Q1: ハステロイ G-30 シートの化学組成は何ですか?また、ニッケル合金の中でユニークな点は何ですか?
A:ハステロイ G-30 (UNS N06030) は、ニッケル-クロム-鉄-モリブデン - 銅合金で、特に優れた耐性を備えています。湿式-リン酸（WPA）およびその他の酸化性の高い複雑な酸環境。公称化学組成はおよそ次のとおりです。ニッケル (残り、通常 43 ～ 46%)、クロム 28.0 ～ 31.5%、鉄 13.0 ～ 17.0%、モリブデン 4.0 ～ 6.0%、タングステン 1.5 ～ 4.0%、銅 1.0 ～ 2.4%、コバルト 5.0% 以下、制御されたレベルの炭素 (0.03% 以下)、シリコン (0.80% 以下)、およびマンガン (1.5% 以下) が含まれています。
ハステロイ G-30 のユニークな点は、高クロム含有量 (28 ～ 31.5%)モリブデン、タングステン、銅を慎重にバランスよく添加したものです。この組成物は、両方に対して優れた耐性を提供します。酸化するそして減らすニッケル合金の中では珍しい組み合わせです。クロム含有量が高いため、酸化性の酸（硝酸、リン酸など）中で安定した保護不動態皮膜が形成され、モリブデンとタングステンは塩化物-を含む環境での孔食や隙間腐食に対する耐性を提供します。銅の添加により、硫酸や塩酸などの還元性酸に対する耐性が強化されます。
他のニッケル合金と比較すると、次のようになります。
ハステロイ C-276(16% Cr) – G-30 はクロムを多く含むため、酸化性の酸に対する優れた耐性を備えています。
インコネル625(21 ～ 23% Cr) – G-30 は、リン酸および硫硝酸混合物に対する耐性が優れています。
ステンレス316L(16 ～ 18% Cr) – G-30 は、316L が急速に腐食する高温の汚染されたリン酸中ではるかに優れた耐性を提供します。
シート状 (通常、厚さ 0.5 ～ 6.0 mm / 0.020 ～ 0.236 インチ) は、ライニングされた容器、熱交換器のシェル、クラッディングに広く使用されています。ハステロイ G-30 は、多くの場合、湿式-プロセスリン酸（WPA）プラントここで、酸にはフッ化物、塩化物、シリカなどの攻撃的な不純物が含まれています。硫酸-硝酸混合物化学処理や核燃料の再処理に使用されます。
Q2: ハステロイ G-30 シートはどの主要な産業用途に使用されていますか?また、他の材料よりもハステロイ G-30 シートが好まれる理由は何ですか?
A:ハステロイ G-30 シートは、他のニッケル合金やステンレス鋼では局部的または均一な腐食が原因で破損するような、要求の厳しいいくつかの用途で選ばれる材料です。主な用途には次のようなものがあります。
1. 湿式-リン酸（WPA）製造– リン酸塩岩と硫酸の反応によるリン酸の製造 (二水和物または半水化プロセス) では、得られる酸にはフッ化物 (HF)、塩化物、シリカ、重金属などの攻撃的な不純物が含まれています。 80 ～ 100 度 (175 ～ 212 度 F) の WPA は、ステンレス鋼 (孔食や隙間腐食が発生する)、さらには C-276 (0.5 ～ 1.0 mm/年の均一な腐食速度が発生する可能性がある) に対して非常に腐食性が高くなります。ハステロイ G-30 シートは、次の腐食速度を示します。<0.1 mm/yearWPA では、以下の標準マテリアルとなっています。
反応容器と撹拌機– シートは容器のライニングや撹拌翼に使用されます。
熱交換器のシェルとチューブ– G-30 シートは熱交換器コンポーネントに成形され、プロセス酸と冷却水 (塩化物を含む場合があります) の両方に耐性があります。
配管およびダクト工事– 酸を移送するために、薄いゲージ シートをパイプやダクトに巻き込みます。{0}}
2. 核燃料再処理（PUREXプロセス）– 使用済み核燃料の再処理では、燃料を溶解するために硝酸と他の酸化種の混合物が使用されます。ハステロイ G-30 シートは、酸化性硝酸と核分裂生成物の存在によって生じる還元条件の両方に耐性があります。炭素含有量が低い (0.03% 以下) ため、溶接領域の粒界攻撃が防止されます。に使用されます溶解容器、蒸発器、酸回収塔.
