Incoloy 825 丸形シームレス チューブを指定および調達する際の主な考慮事項は何ですか?

1. Q: インコロイ合金 825 とは何ですか? シームレスチューブ用途における重要な組成特性は何ですか?

A:インコロイ合金 825 (UNS N08825) は、モリブデン、銅、チタンの添加量が制御されたニッケル-鉄-クロム合金で、広範囲の腐食環境に対する優れた耐性を発揮するように特別に設計されています。その独自の組成により、シームレスチューブ用途に最も多用途なニッケル基合金の 1 つとなっています。-

公称組成:この合金には、ニッケル 38 ～ 46%、クロム 19.5 ～ 23.5%、モリブデン 2.5 ～ 3.5%、銅 1.5 ～ 3.0%、チタン 0.6 ～ 1.2%、最大炭素 0.05%、残りの鉄が含まれています。各元素は特定の目的を果たします。ニッケルは塩化物応力腐食割れ (SCC) に対する耐性を提供し、オーステナイト構造を安定化します。クロムは酸化環境と高温酸化に対する耐性を備えています。-モリブデンは孔食や隙間腐食に対する耐性を高めます。銅は硫酸やリン酸などの還元酸に対して優れた耐性を示します。チタンは、炭化クロムの代わりに炭化チタンを形成することで、溶接後の粒界腐食に対して合金を安定させます。

チタン安定化:インコロイ 825 の重要な特徴は、炭素含有量の約 6 ～ 8 倍であるチタンの添加 (0.6 ～ 1.2%) です。溶接中または高温にさらされると、チタンは優先的に炭素と結合して安定した炭化チタンを形成します。これにより、粒界での炭化クロムの析出-鋭敏化と呼ばれる現象-が防止されます。この現象は、クロムを消耗させて粒界腐食を引き起こす可能性があります。この安定化により、Incoloy 825 シームレス チューブは、溶接後の熱処理を必要とせずに、多くの腐食性サービスで溶接された状態で使用できます。-

継目無管の製造工程：インコロイ 825 丸形シームレス管は、加熱したビレットを押し出し、その後中間溶体化焼鈍を伴う複数の冷間引抜または冷間圧延パスによって製造されます。最終的な溶体化焼鈍処理は 1800 ～ 1900 度 (982 ～ 1038 度) で実行され、その後急速冷却 (水冷) されます。この処理により、処理中に形成された可能性のある沈殿物が溶解され、最大の耐食性が保証されます。シームレスな製造プロセスにより、溶接チューブに見られる縦方向の溶接継ぎ目がなくなり、均一な肉厚、溶接に関連した腐食リスクがなく、優れた圧力保持能力が実現します。-

製品の形状と寸法:インコロイ 825 シームレス チューブは、幅広い外径 (通常 1/8 インチから 8 インチ / 3.2 mm ～ 203 mm) および壁厚 (0.028 インチ / 0.7 mm からスケジュール 160 まで) で入手可能です。共通の仕様には、ASTM B423 (シームレス パイプ) および ASTM B163 (シームレス コンデンサーおよび熱交換器チューブ) が含まれます。円形チューブの形式が最も一般的で、熱交換器、計装ライン、油圧チューブ、プロセス配管に使用されます。

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2. Q: Incoloy 825 丸形シームレス チューブを規定する業界標準と仕様は何ですか?

A:インコロイ 825 丸形シームレス チューブは、ASTM、ASME、および国際規格の包括的な枠組みに従って製造およびテストされ、材料の品質、寸法精度、および性能の信頼性が保証されています。

一次管仕様:

ASTM B423 / ASME SB423– これは、継目無ニッケル-鉄-クロム-モリブデン-銅合金パイプおよびチューブの標準仕様です (UNS N08825)。最大 8 インチ (203 mm) の外径と指定された肉厚をカバーします。要件には、化学組成、引張特性 (降伏強度最小 35 ksi / 241 MPa、引張強度最小 85 ksi / 586 MPa、伸び最小 30%)、静水圧試験、および寸法公差が含まれます。

