[发明专利]化工设备用镍材

说明书

技术领域

本发明涉及一种化工设备用镍材，详细地说，涉及一种适合用于化学工业等的处理腐蚀性物质的装置的结构部件等中的、化工设备用镍材。

背景技术

镍尤其在碱中的耐腐蚀性优异，且即便在高浓度的氯化物环境中也具有耐腐蚀性。因此，被用作苛性钠和氯化乙烯的制造设备等各种化工设备中的部件。

上述的部件有无缝管、焊接管、板和弯管(elbow)等。并且，在这些设备所使用的仪器中，由镍构成的部件(以下称为“镍材”。)大多焊接来使用。

另外，镍中含有碳作为杂质元素，但镍中的碳的固溶度极限较低。因此，存在的情况是，将镍材在高温下长时间使用时，在晶界析出碳，或者对镍材进行焊接时，受焊接时热影响导致在晶界析出碳，而镍材脆化、机械性质受损，或者耐腐蚀性劣化。

因此，JIS H4552(2000)的“镍和镍合金无缝管”中，关于镍材，相对于通常碳含量的镍材(合金番号：NW2200)具有0.15％以下的碳规定值，低碳级别的镍材(合金编号：NW2201)达到0.02％以下的碳规定值，从通常碳级别使碳含量减低到0.02％以下的镍被实用化于在高温下使用的用途中。

但是，即使在如上所述的0.02％以下的低碳级别的镍材中，在高温长时间使用期间，作为杂质所含的碳主要析出在晶界，对耐腐蚀性和机械性质等产生坏影响。

关于镍材，例如专利文献1～4中提出了各种技术方案。

具体地说，专利文献1公开了纯Ni中含有0.1～0.5％的碳和0.1～1％的钛得到的镍镀用的“改良型镍阳极”。根据该技术，通过添加与碳的亲和力大的钛，阳极溶解在镀液中时，与碳反应成为TiC，成为TiC薄膜并抑制损坏脱落的镍颗粒，从而得到美丽光泽的镀层。

专利文献2公开了以重量％计，含有C：0.05～0.3％、Mo：8％以下和/或Nb：5.5％以下、且3.1×Nb+Mo为7～17％的量的“高硬度且低接触电阻的Ni合金”，并阐述了Nb析出Nb碳化物并使Ni变硬。

专利文献3公开了含有特定量的Ti、Nb、Si、Zr、Hf、Mo和Ta中的至少一种，利用硼化处理形成硼化物并形成非常硬的硼化层的“硼化处理用Ni基合金”。

另外，专利文献4公开了防止裂纹和气孔(blow hole)等焊接缺陷，具有Ni≥99％、C≤0.02％、Ti+Al：0.1～1.0％、O≤0.002％的组成的“高纯度镍惰性气体密封焊接用焊芯”。

专利文献1：日本特公昭36-14006号公报

专利文献2：日本特开平2-236250号公报

专利文献3：日本特开昭62-250141号公报

专利文献4：日本特公昭44-10654号公报

发明内容

发明要解决的问题

专利文献1和2虽然记载了如前述的添加Ti和Nb使碳作为碳化物而析出，但在任意的情况下，并未考虑由Ni中所含的碳析出在晶界导致的机械性质和耐腐蚀性的劣化。因此，专利文献1和2公开的技术的情形，未必可以抑制在高温下长时间使用时在晶界析出碳，或者受焊接时热影响导致在晶界析出碳，从而机械性质受损，或者耐腐蚀性劣化。

专利文献3和4中公开的技术，与前述专利文献1和2中公开的技术同样，并未考虑由Ni中所含的碳析出在晶界导致的机械性质和耐腐蚀性的劣化。因此，专利文献3和4所公开的技术，也未必可以抑制在高温下长时间使用时在晶界析出碳，或者受焊接时热影响导致在晶界析出碳，从而机械性质受损，或者耐腐蚀性劣化。

于是，本发明的目的在于提供一种化工设备用镍材，其即使在高温下长时间使用，或者即使受焊接时热影响，机械性质和耐腐蚀性也不劣化，适合用作苛性钠和氯化乙烯的制造设备等各种化工设备中的部件。

用于解决问题的方案

本发明人等为了解决前述的课题，进行了各种研究，其结果获得了下述(a)～(c)的见解。

(a)Ti、Nb、V和Ta是形成热力学上稳定的碳化物的元素，与碳的亲和性比Ni强，从而作为碳化物析出，但如果它们的碳化物析出在晶粒内，则由于固溶在Ni中的碳量减少，所以高温时长时间使用和受焊接时热影响等导致的析出在晶界的碳量减少。

(b)即使在晶粒内微细分散有TiC等碳化物，耐腐蚀性和机械性质也并不受到坏影响。因此，如果Ti、Nb、V和Ta作为碳化物析出在晶粒内，则析出在晶界的碳量减少，从而可以抑制耐腐蚀性和机械性质降低。