地上パイプラインの腐食防止

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腐食 地上パイプライン 腐食性イオン（Cl-、S2-）、CO2、細菌、および溶存酸素の複合作用によって引き起こされます。溶存酸素は強力な酸化剤であり、鉄イオンを酸化して沈殿を形成しやすく、溶存酸素と腐食速度の関係は線形です。硫酸還元細菌は、水中の硫酸還元硫化水素の存在により、配管の水素誘起割れや応力腐食割れを引き起こす可能性があり、腐食生成物として硫化鉄が生成され、鋼の表面に付着して貧弱で脱落しやすく、電位が小さいため、陰極が活性マイクロ電池と鋼マトリックスを構成し、鋼基板に腐食を継続的に生成します。腐生細菌はパイプラインに付着して汚れの詰まりを引き起こし、酸素濃淡電池も生成してパイプラインの腐食を引き起こします。したがって、油田の地上パイプラインの防食対策を選択する際には、保護効果、施工の難しさ、コストなどの要素を考慮する必要があります。油田の地上パイプラインでよく使用される防食対策は次のとおりです。

 

コーティング

パイプラインには多くの防食コーティングがあり、その性能は異なります。適切なコーティングを選択すると、パイプラインの耐用年数を大幅に延ばすことができます。腐食環境、輸送媒体などの条件に応じて、適切なコーティングを選択します。外側の保護コーティングは、地上鋼管の最初で最も重要なバリアであり、主に有機コーティングと金属コーティング（またはコーティング）です。有機コーティングは、エポキシ樹脂、変性フェノールエポキシ、アスファルト、コールタールなどのコーティングに分けられます。実験結果によると、塩水と油に浸してもコーティングの表面は泡立たず、コーティングはAPI RP 5L2接着および剥離テストの要件を満たしており、コーティングの接着性が良好であることを示しています。コーティングを250℃で30分間加熱し、その後、室温で水で冷却します。コーティング表面には剥離、ひび割れ、泡、接着力の低下などがなく、コーティングは耐熱性に優れています。 ASTM D522、ASTM D968などの曲げおよび摩耗試験の規格に準拠しており、コーティングは優れた曲げおよび摩耗耐性も備えています。

 

陰極防食

小口径パイプライン（パイプ径60mm未満）の内面コーティングは容易ではなく、たとえ屋内でコーティングを完了したとしても、100%ピンホールフリーを達成することは困難です。また、内壁コーティングは使用過程で摩耗することが多いため、陰極保護を使用すると腐食による穿孔を効果的に減らすことができます。犠牲陽極保護は最も古い陰極保護方法で、操作が簡単で電源を必要としません。中国で一般的に使用されている犠牲陽極材料には、マグネシウム、亜鉛、アルミニウムおよびそれらの合金が含まれます。

犠牲陽極の出力電流は、その形状とサイズに依存します。マグネシウム、亜鉛、アルミニウム合金の陰極防食電位（銅/硫酸銅参照電極に対する）の実験室テストでは、3種類の合金が石油およびガスステーションの陰極防食規格の要件（陰極防食電位が0.85V以上）に適合しており、アルミニウム合金陽極の防食効果が最も高く、マグネシウム陽極と亜鉛合金陽極はより劣っています。

 

特殊ジョイント

特殊ジョイントは、コーティング後のパイプ溶接による界面コーティングの損傷を解決するために設計されています。方法には、耐火断熱材と高温コーティングの使用、または新しいタイプの高温断熱セラミックジョイントの使用が含まれます。これは、断熱性能と耐腐食性に優れ、温度の急激な変化による破裂抵抗と浸透抵抗の性能がありますが、欠点は強度と靭性が低いことです。実験室でのテストでは、温度が急激に変化する条件下で、ジョイントの亀裂抵抗と貫通抵抗が要件を満たすことができることが示されています。ただし、強度と靭性を確保するという前提では、ジョイントの壁の厚さが厚すぎると、内径の変化がジョイントの正常な構造に影響を与えます。 パイプライン耐火断熱材と高温コーティングジョイントの使用により、使用要件を完全に満たすことができます。

 

原子力発電所の冷却水システムに二相ステンレス鋼が使用されるのはなぜですか?

