耐酸露點腐蝕鋼及廢氣流路構成部件的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種鋼，其以普通鋼為基礎，不依賴于Sb添加而改善耐硫酸露點腐蝕性，且也優選進一步也改善耐鹽酸露點腐蝕性。本發明的耐酸露點腐蝕鋼以質量％計，含有：C：0.005～0.200％、Si：0.20～0.80％、Mn：0.05～1.50％、P：0.002～0.020％、S：0.005～0.015％、Cu：0.10～0.50％、Ni：0.05～0.30％、Al：0.005～0.100％、Mo：0～低于0.010％，余量Fe及雜質。特別是在重視耐鹽酸露點腐蝕性的情況下，在上述鋼中，將Mo含量設為0.005～0.030質量％。
【專利說明】耐酸露點腐蝕鋼及廢氣流路構成部件
【技術領域】
[0001] 在與含硫氧化物、氯化氫的氣體接觸的部件的表面，在比氣體的露點更低溫的狀 態下產生所謂的"硫酸凝結"。在該部件為金屬的情況下，因含有硫酸的凝結水而進行腐蝕， 有時成為問題。在本說明書中將這種凝結水中的酸帶來的腐蝕稱作"硫酸露點腐蝕"。本發 明涉及賦予了針對硫酸露點腐蝕的抵抗力的鋼、及使用該鋼的廢氣流路構成部件。
【背景技術】
[0002] 火力發電站的燃燒廢氣主要由水分、硫氧化物（二氧化硫、三氧化硫）、氯化氫、氮 氧化物、二氧化碳、氮、氧等構成。特別是在廢氣中含有lppm的三氧化硫時，廢氣的露點多 達到100°C以上，容易產生硫酸凝結。構成這種廢氣流路的金屬部件（例如構成煙道的通道 壁、煙囪的部件、集塵器部件、用于利用廢氣的熱的熱交換部件等）需要應用耐硫酸露點腐 蝕性優異的材料。
[0003] 現有技術文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :日本特公昭43 - 14585號公報
[0006] 專利文獻2 :日本特開2003 - 213367號公報
【發明內容】
[0007] 發明所要解決的課題
[0008] 作為改善了耐硫酸露點腐蝕性的鋼，已知有添加 Sb的鋼（專利文獻1、2)。但是， Sb是高價的元素，成為導致鋼材成本升高的要因，并且在作為鋼材原料大量消耗Sb的情況 下，在原料供應方面有擔心。另外，通過添加 Sb，鋼的熱加工性降低。另外，關于Sb對人體 的毒性水平未必明確，考慮到腐蝕導致的金屬元素的熔析，則安全上期望盡可能避免Sb的 使用。
[0009] 另一方面，不銹鋼通常耐酸性也良好，但根據酸的濃度、溫度，相比添加 Sb的鋼， 腐蝕也有時容易進行。即，不銹鋼高昂，并且不能說其對于硫酸露點腐蝕是萬全的材料。
[0010] 本發明鑒于這種現狀，其目的在于，在以普通鋼為基礎的鋼中，不依賴于Sb添加 而改善耐硫酸露點腐蝕性，且也優選進一步改善對凝結水中所含的鹽酸的耐蝕性（耐鹽酸 露點腐蝕性）。
[0011] 用于解決課題的手段
[0012]
【發明者】們詳細研究的結果發現，在添加了 Cu的鋼中，在將雜質元素的P和S的含 量嚴格地控制在特定的窄范圍內時，可以改善耐硫酸露點腐蝕性。另外，可知在含有微量的 Mo的情況下也可以不損害耐硫酸露點腐蝕性而改善對凝結水中所含的鹽酸的耐蝕性（耐 鹽酸露點腐蝕性）。即，明確了在不含Sb這種特殊元素的一般的鋼成分元素構成的鋼中，存 在可實現上述目的的成分組成范圍的"解"。本發明基于這種新的見解完成。
[0013] 為實現上述目的，本發明中，提供一種耐酸露點腐蝕鋼，以質量％計，含有：C: 0. 005 ?0. 200%、Si :0. 20 ?0. 80%、Mn :0. 05 ?1. 50%、P :0. 002 ?0. 020%、S :0. 005 ? 0· 015 %、Cu :0· 10 ?0· 50 %、Ni :0· 05 ?0· 30 %、A1 :0· 005 ?0· 100 %、Mo :0 ?低于 0.010%，余量Fe及雜質。特別是在重視耐鹽酸露點腐蝕性的情況下，優選上述鋼中將Mo 含量設為〇. 005?0. 030質量％。
[0014] 另外，本發明中，提供一種廢氣流路構成部件，其為使用包含所述的鋼的鋼板的部 件，其中，在燒煤火力發電站的燃燒廢氣的流路中，構成暴露于所述廢氣中而在表面產生凝 結的部位。
[0015] 在此，廢氣流路構成部件是指構成廢氣流路的結構物（例如通道、煙囪等）的部 件、及配置于廢氣流路內的部件（例如集塵器、熱交換器部件）。作為熱交換器的部件例如 可舉出安裝于接收熱的流體流動的管的"冷卻風扇"。
