ステンレス鋼ガス管の耐食性に影響する要因

ステンレスガス管内の使用環境要因

ガスを運ぶステンレス鋼パイプの場合、最も有害な腐食シナリオは通常、パイプ壁に導電性の液相が形成されるときに始まります。電解質 (通常は水) がなければ、ほとんどの内部腐食メカニズムは劇的に遅くなります。

水の存在とガス露点

無料の水がそれを可能にする条件です ほとんどの内部腐食に対応します。たとえガスがプラントを「乾燥」させたとしても、水の露点が適切に制御されていない場合、ルートに沿って温度が低下し、水が凝縮する可能性があります。業界の指導では、ガスの露点を下げ、腐食を促進する条件を取り除くために脱水を重視しています。

• 湿ったガスを導入する（または結露を引き起こす）アップセットは、低点、デッドレッグ、および冷却の下流にリスクを集中させます。
• 停滞して塩分、鉄微粒子、細菌が蓄積する場合は、少量の水で十分です。

局所的な攻撃を「活性化」する酸性ガス、酸素、塩

水が存在すると、溶解種が深刻度と故障モードを引き起こします。

• 塩化物 （生成水のキャリーオーバー、水圧試験水、沿岸の空気侵入、または洗浄液から）は、孔食/隙間腐食および塩化物応力腐食割れの最も一般的な引き金となります。
• CO₂ 凝縮水（炭酸）の pH を低下させ、混合金属システムにおける全体的な腐食のリスクを高める可能性があります。酸素の侵入により、湿った領域では腐食がさらに加速する可能性があります。
• H₂S 酸っぱい環境における亀裂の感受性と材料の認定要件を変更します。材料の使用は通常、MR0175/ISO 15156 によって管理されます。

実際のポイント: 内部表面が見えるようにプロセスを制御する 乾燥ガスと最小限の塩の堆積 ;それが保証できない場合（始動、ピギング、水圧試験、または規格外のガス）、材料の選択と製造品質が決定的になります。

合金の化学とグレードの選択: 「ステンレス」が 1 つの材料ではない理由

ステンレス鋼は、表面に薄い酸化クロムの不動態皮膜が形成されるため、腐食に耐えます。塩化物含有湿潤では、「適切な」抵抗と「高い」抵抗の差はクロム (Cr)、モリブデン (Mo)、窒素 (N) 含有量によって支配されることが多く、これらは一般に孔食抵抗当量数 (PREN) を使用して比較されます。

PREN を使用した耐孔食性/耐すきま性の比較

PREN ≈ %Cr (3.3 × %Mo) (16 × %N) 。一般に、PREN が高いほど、塩化物による孔食や隙間腐食に対する耐性が向上していることを示します (湿ったガスや塩分を含む凝縮水が発生する可能性がある場合に重要な問題となります)。

実際的なポイント: 塩化物による湿潤が信頼できる場合 (凝縮水、水圧試験残留物、海岸暴露、生成水のキャリーオーバー)、グレードの選択は以下に基づいて行う必要があります。 局部腐食とSCCマージン 「ステンレス vs 炭素鋼」だけではありません。

温度、塩化物、応力: ガス配管用の SCC「トリップワイヤー」

塩化物応力腐食割れ (Cl-SCC) には、引張応力 (溶接残留応力で十分な場合もあります)、濡れた表面上の塩化物、および高温という 3 つの条件が同時に必要です。実際には、管理可能な孔食のリスクを亀裂のリスクに変える要因となることが多いのは、温度です。

実際のしきい値: 60 °C (150 °F) のガイダンス

ステンレス鋼が完全に浸漬されている場合、約 60 °C (150 °F) 未満で塩化物 SCC が発生することはほとんどありません。 。その範囲を超えると、感受性は急激に上昇し、特に表面に塩分が集中する湿式/乾式サイクルでは、比較的低い塩化物レベルでも問題が発生する可能性があります。

実際の配管システムで動作する制御

• 可能な場合は、金属温度を SCC に敏感な領域よりも低く保ちます (絶縁設計、配線、ホット スポットの回避)。
• 水圧試験/試運転中の塩化物への曝露を減らし、徹底的な排水と乾燥を確保します (残留膜によりピットが発生し、後に亀裂に発展する可能性があります)。
• 温度および湿潤塩化物を確実に回避できない場合は、二相/超二相または高合金材料を指定します (また、該当する場合は、適用される酸性/サービス基準に適合するようにします)。

溶接、熱色合い、および表面状態: 製造によって耐食性がどのように失われるか

ガス用ステンレス鋼パイプの場合、多くの「謎の」腐食問題は製造に遡ります。熱による着色、埋め込み鉄、ID のパージ不良、粗い仕上げ、不完全な洗浄/不動態化などです。これらの問題により、不動態層が損傷したり、均一に再形成できなくなったりする弱点が生じます。

溶接後の熱着色と酸化スケール

熱による色合いは単なる変色ではありません。これは表面が酸化していること、また多くの場合、表面にクロムが枯渇した層があることを示します。そのままにしておくと、残留応力が最も高い場所 (熱影響部や溶接止端部) の局部的な耐食性が著しく低下する可能性があります。

