(57)【要約】【課題】本発明は、耐酸化性にすぐれ、引張延性などの機械的特性、溶接性にすぐれる耐熱合金及び反応管を提供する。【解決手段】本発明の耐熱合金は、質量％にて、Ｃ：０．３５％〜０．７％、Ｓｉ：０％を超えて１．５％以下、Ｍｎ：０％を超えて２．０％以下、Ｃｒ：２２．０％〜４０．０％、Ｎｉ：２５．０％〜４８．３％、Ａｌ：１．５％〜４．５％、Ｔｉ：０．０１％〜０．６％、及び、残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ、Ｙａ＝−１３．７５×Ａｌ＋６３．７５としたときに、Ｐａ＜Ｙａであり、表面にＡｌ酸化物層が形成されている。【選択図】図１
2019085643.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％にて、
Ｃ：０．３５％〜０．７％、
Ｓｉ：０％を超えて１．５％以下、
Ｍｎ：０％を超えて２．０％以下、
Ｃｒ：２２．０％〜４０．０％、
Ｎｉ：２５．０％〜４８．３％、
Ａｌ：１．５％〜４．５％、
Ｔｉ：０．０１％〜０．６％、及び、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ、
Ｙａ＝−１３．７５×Ａｌ＋６３．７５
としたときに、
Ｐａ＜Ｙａ
であり、
表面にＡｌ酸化物層が形成されている、耐熱合金。
【請求項２】
質量％にて、
希土類元素（ＲＥＭ）：０．０１％〜０．２％を含有し、
前記Ｐａは、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ＋１８．０×ＲＥＭ
である、
請求項１に記載の耐熱合金。
【請求項３】
質量％にて、
Ｎｂ：０．０１％〜２．０％を含有し、
前記Ｐａは、
前記希土類元素（ＲＥＭ）を含有しない場合、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ−１６．６×Ｎｂ、
前記希土類元素（ＲＥＭ）を含有する場合、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ＋１８．０×ＲＥＭ−１６．６×Ｎｂ、
である、請求項１又は請求項２に記載の耐熱合金。
【請求項４】
質量％にて、
Ｗ：０％を超えて１．０％以下、及び、Ｍｏ：０％を超えて０．５％以下の群より選ばれる少なくとも一種を含有する、
請求項１乃至請求項３の何れかに記載の耐熱合金。
【請求項５】
遠心力鋳造体である、
請求項１乃至請求項４の何れかに記載の耐熱合金。
【請求項６】
５００℃〜１１５０℃の高温雰囲気で使用される、
請求項１乃至請求項５の何れかに記載の耐熱合金。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６の何れかに記載の耐熱合金からなる管本体を有する、
反応管。
【請求項８】
前記管本体どうしを溶接により接続してなる、
請求項７に記載の反応管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、炭化水素ガスを生成する反応管などに用いられる耐熱合金に関するものであり、より具体的には、表面にＡｌ酸化物層を好適に形成することのできる耐熱合金に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エチレンやプロピレン等のオレフィン系、スチレンモノマー等のスチレン系の炭化水素は、熱分解装置において、外部から加熱された反応管に炭化水素系原料ガスと水蒸気流体を流通させ、原料流体を反応温度域まで加熱して熱分解することにより生成される。
【０００３】