[0016] 發明效果
[0017] 根據本發明，可以提供不添加 Sb而改善了耐硫酸露點腐蝕性或進而耐鹽酸露點 腐蝕性的鋼。該鋼僅含有通常使用的鋼成分元素，不含特殊元素，因此，原料成本低。另外， 也能夠避免特殊元素添加導致的熱加工性降低。另外，由于不使用擔心對人體有毒的Sb，所 以在安全方面也是有利的。因此，本發明特別是對于燒煤火力發電站的燃燒廢氣流路的構 筑有用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0018] 圖1是示例P含量對硫酸水溶液中的腐蝕速度造成的影響的曲線。
[0019] 圖2是示例S含量對于硫酸水溶液中的腐蝕速度造成的影響的曲線。
[0020] 圖4是示例Mo含量對硫酸水溶液中的腐蝕速度造成的影響的曲線。
[0021] 圖3是示例Mo含量對于鹽酸水溶液中的腐蝕速度造成的影響的曲線。
【具體實施方式】
[0022] 根據
【發明者】們詳細研究，通過嚴格調整添加 Cu的鋼中作為雜質元素的P和S的含 量，可以提高耐硫酸露點腐蝕性。另外，如果含有微量的Mo,則還可以提高耐鹽酸露點腐蝕 性。關于這種耐硫酸露點腐蝕性、耐鹽酸露點腐蝕性的提高機制，未必十分清楚，但當前得 到如下這樣的見解。
[0023] (1) Cu對難熔性的CuS皮膜的形成有效，該皮膜特別是提高對硫酸的抵抗力。
[0024] (2)P的降低使鐵素體及原始奧氏體（舊才一74卜）結晶晶界清潔化，所以 可以抑制結晶晶界的腐蝕。
[0025] (3)S的降低使鋼中的硫化物系夾雜物量降低，因此，容易腐蝕的夾雜物和基底鐵 (地鉄）的邊界面減少，腐蝕速率降低。但是，如果S含量過小，則難以形成CuS皮膜，腐蝕 減量反而增大。
[0026] (4)如果Mo的含量增大，則耐硫酸性降低。但是，在添加了微量的Mo的區域，耐硫 酸露點腐蝕性最為改善。
[0027] (5)另一方面，由于含有Mo,從而腐蝕電位向不易腐蝕移動，耐鹽酸性提高。存在 不僅可改善耐硫酸性，而且可以改善耐鹽酸性的Mo的含量范圍。
[0028] 〔耐硫酸露點腐蝕性〕
[0029] 圖1、圖2、圖3分別示例P含量、S含量及Mo含量對硫酸水溶液中的腐蝕速度造成 的影響。就該浸漬試驗而言，作為假定為重油（煤）的燃燒氣體的非常嚴酷的條件，采用硫 酸濃度40質量％、溫度60°C、浸漬時間6h的條件。就所使用的鋼而言，圖1中為S :0. 008? 0· 010質量％，圖2中為P :0· 010?0· 012質量％，圖3中為P :0· 010?0· 012質量％、S : 0. 008?0. 010質量％，P、S、Mo以外的殘余元素的含量均全部在本發明規定范圍內。
[0030] 在上述的硫酸浸漬試驗條件下，含有Sb、Cu、Mo的現有的耐酸露點腐蝕鋼的腐蝕 速度在大致10?20mg/cm2/h的范圍。自圖1、圖2、圖3表明，在P含量為0. 020質量％以 下、S含量為0· 005?0· 015質量％、Mo含量為0?0· 030質量％的組成范圍內，得到與現 有的添加 Sb的鋼同等的優異的耐硫酸露點腐蝕性。
[0031] 〔耐鹽酸露點腐蝕性〕
[0032] 圖4示例Mo含量對鹽酸水溶液中的腐蝕速度造成的影響。就試驗條件而言，鹽酸 濃度為1質量％，溫度為80°C，浸漬時間為6h。自圖4可知，通過微量添加 Mo,急劇改善耐 鹽酸性，在Mo含量為0. 050質量％以上時，耐鹽酸性與現有的添加 Sb的鋼同等為良好。因 此，在重視同時改善耐硫酸露點腐蝕性和耐鹽酸露點腐蝕性的用途中，只要按照圖3的結 果將Mo含量設在0. 005?0. 030的范圍即可。
[0033] 〔成分元素〕
[0034] 對本發明鋼的成分元素進行說明。有關成分元素的" ％ "是指質量％。
[0035] C對耐硫酸露點腐蝕性的影響較小，為確保作為通常的結構用材料的強度，設為 0. 005 ?0. 200%。
[0036] Si具有使耐硫酸腐蝕性提高的作用，因此，確保有0.20 %以上的含量。但是，過度 添加 Si會使熱軋時的除鱗性降低，導致鱗狀瑕疵增大。進而成為使焊接性降低的要因。各 種研究的結果是，將Si含量限制在0. 80%以下。
[0037] Μη由于對鋼的強度調整有效，另外具有防止S帶來的熱脆性的作用，所以確保 0.05%以上的含量。設為0.30%以上更為有效，也可以管理在0.50%以上。但是，大量含 有Μη有時會成為耐蝕性降低的要因。Μη含量容許至1. 50%，也可以管理在1. 20%以下、或 1.00%以下的范圍內。