ASTM B163 / ASME SB163– この仕様は特にシームレス凝縮器および熱交換器チューブに適用されます。これには、より厳しい寸法公差と、延性を検証するための平坦化試験やフレア試験などの追加の機械試験が含まれます。この仕様のチューブは通常、シェル-および-熱交換器、給水加熱器、凝縮器で使用されます。

ASTM B829– ニッケル合金シームレスパイプおよびチューブの一般要件。熱処理、サンプリング、および認証に関する補足要件を提供します。

寸法規格:

ASME B36.19– ステンレス鋼パイプの寸法 (標準スケジュールのインコロイ 825 チューブによく適用されます: Sch 5S、10S、40S、80S)

ASTM B751– ニッケル合金管の一般要件（真直度、表面仕上げ、端部仕上げを含む）

コードと圧力容器の規格:

ASME ボイラーおよび圧力容器コード セクション II、パート D– 最大 1000 度 F (538 度) の温度におけるインコロイ 825 の許容応力値を提供します。この合金は、圧力容器および熱交換器の製造用としてコード承認されています。-

ASME セクション VIII、ディビジョン 1– インコロイ 825 材料を使用した圧力容器の製造に関する規則。

厳しいサービス基準:

NACE MR0175 / ISO 15156– インコロイ 825 は、適切な硬度制御 (通常最大 35 HRC) で溶体化焼きなましされた状態で供給された場合、サワー (H₂S- 含有) 石油およびガスのサービスに適格です。-。このため、ダウンホール配管や酸性ガス井の表面流路に適しています。

品質保証要件:認定されたチューブには、熱価、化学分析、機械的特性、熱処理の詳細、および非破壊検査 (NDE) の結果を文書化した材料試験レポート (MTR) が添付されている必要があります。一般的な NDE 要件には、重要な用途向けの渦電流試験 (ASTM E426) または超音波試験 (ASTM E213) が含まれます。

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3. Q: インコロイ 825 丸型シームレス チューブが硫酸および化学処理用途に適しているのはなぜですか?

A:インコロイ 825 丸型シームレス チューブは、還元酸に対する優れた耐性により、硫酸サービス、化学処理、酸洗いプラントの用途で支配的な地位を獲得しています。ステンレス鋼や他のニッケル合金に対するその優位性は、3 つの特定の特性によって説明されています。

まず、銅とモリブデンの添加により優れた耐硫酸性を示します。1.5 ～ 3.0% の銅と 2.5 ～ 3.5% のモリブデンの組み合わせにより、インコロイ 825 は幅広い濃度範囲にわたって硫酸 (H2SO4) に対して優れた耐性を示します。このメカニズムは相乗的です。銅は腐食電位を不動態領域にシフトさせ、モリブデンは安定したモリブデン酸塩皮膜の形成を促進します。 200 度 F (93 度) の 40% 硫酸中では、316L ステンレス鋼は 100 mpy (ミル/年) を超える速度で腐食します-まったく容認できません。インコロイ 825 は 5 mpy 未満の腐食率を示し、数十年にわたり信頼性の高いサービスを提供します。インコロイ 825 は、最高 250 度 F (121 度) の温度で 0% ～ 60% の H2SO4 濃度に対して、自信を持って指定できる数少ない市販合金の 1 つです。

第二に、リン酸 (H3PO4) に対する優れた耐性です。肥料産業では、湿式プロセスのリン酸には、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。{0}これらの不純物は、標準的なステンレス鋼を急速に攻撃する条件を作り出します。インコロイ 825 の高いニッケル含有量 (38 ～ 46%) とモリブデンの添加により、全体的な腐食と局所的な攻撃の両方に対する耐性が得られます。リン酸蒸発器チューブおよび移送ラインでは、インコロイ 825 チューブは 316L ステンレス鋼よりも 5 ～ 10 倍長い耐用年数を実証しています。

第三に、混合酸環境全体にわたる汎用性です。化学処理には多くの場合、硫酸と硝酸、塩酸と硫酸、またはリン酸とフッ化水素酸の混合酸が含まれます。{0}インコロイ 825 のバランスの取れた組成は、還元成分 (硫酸、塩酸) と酸化成分 (硝酸、クロム) の両方に耐性があります。高いクロム含有量 (19.5 ～ 23.5%) は酸化条件から保護し、ニッケル、モリブデン、銅は還元条件から保護します。この二重の機能は、市販の合金ではまれです。酸洗ライン (混合 HNO3/HF または H2SO4/HF を使用する鋼仕上げ作業) では、インコロイ 825 チューブが加熱コイル、移送ライン、およびタンク配管に標準です。

