JP2631250B2 - ボイラ用鋼管用高強度フェライト系耐熱鋼 - Google Patents
ボイラ用鋼管用高強度フェライト系耐熱鋼Info
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- JP2631250B2 JP2631250B2 JP3146345A JP14634591A JP2631250B2 JP 2631250 B2 JP2631250 B2 JP 2631250B2 JP 3146345 A JP3146345 A JP 3146345A JP 14634591 A JP14634591 A JP 14634591A JP 2631250 B2 JP2631250 B2 JP 2631250B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高温クリープ特性と常
温靱性のすぐれた高強度フェライト系耐熱鋼に関し、さ
らに詳しくはボイラ用鋼管用鋼に係わるものである。
温靱性のすぐれた高強度フェライト系耐熱鋼に関し、さ
らに詳しくはボイラ用鋼管用鋼に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、熱効率を向上させる観点から、火
力発電においては蒸気条件の高温高圧化が進められ、現
行の５３８℃／２４６kgf/cm2から５９３℃／３１６kgf
/cm2 、さらには６５０℃／３５０kgf/cm2 、というい
わゆる超々臨界圧条件に引き上げようとしている。この
ような動向にともない、ボイラ管などの材料選択にあた
っては耐酸化性と高温強度の観点から現在使われている
２・1/4Cr-Mo鋼は適用できなくなる。一方、１８−８オ
ーステナイト系耐熱鋼の適用が考えられるが、コストア
ップなどの問題がある。したがって、この二者の間に位
置する高強度高靱性のフェライト系耐熱鋼の開発が望ま
れている。
力発電においては蒸気条件の高温高圧化が進められ、現
行の５３８℃／２４６kgf/cm2から５９３℃／３１６kgf
/cm2 、さらには６５０℃／３５０kgf/cm2 、というい
わゆる超々臨界圧条件に引き上げようとしている。この
ような動向にともない、ボイラ管などの材料選択にあた
っては耐酸化性と高温強度の観点から現在使われている
２・1/4Cr-Mo鋼は適用できなくなる。一方、１８−８オ
ーステナイト系耐熱鋼の適用が考えられるが、コストア
ップなどの問題がある。したがって、この二者の間に位
置する高強度高靱性のフェライト系耐熱鋼の開発が望ま
れている。
【０００３】他方、このような用途にこれまで９Cr−１
Mo鋼及び９Cr−２Mo鋼などの高クロムフェライト系耐熱
鋼も用いられてきたが、これらは何れも上記の蒸気条件
ではクリープ破断強度が不足するので適用できない。な
お、其他の関連技術として、特開昭６２−２９７４３５
号、特開昭６２−２９７４３６号、特開昭６３−８９６
４４号の各公報などに記載のものがある。
Mo鋼及び９Cr−２Mo鋼などの高クロムフェライト系耐熱
鋼も用いられてきたが、これらは何れも上記の蒸気条件
ではクリープ破断強度が不足するので適用できない。な
お、其他の関連技術として、特開昭６２−２９７４３５
号、特開昭６２−２９７４３６号、特開昭６３−８９６
４４号の各公報などに記載のものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】以上のような事情を踏
まえて、本発明は超々臨界圧ボイラなどの素材として使
用できるような高強度、高靱性を有するフェライト系耐
熱鋼を提供することを目的としている。
まえて、本発明は超々臨界圧ボイラなどの素材として使
用できるような高強度、高靱性を有するフェライト系耐
熱鋼を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上述の目的を達
成するために、合金成分の最適化をはかり、ＭｏとＷの
添加量を適正化すると同時に、Ｃｏ及びＢの積極的な利
用などにより、δフェライトの発生を抑制して、高温強
度と常温靱性のすぐれたボイラ用鋼管用高強度フェライ
ト系耐熱鋼を提供するものである。すなわち、本発明の
要旨とするところは、下記のとおりである。
成するために、合金成分の最適化をはかり、ＭｏとＷの
