Chapa de acero inoxidable ferrítico para calentador de agua de excelente resistencia a la corrosión en una parte soldada y tenacidad de la chapa de acero.

Chapa de acero inoxidable ferrítico para un calentador de agua que comprende,

en términos de % en masa, 0,020% o menos de C, entre 0,30 y 0,80% de Si, 1,00% o menos de Mn, 0,040% o menos de P, 0,010% o menos de S, entre 20,0 y 28,0% de Cr, 0,6% o menos de Ni, entre 0,03 y 0,15% de Al, 0,020% o menos de N, entre 0,0020 y 0,0150% de O, entre 0,3 y 1,5% de Mo, entre 0,25 y 0,60% de Nb, entre 0,005 y 0,50% de V, y 0,05% o menos de Ti, estando compuesto el resto de Fe e impurezas inevitables, y cumpliendo la chapa de acero inoxidable ferrítico las siguientes fórmulas (1), (2) y (3):

25 ≤ Cr + 3,3Mo ≤ 30 (1)

0,35 ≤ Si + Al ≤ 0,85 (2)

0,1 ≤ 4V/ (Nb - 8 (C + N)) ≤ 5,0 (3)

donde V, Nb, C, N, Cr, Mo, Si y Al representan el contenido (% en masa) de V, Nb, C, N, Cr, Mo, Si y Al, respectivamente.

Chapa de acero inoxidable ferrítico para calentador de agua de excelente resistencia a la corrosión en una parte soldada y tenacidad de la chapa de acero

Campo técnico La presente invención se refiere a una chapa de acero inoxidable ferrítico para un calentador de agua, proporcionando la chapa de acero inoxidable ferrítico una excelente resistencia a la corrosión de las soldaduras y que presenta excelente tenacidad de la chapa de acero.

Antecedentes El acero inoxidable ferrítico, tal como el JIS-SUS444 (Normas Industriales Japonesas) es menos sensible a la corrosión bajo tensión (CBT) que el acero inoxidable austenítico y, por lo tanto, se ha utilizado como material para calentadores de agua eléctricos y similares.

Sin embargo, el agua corriente contiene cloro residual que se ha añadido por requisitos sanitarios, de modo que el acero inoxidable ferrítico utilizado como material de un calentador de agua eléctrico puede ser corroído por el comportamiento del oxígeno del cloro residual. En particular, las soldaduras (metales de soldadura) y zonas soldadas afectadas térmicamente a menudo presentan problemas con la resistencia a la corrosión.

Con el fin de mejorar la resistencia a la corrosión, por ejemplo, la publicación de solicitud de patente japonesa no examinada nº 58-71356 describe un procedimiento para mejorar la resistencia a la corrosión a través de la reducción de P y S, y C y N utilizando una técnica de refinado de alta pureza.

La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada nº 10-81940 describe una técnica para mejorar la resistencia a la corrosión de soldaduras a través de la limitación del contenido de Ti, la adición combinada de Ti y Al, y la adición de una cantidad adecuada de Cu.

La publicación de solicitud de patente Japonesa no examinada nº 7-286239 describe acero inoxidable ferrítico con una excelente capacidad de soldadura por láser, conteniendo el acero inoxidable ferrítico, en términos de % en masa, C : 0, 03%, N : 0, 025%, O : 0, 02%, y 11% : Cr : 35%, y el contenido de C [% C], N [% N], O [% O] y Cr [% Cr] cumpliendo [C%] + 3 [% N] + [% O] < (124, 4 - [% Cr]) /1750 de manera que las concentraciones de oxígeno y nitrógeno en las zonas de soldadura por láser son 250 ppm o menos y 350 ppm o menos, respectivamente, el diámetro medio de partícula del carburo y el nitruro de precipitado es 3 !m o menos, y la densidad de precipitación total es 1 x 105 / mm2 o menos.

La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada nº 9-217151 describe acero inoxidable ferrítico con una excelente soldabilidad, conteniendo el acero inoxidable ferrítico, en términos de % en masa, 0, 001% : c : 0, 08%, 0, 01% : Si : 1, 0%, 0, 01% : Mn : 2, 0%, 10, 5% : Cr : 32, 0%, 0, 001% : N : 0, 04%, 0, 005% : Al : 0, 2%, 0, 001% : Mg : 0, 02%, y 0, 001% : O : 0, 02%, estando compuesto el resto de Fe e impurezas inevitables.