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原子力はクリーンなエネルギー源として、世界中で炭素排出量の削減に大きく貢献しています。冷却水配管システムは、原子力発電所の安全な運転の鍵です。このシステムは、さまざまな直径とサイズの数千フィートのパイプで構成されており、プラント機器の冷却に信頼性の高い水供給を提供します。非安全配管システムは、プラントを冷却するのに十分な冷却水を供給する必要があり、安全システムは、緊急時に原子炉を制御して安全に停止するのに十分な冷却水を供給する必要があります。

これらのパイプの材質は、機器の耐用年数全体にわたって冷却水の腐食に耐える必要があります。プラントの場所に応じて、冷却水の種類は比較的きれいな真水から汚染された海水までさまざまです。経験上、システムが古くなると、さまざまな腐食の問題やさまざまな程度の腐食が発生し、システムが損傷して必要な冷却水の供給が妨げられる可能性があります。

冷却水配管の問題は、多くの場合、材料と冷却水との相互作用に関係しています。システムの汚れ (詰まり) による漏れと腐食が最も一般的な問題で、堆積物の蓄積、海洋生物の付着 (生物付着)、腐食生成物の蓄積、異物の詰まりなどがあります。漏れは通常、微生物腐食 (MIC) によって発生します。これは、水中の特定の微生物によって引き起こされる非常に腐食性の高い腐食です。このタイプの腐食は、炭素鋼と低合金ステンレス鋼で頻繁に発生します。

ステンレス鋼は、新しい給水配管システムの構築や、既存の炭素鋼システムの修理または交換に長い間実行可能なオプションと考えられてきました。配管アップグレードソリューションで一般的に使用されるステンレス鋼は、304L、316L、または6%-Moステンレス鋼です。316Lと6%-Moステンレス鋼は、パフォーマンスと価格に大きな違いがあります。冷却媒体が未処理の水である場合、これは非常に腐食性が高く、微生物腐食のリスクがあるため、304Lと316Lは適切な選択ではありません。その結果、原子力発電所は6%-Moステンレス鋼にアップグレードするか、炭素鋼システムの高いメンテナンスコストを受け入れる必要がありました。一部の原子力発電所では、初期コストが低いため、依然として炭素鋼ライニングパイプを使用しています。ASTM A240によると、工業用給水配管システムは、多くの場合、以下のステンレス鋼で作られています。

成績 国連 Ｃ いいえ Cr ニ モ 銅
304L S30403 0.03 / 18.0-20.0 8.0-12.0 / /
316L S31603 0.03 / 16.0-18.0 10.0-14.0 2.0-3.0 /
6%Mo N08367 0.03 0.18-0.25 20.0-22.0 23.0-25.0 6.0-7.0 0.75
2205 S32205 0.03 0.14-0.2 22.0-23.0 4.5-6.5 3.0-3.5 /

2205 二相ステンレス鋼は優れた選択であることが証明されました。サウスカロライナ州にあるデューク パワー社のカトーバ原子力発電所は、システムに 2205 (UNS S32205) 二相ステンレス鋼を使用する最初の原子力発電所です。このグレードには約 3.2% のモリブデンが含まれており、304L および 316L ステンレス鋼よりも耐腐食性が向上し、微生物による耐腐食性が大幅に向上しています。

主凝縮器の冷却塔に供給水を送る配管システムの地上部分の炭素鋼ライニング配管を、2205 二相ステンレス鋼配管に交換しました。

新しい代替品 2205 2002年に二相ステンレス鋼管が設置されました。パイプの長さは60メートル、直径は76.2cm、91.4cm、パイプの壁の厚さは0.95cmです。このシステムは、発電所の配管システムの安全使用に関する管理コードの1つであり、世界中で広く使用されているASME B31.1 Power pipingに従って指定されています。500日間の使用後、システムは徹底的に検査されました。検査中にスケーリングや腐食は見つかりませんでした。2205二相ステンレス鋼は非常に優れた性能を発揮しました。2205ステンレス鋼配管は、設置以来10年以上にわたって良好な性能を発揮しています。この経験に基づいて、デュークパワーは 2205 二相ステンレス鋼管 システムの他の部分でも。

500日間使用後の2205パイプの内部。

 

