[发明专利]奥氏体系耐热合金及其制造方法、以及奥氏体系耐热合金材料

说明书

本发明提供一种即使暴露于600℃的熔盐时也能够获得充分的耐熔盐腐蚀性的奥氏体系耐热合金及其制造方法、以及奥氏体系耐热合金材料。本申请的奥氏体系耐热合金具备母材和母材的表面上的具有尖晶石型结构的Ni‑Fe氧化物。母材具有下述化学组成：以质量％计C：0.030～0.120％、Si：0.02～1.00％、Mn：0.10～2.00％、Cr：20.0％以上且小于28.0％、Ni：超过35.0％且为50.0％以下、W：4.0～10.0％、Ti：0.01～0.30％、Nb：0.01～1.00％、sol.Al：0.0005～0.0400％、B：0.0005～0.0100％、Mo：小于0.5％、Co：0～0.80％、Cu：0～0.50％、以及余量：Fe和杂质。

技术领域

本申请涉及奥氏体系耐热合金及其制造方法、以及奥氏体系耐热合金材料。

背景技术

近年来，以节能为目的而进行了高效率锅炉的开发。例如，超超临界压力锅炉通过使蒸气的温度和压力高于以往而提高能量效率。作为高效率锅炉用的耐热合金管，提出了例如日本特开2013-104109号公报(专利文献1)所记载的无缝奥氏体系耐热合金管。此外，还进行了利用废弃物、生物质作为矿物燃料之外的燃料的锅炉的开发。进而，还进行了利用太阳热的发电用锅炉的开发。尤其是太阳热发电用锅炉从节能和环保的观点出发备受关注。

在作为太阳热发电的一般的聚光型太阳热发电中，将太阳光进行聚光并转化成热。利用转换太阳光而得到的热来产生蒸气，并利用该蒸气使涡轮旋转并发电。聚光型太阳热发电系统的构成可大致分为聚光/集热装置和发电装置。当前使用的聚光/集热装置有抛物面-反射槽型、线性-菲涅耳型、塔型和盘型等。

在以往的发电用锅炉的导热管内部使用油等热介质。然而，随着近年来的高效率化和高温化，在太阳热发电用聚光/集热装置中有时会使用熔融硝酸盐、熔融碳酸盐、熔融硫酸盐和熔融氯化物盐等熔盐作为热介质。此外，太阳热发电用聚光/集热装置的导热管内部的温度会上升至600℃左右。因此，对于太阳热发电用聚光/集热装置的导热管等所使用的耐热钢而言，在要求高温强度的基础上，还要求在高温熔盐中的耐蚀性。

日本特开2013-199663号公报(专利文献2)提出了一种耐熔融硝酸盐腐蚀性优异的奥氏体系不锈钢，其特征在于，以质量％计C：0.1％以下、Si：0.3％以上且2.0％以下、Mn：4.0％以下、Ni：7％以上且15％以下、Cr：10％以上且25％以下、Mo：2.5％以下、Cu：3.0％以下、V：0.5％以下、N：0.3％以下、满足0.5≤Si+0.5(Mo+Cu)≤2.0％，余量为Fe和不可避免的杂质，构成在与600℃以下的熔融硝酸盐接触的部分形成的氧化物的除氧之外的元素的比率以原子％计满足Si+0.5(Mo+Cu)≤20％。专利文献2中记载了由此可以得到对于在400～600℃的温度区域与熔融硝酸盐接触的部分而言适合的奥氏体系不锈钢。

日本特开平1-68449号公报(专利文献3)提出了一种耐熔盐腐蚀材料，其特征在于，其由包含Fe、Cr和Ni的合金形成，将示作重量％的Fe、Cr和Ni的组成记作C_Fe、C_Cr和C_Ni，用K＝C_Fe×C_Cr+0.2×C_Ni²定义的K值处于1400～1800的范围。专利文献3中记载了由此能够提供在熔融碳酸盐型燃料电池的工作条件下自发性地形成耐蚀性优异的Li化复氧化物的覆膜的、由发生自钝化的合金形成的耐熔盐腐蚀材料。

日本特开平8-41595号公报(专利文献4)提出了一种在包含氯化物的熔盐中具有优异耐蚀性的Fe-Cr-Ni系合金钢，其特征在于，以重量％计含有C：0.04％以下、Si：0.5％以下、Mn：1.5％以下、Cr：超过18％且小于30％、Ni：超过10％且小于35％、Ca+Mg：0.0005～0.005％，Cr的含量与Fe的含量之比Cr/Fe超过0.33且小于0.7，Ni的含量与Fe的含量之比Ni/Fe超过0.33且小于1.0。专利文献4中记载了由此能够提供价格低廉且在包含氯化物的熔盐中具有优异的耐蚀性的Fe-Cr-Ni系合金钢。