3. 硫酸-硝酸混合物– 硝酸の製造やステンレス鋼装置の洗浄 (不動態化) などの化学プロセスでは、硫酸と硝酸の混合物は酸化性と腐食性が高くなります。ハステロイ G-30 シートは、幅広い濃度と温度にわたって優れた耐性を提供し、高合金ステンレス鋼さえも上回る性能を発揮します。
4. 排煙脱硫（FGD）システム– 石炭火力発電所では、FGD スクラバーは石灰または石灰石のスラリーを使用して SO₂ を除去します。得られた石膏スラリーには、(石炭からの) 塩化物と低 pH ゾーンが含まれています。 G-30シートを使用しています。アウトレットダクト、ダンパー、ライナー最も攻撃的なゾーンでは、C-276 が局所的な攻撃を示す可能性があります。
5. ケミカルタンカーのライニング– シートフォームは、リン酸、硫酸、硝酸などの攻撃的な酸混合物を運ぶケミカルタンカーのライニングに使用されます。高い強度と成形性により、複雑なタンク形状の製造が可能になります。
代替品よりも G-30 が好まれるのはなぜですか?特に WPA では、C-2760.5 ～ 1.0 mm/ 年で腐食する可能性があります (10 ～ 15 年間使用できると予想される 6 mm ライニングの容器としては許容できないほどの高さです)。チタンWPA には耐性がありますが、水素脆化が起こり、溶接が困難です。高合金ステンレス鋼（例: 904L、254 SMO）-塩化物やフッ化物による孔食や隙間腐食が見られます。ハステロイ G-30 は、これらの環境において耐食性、加工性、費用対効果の最適な組み合わせを提供します。
Q3: ハステロイ G-30 シートの製造上の重要な考慮事項は何ですか?
A:ハステロイ G-30 シートは多くのニッケル合金よりも加工しやすいですが、成形、溶接、取り付けを成功させるにはいくつかの考慮事項が不可欠です。
1. 成形 (冷間および熱間):G-30 シートは、溶体化焼きなまし状態で良好な延性を備えています（伸び率 45% 以上）-。冷間成形（曲げ、圧延、プレス）は、適度な変形であれば許容されます。ただし、この合金はオーステナイト系ステンレス鋼よりも急速に加工硬化するため、次のガイドラインが適用されます。
15 ～ 20% を超える冷間圧下では、延性と耐食性を回復するために、溶体化焼鈍 (1120 ～ 1180 度 / 2050 ～ 2150 度 F) とそれに続く急速焼入れが必要です。{2}}
最小曲げ半径: 3 mm までのシートの場合は厚さの 1 倍。 2倍の厚さでより厚いシートになります。
熱間成形は 1060 ～ 1200 度 (1940 ～ 2190 度 F) で実行できますが、鋭敏化を防ぐために成形後にシートを溶体化焼き鈍しする必要があります。
2.溶接：G-30 シートは、GTAW (ガス タングステン アーク溶接)、GMAW (ガスメタル アーク溶接)、SMAW (シールド メタル アーク溶接) という一般的なプロセスを使用して溶接できます。適合するフィラーメタルは次のとおりです。ERNiCrMo-11(AWS A5.14) またはFM G-30。主要な溶接パラメータ:
入熱: 1.5 kJ/mm 以下 (38 kJ/インチ以下)。熱影響部 (HAZ) の粒成長を最小限に抑えます。{2}
パス間温度: 150 度 (300 度 F) 以下。
シールドガス: アルゴン (厚い部分の場合はオプションでヘリウムを追加)。酸化を防ぐためにルートパスにはバックパージが必要です。
溶加材の組成は母材金属と一致しており、電食を回避します。
3.-溶接後熱処理 (PWHT):ほとんどのアプリケーションでは、PWHT は必要ありませんG-30 は、溶接されたままの状態で粒界腐食に対する耐性が高いためです（炭素含有量が 0.03% 以下と低いため）。ただし、厳しい酸化処理（熱硝酸混合物など）の場合は、HAZ 内に形成される可能性のある炭化物析出物を溶解するために、完全溶体化焼鈍（1120 ～ 1180 度 / 2050 ～ 2150 度 F）とそれに続く水焼入れが指定される場合があります。
