二相ステンレス鋼およびスーパー二相ステンレス鋼: グレード、PREN 値、およびパイプの選択

二相ステンレス鋼と超二相ステンレス鋼は、ステンレス族の中で狭いながらも非常に有用な範囲を占めています。技術者が肉厚をカットできるのに十分な強度があり、塩化物による応力腐食割れを回避できるほど十分な強度があり、さらにニッケル合金よりもはるかに安価です。 16 年以上ステンレス パイプを製造してきた中で、私たちはオフショアの専門品から化学工場、海水淡水化請負業者、電力プロジェクトからの日常的な要求に至るまで、デュプレックスの輸送を見守ってきました。 2205 と 2507 を比較検討している場合、またはデュプレックスが 316L を上回るプレミアムを正当化するかどうか疑問に思っている場合は、以下の注記でグレード、その背後にある数値、および材料が実際に機能するかどうかを決定する製造の詳細について説明します。

二相ステンレス鋼とは実際には何ですか

この名前は、単一の製品ではなく微細構造を表しています。二相鋼は、オーステナイトとフェライトのほぼ等しい混合物（通常はそれぞれ 40 ～ 60 パーセントの間）で凝固し、その二相構造が、選択されたすべての特性の源となります。フェライトは塩化物応力腐食耐性と高い降伏強度を備えています。オーステナイトは延性と靭性を与えます。

316L と比較すると、実質的な違いは簡単に要約できます。

• 降伏強度はオーステナイト系グレードの約 2 倍であるため、より薄い壁でも同じ圧力に耐えることができます。
• 304 や 316 では得られない、塩化物応力腐食割れに対する耐性。
• 熱膨張が低く、熱伝導率が高いため、溶接歪みが軽減され、熱交換器の負荷が軽減されます。
• 316 の取り扱いに慣れている人であれば、今でも驚く磁気の挙動。
• 連続使用のための実用的な上限は約 300°C。それ以上では、通常、二重は間違った答えになります。

グレードラダーの読み方: リーン、スタンダード、スーパー、ハイパー

二相グレードは、PREN = %Cr 3.3 × %Mo 16 × %N として計算される耐孔食性相当数によってランク付けされます。これは大まかな数字ですが、非常に実用的なものであり、仕様書にグレード名の代わりに最小 PREN が引用されている場合は、最初に確認する必要があります。

2304 などのリーングレードは、強度と適度な耐食性の両方が必要な 304 または 316 の役割を果たし、ファミリーに導入する最も安価な方法です。標準デュプレックス 2205 は、世界中のデュプレックス トン数のほとんどを占めており、塩化物を含むプロセス ストリームの大部分を処理します。スーパー デュプレックスは、海水およびサワー デューティ向けに PREN を 40 以上に押し上げますが、それを超えるハイパー デュプレックス グレードは非常に積極的なニッチ向けに存在し、引き続き専門家向けの製品です。グレードを横に並べたい場合は、 サイズと構成の比較表 それらを 1 つのビューにまとめます。

二相パイプが活きる場所

デュプレックスが価格だけで購入されることはほとんどありません。これは、安価なグレードでは早期に破損するため、または強度により合金のプレミアムコストよりも肉厚を節約できるため、購入されます。

石油化学および精製サービスでは、通常、議論の対象となるのは酸っぱい製品または塩化物を含む製品です。 Duplex は、316L では最終的に亀裂が発生する湿った蒸気空間での塩化物応力腐食亀裂に耐性があり、その強度により、高圧運転時にスケジュール パイプをより薄くすることができます。グレードは一般に NACE MR0175 / ISO 15156 に指定されており、2205 は中程度の条件をカバーし、H2S 分圧と塩化物レベルが上昇すると 2507 が引き継ぎます。

SCH 10 二相ステンレス鋼継目無管 石油化学および製油所の流体移送用の二重シームレス パイプ。腐食用途向けに酸洗い仕上げと最大外径 273 mm で供給されます。 製品を見る→

発電は 2 番目に安定した市場です。排煙脱硫吸収装置の配管と冷却水システムは、塩化物と湿式および乾式サイクルを組み合わせるため、オーステナイト系に負担がかかり、二相の膨張が低いため、熱変動による長時間の運転でも調整が維持されます。

シームレス二相ステンレス鋼電気管 電力産業の冷却水、蒸気、ボイラーチューブ用のシームレスステンレス電気パイプ。最大外径 630 mm の冷間引抜または冷間圧延が可能です。 製品を見る→

オフショアのトップサイド、ケミカルタンカー、淡水化列車はこの素材の古典的な使用場所であり、それには十分な理由があります。流れる海水はデュプレックスに適していますが、停滞した海水と狭い隙間は依然としてその弱点です。塩化物と高温苛性アルカリが接触するパルプおよび紙の蒸解釜も、長年使用されている用途の 1 つです。