酸洗いと不動態化 (そして両方が重要な理由)

酸洗いにより、溶接スケール/熱着色および損傷した表面層が除去されます。不動態化は堅牢な不動態皮膜を促進します。 ASTM A380 (洗浄/スケール除去/不動態化の実施) や ASTM A967 (化学的不動態化処理) などの規格は、許容可能なプロセスと検証を定義するために一般的に使用されます。

• 適切な ID パージを使用して、パイプ溶接ルートの激しい内部酸化を防止します (特に、組み立て後に内部へのアクセスが制限されるガス配管では重要です)。
• 研削工具や炭素鋼との接触から鉄の汚染を除去します（鉄のピックアップは表面で「錆び」、アンダーデポジットの攻撃を開始する可能性があります）。
• 形状によって隙間の化学的性質と堆積物の保持が左右されるため、溶接仕上げの許容基準 (滑らかな移行、最小限の隙間) を指定します。

腐食性能を高める設計と設置の詳細

適切なグレードと良好な溶接を行ったとしても、腐食性の液体や堆積物が集まるかどうか、酸素が侵入するかどうか、ガルバニックカップルが攻撃を加速するかどうかは設計の詳細によって決まります。

隙間、デッドレッグ、液体トラップを避ける

• 実用的な場合は傾斜線を使用し、低い場所に排水ポイントを設けて凝縮水の停滞を防ぎます。
• 枯れた脚やキャップのある枝を最小限に抑えます。停滞した水は微生物影響による腐食 (MIC) の一般的な原因です。
• 塩化物を多く含む塩水が集中する場所に持続的な隙間を作らないガスケット/接続設計を使用してください。

ガルバニック相互作用と混合金属

ステンレス鋼が貴金属の低い金属 (炭素鋼など) に電気的に接続されており、電解質が存在する場合、電解腐食により貴金属の低い部品への攻撃が加速され、接合部に堆積物が集中する可能性があり、ステンレスにも局所的な腐食のリスクが生じます。絶縁戦略 (誘電体結合、慎重な接地設計、「濡れた」接合部の回避) により、このリスクが軽減されます。

運用、水圧試験、MIC: 長期的な耐久性を決定する「隠れた」要素

ステンレスガス配管の腐食故障の多くは、定常状態の運転中ではなく、試運転、水圧試験、停止、または水を導入して残留物を残すプロセスの混乱中に引き起こされます。

水質検査と乾燥規律のハイドロテスト

ハイドロテストや洗浄水には、塩化物や微生物が侵入する可能性があります。業界の実践的なガイダンスでは、通常、低塩素水（多くの場合、 ～50ppmの塩化物 保守的なベンチマークとして）、パイプ内に滞留水が残らないように洗浄、排水、乾燥を重視します。

水が停滞したままの場合のMICリスク

微生物影響による腐食 (MIC) は、比較的穏やかな塩化物レベルであっても停滞した水で発生する可能性があり、水圧試験後にラインが排水されずに放置されたステンレス システムで記録されています。即時制御が機能します。プロセスや規制で許可されている場合は、停滞した水膜を残さないようにし、殺生物剤や制御手段を講じずに長期間停滞した状態を避けてください。

1. 完全な排出、乾燥ガスのブローダウン (または同等の)、および乾燥の検証で終了する試運転シーケンスを定義します。
2. 湿った領域では酸素が攻撃を加速するため、ダウンタイム中の酸素の侵入を制御します (ブランケット、厳重な隔離、漏れ管理)。
3. 最も脆弱な場所を最初に検査します。低い箇所、デッドレッグ、クーラーの下流、溶接の多いスプールなどです。

実践的な意思決定表: 要因、故障モード、およびそれに対する対処方法

最終的なポイント: ステンレス鋼ガス管は、耐食性をシステム特性として扱う場合に最高の性能を発揮します。プロセス乾燥度、塩化物管理、合金選択 (PREN/SCC マージン)、製造品質、液体管理設計がすべて一致している必要があります。

データポイントとしきい値に使用される参照

• SSINA: 塩化物応力腐食割れ (完全に浸した場合、約 60 °C 未満になることはほとんどありません)。
• 統一合金: PREN の公式と PREN 範囲の例 (PREN 式と一般的なグレードの代表的な範囲)。
• PHYMSA レポート: パイプラインの腐食 (腐食を促進する条件を除去するための脱水および露点制御)。
• GRI: ガスパイプラインの内部腐食の直接評価 (露点の定義と水の凝結メカニズム)。
• TWI: 溶接後の腐食特性の回復 (熱着色酸化物とクロム劣化層を除去します)。
• ニッケル協会の技術ノート: 酸洗いと不動態化 (ASTM A380/A967 の参照と目的)。
• ニッケル協会: 水圧試験後のステンレスにおける MIC の事例 （根本的な原因としての停滞水）。
• NACE MR0175 / ISO 15156-1 (厳しいサービス内容と H₂S 関連の予防措置フレームワーク).