反応管は、高温雰囲気に曝され、また、流通する原料ガス等による酸化、浸炭、窒化等の影響を受けやすいため、これらに対するすぐれた耐性が求められている。このため、反応管には、高温強度にすぐれるオーステナイト系の耐熱合金が用いられている。
【０００４】
オーステナイト系耐熱合金は、高温雰囲気での使用中に表面に金属酸化物層が形成され、この酸化物層がバリアとなって、高温雰囲気下で母材を保護する。一方、これら金属酸化物として母材中のＣｒが酸化され、Ｃｒ酸化物(主にＣｒ２Ｏ３からなる)が形成されてしまうと、Ｃｒ酸化物は緻密性が低いため、酸素や炭素の侵入防止機能が十分ではなく、高温雰囲気下で内部酸化を起こし、酸化物層が肥大化してしまうことがある。また、Ｃｒ酸化物は、加熱と冷却の繰り返しサイクルにおいて剥離し易く、剥離に到らない場合であっても、外部雰囲気からの酸素や炭素の侵入防止機能が十分でないから、酸化物層を通過して母材に内部酸化や浸炭を生じる不都合がある。
【０００５】
これに対し、一般的なオーステナイト系耐熱合金よりもＡｌの含有量を増やすことで、緻密性が高く、酸素や炭素を透過し難いアルミナ(Ａｌ２Ｏ３)を主体とする酸化物層を母材の表面に形成することが提案されている(例えば、特許文献１及び特許文献２参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５１−７８６１２号公報
【特許文献２】特開昭５７−３９１５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、反応管中のＡｌ含有量が多くなると材料の延性が劣化して高温強度の低下を招く。また、反応管は、複数の管本体を溶接することで全長を長く採ることがあるが、Ａｌの含有量が多くなると、管本体どうしの溶接性が低下し、溶接割れが生じてしまうこともある。
【０００８】
本発明の目的は、耐酸化性にすぐれ、引張延性などの機械的特性、溶接性にすぐれる耐熱合金及び反応管を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の耐熱合金は、
質量％にて、
Ｃ：０．３５％〜０．７％、
Ｓｉ：０％を超えて１．５％以下、
Ｍｎ：０％を超えて２．０％以下、
Ｃｒ：２２．０％〜４０．０％、
Ｎｉ：２５．０％〜５２．０％、
Ａｌ：１．５％〜４．５％、
Ｔｉ：０．０１％〜０．６％、及び、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ、
Ｙａ＝−１３．７５×Ａｌ＋６３．７５
としたときに、
Ｐａ＜Ｙａ
である。
【００１０】
本発明の耐熱合金は、さらに、
質量％にて、
希土類元素（ＲＥＭ）：０．０１％〜０．２％を含有し、
前記Ｐａは、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ＋１８．０×ＲＥＭ
である。
【００１１】
本発明の耐熱合金は、さらに、
質量％にて、
Ｎｂ：０．０１％〜２．０％を含有し、
前記Ｐａは、
前記希土類元素（ＲＥＭ）を含有しない場合、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ−１６．６×Ｎｂ、
前記希土類元素（ＲＥＭ）を含有する場合、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ＋１８．０×ＲＥＭ−１６．６×Ｎｂである。
【００１２】
本発明の耐熱合金は、さらに、
質量％にて、
Ｗ：０％を超えて１．０％以下、及び、Ｍｏ：０％を超えて０．５％以下の群より選ばれる少なくとも一種を含有する。
【００１３】
本発明の耐熱合金は、
遠心力鋳造体とすることができる。
【００１４】
本発明の耐熱合金は、
５００℃〜１１５０℃の高温雰囲気での使用が好適である。
【００１５】
本発明の反応管は、
上記構成の耐熱合金からなる管本体を有する。