添加量を適正化すると同時に、Ｃｏ及びＢの積極的な利
用などにより、δフェライトの発生を抑制して、高温強
度と常温靱性のすぐれたボイラ用鋼管用高強度フェライ
ト系耐熱鋼を提供するものである。すなわち、本発明の
要旨とするところは、下記のとおりである。
【０００６】重量％で、 Ｃ：０．０５〜０．１５％ 未満 Ｓｉ：０．２０％未満 Ｍｎ：０．０５〜１．５０％ Ｃｒ：８．００〜１３．００％ Ｎｉ：０．０１〜１．５０％ Ｍｏ：０．５０％超〜１．５０％ Ｗ ：１．００％超〜４．００％ Ｖ ：０．０５〜０．４０％ Ｎｂ：０．０２〜０．１５％ Ｃｏ：１．００％超〜５．００％ Ａｌ：０．００２〜０．０５０％ Ｂ ：０．００１０〜０．０３００％ Ｎ ：０．０１〜０．１１％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不純物よりなり、す
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有するボイラ用鋼管
用高強度フェライト系耐熱鋼。
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有するボイラ用鋼管
用高強度フェライト系耐熱鋼。
【０００７】
【作用】以下、本発明の各成分の限定理由について説明
する。Ｃは主にＭＣ（Ｍは合金元素を指す、以下も同
じ）及びＭ23Ｃ6 型の炭化物として析出し、強度及び靱
性に大きな影響を有する。０．０５％未満では析出量が
少なく、強化に不十分であり、０．１５％以上では靱性
が低下するとともに、炭化物の凝集粗大化が促進され、
高温長時間側のクリープ破断強度を低下させるので、
０．０５〜０．１５％未満に限定する。
する。Ｃは主にＭＣ（Ｍは合金元素を指す、以下も同
じ）及びＭ23Ｃ6 型の炭化物として析出し、強度及び靱
性に大きな影響を有する。０．０５％未満では析出量が
少なく、強化に不十分であり、０．１５％以上では靱性
が低下するとともに、炭化物の凝集粗大化が促進され、
高温長時間側のクリープ破断強度を低下させるので、
０．０５〜０．１５％未満に限定する。
【０００８】Ｓｉは強度への影響がすくないが、靱性を
悪化させるので、０．２０％未満に限定する。Ｍｎはδ
フェライトの生成を抑制し、相バランス上最低０．０５
％が必要であるが、１．５０％を超えると高温強度を低
下させるので、上限は１．５０％とした。
悪化させるので、０．２０％未満に限定する。Ｍｎはδ
フェライトの生成を抑制し、相バランス上最低０．０５
％が必要であるが、１．５０％を超えると高温強度を低
下させるので、上限は１．５０％とした。
【０００９】Crは高温耐酸化性を確保する上で必要不可
欠な元素であり、Ｍ23Ｃ6 型炭化物を析出させる効果も
有する。８．００％未満では高温での耐酸化性が不足と
なり、高温強度も低下する。一方、１３．００％超では
δフェライトの抑制が難しくなり、強度と靱性が損なわ
れるので、８．００〜１３．００％に限定する。Niはオ
ーステナイト生成元素であり、δフェライトを抑制する
効果を有し、靱性にも有益な影響を及ぼす。最低０．０
１％が必要であるが、１．５０％超では析出物の凝集粗
大化を招くため、０．０１〜１．５０％とした。
欠な元素であり、Ｍ23Ｃ6 型炭化物を析出させる効果も
有する。８．００％未満では高温での耐酸化性が不足と
なり、高温強度も低下する。一方、１３．００％超では
δフェライトの抑制が難しくなり、強度と靱性が損なわ
れるので、８．００〜１３．００％に限定する。Niはオ
ーステナイト生成元素であり、δフェライトを抑制する
効果を有し、靱性にも有益な影響を及ぼす。最低０．０
１％が必要であるが、１．５０％超では析出物の凝集粗
大化を招くため、０．０１〜１．５０％とした。
【００１０】Moは固溶体強化をもたらすと同時にＭ23Ｃ
6を安定化させ、高温強度を向上させる。０．５０％以
下では効果が小さく、１．５０％超ではδフェライトの
生成を促進すると同時に、Ｍ6 ＣとＬａｖｅｓ相の析出
及び凝集粗大化を促進させるので、０．５０％超〜１．
５０％とした。Ｗは固溶体強化とＭ23Ｃ6 の微細析出の
効果を奏すると同時に、炭化物の凝集粗大化を抑制し、
高温長時間側のクリープ破断強度を著しく向上させる。