原子力発電所の給水システムの設計者には、耐腐食性冷却水配管材料の選択に関して、もう 1 つの選択肢が与えられました。2205 二相ステンレス鋼を適切に適用することで、保守コストを削減し、ダウンタイムを短縮し、原子力発電所の運転安全性を確保できます。

Uステンレス鋼熱交換器の熱処理

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オーステナイト系U字型ステンレス鋼管の熱処理について言えば、鋭敏化と高い溶体化処理温度のため、パイプの変形を引き起こしやすいため、熱処理は必要ないと考える人がほとんどです。実際には、オーステナイト系ステンレス鋼の熱処理は避けられません。熱処理によってステンレス鋼管の構造は変化しませんが、加工性は変化します。

例えば、炭素含有量が低いため、 304 ステンレス鋼製熱交換管は、歯車成形カッターの表面粗さを要求に適合させるために正規化するのが難しく、工具寿命が短くなります。不完全な焼入れ後に得られる低炭素マルテンサイトと鉄ケーブル構造は、硬度と表面粗さを大幅に改善し、パイプの耐用年数を3〜4倍に延ばすこともできます。また、U字型熱交換管の曲げ部分は曲げ半径が小さく、明らかな加工硬化現象があり、熱処理が必要であり、熱処理のための設備全体と比較すると、オーステナイト系ステンレス鋼管の溶体化熱処理、酸洗不動態化ははるかに簡単です。本稿では、異なる仕様、曲げ半径、熱処理条件のU字型管に対して一連のテストを行い、オーステナイト系ステンレス鋼製のU字型管の熱処理の必要性を分析しました。

 

実験材料:

304 ステンレスU字管

サイズ：19×2mm、曲げ半径：40、15、190、265、340mm

サイズ: 25*2.5mm 曲げ半径: 40、115、190、265、340mm

熱処理：未処理、部分固溶体処理、固溶体処理

 

硬度試験

熱処理および固溶化処理を施さないU字型熱交換管の曲げ部：曲げ半径が小さくなると、硬度値が増加します。 固溶化処理後の熱交換管の硬度値（曲げ前と比較して）には明らかな変化はありません。これは、オーステナイト系ステンレス鋼の加工硬化効果が明らかであり、変形が増加すると、加工硬化の傾向が増加することを示しています。

 

顕微鏡検査

曲げ半径40mmのU字型曲げ部の場合：熱処理なしのミクロ組織にはマルテンサイトと滑り線が多く存在し、ミクロ組織中のオーステナイトの等軸形状は完全に消失しています（マルテンサイトが多すぎると鋼が脆くなります）。サブソリッド溶体化処理組織中のマルテンサイトの大部分は変態していますが、少量のマルテンサイトがまだ存在しています。

溶体化処理後、オーステナイト粒は等軸となり、マルテンサイトは見られなかった。曲げ半径Rが115、190、265、340mmのU字管の曲げ後の未加熱ミクロ組織にも滑り帯とマルテンサイトが存在したが、曲げ半径が大きくなるにつれて含有量は徐々に減少した。U字管の曲げ半径Rが265mm以上の場合、熱処理前後のミクロ組織への影響は顕著ではない。曲げ半径Rが265mm未満の場合、未加熱U字管のミクロ組織にマルテンサイトが存在し、熱処理温度（サブソリッド溶体化処理および固溶体化処理）の上昇に伴いマルテンサイトの含有量が減少する。

 

粒界腐食試験

顕微鏡検査により、マルテンサイトの存在は粒界腐食に影響を与えないことが判明しました。絶対ミクロ組織には大量のマルテンサイトがありますが、マルテンサイトの分布に伴う粒界腐食の傾向はありません。一部の粒界は溶体化処理の前後で広がりましたが、広がった粒界の分布はマルテンサイトの分布とは無関係でした。腐食試験後の顕微鏡検査に基づいて、試験規格に従ってさまざまな状態のU字型チューブの曲げ試験を実施しました。180°曲げた後のチューブには粒界腐食の亀裂は見られませんでした。

 

溶体化処理温度

溶体化処理の効果は溶体化温度が低いと影響を受け、微細組織や硬度などの結果が得られません。温度が少し高いと、U字型セグメントの内側に凹みや亀裂などの欠陥が現れることがあります。