4. 表面処理:表面の汚染 (鉄、油、グリース) は、溶接または整備の前に除去する必要があります。炭素鋼の工具や保管ラックからの鉄汚染は、電気腐食を引き起こす可能性があります。ステンレス鋼または超硬工具を使用してください。製造後、シートを硝酸-フッ化水素酸混合物（例：15% HNO₃ + 3% HF、50度で15分間）に酸洗いして酸化物と埋め込まれた鉄を除去し、その後脱イオン水ですすぐ必要があります。
5. クラッディングおよびライニングの用途:G-30シートは、被覆材炭素鋼容器（爆発{0}}または圧着-）、または緩い裏地(プレースシートに-溶接-)。ライニングが緩い場合、シートは取り付けストリップを介して炭素鋼シェルに溶接されます（G-30 溶加材を使用）。炭素鋼による G-30 溶接部の希釈を避けるように注意する必要があります。これにより、腐食しやすいゾーンが形成されます。
6.切断：厚さ3 mmまでのシートのせん断が可能です。厚いシートや複雑な形状の場合は、プラズマ切断、レーザー切断、またはウォータージェット切断が推奨されます。研磨切断（カットオフホイールを使用）も可能ですが、熱影響を受けた材料を除去するために研削を行う必要があります。-切断後は、エッジをバリ取りし、滑らかに研磨する必要があります。
適切な手順を使用すれば、G-30 シートは皿頭、円錐、丸めた円筒などの複雑な形状に良好に加工できます。
Q4: ハステロイ G-30 シートの制限と潜在的な故障モードは何ですか?
A:ハステロイ G-30 シートには、多くの過酷な環境で優れた性能を発揮しますが、誤用を避けるためにエンジニアが理解する必要があるいくつかの制限があります。
1. 塩酸 (還元条件):G-30 は希 HCl (周囲温度で最大 5 ～ 10%) に対して優れた耐性を持っていますが、推奨されません濃塩酸または熱塩酸の場合。純粋な還元条件 (酸化種がない) では、高いクロム含有量 (28 ～ 31%) により実際に性能が低下する可能性があり、80 度 (175 度 F) の 10% HCl 中で腐食速度が 1 mm/年を超える可能性があります。高温の濃 HCl の場合は、B- シリーズ合金 (B-2、B-3) が推奨されます。
2. フッ化水素酸 (HF):G-30 は、低濃度であってもフッ化水素酸に対する耐性が限られています。フッ化物は不動態皮膜を攻撃し、急速に均一な腐食を引き起こす可能性があります。 HF サービスには、Monel 400 や C-276 などの合金がより適しています。
3. High-temperature oxidizing environments (>400度/750度F): While G-30 is used in moderately elevated temperatures, prolonged exposure above 400°C can cause sigma phase precipitation (a brittle intermetallic phase) due to the high chromium and molybdenum content. Sigma phase reduces ductility and corrosion resistance. For sustained high-temperature service (>500 度 / 930 度 F)、インコネル 625 や 601 などの合金がより適切です。
4. 停滞状態での隙間腐食: Although G-30 has good pitting resistance (critical pitting temperature >6% FeCl₃ 中で 70 度 / 160 度 F）、停滞した塩化物-が豊富な環境、特にガスケット、堆積物の下、または重ね継ぎ目で隙間腐食が発生する可能性があります。隙間を避けて設計する必要があり、PTFE ガスケットを推奨します。