[0038] Ρ使耐蝕性、熱加工性、焊接性劣化，因此，被限制在0. 020%以下，更優選設為 0. 018%以下。為更進一步提高耐硫酸腐蝕性，降低Ρ含量是有效的，但過度的降低會使制 鋼負荷增大，成為使成本提高的要因，因此，只要設為0.002%以上的含量即可。
[0039] S使耐蝕性、熱加工性劣化，因此，被限制在0. 015%以下。但是，關于耐硫酸露點 腐蝕性，可知如果降低S含量，則腐蝕速度反而變得轉向增大（圖2)。推測這可能是因為， 在不含Cr的本發明對象鋼的情況下，認為CuS皮膜對耐硫酸性提高的貢獻大，且如果S含 量減少，則可能該CuS皮膜的形成變得不充分。各種研究的結果是，S含量設為0.005%以 上極其有效。
[0040] Cu對提高耐硫酸腐蝕性有效，需要確保0. 10%以上的含量。但是，過度含有Cu成 為使熱加工性降低的要因，因此，被限制在〇. 50%以下。
[0041] Ni有抑制Cu添加導致的熱加工性降低的作用，因此，確保0. 05%以上的含量。設 為0. 10%以上更為有效。但是，Ni成為使耐硫酸腐蝕性劣化的要因，所以被限制在0. 30% 以下。
[0042] A1是對制鋼時的脫酸必要的元素，設為0.005%以上的含量。設為0.010%以上更 為有效。但是，A1成為使熱加工性降低的要因，因此，被限制在0. 100%以下。
[0043] Mo是如上述對提高耐鹽酸性極為有效的元素，因此，只要根據需要在重視耐鹽酸 露點腐蝕性的情況下進行添加即可。為充分發揮耐鹽酸性提高作用，確保含有0.005%以 上的Mo是有效的（圖4)。但是，如果Mo含量增加，則會導致耐硫酸露點腐蝕性的降低，因 此，在添加 Mo時，在0.030%以下的范圍進行。另一方面，特別是為穩定實現優異的耐硫酸 露點腐蝕性，優選將Mo含量控制在0?低于0. 010質量％的范圍。
[0044] 實施例
[0045] 熔制表1所示的鋼，通過常規方法制作板厚2.0_的熱軋鋼板（供試材料）。使用 從各供試材料切出的試驗片，以與得到圖1、圖2、圖3、圖4的曲線的場合相同的條件（上 述）進行硫酸浸漬試驗及鹽酸浸漬試驗。就耐硫酸露點腐蝕性評價而言，將硫酸浸漬試驗 下的腐蝕速度為20mg/cm 2/h以下判定為〇（良好），將其以外判定為X (不良）。另外，就耐 鹽酸露點腐蝕性評價而言，將鹽酸浸漬試驗下的腐蝕速度為4mg/cm2/h以下判定為◎(優 秀），將超過4?20mg/cm 2/h判定為〇（良好），將其以外判定為X (不良）。
[0046] 另外，由表1所示的各鋼的鑄造鋼坯制作JIS13B號試驗片，根據JIS G0567以 850°C、900°C、950°C這3水平的溫度進行高溫拉伸試驗。試驗中，使用紅外線加熱爐在大氣 中對試驗片的平行部整體進行加熱，達到規定溫度并保持10分鐘后，以拉伸速度成為5mm/ min的方式賦予拉伸荷重使試驗片斷裂。試驗片的溫度通過連接于平行部的大致中央的熱 電偶進行測定，且控制在規定溫度± l〇°C的范圍。
[0047] 上述3水平的溫度中，將斷裂面為延性的判定為〇（熱加工性；良好），將在任何 溫度下均發現脆性破裂面的判定為Λ (熱加工性；稍微不良）。
[0048] 表2表示這些結果。
[0049] [表 1]
[0050] 表 1
[0051]
【權利要求】
1. 一種耐酸露點腐蝕鋼，以質量％計，含有： C :0. 005 ?0. 200%、Si :0. 20 ?0. 80%、Mn :0. 05 ?1. 50%、P :0. 002 ?0. 020%、S : 0· 005 ?0· 015%、Cu :0· 10 ?0· 50%、Ni :0· 05 ?0· 30%、A1 :0· 005 ?0· 100%、M〇 :0 ? 低于0. 010%，余量Fe及雜質。
2. 根據權利要求1所述的耐酸露點腐蝕鋼，其中， Mo 含量為 0· 005 ?0· 030 %。
3. -種廢氣流路構成部件，其為使用包含權利要求1或2所述的鋼的鋼板的部件，其 中，在燒煤火力發電站的燃燒廢氣的流路中，構成暴露于所述廢氣中而在表面產生凝結的 部位。
【文檔編號】C22C38/16GK104204264SQ201280071581
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2012年3月19日 優先權日:2012年3月19日
【發明者】片桐幸男, 森川茂, 藤原進 申請人:日新制鋼株式會社