 

実験から、ステンレス鋼の冷間加工後のマルテンサイト変態は、耐食性への影響が応力よりはるかに大きいことがわかっています。U字管の曲げ半径が115mm未満の場合、溶体化処理前後のU字管の微細構造は大幅に異なります。この小半径U字管曲げ部については、冷間成形後に固溶化処理を行う必要があります。より高い粒界腐食耐性が要求されない場合は、曲げ半径が265mm以下のU字曲げ部に溶体化処理（残留応力の除去に注意）することをお勧めします。曲率半径が大きいU字型熱交換管の場合、応力腐食に敏感な環境を除いて、曲げ部を溶体化処理しなくてもかまいません。小径管の流体抵抗が大きいため、清掃が不便で構造が詰まりやすく、大径ステンレス鋼管の流体抵抗は小径管ほど大きくなく、清掃が容易で、粘性流体や汚れた流体に多く使用されます。

 

WLD 社は、10mm から 114mm、厚さ 0.6mm から 3.0mm の 304/316 ステンレス鋼熱交換チューブを提供できます。長さは実際の作業条件に応じてカスタマイズできます。必要な場合は、今すぐお問い合わせください。

ステンレス鋼管の研磨処理

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ステンレス鋼管の研磨処理は、実際には表面研磨プロセスであり、器具とステンレス鋼管の表面の摩擦を通じて明るい表面を取得します。ステンレス鋼管の外側研磨は、異なる粗い粒子サイズのリネンホイールを使用して表面を切削して明るい表面を得るのに使用され、内部研磨は、ステンレス鋼管の内側でプラスチック研磨ヘッドを使用して往復または選択的に内部を研磨します。研磨によって元の加工精度が向上することはなく、表面の平坦度のみが変化することに注意してください。研磨されたステンレス鋼管の表面粗さの値は1.6〜0.008umに達することがあります。処理プロセスに応じて、機械研磨と化学研磨に分けることができます。

 

機械研磨

ホイール研磨：柔軟な研磨ホイールと微細な研磨剤を使用して鋼管ロールの表面にマイクロカットを施し、研磨プロセスを実現します。研磨ホイールはキャンバス、フェルト、または革の層を重ねて作られ、大きなワークピースの研磨に使用されます。

ローラー研磨と振動研磨は、ドラムまたは振動ボックスにワークピース、研磨剤、研磨液を入れ、ドラムがゆっくりと回転したり、振動ボックスが振動したりすることで、ワークピースと研磨剤が摩擦し、研磨液が化学反応を起こして鋼管表面の汚れ、腐食、バリを取り除き、滑らかな表面を得ることができます。大型ワークピースに適しています。研削抵抗は、研削機械、ワークピースの剛性に関係しており、研削振動振幅または研削温度とも関係があり、研削工具の寿命と研削面の特性に影響を与えます。研削温度は、ワークピースの熱変形を引き起こし、寸法精度を低下させ、研削面の加工変成層にも影響を与えます。

化学研磨

ステンレス管を特殊な化学溶液に浸し、金属表面の凸部が凹部よりも早く溶解する現象を利用して研磨加工を行います。

化学研磨は投資が少なく、研磨速度が速く、効率が高く、耐食性に優れています。ただし、輝度差があり、ガスオーバーフローには換気設備が必要で、加熱が難しく、複雑な部品や小さな部品の光強度要件が高い製品には適していません。

電解研磨

ステンレス鋼管の電解陽極研磨は、不溶性金属を陰極として、極を電気化学槽に同時に投入し、直流（dc）電流を流して選択的に陽極溶解させるプロセスです。そのため、ステンレス鋼管の表面は高輝度で光沢のある外観を実現し、表面に粘着性の膜を形成してパイプの耐食性を高めます。表面品質に対する要求が高い場合に適用されます。