5. 応力-腐食亀裂 (SCC):G-30 は一般に塩化物誘発 SCC に対して耐性がありますが、高温の濃縮苛性溶液 (例: 100 度 / 212 度 F を超える 50% NaOH) や特定のポリチオン酸環境 (製油所で一般的) などの特定の環境では SCC の影響を受けやすい可能性があります。腐食性のサービスには、ニッケル 200 または 201 が推奨されます。
6. コストと入手可能性:G-30 シートはステンレス鋼よりも大幅に高価であり (通常、316L のコストの 5 ～ 8 倍)、クロムが多く、タングステンと銅が添加されているため、C-276 よりも高価です。 G-30 シートのリードタイムは、特に 1.5 mm より薄いゲージの場合、10 ～ 20 週間かかる場合があります。
7. 溶接の希釈の問題:G-30 を炭素鋼に溶接する場合 (たとえば、ライニングされた容器の取り付けストリップの場合)、炭素鋼からの鉄による溶接金属の希釈により、耐食性が低下する可能性があります。最初のパス (ルート) は G-30 溶加材で作成する必要があり、溶接を完了する前にバタリング層 (炭素鋼上に堆積された G-30 溶接金属の層) が使用されることがよくあります。
緩和戦略:
熱塩酸サービスの場合は、G-30 の代わりに B-3 を使用してください。
HF サービスの場合は、C-276 または Monel を使用します。
デザインの隙間を避けてください。完全溶接または突合せ溶接された継手を使用してください。{0}
高温用途の場合は、腐食試験で確認するか、より熱的に安定した合金を選択してください。{0}
これらの制限にもかかわらず、G-30 は依然として湿式プロセスのリン酸および硝硫酸混合物用の最高の合金であり、高クロム、モリブデン、タングステン、銅の独自の組み合わせが比類のない性能を提供します。
Q5: ハステロイ G-30 シートにはどのような規格と試験要件が適用されますか?
A:ハステロイ G-30 シートは、いくつかの厳しい業界基準に従って製造およびテストされています。主な仕様は次のとおりです。
材料規格:
ASTM B582– ニッケル-クロム-鉄-モリブデン-銅合金の板、シート、およびストリップの標準仕様（これは G-30 シートの主な標準であり、組成、機械的特性、寸法公差をカバーします）
ASME SB‑582– ASTM B582 の ASME 圧力容器コード バージョン (ASME セクション VIII、ディビジョン 1 および 2 の容器で使用)
ASTM B575– 低{0}}炭素ニッケル-モリブデン-クロム合金プレートの標準仕様（G-30 に使用されることもありますが、B582 がより具体的です）
NACE MR0175 / ISO 15156– サワーガスサービス用（H₂S-を含む環境）。 G-30 は硬度制限の認定を受けています
寸法規格:
ASTM B582これには、厚さの公差 (例: 1 ～ 2 mm シートの場合は ±0.10 mm、4 ～ 5 mm シートの場合は ±0.25 mm)、平坦度 (例: 1 メートルあたり 3 mm 以下)、およびエッジの状態 (せん断、スリット、または機械加工) が含まれます。
G-30 シートの必須テスト:
化学分析 (ASTM E1473 による)– Ni 43 ～ 46%、Cr 28 ～ 31.5%、Fe 13 ～ 17%、Mo 4 ～ 6%、W 1.5 ～ 4%、Cu 1 ～ 2.4%、C 0.03% 以下、Si 0.80% 以下、Mn 1.5% 以下を検証します。低炭素は溶接性にとって重要です。
引張特性 (ASTM E8/E8M による)– 室温: 降伏強さ (0.2% オフセット) 345 MPa (50 ksi) 以上、極限引張強さ 690 MPa (100 ksi) 以上、伸び 50 mm (2 インチ) で 45% 以上。シートの厚みについて<1.5 mm, elongation ≥40% is acceptable.
