尿素水箱用铁素体系不锈钢制造技术

本发明专利技术提供一种尿素水箱用铁素体系不锈钢，其含有Ｃ：０．０５％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．０２～１．５％、Ｍｎ：０．０２～２％及Ｃｒ：１５～２３％，进一步以８（Ｃ＋Ｎ）～１％的范围含有Ｎｂ及Ｔｉ中的任１种或２种，且含有铁及不可避免的杂质作为剩余部分，用下述式（Ｉ）、下述式（ＩＩ）或下述式（ＩＩＩ）表示的有效Ｃｒ量为１５％以上。再有，在只含有Ｎｂ时，有效Ｃｒ量＝Ｃｒ＋４Ｓｉ－２Ｍｎ（Ｉ）；在只含有Ｔｉ时，有效Ｃｒ量＝Ｃｒ＋４Ｓｉ－２Ｍｎ－１０Ｔｉ（ＩＩ）；在含有Ｎｂ及Ｔｉ时，有效Ｃｒ量＝Ｃｒ＋４Ｓｉ－２Ｍｎ－（１０Ｔｉ－３Ｎｂ）（ＩＩＩ）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及铁素体系不锈钢，其用于在主要以柴油发动机为主体的内燃机中 采用尿素水以降低排放气体中的NOx的装置、特别用于汽车尿素SCR(选择性催化还原 Selective Catalytic Reduction)系统等中使用的设备类、具体用于在储藏、制造或运输 尿素水时使用的尿素水箱中。本申请基于2008年7月23日在日本申请的特愿2008-190065号并主张其优先权， 这里引用其内容。
技术介绍
近年来，由于对环境问题的意识的提高，在进一步强化排放气体限制的同时，一直 在进行面向抑制碳酸气体排放的努力。在汽车领域，除了来自称为生物乙醇或生物柴油燃 料的燃料方面的努力，还在实施通过轻量化或安装用于回收排放气体热量的热交换器来谋 求改善燃料消耗率、或设置EGR(废气再循环=Exhaust Gas Recirculation)、DPF (柴油颗 粒过滤器Diesel Particulate Filter)及尿素SCR系统等排放气体处理装置等的努力。其中，尿素SCR系统是NOx降低系统中的一种，使用尿素水作为NOx的还原剂。与 使用液体氨或氨水作为还原剂时相比，尿素水具有安全、处理比较容易的优点，因而也在研 究在设置于汽车以及都市中的分散型电源设备等固定型的NOx降低系统中的适用。在尿素SCR系统中，喷射在排放气体中的尿素水因热及水分而分解生成氨，氨和 NOx在催化剂上发生选择还原，分解成无害的氮。此时使用的尿素水是25 45%的高浓度 尿素水溶液。在汽车尿素SCR系统中，一般使用凝固点最低的大约32. 5%的尿素水溶液，根 据JIS K 2247-1，“柴油机NOx还原添加材料-AUS32-第一部性状”(汽车标准JASO E502 中也有同样的规定)中有所规定。在标准中，杂质元素的浓度也被严格规定，在与不锈钢相 关的元素中，规定为Fe < 0. 5, Cr < 0. 2, Ni < 0. 2, Cu < 0. 2 (所有单位都为mg/kg)。不容许尿素水中的杂质浓度因来自储藏、制造或运输尿素水的设备类中使用的材 料的溶出而超过上述规定，因此要求作为尿素水箱中使用的材料具有非常优良的耐腐蚀 性。此外，正如汽车所代表的那样，多在户外使用、且以10年或10年以上的长时间使 用。因此，有因雨水或海盐粒子等受到侵蚀、箱体内部的尿素水漏出的可能性。尿素水的漏 出有可能失去NOx降低系统的功能，因此需要避免。因此，作为尿素水箱中使用的材料，需 要对来自外表面侧的盐害具有优良的耐腐蚀性。在专利文献1中，公开了高品质尿素水供给装置和采用该装置的高品质尿素水 的供给方法，示出了具有具备带抽气机构的高品质尿素水供给口及带喷枪嘴的排气软管 的电动泵、且由具有1200 1500L的实际容量的高密度聚乙烯制IBC(中型散货集装箱 Intermediate Bulk Container)箱构成的供给装置。作为其中的电动泵，公开了优选由强 化塑料制；作为泵的轴，公开了优选不锈钢合金(SUS304)、哈斯特洛伊耐蚀高镍合金、因科 内尔镍铬铁耐热耐蚀合金。SUS304是奥氏体系不锈钢，关于铁素体系不锈钢没有直接记载。3在专利文献2中，公开了尿素制造厂用的双相不锈钢、焊接材料、尿素制造装置及 其设备，示出了含有Cr 以上且低于沘％、附6 10%、Mo:0.2 1.7及W:超过2% 且在3%以下的双相不锈钢。尿素是以氨和碳酸气体为原料在高温高压下合成的，但因氨基 甲酸铵等合成反应中间产物的存在而具有激烈的腐蚀性，因此需要可抗腐蚀减厚、不使内 部物质泄漏的材料。对于尿素SCR系统等在常温附近使用的高浓度的尿素水环境，从低温及不存在合 成反应中间产物等方面来看，比尿素合成装置中的高温高压的腐蚀环境更温和。但是，为了 遵守所述Jis标准的规定，需要抑制Fe、Cr、Ni、Cu等不锈钢的构成元素的溶出，对于内表 面侧，从抑制溶出等观点出发需要优良的耐腐蚀性。同时，对于外表面侧，需要对雨水及海 盐粒子等引起的盐害有耐腐蚀性。在专利文献3中，公开了具有优良的钎焊性的铁素体系不锈钢。公开了该铁素体 系不锈钢适合用于汽车尿素SCR系统使用的尿素水箱等形状复杂的、通过钎焊接合制作的 部件。现有技术文献专利文献专利文献1 日本特开2007-113484号公报专利文献2 日本特开2003-301241号公报专利文献3 =PCT国际公开公报W02009/08452
