[发明专利]奥氏体系无缝耐热合金管

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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℃前后的蒸汽温度提高至650℃以上、甚而至700℃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1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1～3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1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γ’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γ’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