硬度– ロックウェル B 溶体化処理されたシートの場合は 95 以下 (または 200 HV 以下)-。
粒界腐食試験 (ASTM G28 メソッド A または B による)– 方法 A (硫酸第二鉄-硫酸) 120 時間、または方法 B (硝酸) 48 時間。腐食速度は 12 mm/年 (0.5 ipy) 以下でなければならず、粒界攻撃の証拠があってはなりません。このテストにより、炭素含有量が低いと感作が防止されることが確認されます。
耐孔食性試験 (ASTM G48 方法 A または C による)– 塩化物を含む環境 (FGD、海水冷却など) で使用される G-30 の場合、多くの場合、塩化第二鉄試験 (6% FeCl₃、50 度で 72 時間) が必要です。合格: 穴あきや重量減少なし<4 g/m².
金属組織検査– 200 ～ 500 倍の倍率で、析出物 (シグマ相、炭化物)、介在物、および粒子構造 (通常、粒子サイズは ASTM 5 以上) を確認します。連続粒界炭化物は許可されません。{4}
ASTM A435 または A578 に基づく超音波検査 (UT) – For sheet thickness >5 mm (0.2 インチ)、UT は内部空隙、偏析、または積層を検出するために必要です。シートが薄い場合は、目視試験と渦電流試験を代替できる場合があります。
表面検査– ASTM E165 に準拠した視覚的および液体浸透剤 (PT) により、ラップ、継ぎ目、亀裂、またはスケールを検出します。ライニング用途に使用されるシートの場合、多くの場合 100% PT が必要です。
重要なアプリケーション (WPA、核) 向けのオプションですが推奨されるテスト:
模擬溶接後熱処理（SPWHT）試験-– シートのサンプルを溶接を模倣した熱サイクルにさらし（たとえば、700 度で 1 時間、その後空冷）、ASTM G28 に従ってテストします。これにより、シートが製造後も耐食性を維持していることが確認されます。
実際のプロセス液中での腐食試験– WPA 用途の場合、G-30 シートのクーポンを実際の植物酸に 30 ～ 90 日間曝露して、腐食速度を測定し、孔食をチェックします。
フェロキシル試験– 表面の鉄汚れ（青色の汚れ）を検出します。鉄が検出された場合は、酸洗いまたは除去が必要です。
ポジティブマテリアル識別 (PMI)– 合金組成を検証するための各シートの XRF ガンテスト。
曲げ試験– サンプルシートを厚さ 1 倍のマンドレルの周りで亀裂なしで 180 度曲げます。
ドキュメント:製造業者は、以下を含む認定材料試験レポート (MTR) を提供する必要があります。
ヒート番号とロット番号
化学分析結果
引張および硬さの結果
ASTM G28 腐食試験結果 (指定されている場合は G48)
UT、PT、寸法検査結果
ASTM B582 (またはその他の指定された規格) への準拠に関する声明
溶体化焼きなまし温度 (通常は 1120 ～ 1180 度 / 2050 ～ 2150 度 F) および焼き入れ方法 (水焼き入れが標準)
承認と認証:圧力容器で使用する場合、シートは ASME スタンプ (必要な場合) が付いて ASME SB-582 に認証されている必要があります。原子力用途 (燃料再処理など) の場合、ASME セクション III または NQA-1 に基づく追加の認証が必要になる場合があります。欧州市場の場合、次の要件に準拠します。EN 2.4604(NiCr29Mo5W4Cu) またはDIN 17750指定される場合があります。
調達に関するアドバイス:ハステロイ G-30 シートは、限られた数の専門工場 (Haynes International、VDM Metals など) によって製造されます。購入者は次のことを行う必要があります。
元の熱までのトレーサビリティを備えた完全な MTR が必要です。
受信したシートの 100% に対して PMI を実行します。
重要な WPA アプリケーションの SPWHT テストをリクエストします。
偽造品や誤ったラベルの付いた素材を避けるために、正規代理店を使用してください。
これらの規格と試験要件に従うことで、ハステロイ G-30 シートは湿式プロセスのリン酸、核燃料の再処理、その他の酸化性の高い複雑な酸の環境において信頼性の高い長期使用を保証できます。-