200°F (93°) での腐食速度の比較 (mpy):

代表的な用途:硫酸移送ライン、酸希釈システム、リン酸蒸発管、酸洗槽加熱コイル（製鉄所）、アルキル化ユニット配管（製油所）、ケミカルタンカー貨物加熱コイル、医薬品反応器内部コイル。

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4. Q: Incoloy 825 丸形シームレスチューブの重要な溶接要件は何ですか?

A:Incoloy 825 丸形シームレス チューブを溶接するには、溶加材の選択、入熱制御、溶接前の洗浄に細心の注意を払う必要があります。-多くの析出硬化合金とは異なり、Incoloy 825 は必須の溶接後の熱処理なしで正常に溶接できるため、現場での製造や修理に実用的です。-

フィラー金属の選択:最も一般的に指定される溶加材は次のとおりです。ERNiCrMo-3(インコネル 625)。約 21 ～ 23% のクロム、8 ～ 10% のモリブデン、3 ～ 4% のニオブ、残りのニッケルが含まれています。このフィラーは、特に耐孔食性および隙間腐食性の点で、母材金属と同等またはそれを超える耐食性を提供します。要求の少ないサービスの場合は、ERNiCrMo-10(インコネル 622) またはERNiCrMo-4(C-276)を使用してもよい。絶対に使用しないでくださいERNiCr-3 (モリブデンを含まない) またはステンレス鋼フィラー (308L、309L、316L) - これらのフィラーは電解腐食セルを生成し、塩化物または酸性環境での耐孔食性に必要なモリブデンを欠いています。

入熱制御：最大パス間温度は 200 度 (93 度) に制限する必要があります。熱入力は 20 ～ 40 kJ/インチ (8 ～ 16 kJ/cm) に制御する必要があります。入熱を最小限に抑えるために、織りではなくストリンガー ビーズを使用します。過度の熱入力は次の原因となる可能性があります。

熱影響部でのモリブデン-に富む相（シグマ相またはカイ相）の析出により、孔食抵抗が減少します。-

結晶粒の粗大化による延性の低下

歪みの増加、特に薄肉チューブで問題となる-

-溶接前の洗浄と汚染防止:徹底的な掃除が欠かせません。溶接部の清掃にはアセトンまたは専用のステンレスブラシを使用してください。ニッケル合金専用の砥石を使用してください。-以前に炭素鋼や低合金鋼で使用されていた砥石は決して使用しないでください。-炭素鋼の汚染、マーキングインク、切削液をすべて除去します。硫黄、リン、および低融点金属 (銅、亜鉛、鉛) は高温割れを引き起こします。{6}チューブ溶接の場合は、内部の酸化を防ぐために内径を不活性ガス（アルゴン）でパージしてください。

溶接後の熱処理（通常は必要ありません）:{0}多くの析出硬化合金とは異なり、インコロイ 825 は通常、溶接された状態で使用されます。{{0}チタン安定化 (0.6 ～ 1.2%) により、溶接中の鋭敏化を防ぎます。ただし、最も厳しい腐食環境 (例: 隙間が停滞している温海水、高温の濃硫酸など) では、完全な溶体化焼鈍処理を指定することができます。1800 ～ 1900 度 (982 ～ 1038 度) まで加熱し、厚さに比例した時間 (通常は 1 インチあたり 1 時間) 保持し、その後急速冷却 (水冷) します。この処理により最大の耐食性が回復しますが、現場溶接されたチューブにはほとんど実用的ではありません。-

よくある欠陥と予防策:

高温割れ：低入熱、清浄な状態、および適切な充填剤の選択によって防止されます

熱影響部の微小亀裂-:拘束力の高い装着は避けてください。-適切なジョイント設計を使用する

根の酸化（糖化）：チューブ ID に不活性ガスパージを使用する

耐孔食性の損失:パス間の温度を制御し、過熱を回避します

資格要件:溶接手順は ASME セクション IX に準拠する必要があります。サワーサービス用途 (NACE MR0175) の場合、溶接部と熱影響部の硬度試験が必要です (最大 35 HRC)。{2}}化学サービスの場合、ASTM G48 に基づく孔食試験が指定される場合があります。

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5. Q: Incoloy 825 丸形シームレス チューブを指定および調達する際の主な考慮事項は何ですか?

