[发明专利]抗氧化皮剥离性优异的耐热奥氏体系不锈钢和不锈钢管

说明书

技术领域

本发明涉及适合用作锅炉的传热管材料的耐热奥氏体系不锈钢、和由上述的耐热奥氏体系不锈钢制得的不锈钢管，尤其是涉及抗氧化皮剥离性优异的耐热奥氏体系不锈钢、和不锈钢管。

背景技术

近年来，为了抑制作为温室效应气体的二氧化碳的排放，一直在推进利用煤炭的火力发电的高效率化。为了提高该发电效率，提高锅炉的蒸气温度和压力是有效的，作为这样的锅炉的传热管材料，适合使用高温强度、耐氧化性优异的材料。特别是在高温的部位，使用的是高温强度与耐氧化性优异的奥氏体系不锈钢管。

钢管的内面由于暴露于高温的蒸气而生成以铁为主体的氧化皮，因此，一般来说通过对钢管的内面进行喷丸硬化处理来进一步提高耐氧化性。上述这种喷丸硬化处理虽然会导致成本的增加，但是从达到10年以上的长期可靠性的观点出发，为了确保充分的耐氧化性，有必要进行喷丸硬化处理。

另一方面，已知奥氏体系不锈钢的与温度变化相伴的热膨胀/收缩大，因此，由于与火力发电设备的运转/停止相伴的温度变化而导致氧化皮容易发生剥离。若发生氧化皮的剥离，则会产生剥离的氧化皮在钢管的弯曲部分堆积而引起传热障碍、随着蒸气一起飞散至发电机而使涡轮破损等问题。因此，为了应对蒸气的高温化，提高耐氧化性且使氧化皮不易发生剥离是很重要的，需要借助抗氧化皮剥离性的提高来防止壁厚减少(损耗)。在如上所述的环境下，需要不易发生氧化皮的剥离现象这样的特性(在本发明中将其称作“抗氧化皮剥离性”)。

例如，在专利文献1中公开了下述技术：通过对添加有稀土类元素(REM)的钢材进行喷丸强化处理，从而提高耐水蒸气氧化特性。另外，在专利文献2中提出了下述技术：通过使喷丸硬化处理后的表面粗糙度达到一定以上的粗糙度，从而在使耐水蒸气氧化性提高的同时抑制氧化皮的剥离。此外，在专利文献3中提出了下述技术：通过使钢材的Cr浓度达到一定以上并进行喷丸硬化处理，从而使耐高温水蒸气氧化性提高。

其中，就专利文献1、3的技术而言，由于基本上是通过喷丸硬化处理来抑制氧化皮的生长速度的技术，因此，未必能够充分获得抑制与发电设备的运转/停止相伴的氧化皮的剥离的效果。另外，就专利文献2的技术而言，虽然通过控制喷丸硬化处理面的表面粗糙度而具有抑制氧化皮的剥离的效果，但是会因氧化皮发生剥离而丧失初期的钢材表面的粗糙度，存在对于反复发生的氧化皮剥离而言无法维持效果、且无法长期维持充分的特性的问题。

这样，对于抑制氧化皮的剥离的现有技术来说，存在使氧化皮本身无法形成的技术(专利文献1、3)、和以使所产生的氧化皮不剥离为目的的技术(专利文献2)。其中，使氧化皮本身无法形成的技术仅是使氧化皮的生长速度变小的技术，并不能保证经过数十年这样的长时间不形成氧化皮，因而需要产生氧化皮时的对策。由此，需要以使所产生的氧化皮不剥离为目的的技术，但实际情况是，就与此相关的现有技术而言，对于反复发生的剥离来说并无法发挥出持续的效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平6－322489号公报

专利文献2：日本特开2006－307313号公报

专利文献3：日本再公表专利WO2008－023410号公报

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述情况而完成的发明，其目的在于提供一种奥氏体系不锈钢、和由该不锈钢制成的不锈钢管，其中，所述奥氏体系不锈钢适合在火力发电设备所使用的传热管中通过喷丸硬化等对内面施以处理而得的钢管用途中使用，使内面的抗氧化皮剥离性得到提高。

用于解决课题的手段

使上述课题得到解决的本发明的耐热奥氏体系不锈钢的主旨在于，分别含有C：0.02～0.2％(质量％的意思。以下，对于化学成分组成来说是相同的。)、Si：0.1～1.5％、Mn：0.1～3％、Ni：7～13％、Cr：16～20％、Cu：0.4～4％、Nb：0.05～0.6％、Ti：0.05～0.6％、Zr：0.05～0.35％、Ce：0.005～0.1％、B：0.0005～0.005％、N：0.001～0.15％、S：0.005％以下(不包括0％)和P：0.05％以下(不包括0％)，并且余量由铁和不可避免的杂质构成，所述耐热奥氏体系不锈钢从表面至厚度方向深度50μm的平均硬度(Hv₁)、与厚度方向中央部的平均硬度(Hv₀)之比(Hv₁/Hv₀)为1.20以上。