1. Q: インコロイ 825 (UNS N08825) の化学組成は何ですか?また、各合金元素は酸生成および酸洗環境での性能にどのように寄与しますか?
A:インコロイ 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-クロム合金です。公称組成はニッケル 38.0 ～ 46.0%、クロム 19.5 ～ 23.5%、鉄最低 22.0%、モリブデン 2.5 ～ 3.5%、銅 1.5 ～ 3.0%、チタン 0.6 ～ 1.2% で、炭素は最大 0.05% に制限されています。酸性のサービス環境では、各要素が特定の目的を果たします。
ニッケル(38 ～ 46%) は、塩化物や酸にさらされる化学処理装置の重大な故障モードである塩化物-イオン応力-腐食割れ (SCC) に対する耐性の基礎を提供します。また、ニッケル含有量が高いとオーステナイト構造が安定化し、延性と加工性が確保されます。
クロム(19.5 ～ 23.5%) 硝酸、硝酸塩、酸化性塩などの酸化性物質に対する耐性を与えます。混合酸 (硝酸-フッ化水素酸) が使用される酸洗い操作では、クロムにより合金が酸混合物の酸化成分に耐えることができます。
モリブデン(2.5 ～ 3.5%) および銅(1.5 ～ 3.0%) は相乗的に作用して、還元環境、特に硫酸やリン酸に対して優れた耐性をもたらします。銅は硫酸に対して特に効果的ですが、モリブデンは孔食や隙間腐食に対する耐性を高めます。-流れがよどんだ領域や低流量領域でパイプ壁に急速に浸透する可能性がある局所的な攻撃メカニズムです。-
チタン(0.6 ～ 1.2%) は安定化元素として機能します。適切な熱処理により、チタンは炭素と結合して炭化チタンを形成し、粒界での炭化クロムの析出を防ぎます。この安定化により、粒界腐食 (鋭敏化) に対する感受性が排除されます。これは、酸を使用する溶接パイプやチューブにとって特に重要です。
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2. Q: 化学プロセス用途向けの Incoloy 825 シームレス パイプおよびチューブを規定する ASTM 仕様と、これらの仕様の違いは何ですか?
A:インコロイ 825 シームレス パイプおよびチューブは複数の ASTM 仕様でカバーされており、それぞれが特定の製品形式と使用条件に対応しています。これらの違いを理解することは、酸の製造および酸洗装置で適切な材料を選択するために不可欠です。
ASTM B163「シームレス ニッケルおよびニッケル合金コンデンサーおよび熱交換器管」-を規定します。この仕様は、酸プラントの熱交換器、凝縮器、蒸発器などの熱伝達用途に使用されるチューブに特に適用されます。圧力サービスにおけるチューブの完全性を保証するために、厳しい寸法公差と非破壊検査要件 (通常は渦電流または超音波) が課されます。
ASTM B423「ニッケル-鉄-クロム-モリブデン-銅合金（UNS N08825およびN08221）シームレスパイプおよびチューブ」について説明します。これは、化学処理用途における汎用シームレス パイプおよびチューブの主な仕様です。-これは、小型の計装チューブから大径のプロセス配管に至るまでの製品に対応しており、化学組成、引張特性、熱処理の要件が含まれています。{9}}
ASTM B424プレート、シート、ストリップに適用されますが、ASTM B425棒および棒製品をカバーします。フランジや継手などの加工部品の場合、ASTM B564は鍛造品に関連する仕様です。
酸の製造および酸洗施設では、熱交換器は通常 ASTM B163 に指定されていますが、相互接続するプロセス配管は ASTM B423 に従います。どちらの仕様でも、最大の耐食性と製造に最適な延性を確保するために、材料を溶体化焼きなまし状態（約 940 ～ 980 度で安定化焼きなまし）で供給する必要があります。{2}