【００１６】
また、本発明の反応管は、
前記管本体どうしを溶接により接続してなる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る耐熱合金は、Ａｌを含有することで、ＣｒよりもＡｌが優先してＡｌ酸化物を形成し、Ｃｒ酸化物の形成を抑制することができる。従って、Ｃｒ酸化物の剥離等の問題を抑制できる。また、Ａｌの添加量は１．５％〜４．５％と低いため、機械的性質の低下を抑えることができる。
【００１８】
また、本発明の耐熱合金は、Ａｌの添加量が低いため、溶接性にすぐれるから、耐熱合金どうしを溶接する場合であっても溶接割れ等の発生を抑制することができる。
【００１９】
本発明の耐熱合金により作製される管本体は、耐酸化性にすぐれ、また、溶接性にもすぐれるから、管本体どうしを溶接して作製される反応管は、５００℃〜１１００℃の高温環境下におけるオレフィン系、スチレン系の炭化水素製造用の反応管として極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、Ｐａ値を縦軸、Ａｌの含有量を横軸とし、溶接性に基づいて供試片を回帰分析した結果を示すグラフである。
【図２】図２は、ビード割れ試験の判定に用いられる割れ、点状欠陥の判断基準を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、特に明記しない限り、「％」は質量％を意味する。
【００２２】
本発明の耐熱合金は、管状に形成されて管本体を構成し、管本体どうしを溶接して反応管として使用することができる。反応管は、内部を炭化水素ガス原料等が流通し、外部から加熱されて、エチレン等のオレフィン系、スチレン系などの炭化水素の製造に用いることができる。
【００２３】
耐熱合金は、
質量％にて、
Ｃ：０．３５％〜０．７％、
Ｓｉ：０％を超えて１．５％以下、
Ｍｎ：０％を超えて２．０％以下、
Ｃｒ：２２．０％〜４０．０％、
Ｎｉ：２５．０％〜５２．０％、
Ａｌ：１．５％〜４．５％、
Ｔｉ：０．０１％〜０．６％、及び、
残部Ｆｅ及び不可避的不純物からなり、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ、
Ｙａ＝−１３．７５×Ａｌ＋６３．７５
としたときに、
Ｐａ＜Ｙａ
である。
【００２４】
以下、成分限定理由について説明する。
【００２５】
Ｃ：０．３５％〜０．７％
Ｃは、鋳造性を良好にし、高温クリープ破断強度を高める作用がある。また、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｃｒ等と結合して炭化物を形成し、高温強度を高める効果がある。このため、少なくとも０．３５％を含有させる。しかし、含有量があまり多くなると、Ｃｒ７Ｃ３の一次炭化物が幅広く形成され易くなり、反応管の内表面へのＡｌの転移が阻害され、Ａｌの供給不足が生じて、Ａｌ２Ｏ３の如きＡｌ酸化物の形成が抑えられる。また、二次炭化物が過剰に析出するため、延性、靱性の低下を招く。このため、上限は０．７％とする。なお、Ｃの含有量は０．３５％〜０．５％がより望ましい。
【００２６】
Ｓｉ：０％を超えて１．５％以下
Ｓｉは、溶湯合金の脱酸剤として、また溶湯合金の流動性を高め、耐酸化性を向上させるために含有させる。しかしながら、過度のＳｉの添加は、延性の低下、高温クリープ破断強度の低下、鋳造後の表面品質の悪化、溶接性の低下を招く。このため、Ｓｉの含有量は、上限を１．５％とする。なお、Ｓｉの含有量は１．０％以下がより望ましい。
【００２７】
Ｍｎ：０％を超えて２．０％以下