スーパー デュプレックス: プレミアムが報われるとき

2205 から 2507 までのステップはわずかではありません。 PREN は約 35 から 40 以上に上昇し、臨界孔食温度は数十度上昇し、最小降伏強度は 550 MPa に上昇します。この組み合わせにより、高圧海水および酸性給水ラインの壁を薄くすることができ、場合によってはより高価な合金がより安価な最終システムになることがあります。

塩化物が多く、温度が約 60°C 以上にある場合、海水が停滞している場合、またはジオメトリに亀裂が生じやすい場合、または CO2 とともに H2S が存在する場合に効果があります。 2205 がすでに快適だったときに、それは報われません。余分な出費で、決して使用しない耐食性を購入する一方、溶接、機械加工、およびフライス加工のリードタイムはすべて困難になります。私たちのメモ 1.4462 二重パイプのプロパティ この比較の 2205 側についてさらに詳しく説明します。

衛生業務および食品グレードのライン

食品、飲料、製薬工場では通常 316L が必要ですが、ほとんどの場合、それが正しい判断です。しかし、流れがブライン、高塩化物洗浄剤、または塩と高温の混合物を運ぶ場合には、デュプレックスがその役割を果たします。ブラインチラーの 2205 ラインは 316L を大幅に上回ります。また、熱伝達に薄い壁が必要な場合には、余分な強度が役立ちます。

問題は、表面仕上げが合金と同じくらい重要であるということです。二相鋼はオーステナイト鋼よりも研磨が難しいため、食品グレードのチューブには適切なグレードと、作業対象の微細構造を理解している人による、機械研磨、光輝焼鈍または電解研磨などの制御された仕上げの両方が必要です。

食品グレードのシームレス二相ステンレス鋼管 食品、飲料、バイオエンジニアリングライン用の衛生的なシームレス二重管で、鏡面研磨、光輝焼鈍または酸洗仕上げが施され、内面粗さが制御されています。 製品を見る→

成功を決める製造の詳細

私たちが耳にする二重の問題のほとんどは、工場ではなく製造に遡ります。残りのポイントよりも 3 ポイントが重要です。

溶接

• 予熱は行わず、入熱を制御し、パス間温度を約 150°C 未満に保ちます。
• 母材の金属に合わせたフィラー (2205 の場合は ER2209、2507 の場合は ER2594)。両側がパージされているため、ルートの耐食性が維持されます。
• 溶接フェライトのバランスが 35 ～ 65% の範囲にあると、多すぎると接合部が脆化し、少なすぎると亀裂が発生します。
• プロジェクトが要求する場合には、NORSOK M-650 資格を備えた関連規格に準拠した手順。

熱処理

二相合金は、熱間加工または重度の冷間加工後にバランスのとれた構造を復元するために、通常 1020 ～ 1100 °C の範囲で溶体化処理し、その後急速冷却する必要があります。これは現場で即興でできるものではないため、工場または認定された熱処理業者で計画してください。使用中は 300°C 以上で長時間保持され、特に 475°C の脆化範囲を考慮して設計する必要があります。

成形と機械加工

二相鋼は加工硬化が早く、オーステナイト鋼よりも大きく反発するため、より硬い工具と曲げる際により大きな力が必要になります。機械加工には、316L よりも鋭いエッジ、重い送り、低い表面速度が必要です。軽い仕上げパスは単に表面を加工硬化させ、工具を鈍くします。

二重パイプを驚くことなく調達

Duplex は 300 シリーズよりも小さい市場であるため、良い購入と悪い購入の差は通常、最高価格ではなく事務処理とプロセス規律に帰着します。

• 正確な UNS 番号と製品形式を確認してください。シームレス パイプの場合は ASTM A790、溶接チューブの場合は A789、フィラーが追加される場合は A928、およびフランジとフィッティングの仕様の一致を確認します。
• 一般的な工場証明書ではなく、実際の熱からの PREN および機械的結果を求めてください。
• 完成したパイプの耐食性は焼鈍ルートと冷却方法に依存しますので確認してください。
• オフショアおよび海洋作業の場合は、NORSOK M-650 資格と船級協会の承認を探してください。当社の自社工場は、シームレス ステンレス パイプの NORSOK M-650 および ABS 認証を取得しています。これは主に、二重作業により厳格なプロセス制御を推進したためです。
• 弱い部分がジョイントにならないように、パイプと同じグレード ファミリの継手とフランジを注文し、熱処理を行ってください。

二相ステンレス鋼と超二相ステンレス鋼は、環境とは正確には何なのか、製造チェーンはそのグレードに対応できるのか、という 2 つの質問を早い段階で尋ねた購入者に報いるものです。これらを正しく行えば、この素材はほとんどメンテナンスをせずに何十年も使用できます。間違えると、最初の修理で節約したお金が蒸発してしまいます。グレードの選択、壁の厚さ、表面仕上げ、または適合する継手など、特定の項目について相談したい場合は、データシートをお送りください。安価なグレードでも同様に機能する場合も含め、率直な回答を差し上げます。