鏡面研磨

ステンレスミラー加工は、実際には研磨加工の一種であり、 ステンレス鋼管 グラインダーの反時計回りの回転、補正ホイールの駆動によるワークの回転、重力圧の方法でパイプに圧力をかけ、研磨エマルジョン（主に金属酸化物、無機酸、有機潤滑剤、弱アルカリ洗浄剤の溶融物）とステンレス製装飾管と研磨ディスクを適合させて相対的に操作摩擦を起こし、研磨と研磨の目的を達成します。研磨の等級は、普通研磨、6K、8K、10Kに分かれており、そのうち8K研磨はプロセスコストが低いため広く使用されています。

ステンレス鋼の正方形および長方形の管の重量表

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ステンレス鋼は、最も一般的な化学腐食物質や工業環境に対して優れた耐食性を備えています。ステンレスの正方形または長方形のチューブは、長寿命、優れた耐食性、軽量という利点があり、階段の手すり、手すり、パーティション、自転車、医療機器、車など、工業用配管、自動車、計装、医療、建設業界で使用できます。重量表はこちらです。 304 正方形および長方形のチューブ:

304ステンレス鋼の正方形および長方形のチューブ重量 

長さ:6000mm、単位:KG

サイズ 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.2 1.5 2 2.5 3 4 5
10×10 0.74 0.91 1.09 1.26 1.43 1.59
12×12 0.89 1.1 1.32 1.53 1.73 1.93 2.13 2.53
15×15 1.12 1.39 1.66 1.92 2.19 2.45 2.71 3.21 3.95
18×18 1.35 1.68 2 2.32 2.64 2.96 3.28 3.9 4.8
19×19 1.42 1.77 2.12 2.46 2.8 3.13 3.47 4.12 5.09 6.63
20×20 1.5 1.87 2.23 2.59 2.95 3.3 3.66 4.35 5.37 7.01
22×22 2.06 2.46 2.86 3.25 3.65 4.04 4.81 5.94 7.78
23×11 1.58 1.89 2.19 2.49 2.79 3.09 3.67 4.52 5.87
23×23 2.15 2.57 2.99 3.14 3.82 4.23 5.04 6.23 8.16
24×12 1.77 2.12 2.46 2.8 3.13 3.47 4.12 5.09 6.63
24×24 2.25 2.69 3.12 3.56 3.99 4.42 5.27 6.51 8.54
25×25 2.34 2.8 3.26 3.71 4.16 4.61 5.49 6.8 8.92
28×28 2.63 3.14 3.66 4.17 4.67 5.18 6.18 7.66 10.06
30×30 2.82 3.37 3.92 4.47 5.02 5.56 6.64 8.23 10.82
36×23 2.77 2.31 3.86 4.4 4.93 5.46 6.52 8.08 10.63
36×36 3.39 4.06 4.72 5.38 6.04 6.7 8.01 9.94 13.1
38×38 4.99 5.69 6.39 7.08 8.46 10.51 13.86
40×40 5.26 5.99 6.73 7.46 8.92 11.08 14.63
48×23 4 4.66 5.31 5.96 6.61 7.89 9.8 12.91
48×48 6.32 7.21 8.1 8.98 10.75 13.37 17.67
50×50 6.59 7.52 8.44 9.37 11.2 13.94 18.43 22.85
20×10 1.12 1.39 1.66 1.92 2.19 2.45 2.71 3.21
25×13 1.42 1.77 2.12 2.46 2.8 3.13 3.47 4.12 5.09 6.63
30×15 2.1 2.52 2.92 3.33 3.73 4.13 4.92 6.09 7.97
38×25 3.54 4.12 4.7 5.27 5.84 6.98 8.66 11.39
40×10 2.8 3.26 3.71 4.16 4.61 5.49 6.8 8.92
40×20 3.37 3.92 4.47 5.02 5.56 6.64 8.23 10.82
50×25 4.23 4.92 5.61 6.3 6.99 8.35 10.37 13.67
60×30 5.92 6.76 7.59 8.41 10.06 12.51 16.53 20.47
75×45 7.92 9.04 10.16 11.27 13.49 16.79 22.24
55×13 3.83 4.46 5.08 5.7 6.32 7.55 9.37 12.34
60×40 6.59 7.52 8.44 9.37 11.2 13.94 18.43 22.85
60×60 7.92 9.04 10.16 11.27 13.49 16.79 22.24 27.61 32.91
70×30 6.59 7.52 8.44 9.37 11.2 13.94 18.43 22.85
73×43 7.65 8.73 9.81 10.89 13.03 16.22 21.48 26.66
80×40 10.16 11.27 13.49 16.79 22.24 27.61 32.91
80×60 11.87 13.17 15.77 19.64 26.04 32.37 38.62 50.89
80×80 13.58 15.07 18.05 22.5 29.85 37.13 44.33 58.5
95×45 11.87 13.17 15.77 19.64 26.04 32.37 38.62 50.89
100×40 13.17 15.77 19.64 26.04 32.37 38.62 50.89
100×50 14.12 16.91 21.07 27.95 34.75 41.47 54.7
120×60 20.34 25.35 33.66 41.88 50.04 66.12 81.9
150×100 35.34 46.98 58.53 70.02 92.76 115.2
100×100 22.62 28.21 37.46 46.64 55.74 73.73 91.41
150×150 42.48 56.52 70.43 84.29 111.79 138.99