Ｍｎは、溶湯合金の脱酸剤となり、また、溶湯中のＳを固定させて、溶接性を向上させると共に、延性を向上させるために含有させる。しかしながら、過度のＭｎの添加は、高温クリープ破断強度の低下を招き、耐酸化性を低下させるため、上限を２．０％とする。なお、Ｍｎの含有量は１．０％以下がより望ましい。
【００２８】
Ｃｒ：２２．０％〜４０．０％
Ｃｒは、高温強度及び繰返し耐酸化性の向上に寄与する。また、Ｃｒは、Ｎｉ、Ｆｅと共に１０００℃を超えるような高温域ですぐれた耐熱性を発揮すると共に、Ｃ、Ｎと一次炭化物を生成し、高温クリープ破断強度を向上させる。そして、Ａｌと共に酸化物層を形成し、耐酸化性、耐食性にすぐれた特性を耐熱合金にもたらす。従って、少なくとも２２．０％以上含有させる。一方で、Ｃｒ炭化物やＣｒ窒化物の過剰な生成は延性低下を招くため、含有量の上限は４０．０％とする。なお、Ｃｒの含有量は２２．０％〜３６．０％がより望ましい。
【００２９】
Ｎｉ：２５．０％〜５２．０％
Ｎｉは、繰返し耐酸化性及び金属組織の安定性の確保、高温クリープ強度の確保、及び、耐熱合金のオーステナイト化の安定化に必要な元素である。また、Ｃｒと共に、高温強度、耐酸化性の向上に寄与する。さらに、Ｎｉの含有量が少ないと、Ｆｅの含有量が相対的に多くなり、Ａｌ酸化物の生成を阻害する。このため、少なくとも２５．０％以上含有させる。一方、過度にＮｉを添加しても、その効果は飽和し、また、経済的にも不利であるため、その上限を５２．０％とする。なお、Ｎｉの含有量は２９．０％〜５０．０％がより望ましく、上限は４６．０％がさらに望ましい。
【００３０】
Ａｌ：１．５％〜４．５％
Ａｌは、耐熱合金にＡｌ酸化物を形成するために必要不可欠な元素である。Ａｌ酸化物の形成により、Ｃｒ酸化物と共に、耐熱合金の耐浸炭性、耐コーキング性を向上させる。また、ＡｌはＮｉと共にγ’相を形成し、耐熱合金のオーステナイト相を強化する。このため、Ａｌは１．５％以上含有させる。しかし、Ａｌの過度の添加は、延性の低下を招き、また、γ’相が不安定となり、脆化相の生成を招く。さらに、Ａｌの過度の添加は、鋳造性の悪化を招き、耐熱合金の清浄度を低下させる。従って、その上限を４．５％とする。なお、Ａｌの含有量は２．０％〜４．０％がより望ましい。
【００３１】
Ｔｉ：０．０１％〜０．６％
Ｔｉは、炭化物を形成し易い元素であり、クリープ破断強度の向上、高温引張強度の向上に寄与するために必要不可欠な元素である。従って、Ｔｉ：０．０１％以上を含有させる。一方で、Ｔｉの過度の添加は、延性の低下を招き、また、Ｔｉ酸化物の生成を促し、耐熱合金の清浄度を低下させる。従って、その上限は、Ｔｉ：０．６％とする。なお、Ｔｉの含有量は、０．０５％〜０．３０％がより望ましい。
【００３２】
また、耐熱合金の各含有元素は、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ＋１８．０×ＲＥＭ、
Ｙａ＝−１３．７５×Ａｌ＋６３．７５としたときに、
Ｐａ＜Ｙａである。なお、Ｐａとして、上記に表示した元素が含まれない場合には、当該元素の値はゼロとして取り扱う。
ＰａとＹａが上記式を満足することにより、耐熱合金の溶接性と耐酸化性（Ａｌ酸化物層の形成）を確保できる。
【００３３】
上記Ｐａは、Ｃ、Ｓｉ、Ｎｉ、Ｔｉの各元素の含有量に関する式である。Ｐａは、これら各元素の含有量とＡｌの含有量を種々変えた供試片を作製し、ビード置き試験に基づいて供試片の溶接性に関するデータを取得し、得られたデータから溶接性に影響を与える元素の影響係数を回帰分析により求めることで導きだされたものである。
【００３４】
Ｐａは、その影響係数を参照すると、プラスであるＣ、Ｓｉはそれぞれ溶接性に悪影響を与える元素であり、数値（絶対値）が大きいほど、その悪影響度合いが大きいことを意味する。また、影響係数がマイナスであるＮｉ、Ｔｉは、溶接性を向上させる元素であり、数値（同）が大きいほど、好影響を与えることを意味する。
