07Cr18Ni11Nb-耐熱ステンレス鋼管の成分・特性・溶接方法など

グレードの同一性と同等の規格

07Cr18Ni11Nb はニオブ-安定化オーステナイト系ステンレス鋼で、継ぎ目なし、溶接されたパイプおよびチューブとして供給されます。これは18-8クロムニッケルファミリーに属しますが、炭素が粒界で炭化クロムとしてではなく炭化ニオブとして結合されるように、安定化元素としてニオブが添加されています。この 1 つの添加により、不安定なグレードに影響を与える粒界耐食性を損なうことなく、グレードを溶接して高温に保つことができるのです。

国際的な実務では、このグレードは ASTM および ASME システムでは 347H (UNS S34709) として知られるニオブ-安定化オーステナイト タイプ、および欧州システムでは X6CrNiNb18-10 (材料番号 1.4550) と指定されるグレードと同等です。製品は、必要な形状の関連製品規格に基づいて発注されます。たとえば、継ぎ目なし溶接オーステナイト系ステンレス鋼管の仕様、ボイラーと熱交換器のチューブの仕様、または流体サービス用の溶接ステンレス鋼管をカバーする中国規格などです。このグレードの炭素含有量は炭素の 10 倍を超えるニオブを使用して低レベルに制御されているため、この材料は高温での使用における溶接構造に適しています。

化学組成と機械的性質

満たさなければならない化学量論比はニオブと炭素の間であるため、ニオブの要件は単一の数字ではなく炭素含有量の倍数として表されます。名目上のニオブ範囲を満たしていても、より高い炭素レベルを保持しているパイプは、依然として完全に安定化できない可能性があるため、化学分析が炭素数値とともに報告されます。

高温での挙動と耐食性

耐酸化性を提供する酸化クロム層に加えて、ニオブを添加すると、鋼を継続的に使用できる温度が上昇します。このグレードは、ボイラーおよび過熱器の用途に最大約 800 ℃の範囲で広く適用されており、適切なクリープ強度を維持し、燃焼ガス中のスケール付着を防ぎます。酸化、硫黄を含む排ガス、多くの有機酸や無機酸に対する耐性があるため、熱交換器やプロセス装置に適しています。{3}

耐粒界腐食性は、このグレードと普通の 18-8 鋼の間で最もよく決定される特性です。不安定な鋼では、溶接中または鋭敏化温度範囲での使用中にクロム炭化物が粒界で析出し、各炭化物の周囲のクロム欠乏ゾーンが攻撃の経路となります。{4}}ニオブはクロムよりも炭素との親和性が高いため、形成される炭化物はニオブが豊富で、クロムは溶液中に留まるため、溶接後および高温に長時間さらされた後の両方で粒界は耐性を保ちます。サービスにポリチオン酸またはその他の攻撃的な媒体が含まれる場合、通常、溶接構造には安定化グレードの材料が選択されます。

溶接、成形、熱処理

オーステナイト構造により、このグレードに優れた延性が与えられるため、冷間成形、曲げ、拡張を問題なく行うことができます。溶接は、適合するニオブ-含有フィラー金属を使用した一般的なアークプロセスによって実行されるため、溶接デポジット自体が安定し、高温または腐食性の使用において脆弱部分にならないようにします。ニオブを含まない析出物は使用中に優先的に鋭敏になるため、溶接金属の化学的性質、特にフェライト含有量とニオブのレベルを手順の適格性に関してチェックする必要があります。{3}}

急冷ではなく安定化によって結晶粒界が保護されるため、薄肉および中肉の部分には通常、溶接後の溶体化焼きなましは必要ありません。{0}}完全溶体化焼きなましを実行する場合は、シグマ相の析出を避けるために制御された急冷を続けて行う必要があり、その手順は実際の部品の厚さに応じて適切である必要があります。同じシステム内で不安定な材料に対して増感範囲での熱処理は避けるべきであり、1 つの高温回路内での安定化成分と不安定化成分の混合は設計時に検討する必要があります。-

アプリケーション

実用ボイラーおよび産業用ボイラーの過熱器および再熱器管

電力および石油化学プラントの熱交換器のチューブおよびシェル

高温プロセスの配管と炉の内部構造-

硫黄含有-およびその他の攻撃的なプロセス ストリームを処理する装置

製造後に溶体化処理できない溶接アセンブリ

よくある質問

Q: この鋼に含まれるニオブの目的は何ですか?
ニオブは炭素と結合して安定した炭化ニオブを形成します。これにより、クロムが溶液中に保持され、溶接や高温にさらされた後の粒界腐食に対する耐性が維持されます。{0}}

Q: 07Cr18Ni11Nb はどの国際グレードに対応しますか?
これは、ASTM および ASME システムではニオブ-安定化オーステナイト タイプ 347H、UNS S34709 に相当し、欧州システムでは X6CrNiNb18-10、材料番号 1.4550 に相当します。

Q: 最高使用温度は何度ですか?
このグレードは一般に、ボイラーや熱交換器の用途で最高約 800 ℃の連続使用に使用され、正確な制限は設計コードと必要なクリープ寿命によって設定されます。

Q: 溶接にはどの溶加材を使用する必要がありますか?
適合するニオブ-を含むオーステナイト系フィラー金属により、溶接溶着物は母材と同様に安定化されます。この手順は、堆積物の化学分析によって認定される必要があります。

Q: 溶接後の熱処理は必要ですか?{0}
安定化により粒界が保護されるため、通常、薄切片や中程度の切片には使用できません。溶体化焼鈍を指定する場合は、シグマ相の形成を避けるために制御された冷却を続けなければなりません。

Q: 耐粒界腐食性はどのように検証されますか?
熱を化学分析して炭素とニオブのレベルを確認し、注文書で要求されている場合には完成品または溶接部分の腐食試験を行います。