La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada nº 2005-15816 describe un cuerpo de un calentador de agua con una excelente resistencia a la corrosión, quedando el cuerpo unido al barril superior e inferior por calafateo, estando compuesto el cuerpo de una chapa de acero inoxidable ferrítico que contiene, en términos de % en masa, C : 0, 003%, 0, 1% : Si : 0, 4%, Mn : 0, 4%, P : 0, 04%, S : 0, 01%, 16, 0% : Cr : 25, 0%, 0, 8% : Mo : 2, 5%,

N : 0, 03%, 0, 1% : Nb : 0, 6%, 0, 05% : Ti : 0, 3%, y 0, 01% : Al : 0, 5%, el Nb, Ti, C y N cumpliendo Nb + Tiº 7 (C + N) + 0, 15, y siendo el resto sustancialmente Fe.

La publicación de solicitud de patente japonesa no examinada nº 2006-57544 describe acero inoxidable ferrítico con una excelente resistencia a la corrosión intersticial, conteniendo el acero inoxidable ferrítico, en términos de % en masa, 0, 001% : C : 0, 02%, 0, 001% : N : 0, 02%, 0, 01% : Si : 0, 3%, 0, 05% : Mn : 1%, P : 0, 04%, 0, 15% : Ni : 3%, 11% : Cr : 22 %, 0, 01% : Ti : 0, 5%, y 0, 0002% : Mg : 0, 002%, además, uno o más seleccionados de Mo, Nb y Cu con porcentajes de 0, 5 : Mo : 3, 0%, 0, 02 % : Nb : 0, 6%, 0, 1% y : Cu : 1, 5% dentro de un intervalo que cumple Cr + 3Mo +6 (Ni + Nb + Cu) º 23, siendo el resto Fe e impurezas inevitables.

Utsunomiya. T. Sugimoto. I. Adachi. T., Uematsu. Y.: "Development of atmospheric corrosion resistant ferritic stainless steel" en Nisshin Steel Technical Report. vol. 70. 30 de Septiembre de 1994. Páginas 45 - 58. XP 009128155.

El contenido de este documento japonés describe dos aceros adecuados para calentadores de agua en el que la composición química del primer acero inoxidable ferrítico es en % en masa: 0, 01% C, 0, 2-0, 43%, Si, 0, 19-0, 25% Mn, 21, 21-22, 78% Cr, 0, 57-1, 63% Mo, 0, 02-0, 39% Nb, restos-0, 49% Ti, restos-0, 117% Al, y menos de 0, 014% N, estando el resto compuesto de Fe e impurezas inevitables entre ellas fósforo (P) , azufre (S) y oxígeno (O) . El segundo acero inoxidable ferrítico descrito (22Cr-0, 7Mo-NB) comprende, en términos de % en masa, 0, 015% C, 0, 42% Si, 0, 22% Mn, 22, 01% Cr, 0, 016% N, 0, 72% Mo, 0, 48% Nb, siendo el resto Fe e impurezas inevitables entre ellas fósforo (P) , azufre (S) , oxígeno (O) y aluminio (Al) .

Descripción de la invención En los últimos años, junto con el endurecimiento de los requisitos sanitarios, las leyes sobre la salud de los edificios o las leyes de gestión de los edificios se revisaron en 2003 con el fin de requerirse que el agua caliente que va a edificios específicos contuviera 0, 1 mg/L o más de cloro. Como resultado de esto, considerando el consumo del cloro residual, la concentración de cloro en el agua caliente que va a través de un sistema de suministro de agua caliente debe aumentarse. Por lo tanto, con las técnicas conocidas descritas en las publicaciones de las solicitudes de Patente Japonesa no Examinadas nº 58-71356, 10-81940, 7-286239, 9-217151, 2005-15816, y 2006-257544 no puede conseguirse una suficiente resistencia corrosiva de las soldaduras.

