[发明专利]析出微细的Ti－Nb－Cr碳化物或Ti－Nb－Zr－Cr碳化物的耐热合金

说明书

技术领域

本发明涉及耐热合金的改良，更具体地，涉及一种耐热合金以及使用该耐热合金而得到的氢制造用重整炉管，所述耐热合金在铸造后因加热而析出微细的Ti-Nb-Cr碳化物或Ti-Nb-Zr-Cr碳化物，由此具有高蠕变破裂强度。 

背景技术

氢制造装置是将混合后的烃和水蒸气导入到重整炉的重整炉管中，再通过使用催化剂的重整反应而产生富氢的重整气体的装置。在重整炉管内的重整反应在约800～1000℃的高温和约10～30kgf/cm²的高压力条件下进行，由于该反应是吸热反应，为了从外部加热重整炉管，需要大量的燃料。 

因此，提高热效率从而降低燃料使用量不仅可降低运行成本，而且还可以降低CO₂排出量，因此在环境上也是优选的。 

用作该重整炉管的材料必须具备能够耐受上述的高温度和高压力条件的蠕变破裂强度。材料的蠕变破裂强度越高，由于反应管的强度提高，当然越能够实现长寿命化，另一方面，在可以保持与迄今为止的重整炉管同等水平的强度的范围内，可以减薄重整炉管的设计壁厚，因此可以谋求热效率的提高。 

作为用作该氢制造用重整炉管的材料，在特开平5-230601号公报中公开了一种耐热合金，该耐热合金以重量％计，包含0.1～0.6％的C、3.0％以下的Si、2.0％以下的Mn、22～30％的Cr、22～50％的Ni、0.2～1.5％的Nb、0.5～5.0％的W、0.01～0.50％的Ti，余量为Fe。 

另外，特开昭57-40900号公报中公开了一种耐热合金铸件，该耐热合金铸件以重量％计，包含0.25～0.8％的C、8～62％的Ni、12～32％的Cr、0.05％以上但不到2％的W、0.05％以上但不到1％的Ti、3.5％以下的Si、3％以下的Mn、2％以下的Nb、0.3％以下的N，余量为Fe。 

但是，由这些耐热合金制作的氢制造用重整炉管的蠕变破裂强度未必是充分的。 

本发明人等进行深入研究的结果发现，如果在约800℃以上的催化重整反应温度下析出微细的Ti-Nb-Cr碳化物(进一步含有Zr时为Ti-Nb-Zr-Cr碳化物)，则在晶粒内的位错滑移的发展延迟，蠕变破裂强度显著提高。 

本发明的目的在于提供一种耐热合金，所述耐热合金在铸造后因加热而析出微细的Ti-Nb-Cr碳化物(进一步含有Zr时为Ti-Nb-Zr-Cr碳化物)，从而具有高蠕变破裂强度。 

本发明的另一个目的在于提供一种导热性优异的耐热合金。 

本发明的另一个目的在于提供一种由耐热合金制作的氢制造用重整炉管，所述耐热合金在铸造后因加热而析出微细的Ti-Nb-Cr碳化物(进一步含有Zr时为Ti-Nb-Zr-Cr碳化物)。 

发明内容

为了实现上述目的，本发明提供一种耐热合金，该耐热合金以重量％计，包含超过0.6％且为0.9％以下的C、2.5％以下的Si、3.0％以下的Mn、20～28％的Cr、8～55％的Ni、0.01～0.8％的Ti、0.05～1.5％的Nb，余量为Fe和不可避免的杂质，且(Ti+Nb)/C的值以原子％比计为0.12～0.29。 

本发明的耐热合金可以进一步含有0.5％以下的Zr，此时，(Ti+Nb+Zr)/C的值以原子％比计为0.12～0.29。 

本发明的耐热合金可以进一步含有选自3％以下的W、3％以下的Mo以及0.05％以下的B中的至少一种。 

本发明的耐热合金可以进一步含有0.001～0.05％的Mg。 

本发明的耐热合金可以进一步含有0.001～0.2％的Ce。 

附图说明

图1是示出氢制造用重整炉管的使用例的剖面图。 

图2是绘出表1所示的蠕变破裂时间的试验结果的图。 

图3是示出由实施例No.3的样品管切出的试验片的金属结构(铸造后)的光学显微镜照片(×400)。 

图4是将图3的试验片加热到1050℃，并施加100小时24.5MPa的拉伸应力之后的金属结构的光学显微镜照片(×400)。 

图5是图4示出的金属结构的TEM照片(×45000)。 

图6是图4示出的金属结构的TEM照片(×90000)。 

图7是图4示出的金属结构的TEM照片(×450000)。 

图8是Cr₂₃C₆的荧光X射线分析结果。 

图9是Ti-Nb-Cr碳化物的荧光X射线分析结果。