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的在于提供铁素体系不锈钢，其适合用于在主要以柴油发动机为主体 的内燃机中采用尿素水以降低排放气体中的NOx的装置、特别适合用于汽车尿素SCR系统 等中使用的设备类、具体适合用于储藏、制造或运输尿素水时使用的尿素水箱，该铁素体系 不锈钢的构成元素向高浓度尿素水中的溶出小、耐盐害腐蚀性也优良。解决问题所采用的手段本专利技术人等为解决上述课题进行了锐意研究，结果发现，要在内表面侧减小钢中 的构成元素向25 45%的高浓度尿素水溶液的溶出，且在外表面侧表现出对盐害的优良 的耐腐蚀性，重要的是在钢的表面形成含有Cr的非动态皮膜，需要形成添加了适量Cr的 钢。熟知通过在钢的表面形成含有Cr的非动态皮膜可提高钢的耐腐蚀性。可是，例如 在汽车尿素SCR系统中使用的尿素水箱中，从暴露于大气中的使用前的通常的状态到暴露 于高浓度尿素水溶液的瞬间，有可能尿素水箱中使用的钢的非动态皮膜本身溶出，或成为 非动态皮膜的衬底的钢溶出。本专利技术人等发现通过在铁素体不锈钢中含有10%以上的Cr，在尿素水箱中使用 的25 45%的高浓度尿素水中，能够抑制形成于钢表面的非动态皮膜的溶出，同时能够形 成非动态皮膜，其能够抑制从成为非动态皮膜的衬底的钢经由非动态皮膜的溶出(日本特 愿 2008-62598)。另一方面，在对盐害的耐腐蚀性方面，形成能够抑制溶出的均勻的非动态皮膜，在提高对海盐粒子等含有的氯化物离子的抵抗性、抑制腐蚀的发生上是重要的。户外环境是 干湿反复的环境，因此经过干燥和湿润的过程，氯化物离子不断浓缩。所以成为高浓度的氯 化物离子环境，与上述高浓度尿素水环境相比腐蚀性变得严重，因此要形成均勻且稳定的 非动态皮膜，需要更多的Cr量。在本专利技术中，发现该Cr量的下限为15%。本专利技术中作为对象的尿素水箱多通过焊接或钎焊接合来组装。有时在构成被焊接 (或钎焊)的焊接部(或钎焊部)的钢的表面形成氧化皮膜。即使在形成氧化皮膜的状态 下，在内表面侧也需要抑制高浓度尿素水中的来自钢的溶出，同时需要耐受来自外表面侧 的盐害。铁素体系不锈钢与奥氏体不锈钢相比，Cr的扩散快，因此可抑制氧化皮膜下方的 Cr缺乏。为了抑制来自形成有氧化皮膜的钢向高浓度尿素水溶液中的溶出，重要的是氧化 皮膜下方的Cr量高，因此铁素体系不锈钢与奥氏体系不锈钢相比，能够以更少的Cr量抑制 来自焊接部(或钎焊部)的溶出。另外，本专利技术人等反复进行锐意研究，结果发现，为了通过确保氧化皮膜下方的Cr 量，在形成氧化皮膜的状态下，满足上述的有关构成元素向高浓度尿素水中的溶出的规定 (Fe < 0. 5、Cr < 0. 2、Ni < 0. 2、Cu < 0. 2 (所有单位都为 mg/kg))本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种尿素水箱用铁素体系不锈钢，其特征在于，以质量％计，其含有：Ｃ：０．０５％以下、Ｎ：０．０５％以下、Ｓｉ：０．０２～１．５％、Ｍｎ：０．０２～２％、及Ｃｒ：１５～２３％；进一步以８（Ｃ＋Ｎ）～１％的范围含有Ｎｂ及Ｔｉ中的任１种或２种，其中，（Ｃ＋Ｎ）中的Ｃ、Ｎ分别表示Ｃ、Ｎ的含量，且为质量％；而且，元素符号前的数值为常数；且含有铁及不可避免的杂质作为剩余部分；用下述式（Ⅰ）、下述式（Ⅱ）或下述式（Ⅲ）表示的有效Ｃｒ量为１５％以上，下述式（Ⅰ）～（Ⅲ）中的元素符号表示该元素的含量，且为质量％；而且，元素符号前的数值为常数，在只含有Ｎｂ时：有效Ｃｒ量＝Ｃｒ＋４Ｓｉ－２Ｍｎ　（Ⅰ）在只含有Ｔｉ时：有效Ｃｒ量＝Ｃｒ＋４Ｓｉ－２Ｍｎ－１０Ｔｉ　（Ⅱ）在含有Ｎｂ及Ｔｉ时：有效Ｃｒ量＝Ｃｒ＋４Ｓｉ－２Ｍｎ－（１０Ｔｉ－３Ｎｂ）　（Ⅲ）。

【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：平出信彦，
申请(专利权)人：新日铁住金不锈钢株式会社，
类型：发明
国别省市：JP