奥氏体系无缝耐热合金管制造技术

一种奥氏体系无缝耐热合金管，对管外表面直接进行角焊而使用，其化学组成如下：以质量％计，C：0.03～0.15％、Si≤1％、Mn≤2％、P≤0.03％、S≤0.01％、Ni：35～60％、Cr：18～38％、W：3～11％、Ti：0.01～1.2％、Al≤0.5％、B：0.0001～0.01％、N≤0.02％和O≤0.008％；Zr：0.01～0.5％、Nb：0.01～0.05％和V：0.01～0.5％中的1种以上；此外根据需要选自Mo≤1％、Cu≤1％、Co≤1％、Ca≤0.05％、Mg≤0.05％和REM≤0.1％中的1种以上；以及余量由Fe和杂质组成，管的壁厚中央部的平均晶体粒径dμm为1000μm以下且满足式子〔d≤1500-2.5×105×B〕；此外，管的外表面的氧化物层的厚度为15μm以下，该奥氏体系无缝耐热合金管的耐焊接裂纹性优异，能够抑制焊接时HAZ处产生裂纹，因此可适合用作发电用锅炉的炉膛壁管之类的高温设备的构件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】一种奥氏体系无缝耐热合金管，对管外表面直接进行角焊而使用，其化学组成如下：以质量％计，C：0.03～0.15％、Si≤1％、Mn≤2％、P≤0.03％、S≤0.01％、Ni：35～60％、Cr：18～38％、W：3～11％、Ti：0.01～1.2％、Al≤0.5％、B：0.0001～0.01％、N≤0.02％和O≤0.008％；Zr：0.01～0.5％、Nb：0.01～0.05％和V：0.01～0.5％中的1种以上；此外根据需要选自Mo≤1％、Cu≤1％、Co≤1％、Ca≤0.05％、Mg≤0.05％和REM≤0.1％中的1种以上；以及余量由Fe和杂质组成，管的壁厚中央部的平均晶体粒径dμm为1000μm以下且满足式子〔d≤1500-2.5×105×B〕；此外，管的外表面的氧化物层的厚度为15μm以下，该奥氏体系无缝耐热合金管的耐焊接裂纹性优异，能够抑制焊接时HAZ处产生裂纹，因此可适合用作发电用锅炉的炉膛壁管之类的高温设备的构件。【专利说明】奥氏体系无缝耐热合金管
本专利技术涉及奥氏体系无缝耐热合金管。具体涉及如构成发电用锅炉的炉膛壁的管(以下称为“炉膛壁管”。)那样能够对管的外表面直接进行角焊而作为高温设备的构件使用的奥氏体系无缝耐热合金管。更具体涉及在以高温强度优异、具有充分的耐应力腐蚀裂纹性且热膨胀系数小的奥氏体系耐热合金为原料的无缝合金管之中耐焊接裂纹性优异而能够抑制焊接时HAZ处产生裂纹的奥氏体系无缝耐热合金管。
技术介绍
近年来，关于发电用锅炉，世界上正在开展为了高效化而提高了蒸汽的温度及压力的“超高临界压力锅炉”的新建。此外，还计划着将迄今为止600°C前后的蒸汽温度提高至650°C以上、甚而至700°C以上的“下一代超高临界压力锅炉”的实用化。这是基于节能、有效利用资源以及为了保护环境而削减CO2气体排出量成为能源问题的解决任务之一并成为重要的产业政策。而且是因为在燃烧化石燃料的发电用锅炉中，高温及高压化对高效化是有利的。蒸汽的高温及高压化使构成锅炉的管例如过热器管和再热器管之类的导热管、以及主蒸汽管等的运转时的温度上升。因此，对于在这种严酷的环境中长期使用的材料要求有高温强度以及高温下的耐蚀性、尤其是要求有金相组织的稳定性以及良好的蠕变特性。非专利文献I以实用耐热材料为对象，显示了以横轴为材料的Cr含量、纵轴为允许应力49MPa下的温度而整理出的图，并记述了纵轴的温度随着Cr含量的增加而升高，属于高温强度的蠕变强度相应地提高。另外，非专利文献2以实用耐热材料为对象，显示了以横轴为材料的Ni含量、纵轴为裂纹敏感性而整理出的图，示出随着Ni含量的增加，纵轴的裂纹敏感性变小，高温下的耐蚀性(耐应力腐蚀裂纹性)提高。专利文献I~3公开了如下的耐热合金,提高Cr和Ni的含量、且含有Mo和W中的I种以上，尝试提高属于高温强度的蠕变断裂强度。此外，面对要求有越来越严格的高温强度特性、特别是要求有蠕变断裂强度，专利文献4~7公开了如下的耐热合金，以质量％计含有28~38%的Cr、35~60%的Ni，有效利用以Cr为主体的体心立方结构的α -Cr相的析出，尝试进一步改善蠕变断裂强度。另一方面，专利文献8和专利文献9公开了如下的Ni基合金，含有Mo和/或W而尝试固溶强化，含有Al和Ti而有效利用属于金属间化合物的Y ’相、具体而言为Ni3(Al、Ti)的析出强化，从而在上述那种严酷的高温环境下使用。另外，专利文献10提出了如下的高Ni奥氏体系耐热合金，通过调整Al和Ti的含量的范围、使Y ’相析出而改善了蠕变强度。此外，奥氏体系耐热合金一般通过焊接而组装成各种构造物并在高温下使用。