最低１．００％超が必要であるが、４．００％を超える
とδフェライトと粗大なＬａｖｅｓ相が生成しやすくな
り、高温強度と靱性を低下させるため、１．００％超〜
４．００％とした。
6を安定化させ、高温強度を向上させる。０．５０％以
下では効果が小さく、１．５０％超ではδフェライトの
生成を促進すると同時に、Ｍ6 ＣとＬａｖｅｓ相の析出
及び凝集粗大化を促進させるので、０．５０％超〜１．
５０％とした。Ｗは固溶体強化とＭ23Ｃ6 の微細析出の
効果を奏すると同時に、炭化物の凝集粗大化を抑制し、
高温長時間側のクリープ破断強度を著しく向上させる。
最低１．００％超が必要であるが、４．００％を超える
とδフェライトと粗大なＬａｖｅｓ相が生成しやすくな
り、高温強度と靱性を低下させるため、１．００％超〜
４．００％とした。
【００１１】Ｖは微細な炭窒化物として析出し、高温強
度を高める働きをする。０．０５％未満では効果が不十
分であり、０．４０％超ではＶ（Ｃ、Ｎ）の粗大化を招
くだけではなく、Ｍ23Ｃ6 として析出し得るＣ量を減少
させ、逆に高温強度を低下させるので、０．０５〜０．
４０％に限定する。Nbは炭窒化物として析出し、強度を
高めるのに有効である。最低０．０２％が必要である
が、０．１５％を超えて添加すると、焼ならし温度では
マトリックスに完全に溶けきれず、十分な強化効果が得
られないので、０．０２〜０．１５％に限定する。
度を高める働きをする。０．０５％未満では効果が不十
分であり、０．４０％超ではＶ（Ｃ、Ｎ）の粗大化を招
くだけではなく、Ｍ23Ｃ6 として析出し得るＣ量を減少
させ、逆に高温強度を低下させるので、０．０５〜０．
４０％に限定する。Nbは炭窒化物として析出し、強度を
高めるのに有効である。最低０．０２％が必要である
が、０．１５％を超えて添加すると、焼ならし温度では
マトリックスに完全に溶けきれず、十分な強化効果が得
られないので、０．０２〜０．１５％に限定する。
【００１２】Ｎは窒化物または炭窒化物を析出させ、高
温強度を高める重要な元素の一つである。最低０．０１
％は必要であるが、０．１１％を超えると窒化物の粗大
化と靱性の低下をもたらすだけではなく、製造上でも困
難であるため、０．０１〜０．１１％に限定する。Ｃｏ
の積極的な利用は本発明の大きな特徴の一つである。Ｃ
ｏはオーステナイト生成元素であり、δフェライトの生
成を抑制すると同時に、析出物を安定化させ、高温強度
を高める。１．００％以下では効果が小さく、また５．
００％超ではコストが高く、脆化も起こりやすくなるの
で、１．００％超〜５．００％に限定する。
温強度を高める重要な元素の一つである。最低０．０１
％は必要であるが、０．１１％を超えると窒化物の粗大
化と靱性の低下をもたらすだけではなく、製造上でも困
難であるため、０．０１〜０．１１％に限定する。Ｃｏ
の積極的な利用は本発明の大きな特徴の一つである。Ｃ
ｏはオーステナイト生成元素であり、δフェライトの生
成を抑制すると同時に、析出物を安定化させ、高温強度
を高める。１．００％以下では効果が小さく、また５．
００％超ではコストが高く、脆化も起こりやすくなるの
で、１．００％超〜５．００％に限定する。
【００１３】Alは脱酸材として使われるが、その残留量
は結晶粒径や機械的性質に大きな影響を及ぼす。０．０
０２％未満では脱酸には不十分であり、０．０５０％超
ではクリープ破断強度が低下するので、０．００２〜
０．０５０％に限定する。Ｂは粒界強化作用およびＭ23
（Ｃ、Ｂ）6 などとして析出強化作用があるので、高温
強度を向上する効果がある。０．００１０％未満では効
果が不十分であり、また０．０３００％超では粗大なＢ
含有相を生じ、脆化を起こすため、０．００１０〜０．
０３００％と限定する。
は結晶粒径や機械的性質に大きな影響を及ぼす。０．０
０２％未満では脱酸には不十分であり、０．０５０％超
ではクリープ破断強度が低下するので、０．００２〜
０．０５０％に限定する。Ｂは粒界強化作用およびＭ23
（Ｃ、Ｂ）6 などとして析出強化作用があるので、高温
強度を向上する効果がある。０．００１０％未満では効
果が不十分であり、また０．０３００％超では粗大なＢ
含有相を生じ、脆化を起こすため、０．００１０〜０．
０３００％と限定する。
【００１４】
【実施例】表１に示す化学組成を有する本発明鋼（No.