【００３５】
図１は、供試片のＰａを縦軸、Ａｌの含有量を横軸としてプロットしたものであり、溶接性が良好であったものを菱形、溶接性が不十分であったものを四角でプロットしている。なお、供試片にＡｌ酸化物層が良好に形成されて耐酸化性を具備するために、上記したＡｌの含有量の範囲（Ａｌ：１．５％〜４．５％）をターゲットとしている。
【００３６】
図１を参照すると、ＰａとＡｌ酸化物層が良好に形成されるＡｌの含有量について、溶接性にすぐれる集団と、溶接性が不十分である集団が明確に領域分けされていることがわかる。このグラフから、溶接性に基づいて、Ａｌの含有量を含むＹａを相関関係が明瞭に分析できたことがわかる。
【００３７】
そして、これら集団を分断するＡｌの含有量に基づくＹａ直線：Ｙａ＝−１３．７５×Ａｌ＋６３．７５を決定することができる。すなわち、Ａｌ：１．５％〜４．５％の範囲において、Ｐａ＜Ｙａを満足することで、溶接性だけでなく、耐酸化性にもすぐれる耐熱合金を得られることがわかる。
【００３８】
その他、耐熱合金には、必要に応じて下記元素を含有することができる。
【００３９】
希土類元素（ＲＥＭ）：０．０１％〜０．２％
ＲＥＭは、周期律表のＬａからＬｕに至る１５種類のランタン系列に、Ｙ、Ｈｆ及びＳｃを加えた１８種類の元素を意味する。耐熱合金に含有させるＲＥＭは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｎｄが主体とすることができ、これら３元素が合計量で希土類元素全体の約８０％以上を占めることが好ましく、より好ましくは約９０％以上である。ＲＥＭは、Ａｌ酸化物層の安定化に寄与し、活性金属であるためＡｌ酸化物層の密着性を高めることができる。また、ＲＥＭは、温度変化に伴う酸化物層のスポークリング破壊を防止し、さらには、母材に固溶して耐酸化性の向上に寄与するため含有することが望ましい。これら効果を発揮するために、ＲＥＭは０．０１％以上含有させる。一方で、ＲＥＭは、優先的に酸化物を形成し、母材の清浄度、延性の低下を招くため、上限を０．２％とする。なお、ＲＥＭの含有量は０．０１％〜０．１８％がより望ましい。
【００４０】
耐熱合金にＲＥＭを含有する場合、上記したＰａは、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ＋１８．０×ＲＥＭとする。
【００４１】
Ｗ：０％を超えて１．０％以下、及び、Ｍｏ：０％を超えて０．５％以下からなる群より選択される少なくとも一種
Ｗ、Ｍｏは、母材に固溶し、母材のオーステナイト相を強化しクリープ破断強度を向上させる同等の特性を有する元素であり、何れか一方又は両方を含有することが望ましい。しかしながら、Ｗ、Ｍｏの過度の含有は延性や耐浸炭性の低下を招き、また、とくに１０５０℃以下の温度でＡｌ酸化物の生成する場合に、その形成を阻害する。また、Ｗ、Ｍｏの過度の含有は、母材の耐酸化性の低下を招き、Ｍｏは、当量的にＷに比して２倍の作用を発揮する。従って、Ｗの上限は１．０％、Ｍｏの上限は０．５％とする。
【００４２】
Ｎｂ：０．０１％〜２．０％
Ｎｂは、炭化物を形成し易い元素であり、クリープ破断強度の向上、高温引張強度の向上に寄与する。また、Ｎｂは、時効延性の向上にも寄与する。従って、Ｎｂ：０．０１％以上、望ましくは０．１％以上を含有させる。一方で、Ｎｂの過度の添加は、延性を招き、また、Ａｌ酸化物層の体剥離性の低下を招くと共に、耐酸化性を低下させる。従って、Ｎｂの上限は２．０％、望ましくは１．６％とする。
【００４３】
この場合、上記したＰａは、希土類元素（ＲＥＭ）を含有しない場合、
Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ−１６．６×Ｎｂ、希土類元素（ＲＥＭ）を含有する場合、Ｐａ＝−１１．１＋２８．１×Ｃ＋２９．２×Ｓｉ−０．２５×Ｎｉ−４５．６×Ｔｉ＋１８．０×ＲＥＭ−１６．６×Ｎｂである。
【００４４】
Ｎｂは、Ｐａにおける影響係数がマイナスであり、溶接性を向上させる元素であって、溶接性に好影響を与える。
【００４５】
耐熱合金は、たとえば遠心力鋳造により筒状に形成された遠心力鋳造体からなる管本体とすることができる。管本体は、直管状、Ｕ字状等の形状に構成することができ、これらを溶接することで、反応管を作製することができる。本発明の耐熱合金からなる管本体は、溶接性にすぐれるから、管本体どうしの溶接も溶接割れ等の発生を抑えて良好に行なうことができ、得られた反応管は、十分な接合強度、機械的特性を確保できる。
【００４６】
反応管は、炭化水素ガスの浸炭やコーキングを抑えるために、内表面にＡｌ酸化物層が形成されることが望ましい。Ａｌ酸化物層は、Ａｌ酸化物層形成処理を行なうことで形成することができる。このＡｌ酸化物層形成処理は、独立した工程として管本体又は反応管を酸化雰囲気において熱処理することで実施することができるし、熱分解装置中で使用される際の高温雰囲気により実施することもできる。
【００４７】
Ａｌ酸化物層形成処理は、酸素を１体積％以上含む酸化性ガス、スチームやＣＯ２が混合された酸化性雰囲気において、耐熱合金を９００℃、望ましくは１０００℃、より望ましくは１０５０℃以上の温度で熱処理することが好適である。この場合は、１時間以上が好適である。
【００４８】
Ａｌ酸化物層形成処理が施されることで、管本体の内表面が酸素と接触し、母材表面に拡散したＡｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅ等が酸化して酸化物層を形成する。このとき、上記温度範囲で熱処理を実施することにより、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｆｅよりも優先してＡｌが酸化物を形成する。また、母材中のＡｌも一部が表面に転移して酸化物を構成し、Ａｌ２Ｏ３を主体とするＡｌ酸化物層が形成される。
【００４９】
反応管は、内表面にＡｌ酸化物層が形成されることで、高温雰囲気下での使用において、すぐれた耐酸化性を発揮できる。従って、反応管は、５００℃〜１１００℃の炭化水素ガスを流通させて熱分解することにより、オレフィン系やスチレン系の炭化水素を製造する用途に好適である。
【実施例】
【００５０】
遠心力鋳造により表１に掲げる合金組成（単位：質量％、残部Ｆｅ及び不可避的不純物）の供試片（厚さ２５ｍｍ以下と厚さ２５ｍｍ以上）をそれぞれ作製し、下記要領でビード置き試験を実施し、溶接による割れ性を判定した。発明例は供試Ｎｏ．１１〜２３、比較例は供試Ｎｏ．３１〜３８である。表１中、ＲＥＭは、Ｃｅ、Ｌａ、Ｙの合計量を示している。なお、発明例は、何れも本発明の成分組成の範囲に入っているが、比較例については、本発明の成分組成から外れる元素に「＊」を付している。すなわち、供試Ｎｏ．３１はＷ過多、Ｎｏ．３２、Ｎｏ．３３はＴｉを含まず、また、Ｎｏ．３３はＲＥＭ過多、Ｎｏ．３４〜３６はＳｉ過多、Ｎｏ．３７はＡｌ過多、Ｎｏ．３８は本発明の合金組成は満たすが以下に示すとおりＰａ＜Ｙａを満足しない比較例である。
【００５１】
【表１】
2019085643.tif 000003
【００５２】
また、表１の各供試片について、ＰａとＹａを算出し、これらの大小関係を比較した。表１中、Ｐａ＜Ｙａを満足する供試片について、「Ｐａ＜Ｙａ」の欄にチェックマークを記入している。表１を参照すると、供試Ｎｏ．３３〜３６、３８は、何れもＰａ＜Ｙａを満たしていないことがわかる。Ｎｏ．３８は、各元素の成分範囲は本発明の範囲に含まれるが、Ｐａ＞Ｙａの比較例である。