Alloy20 はニッケルベースの合金ですか、それともステンレス鋼ですか?

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Alloy20 (N08020) は、塩化物、硫酸、リン酸、硝酸を含む化学薬品における全腐食、粒界腐食、孔食、隙間腐食に対する優れた耐性を備えたオーステナイト系ニッケル-鉄-クロム系超合金です。その耐食性は 316L とハステロイの中間で良好ですが、ニッケルアンモニウム錯体を形成しやすいため、一部のアミン溶液では 316L ステンレス鋼ほど良好ではありません。

また、500℃までの高温でも冷間成形性、溶接性が良好です。炭素含有量が少なく、ニオブを添加することで熱影響部での炭化物の析出が抑えられ、ほとんどの場合溶接状態で使用できます。

長い間、多くの人が議論してきました。Alloy 20はステンレス鋼ですか、それともニッケル合金ですか？32-38%のニッケル含有量が36%にちょうど近いため、ステンレス鋼とニッケルベースの合金の境界は材料の分類を曖昧にしています。一般的に、Alloy20はニッケル合金であることは事実です。ASTM A240の新しい版にはAlloy 20が含まれており、Alloy 20が側面からステンレス鋼に分類されていることを裏付けています。Alloy20プレートはASTM B463、ASME SB463に準拠しています。N08904（904L）、N08926（1.4529）などと同じ材料は、ASTM Bニッケル合金標準シリーズに早くから分類されていました。

 

Alloy20は、溶接特性の面ではニッケル合金と共通の特徴を持っています。つまり、一般的に溶接時に冷間割れを発生せず、熱間割れが発生しやすいということです。ニッケルと硫黄、リンのために、低融点共晶を形成する可能性があり、凝固時に厚い樹枝状オーステナイト結晶を形成することが多く、低融点不純物が粒界に集中しやすく、結晶粒径と凝固収縮応力および溶接応力の影響により、低融点材料の凝固粒界が完全に割れず、熱間割れが発生しやすいため、溶接材料の硫黄とリンの含有量を厳密に制御する必要があります。

合金 20 は、応力腐食割れに対する耐性が優れており、局部腐食に対する耐性も良好で、多くの化学プロセス媒体、塩素ガスおよび塩化物、乾燥塩素ガス、ギ酸および酢酸、無水物、海水および塩水などを含むすべての種類の媒体で満足のいく耐腐食性を備えています。同時に、合金 20 は複合媒体の腐食を酸化還元するため、硫酸環境やハロゲンイオンおよび金属イオンを含む硫酸溶液の用途でよく使用され、湿式冶金や硫酸工業設備などに使用されます。

1951年に硫酸への応用のために初めて開発された合金20は、硫酸工業環境に適した合金です。20%〜40%の沸騰硫酸では、応力腐食割れに対する優れた耐性を示し、化学工業、食品工業、製薬工業、プラスチックなど多くの産業にとって優れた材料です。熱交換器、混合タンク、金属洗浄および酸洗装置、パイプラインに使用できます。合金20は、合成ゴム製造装置、医薬品、プラスチック、有機および重質化学処理、貯蔵タンク、パイプ、熱交換器、ポンプ、バルブなどのプロセス装置にも適用でき、酸洗装置、化学プロセスパイプ、バブルキャップ、食品および染料製造でよく使用されます。