然而，如非专利文献3所报告，若奥氏体系耐热合金的合金元素量增加，则在焊接施工时会出现焊接热影响部(以下称为“HAZ”。)产生裂纹、尤其是与熔融边界邻接的HAZ处产生裂纹这一问题。因此，对于作为各种构造物的构件使用的奥氏体系耐热合金要求兼顾焊接时防止HAZ处开裂和焊接接缝性能。专利文献11公开了如下的奥氏体系耐热合金，通过含有特定量的Fe并调整有效B量的范围，能够确保高温下的加工性以及对焊时防止HAZ处开裂。此外，专利文献12公开了如下的奥氏体系耐热合金，通过调整P、S以及Sn、Pb等杂质元素的含量，能够在对焊时以及高温下的长时间使用过程中防止HAZ处开裂，而且蠕变强度也优异。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开昭60-100640号公报专利文献2:日本特开昭64-55352号公报专利文献3:日本特开平2-200756号公报专利文献4:日本特开平7-216511号公报专利文献5:日本特开平7-331390号公报专利文献6:日本特开平8-127848号公报专利文献7:日本特开平8-218140号公报专利文献8:日本特开昭51-84726号公报专利文献9:日本特开昭51-84727号公报专利文献10:日本特开平9-157779号公报专利文献11:日本特开2011-63838号公报专利文献12:日本特开2010-150593号公报非专利文献非专利文献1:增山不二光，铁与钢，Vol.80(1994)N0.8,pp.587~592(増山不二光:鉄 i 鋼、Vol.80 (1994) N0.8、pp.587 ~592)非专利文献2:小岩正伦,金属的腐蚀损伤及防腐蚀技术(1983年、agne_shofu公司)、452~453页(小岩正倫:金属O腐食損傷i防食技術(1983年、(株)7 7彳、承風社)、452 ~453 ~一'7' )非专利文献3:焊接学会编，焊接?接合手册第2版(平成15年、丸善)、948~950页(溶接学会編:溶接.接合便覧第2版(平成15年、丸善)、948~950 乂一非专利文献4:高野伸一等，IHI技报、vol.49Νο.4 (2009)、pp.185~191(高野伸一 6:IHI 技報、vol.49Νο.4(2009)、pp.185 ~191)
技术实现思路
专利技术要解决的问题如上所述， 奥氏体系耐热合金一般通过焊接而组装成各种构造物。并且，近年来，趋向将这些奥氏体系耐热合金的管用作发电用锅炉的炉膛壁管。作为上述炉膛壁管的原料，以往通常从操作性等各种观点考虑，使用了不必实施预热及后加热这两者的碳钢或1% Cr钢。然而，对于前述将蒸汽温度提高至700°C以上的“下一代超高临界压力锅炉”，以往使用的碳钢或1% Cr钢的高温强度是不充分的。因此，上述碳钢及1% Cr钢均无法用作“下一代超高临界压力锅炉”的炉膛壁管的原料。另一方面，目前为止过热器管和再热器管所使用的通常的奥氏体系不锈钢由于Ni含量少，因而炉膛壁之类的在内部流动高温水的环境中产生应力腐蚀裂纹。因此，对于通常的奥氏体系不锈钢，也不能将其用作“下一代超高临界压力锅炉”的炉膛壁管的原料。而且，奥氏体系不锈钢如非专利文献4中一个例子所示，线性热膨胀系数大。因此，奥氏体系不锈钢在焊接时热变形变大，在制作炉膛壁时出现问题。需要说明的是，炉膛壁由将多个炉 膛壁管平行配置、并与用于将该炉膛壁管彼此连接的鳍板(fin plate)或鳍条(fin bar)焊接而成的面板构成。因此，与对经过机械加工的坡口面进行焊接的对焊不同，需要对制造状态下的管的外本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种奥氏体系无缝耐热合金管，对管的外表面直接进行角焊而使用，其特征在于，该奥氏体系无缝耐热合金管的化学组成如下：以质量％计，C：0.03～0.15％、Si：1％以下、Mn：2％以下、P：0.03％以下、S：0.01％以下、Ni：35～60％、Cr：18～38％、W：3～11％、Ti：0.01～1.2％、Al：0.5％以下、B：0.0001～0.01％、N：0.02％以下和O：0.008％以下；以及Zr：0.01～0.5％、Nb：0.01～0.5％和V：0.01～0.5％中的1种以上；以及余量由Fe和杂质组成，管的壁厚中央部的平均晶体粒径dμm为1000μm以下且满足下式；此外，管的外表面的氧化物层的厚度为15μm以下，d≤1500‑2.5×105×B上式中的B表示以质量％计的B的含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：净徳佳奈，伊势田敦朗，冈田浩一，平田弘征，吉泽满，
申请(专利权)人：新日铁住金株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP