[发明专利]奥氏体系耐热合金管的制造方法以及利用该制造方法制造的奥氏体系耐热合金管

说明书

技术领域

本发明涉及奥氏体系耐热合金管的制造方法以及利用该制造方法制造的奥氏体系耐热合金管。详细而言，本发明涉及在发电用锅炉、化学工业用设备等中作为管材使用的奥氏体系耐热合金管的制造方法以及利用该制造方法制造的奥氏体系耐热合金管。

背景技术

现今，煤火力发电在国内的电力供给中占据非常重要的位置。煤与石油等能源不同，世界中产出平均，价格也比较稳定，因此预计今后在世界上也广泛地用作基础能源。然而，煤火力发电的每单位发电量的CO₂气体排出量与其它的发电系统相比多。因此，重要的是进一步提高发电效率，不使能源浪费，施行CO₂排出量的抑制。为了提高发电效率，需要将用于发电的蒸汽的温度/压力高温/高压化。例如，通常在蒸汽温度：约600℃、压力：约25MPa的条件下进行，其发电效率止于约42％。最近，进行将该蒸汽温度提高至约700℃，使发电效率提高至约46～48％的超高效率的煤火力发电设备的开发。

随着蒸汽条件的高温化，煤火力发电设备中的过热器管、蒸汽配管之类的高温部所采用的材料的使用环境变得非常严苛。因此，特别是在温度变高的过热器管中，SUS304H、SUS316H、SUS347H等通常的奥氏体系耐热合金的高温强度不足。申请人在专利文献1中公开了将α-Cr相、碳化物作为强化相的Ni基合金。该合金的高温下的蠕变强度优异，并且加工性也优异。申请人还在专利文献2中公开了高温强度和耐腐蚀性优异的奥氏体系不锈钢。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2009/154161号

专利文献2：日本特开2004-3000号公报

发明内容

发明要解决的问题

对于锅炉过热器管中使用的小直径管，在弯曲加工、扩管加工等施工时实施热加工或冷加工。专利文献1以及2中未言及这样的施工时的加工。然而，这样的加工量成为某种程度以上时，需要再次的熔体化处理(以下，称为“后热处理”)。后热处理使在冷弯曲加工时晶粒变形而位错密度变高的显微组织再结晶化，恢复至与制品热处理后几乎同样的显微组织。不进行后热处理的情况下，在合金管的使用环境中，产生以下那样的问题。

·在晶粒内的位错上析出微细的析出物，在应力缓和过程中，晶粒内不易产生变形，而在晶界产生裂纹。

·由于位错密度高，因此显著促进蠕变变形中的恢复/再结晶，高温强度降低，提早断裂。

后热处理受到加热处理装置的制约而多在比制品热处理温度低的温度下进行。因此，存在由母材中析出碳化物或金属间化合物的情况。在这样的温度域下析出的碳化物以及金属间化合物与在实际的使用温度(例如700℃)下析出的碳化物以及金属间化合物相比粗大，此外，析出密度也低。因此，无助于高温下的析出强化。此外，使强化元素在母相中的固溶量减少，700℃下析出的碳化物、金属间化合物量也减少，因此析出强化能力降低。

因此，进行制品热处理后的弯曲、扩管等的施工中的热加工或冷加工时，加工部不同于非加工部、应变被导入。采用与熔体化时同样的热处理温度范围、时间范围对该加工部进行后热处理时，应变残存或者在晶界/粒内大量析出碳化物、金属间化合物，因此产生导致实际使用温度下的强度降低的情况。因此，与熔体化材料相比，需要在高温度下进行后热处理、或在相同温度下进行长时间的后热处理。需要说明的是，后热处理温度根据合金元素的含量而变化。推测这是由于合金元素的含有导致扩散速度以及析出物的析出速度变化。

本发明是为了解决上述的问题而成的，其目的在于提供对具有利用制品热处理后的热加工或冷加工而形成的加工部(以下，称为“该加工部”)的奥氏体系耐热合金管实施后热处理时，在该加工部具有优异的蠕变强度的奥氏体系耐热合金管及其制造方法。

用于解决问题的方案

本发明人等对具有该加工部的合金管进行后热处理，进行其显微组织观察以及蠕变试验，结果得到以下的见解。

(a)后热处理温度与制品热处理温度相同时，在显微组织中少量确认到与熔体化材料同样粗大的碳化物、金属间化合物。此外，蠕变强度也几乎与制品热处理材相同程度。