１〜７）と比較鋼（No. ８〜１１）を真空誘導溶解炉に
て各２０kgのインゴットに溶製し、熱延によって厚さ１
５mmの板とした後、１１００℃×６０分の焼ならし、７
８０℃×６０分の焼もどしを施して、６００℃、２０kg
f/mm2 と６５０℃、１５kgf/mm2 の２条件においてクリ
ープ破断試験を行うとともに、６００℃、３０００時間
時効後、０℃においてシャルピー衝撃試験を行った。そ
の結果を表２に示す。表２から明らかなように、本発明
鋼は何れの条件においてもクリープ破断時間が比較鋼の
２倍〜３倍以上であり、かつ６００℃、３０００時間時
効後のシャルピー吸収エネルギーが比較鋼と同等以上で
あり、従来鋼より高い温度で使用できるものと考えられ
る。
１〜７）と比較鋼（No. ８〜１１）を真空誘導溶解炉に
て各２０kgのインゴットに溶製し、熱延によって厚さ１
５mmの板とした後、１１００℃×６０分の焼ならし、７
８０℃×６０分の焼もどしを施して、６００℃、２０kg
f/mm2 と６５０℃、１５kgf/mm2 の２条件においてクリ
ープ破断試験を行うとともに、６００℃、３０００時間
時効後、０℃においてシャルピー衝撃試験を行った。そ
の結果を表２に示す。表２から明らかなように、本発明
鋼は何れの条件においてもクリープ破断時間が比較鋼の
２倍〜３倍以上であり、かつ６００℃、３０００時間時
効後のシャルピー吸収エネルギーが比較鋼と同等以上で
あり、従来鋼より高い温度で使用できるものと考えられ
る。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【表２】
【００１７】
【発明の効果】以上の如く、本発明により、すぐれたク
リープ破断強度と良好な靱性を有するフェライト系耐熱
鋼の供給が可能となった。これらの鋼は超々臨界圧火力
発電、原子力発電など多くの分野への適用ができ、産業
界に対し貢献するところが極めて大きい。
リープ破断強度と良好な靱性を有するフェライト系耐熱
鋼の供給が可能となった。これらの鋼は超々臨界圧火力
発電、原子力発電など多くの分野への適用ができ、産業
界に対し貢献するところが極めて大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−20410（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−297436（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−232231（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】 重量％で、 Ｃ ：０．０５〜０．１５％ 未満 Ｓｉ：０．２０％未満 Ｍｎ：０．０５〜１．５０％ Ｃｒ：８．００〜１３．００％ Ｎｉ：０．０１〜１．５０％ Ｍｏ：０．５０％超〜１．５０％ Ｗ ：１．００％超〜４．００％ Ｖ ：０．０５〜０．４０％ Ｎｂ：０．０２〜０．１５％ Ｃｏ：１．００％超〜５．００％ Ａｌ：０．００２〜０．０５０％ Ｂ ：０．００１０〜０．０３００％ Ｎ ：０．０１〜０．１１％ を含有し、残部がＦｅ及び不可避の不純物よりなり、す
ぐれた高温強度と十分な常温靱性を有するボイラ用鋼管
用高強度フェライト系耐熱鋼。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146345A JP2631250B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | ボイラ用鋼管用高強度フェライト系耐熱鋼 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3146345A JP2631250B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | ボイラ用鋼管用高強度フェライト系耐熱鋼 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04371551A JPH04371551A (ja) | 1992-12-24 |
| JP2631250B2 true JP2631250B2 (ja) | 1997-07-16 |
Family
ID=15405608
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3146345A Expired - Lifetime JP2631250B2 (ja) | 1991-06-18 | 1991-06-18 | ボイラ用鋼管用高強度フェライト系耐熱鋼 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2631250B2 (ja) |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3315800B2 (ja) | 1994-02-22 | 2002-08-19 | 株式会社日立製作所 | 蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン |
| JP3480061B2 (ja) | 1994-09-20 | 2003-12-15 | 住友金属工業株式会社 | 高Ｃｒフェライト系耐熱鋼 |
| DE69525621T3 (de) | 1995-08-21 | 2006-08-24 | Hitachi, Ltd. | Dampfturbinenkraftanlage und Dampfturbine |
| JPH0959747A (ja) * | 1995-08-25 | 1997-03-04 | Hitachi Ltd | 高強度耐熱鋳鋼，蒸気タービンケーシング，蒸気タービン発電プラント及び蒸気タービン |
| JP3354832B2 (ja) * | 1997-03-18 | 2002-12-09 | 三菱重工業株式会社 | 高靭性フェライト系耐熱鋼 |
| JPH1136038A (ja) * | 1997-07-16 | 1999-02-09 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | 耐熱鋳鋼 |
| JPH11209851A (ja) * | 1998-01-27 | 1999-08-03 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | ガスタービンディスク材 |
| JP4221518B2 (ja) * | 1998-08-31 | 2009-02-12 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | フェライト系耐熱鋼 |
| JP3492969B2 (ja) * | 2000-03-07 | 2004-02-03 | 株式会社日立製作所 | 蒸気タービン用ロータシャフト |
| FR2823226B1 (fr) * | 2001-04-04 | 2004-02-20 | V & M France | Acier et tube en acier pour usage a haute temperature |
| JP6540131B2 (ja) * | 2015-03-20 | 2019-07-10 | 日本製鉄株式会社 | フェライト系耐熱鋼 |
| JP6338028B2 (ja) | 2015-12-18 | 2018-06-06 | 新日鐵住金株式会社 | フェライト系耐熱鋼用溶接材料、フェライト系耐熱鋼用溶接継手及びフェライト系耐熱鋼用溶接継手の製造方法 |
| CN113165098B (zh) | 2018-12-05 | 2023-01-06 | 日本制铁株式会社 | 铁素体系耐热钢焊接接头的制造方法 |
| CN114058939A (zh) * | 2020-07-30 | 2022-02-18 | 上海电气电站设备有限公司 | 一种钢管和铸件用耐热钢 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5554550A (en) * | 1978-10-12 | 1980-04-21 | Daido Steel Co Ltd | Heat resistant steel with high thermal fatigue and corrosion resistance |
| JPS57207161A (en) * | 1981-06-15 | 1982-12-18 | Toshiba Corp | Heat resistant 12% cr steel |
| JPS59232231A (ja) * | 1983-06-16 | 1984-12-27 | Toshiba Corp | タ−ビンロ−タの製造方法 |
| JP2559218B2 (ja) * | 1986-06-14 | 1996-12-04 | 新日本製鐵株式会社 | 高強度フエライト系耐熱鋼管用鋼 |
| JPH01123023A (ja) * | 1987-11-09 | 1989-05-16 | Kawasaki Steel Corp | 高クロムフェライト鋼の製造方法 |
| JPH0830251B2 (ja) * | 1989-02-23 | 1996-03-27 | 日立金属株式会社 | 高温強度の優れたフェライト系耐熱鋼 |
| JPH0735548B2 (ja) * | 1989-06-19 | 1995-04-19 | 新日本製鐵株式会社 | 高クリープ破断強度を有する高Ｃｒフェライト系耐熱鋼管の製造方法 |
-
1991
- 1991-06-18 JP JP3146345A patent/JP2631250B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04371551A (ja) | 1992-12-24 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19970114 |