[发明专利]双层管及使用其的焊接结构体

说明书

技术领域

本发明涉及双层管以及使用其的焊接结构体。具体而言，本发明涉及在管的外表面角焊板、金属零件等，从而能够用作高温设备的原材料的耐焊接裂纹性优异的双层管以及使用该双层管制造的构成高温设备的焊接结构体。作为上述“焊接结构体”的具体一例，可列举出在管的外表面长度方向角焊被称为翅片的板而成的构成发电用锅炉的燃烧部的面板(以下称为“炉壁”)。

背景技术

近年，发电用锅炉中，为了实现高效率化而提高蒸气的温度和压力的“超超临界锅炉”的新设在世界中得到进展。进而，也对将迄今为止600℃前后的蒸气温度提高至650℃以上的“新一代超超临界锅炉”的实用化进行了规划。这是基于，为了节能和资源的有效利用以及环境保护而进行的CO₂气体排出量降低成为能量问题的解决课题之一，成为重要的产业政策。并且是由于，对于燃烧化石燃料的发电用锅炉而言，高温、高压化对高效率化是有利的。

蒸气的高温、高压化使得输送蒸气的管、例如过热器管和再过热器管等传热管、以及主蒸气管等在运转时的温度升高。因此，对于这种苛刻环境下长期使用的材料，不仅要求高温强度和高温耐蚀性，还要求长期的金属组织的稳定性和良好的蠕变特性。

因此，作为这些管用材料，专利文献1～3公开了提高Cr和Ni的含量、并且含有Mo和W中的一种以上、从而实现了作为高温强度的蠕变断裂强度的提高的耐热合金。

进而，对于越来越苛刻的对高温强度特性的要求、特别是对蠕变断裂强度的要求，专利文献4～7公开了按质量％计含有28～38％的Cr、35～60％的Ni，有效利用以Cr作为主体的体心立方结构的α-Cr相的析出，从而实现了蠕变断裂强度进一步改善的奥氏体系耐热合金。

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：日本特开平6-106237号公报

专利文献9：日本特开昭57-120002号公报

专利文献10：日本特开昭64-17806号公报

专利文献11：日本特开平5-279801号公报

发明内容

发明要解决的问题

作为炉壁管的原材料，以往广泛使用碳钢或1.25％Cr-0.5％Mo钢。

但是，由于蒸气的高温、高压化，对于炉壁管要求更优异的高温强度和高温耐蚀性。

因此，例如有欲使用以ASME A213 Grade T91及Grade T23为代表的含有V和Nb而提高了强度的2.25～9％Cr铁素体系耐热钢、进而前述专利文献1～7中公开的奥氏体系耐热合金的动向。

如前文所述，炉壁通过在炉壁管的外表面长度方向角焊翅片来面板化。

角焊时，对于9％Cr铁素体系耐热钢而言，从防止焊接低温裂纹的观点考虑，必须实施预热和/或后加热。但是，对长的炉壁管整体或长度方向的被焊接部进行预热使得生产效率降低、导致成本增大。进而，对于对角焊后的大型面板的后加热的实施而言，从成本方面考虑，在工业上不现实。

2.25％Cr铁素体系耐热钢虽然能够省略预热和/或后加热，但是在炉壁管的角焊中大多使用的埋弧焊和MAG焊接中，有可能产生焊接低温裂纹。因此，对于2.25％Cr铁素体系耐热钢而言，为了稳定地避免焊接低温裂纹的产生，与上述9％Cr铁素体系耐热钢的情况同样地，需要实施预热和/或后加热，因此在工业上不现实。

另一方面，奥氏体系耐热钢(耐热合金)虽然具备优异的耐焊接低温裂纹性，但是热膨胀系数比铁素体系耐热钢大，因此变形大。因此，为了以优异的尺寸精度制作面板，在高的拘束条件下进行角焊的情况下，存在焊接热影响区(以下称为“HAZ”)容易产生高温裂纹的问题。因此，对于奥氏体系耐热钢(耐热合金)而言，不实施预热或后加热来满足角焊时的优异的耐焊接裂纹性也是困难的。