ｎｉ基鋳造合金 | |
| JP2817456B2 (ja) | ごみ焼却廃熱ボイラ管用高合金鋼 | |
| JP2006265580A (ja) | 高耐食性耐熱合金 | |
| JP3692165B2 (ja) | 耐高温腐食性材料 | |
| JP4290260B2 (ja) | 廃棄物焼却プラントボイラ伝熱管用高耐食性オーステナイト系ステンレス鋼 | |
| JPH07278757A (ja) | 高温腐食特性および時効後靭性に優れたオーステナイト系ステンレス鋼 | |
| JPH05195126A (ja) | ボイラ伝熱管用高耐食合金 | |
| JPH046248A (ja) | ごみ焼却炉ボイラ用鋼 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20060801 |