【００５３】
ビード置き試験に先立ち、供試片の試験面にグラインダーにより機械加工を施し、表面を滑らかにした。試験面は、溶接開先となる部分及び溶接による熱影響を受ける部分である。
【００５４】
また、液体浸透探傷試験を各供試片の試験面に実施し、試験面に割れがないことを確認した。
【００５５】
試験面が健全であることが確認された供試片に対し、ＴＩＧ溶接により表２に示す条件ビード置き試験を行なった。ビードはストレートビード、ビード長は５０〜１００ｍｍである。
【００５６】
【表２】
2019085643.tif 000004
【００５７】
なお、本試験の施工順序は、Ａ法による試験の後、液体浸透探傷試験にて欠陥が見つかった場合に、Ｂ法の試験を実施した。
【００５８】
図２及び表３にＡ法（フィラーメタル（溶接棒）：無）及びＢ法（フィラーメタル：有）によるビードの判定基準を示す。なお、Ｂ法では、微小な割れでも判定は「ＯＵＴ」としている。
【００５９】
【表３】
2019085643.tif 000005
【００６０】
上記試験の結果、Ａ法により厚さ２５ｍｍ以下、厚さ２５ｍｍ以上の何れの供試片についても欠陥が見つからなかった供試片は、割れ性の評価「Ａ」、Ａ法により欠陥が見つかったが、Ｂ法により欠陥が見つからなかった供試片は、割れ性の評価「Ｂ」、Ｂ法でも欠陥が見つかった供試片は、割れ性の評価「Ｃ」として評価した。結果を表１中「割れ性」に示している。
【００６１】
表１を参照すると、発明例である供試Ｎｏ．１１〜２３は何れも割れ性の評価が「Ａ」又は「Ｂ」であったが、比較例である供試Ｎｏ．３１〜３８は何れも割れ性の評価は「Ｃ」であった。
【００６２】
比較例は、Ｎｏ．３１、３２及び３７に示すように、Ｐａ＜Ｙａを満たすが、割れ性の評価は「Ｃ」となっている。これは、本発明の成分範囲から外れていることで、たとえＰａ＜Ｙａを満足したとしても、割れ性の評価が向上しないことがわかる。
【００６３】
とくに、各元素の成分範囲が本発明に含まれる供試Ｎｏ．３８は、割れ性の評価が「Ｃ」であるが、これは、ＰａがＹａよりも大きく、Ｐａ＜Ｙａを満たさなかったためであることは着目すべきである。
【００６４】
供試片の割れ性について、評価「Ａ」又は「Ｂ」のものを総合的な評価「Ａ」、評価「Ｃ」のものを総合的な評価「Ｂ」として判定した。結果を表１中「判定」に示している。表１を参照すると、発明例の供試片は何れも判定「Ａ」、比較例の供試片は何れも判定「Ｂ」であった。
【００６５】
また、発明例と比較例のＰａとＹａの値を比較すると、発明例のＰａは何れもマイナスの値であり、Ｙａはプラスの値となっている。ここから、望ましくは、Ｐａ＜０、Ｙａ＞０、さらに望ましくは、Ｙａ＞１５であることが確認できる。
【００６６】
上記説明は、本発明を説明するためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定し、或いは範囲を限縮するように解すべきではない。また、本発明の各部構成は、上記実施例に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。
【００６７】
たとえば、本発明の耐熱合金は、上記実施形態に係る反応管に限らず、キルン、レトルト、バーナーチューブ、ラジアントチューブなどの耐熱性、耐酸化性等の要求される製品にも適用することができる。
【符号の説明】
【００６８】
１０  ビード
１２  クレーター
１４  割れ
１６  点状欠陥
【図１】
2019085643.tif 000006
【図２】
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