A:インコロイ 825 丸形継目無管を指定および調達するには、製品の形状、寸法、熱処理条件、試験要件、認証などの複数の要素に注意を払う必要があります。正しい仕様を作成することで、コストのかかる遅延や材料の不一致を防ぐことができます。

熱処理条件：インコロイ 825 チューブは通常、溶体化処理して急冷した状態-。この条件では、最大の耐食性と延性が得られます。材料試験報告書 (MTR) には、溶体化焼鈍温度 (通常 1800 ～ 1900 度 F / 982 ～ 1038 度) と冷却方法 (水冷が標準) を文書化する必要があります。特に合意がない限り、チューブは冷間加工または部分的に焼きなましされた状態で供給されるべきではありません。-

寸法仕様:ASTM B423 または ASTM B163 に準拠した公差で外径 (OD) と肉厚 (WT) を指定します。標準的なチューブサイズは次のとおりです。

小数インチ:1/8インチ、1/4インチ、3/8インチ、1/2インチ、5/8インチ、3/4インチ、1インチなど

メトリック：6mm、8mm、10mm、12mmなど

パイプスケジュール:Sch 5S、10S、40S、80S (1/2 インチ以上) より大きな直径用

熱交換器チューブの場合、ASTM B163 では、外径 (外径 1 インチ未満のチューブの場合は通常 ±0.004 インチ) および壁厚 (任意の点での最小壁が公称の 90% 以上) に関してより厳しい公差が規定されています。

長さと真直度:チューブは通常、ランダムな長さ (12 ～ 25 フィート / 3.7 ～ 7.6 m)、正確な長さ、または小径チューブ (毛細管) 用のコイルで供給されます。- ASTM B751 による真直度要件: 最大偏差は 1 フィートあたり 0.030 インチ (1 メートルあたり 2.5 mm)。

テストと検査の要件:非破壊検査 (NDE) の必要なレベルを指定します。

静水圧試験:ASTM B423 に基づく圧力保持チューブに必要-（肉厚と許容応力から計算される試験圧力）

渦電流検査 (ECT):ASTM E426 に従って、表面および表面近傍の欠陥を検出します。-熱交換器チューブの規格

超音波検査 (UT):ASTM E213 に従って、内部欠陥を検出します。クリティカルなアプリケーション向けに指定された

平坦化テスト:ASTM B163 に従い、平行プレート間でチューブサンプルを平らにすることで延性を検証します。

フレアリングテスト:ASTM B163 に従って、テーパー付きマンドレルでチューブサンプルを拡張することで延性を検証します。

腐食試験の要件:過酷な使用については、追加の腐食テストを指定してください。

ASTM G28、方法 A:硫酸第二鉄-硫酸による粒界腐食感受性試験（合格基準は通常 < 1.5 mm/年の腐食速度）

ASTM G48、方法 A:塩化第二鉄孔食試験 (合格基準: 77 °F/25 度で 72 時間後に孔食なし)

NACE TM0177:サワーサービス用硫化応力亀裂試験

認定要件:MTR には以下を含める必要があります。

熱番号とメーカー名

化学分析 (UNS N08825 に基づくすべての元素)

機械的性質（降伏、引張、伸び）

熱処理内容（温度、時間、冷却方法）

指定されたすべてのテストの結果 (静水圧、NDE、平坦化など)

資格のある検査員の署名

避けるべきよくある調達ミス:

腐食サービスにシームレスが必要な場合の溶接チューブの指定

サワー サービスに必要な場合に NACE MR0175 を指定できない

溶体化処理温度が文書化されていない材料の受け入れ

熱交換器チューブの平坦化およびフレア試験要件の見逃し

溶接に指定された溶加材がチューブ合金と一致するかどうかを検証していない