海水ラインで最初にエルボが故障する理由

1.前提: 肘は商品ではありません

ほとんどのプロジェクトでは、継手をパイプの付属品として扱います。材料はパイプに従い、肉厚はスケジュールに従い、購入は注文をリリースする前に ASME B16.9 に基づいて寸法をチェックします。炭素鋼または 304/316 システムでは、このアプローチが問題を引き起こすことはほとんどありません。海水、塩化物処理水、酸性ガスの場合、運転開始後3～5年でコストが表面化する傾向があります。

エルボーはストレートと同じサービスは見られません。流れは強制的に回転させられます。エクストラドスが衝突を受け、イントラドスが衝撃を受け、局所速度は直管の数値の 1.5 倍以上になることがあります。成形により、エクストラドスが薄くなり、イントラドスが厚くなり、不均一な残留応力場が残ります。両端の 2 つのガース溶接は、システム内で熱入力を制御するのが最も難しい接合部の 1 つです。この場所の腐食は、速度、応力、形状の 3 つの方法で増幅されます。

これは、海水システム全体で繰り返されるパターンを説明しています。直線での超音波測定値はきれいに戻りますが、エルボの外側には密な孔食があり、時には壁を貫通しています。素材に欠陥はありませんでした。選考プロセスでは媒体と温度はチェックされましたが、場所と義務はまったくチェックされませんでした。

 

 

 

2. 何をS327602507 とは何か、そして 2507 との違い

S32760 は、タングステンと銅を含有する超二相ステンレス鋼の UNS 指定です。 ZERON® 100 として販売されており、欧州では 1.4501 (X2CrNiMoCuWN 25-7-4)、ASTM 鍛造グレードでは F55、鍛造継手では ASTM A815 グレード WPS32760 として指定されています。溶体化処理された組織は、オーステナイトとフェライトがほぼ 50/50 になります。

ほとんどの場合、混乱の原因となるのは、2507. 2507 は UNS S32750、Werkstoff 1.4410 であり、意図的なタングステンや銅の添加は含まれていません。 2 つのグレードは強度が近く、耐海水孔食性もほぼ一致していますが、次の 2 つの特定の方向で異なります。

3. 間違えやすい3つのポイント

3.1 PREN は固定数ではありません

標準的な孔食抵抗相当の計算は、Cr+ 3.3 × (Mo + 0.5W) + 16N です。タングステン含有グレードの場合、W 項を含める必要があります。そうでない場合、結果は合金を過小評価します。公称化学では、S32760 は 42 ～ 43 あたりに位置します。仕様では 40 以上のみが要求されており、その数値は工場証明書に記載されている加熱ごとの保証です。

実際的な問題は商業的なものです。一部のサプライヤーは、あたかもそれが保証であるかのように標準値 43 を引用し、供給される熱量は 40.2 になります。プロジェクトで PREN が 41 以上または 42 以上と指定されている場合、注文書には、各熱* の測定値が EN 10204 3.1 証明書に記録されることを記載する必要があります。その文言がなければ、要件を強制することはできません。

3.2 硬度は熱処理の品質を示す無料の指標です

ASTM A815 では、S32760 フィッティングの硬度は 270 HBW に制限されています。これは 310 HBW ではないことに注意してください。この制限は S32750 に属しており、多くの公開資料で誤って引用されています。この数値は強度の数値としてよりも、シグマ段階の状況証拠として重要です。

600 ～ 1000 度の範囲内に保持すると、S32760 のフェライトはシグマ相、炭化物、窒化物に分解します。硬度は上昇しますが、靭性は急激に低下し、同時に耐食性も低下します。これを防ぐには、1100 ～ 1140 度での溶体化処理とその後の即時水冷処理が必要です。焼入れが遅すぎたり、装入量が多すぎたり、空冷に置き換えると硬度が限界を超えてしまいます。したがって、フィッティングの読み取り値が 260 ～ 270 HBW であれば、単なる引張試験ではなく、ASTM A923 メソッド C 試験が開始されるはずです。

3.3 Extrados のシンニングは個別に確認する必要があります

ホットプレスまたは冷間成形されたエルボは、親パイプよりも外側の部分が薄くなります。 ASME B16.9 公差は、「最小の壁が満たされているため許容できる」と広く解釈されていますが、腐食許容量は公称の壁から計算されます。腐食率の高い海水での使用では、壁が 10% 減少しても寿命が 10% 減少するわけではありません。残りのセクションは、内圧と腐食代を同時に保持する必要があります。

技術協定には、製品に付属する壁厚測量図とともに、エクストラドで測定された最小壁が親パイプの公称壁の 87.5% 以上であることを記載する必要があります。この条項は費用がほとんどかからず、規格外の供給の大部分を排除します。

4. 実際の寿命が決まる溶接

スーパーデュプレックスの故障のかなりの部分は、母材金属ではなく、位相バランスがずれた溶接部または熱影響部で発生します。 3 つのパラメータは、当日の溶接工の判断ではなく、WPS に属します。

▪ フィラーのマッチング。GTAW および SMAW 用の ER2594 / E2594。 ER NiCrMo-3 (合金 625) などのニッケルベースの消耗品は、溶接強度が母材よりも低いことを許容して、最大の耐食性が必要な根元に使用できます。

▪ 入熱とパス間温度。入熱を低く保ち (GTAW の場合は通常 0.5 ～ 1.5 kJ/mm)、パス間のキャップを 150 度に保ちます。過剰な投入は、フェライトと窒化物の析出を過剰に引き起こします。少なすぎると、オーステナイトが不十分になります。

▪ パージ中の窒素。ルートでのオーステナイトの減少を抑制するために、バッキング ガスに 2 ～ 3% の窒素を追加します。純粋なアルゴンをパージすると、フェライトが豊富なルートバンドが残る傾向があり、これが孔食の発生場所となります。

広く誤解されている点が 1 つあります。溶接後の溶体化焼鈍は必須ですか?通常はそうではありません。低炭素、高窒素の設計により、溶接後の相バランスが許容範囲に近い状態に保たれます。しかし、プロジェクトで応力除去が必要な場合は、600 ～ 900 度の範囲で実行してはなりません。これは意図的にシグマ位相を生成するものであり、何もしないより悪いです。急速急冷を伴う完全溶体化焼鈍を実行するか、処理を明示的に省略します。

5. 終わりに

S32760 は「より優れた 316L」ではありませんし、「より高価な 2507」でもありません。その値の境界は正確です。隙間腐食にはタングステン、還元酸には銅、溶接のままの相バランスには高窒素と低炭素が使用されます。その境界外では保険料は無駄になります。その中で、材料で節約されたすべての元は、最初の計画外のシャットダウン時に返還されます。

エルボは、ライン内で応力と流れ場が最も複雑な点です。これがまさに、エルボを材料としてではなくコンポーネントとして指定する必要がある理由です。チェックが「中」から「中+場所+製造プロセス」に移行すると、繰り返される障害のほとんどは図面の段階で回避できたことがわかります。