3. Q: インコロイ 825 が硫酸およびリン酸の用途に適した材料である理由と、ステンレス鋼に比べてどのような耐食性の利点があるのですか?
A:インコロイ 825 は、還元酸と酸化酸の両方に対して優れた耐性を備えているため、ステンレス鋼が早期に破損する酸の製造や酸洗用途に独自に適しています。その優位性は硫酸 (H₂SO₄) およびリン酸 (H₃PO₄) 環境で最も顕著になります。
硫酸サービス:インコロイ 825 は、広範囲の硫酸濃度および温度にわたって優れた耐性を示します。銅とモリブデンの添加により、希硫酸の還元性に対する保護が提供され、クロムは酸化条件が優勢な高濃度での耐性を確保します。対照的に、304L や 316L などのオーステナイト系ステンレス鋼は、特に高温で硫酸中で急速に腐食を受けます。たとえば、150 度 F (65 度) までの温度の 10 ～ 50% H₂SO₄ では、インコロイ 825 は腐食速度を 0.1 mm/年未満に維持しますが、316L では腐食速度が 1.0 mm/年を超える可能性があります。
リン酸サービス:湿式リン酸（肥料製造に使用）の製造では、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。インコロイ 825 はこの環境での全体的な腐食と局所的な腐食の両方に耐性がありますが、標準的なステンレス鋼は急速な孔食や隙間腐食に悩まされます。この合金はリン酸蒸発器、熱交換器、配管システムに広く使用されています。
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応力-耐腐食亀裂（SCC）:ステンレス鋼に対するインコロイ 825 の最も重要な利点の 1 つは、塩化物-による SCC に対する耐性です。オーステナイト系ステンレス鋼は、140 度 F (60 度) を超える温度で塩化物にさらされると、SCC を非常に受けやすくなります。インコロイ 825 は、ニッケル含有量が高い (38 ～ 46%) ため、塩化物 SCC の影響をほとんど受けず、酸とともに塩化物が存在する用途に最適な材料です。
孔食および隙間腐食:モリブデン含有量 (2.5 ～ 3.5%) により、インコロイ 825 は 316L ステンレス鋼と比較して、孔食および隙間腐食に対する優れた耐性を備えています。これは、ガスケットやフランジの下の停滞状態や隙間が局所的な攻撃につながる可能性がある酸洗い作業において特に重要です。
4. Q: 酸製造装置でインコロイ 825 パイプとチューブを溶接する際の主な考慮事項は何ですか?また、推奨される溶加材は何ですか?
A:Incoloy 825 の溶接には、合金の耐食性と機械的完全性を維持するための特別な手順が必要です。この合金は、従来のすべての溶融溶接法で良好な溶接性を示しますが、いくつかの重要な要素に対処する必要があります。
-溶接前の洗浄:表面汚染物質-特に硫黄、鉛、グリース-は、溶接中に高温割れを引き起こす可能性があります。溶接の前に、パイプまたはチューブの表面をアセトンまたはその他の適切な溶剤を使用して完全に脱脂する必要があります。ステンレス鋼に使用される研削砥石は、相互汚染によって不純物が混入する可能性があるため、インコロイ 825 には使用しないでください。-
入熱制御:インコロイ 825 は、オーステナイト系ステンレス鋼よりも熱伝導率が低く、熱膨張が高くなります。歪みと残留応力を最小限に抑えるには、溶接手順で以下を指定する必要があります。
入熱量 1.0 kJ/mm (約 25 kJ/インチ) 未満
パス間温度が 100 度 (210 度 F) 未満
ストリンガービード技術（ウィービングを避ける）
内部表面の酸化を防ぐため、ルートパスにバックパージ ガス（アルゴン）を使用-
推奨される溶加材:Incoloy 825 の溶接には、いくつかの溶加材オプションが利用可能です。
ERNiFeCr-1（AWS A5.14）: これは、INCOLOY® 65 フィラー ワイヤーとしても知られる、Incoloy 825 に適合するフィラー メタルです。母材と同等の耐食性を有し、TIG(GTAW)溶接、MIG(GMAW)溶接に適しています。
INCOLOY® 135 溶接電極: 手動金属アーク溶接 (MMA/SMAW) の場合、これらの電極は適切な組成と機械的特性を提供します。
特定の用途には、ER383 (27.31.4.LCu) などの代替フィラー金属を使用することもできますが、最大の耐食性を得るには、一般に適合するフィラーを使用することが推奨されます。
-溶接後熱処理 (PWHT):ほとんどの用途では、インコロイ 825 は溶接後の熱処理を行わずに溶接された状態で使用できます。-ただし、腐食性の高い環境や残留応力が懸念される環境で使用する場合は、最大の耐食性を回復し、熱影響部の鋭敏化を除去するために、930 ～ 980 度での溶体化焼鈍とそれに続く水焼入れが実行されることがあります。-。
資格：臨界酸用途におけるインコロイ 825 の溶接手順は、溶接継手が必要な性能基準を満たしていることを確認するための機械試験や腐食試験を含め、ASME セクション IX または該当する規定に従って認定される必要があります。
5. Q: Incoloy 825 パイプおよびチューブは、酸製造および酸洗施設内のどの特定のコンポーネントに通常使用されますか?また、その選択が正当化される使用条件は何ですか?
A:インコロイ 825 パイプおよびチューブは、特に使用条件が安価なステンレス鋼の代替品の能力を超える酸製造および酸洗い作業の幅広い装置向けに仕様化されています。
酸洗い操作:