La invención se ha logrado en vista de los problemas descritos anteriormente, y está destinada a proporcionar una chapa de acero inoxidable ferrítico para un calentador de agua, presentando la chapa de acero una tenacidad suficiente, y proporcionar una resistencia a la corrosión de las soldaduras suficiente a pesar de un aumento de la concentración de cloro.

Con el fin de resolver los problemas descritos anteriormente, los inventores estudiaron minuciosamente las influencias de los componentes químicos del acero sobre la resistencia a la corrosión del material de base y las soldaduras, y las influencias de los componentes químicos del acero sobre la fabricabilidad de la chapa de acero.

En la producción de un cuerpo para un calentador de agua se utiliza comúnmente soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) . En la soldadura TIG, el anverso y el reverso de la soldadura se protegen con un gas inerte para minimizar la formación de color revenido (capa de óxido) en las soldaduras. Sin embargo, la protección de gas no es perfecta en un proceso práctico, de modo que el oxígeno en el aire invade ligeramente para formar una capa de óxido denominada color revenido en los cordones de soldadura en la parte superior y posterior de las soldaduras.

Como resultado del estudio sobre la capa de óxido, se ha descubierto que la capa de óxido consume Cr contenido en el material de base para disminuir la concentración de Cr en el material de base inmediatamente por debajo de la capa de óxido, lo cual es una causa principal del deterioro de la resistencia a la corrosión. De este modo, se estudió la relación entre las propiedades de las capas de óxido formadas a diferentes temperaturas, la concentración de Cr en la capa inferior, y la resistencia a la corrosión. Los resultados indican que, cuando la temperatura de calentamiento máxima es de 1000º C o más, una capa de óxido formada a una temperatura de 1000º C o más contiene selectivamente una gran cantidad de Cr, y que la resistencia a la corrosión del material de base con un bajo contenido de Cr se deteriora notablemente incluso si el contenido de Mo en el acero es elevado. Por otra parte, cuando la temperatura de calentamiento máximo es de 800 a por debajo de 1000º C, una capa de óxido formada a una temperatura de 800 a por debajo de 1000º C genera óxidos de Cr a bajas velocidades, y el Cr se difunde rápidamente desde el material de base hacia la superficie de la chapa de acero, de modo que la resistencia a la corrosión se ve relativamente menos afectada. Cuando la temperatura máxima de calentamiento es inferior a 800º C, una capa de óxido formada a una temperatura por debajo de 800º C genera óxidos de Cr a bajas velocidades, pero el Cr se difunde lentamente desde el material de base hacia la superficie de la chapa de... [Seguir leyendo]

1. Chapa de acero inoxidable ferrítico para un calentador de agua que comprende, en términos de % en masa, 0, 020% o menos de C, entre 0, 30 y 0, 80% de Si, 1, 00% o menos de Mn, 0, 040% o menos de P, 0, 010% o menos de S, entre 20, 0 y 28, 0% de Cr, 0, 6% o menos de Ni, entre 0, 03 y 0, 15% de Al, 0, 020% o menos de N, entre 0, 0020 y 0, 0150% de O, entre 0, 3 y 1, 5% de Mo, entre 0, 25 y 0, 60% de Nb, entre 0, 005 y 0, 50% de V, y 0, 05% o menos de Ti, estando compuesto el resto de Fe e impurezas inevitables, y cumpliendo la chapa de acero inoxidable ferrítico las siguientes fórmulas (1) , (2) y (3) :

: Cr + 3, 3Mo : 30 (1) 0, 35 : Si + Al : 0, 85 (2) 0, 1 : 4V/ (Nb - 8 (C + N) ) : 5, 0 (3)

donde V, Nb, C, N, Cr, Mo, Si y Al representan el contenido (% en masa) de V, Nb, C, N, Cr, Mo, Si y Al, respectivamente.

2. Chapa de acero inoxidable ferrítico para un calentador de agua según la reivindicación 1, que comprende, en 20 términos de % en masa, más de 22% a 28, 0% de Cr.

3. Chapa de acero inoxidable ferrítico para un calentador de agua según la reivindicación 1 ó 2, que comprende, en términos de % en masa, entre 0, 2 y 1, 0% de Cu y/o entre 0, 10 y 0, 60% de Zr.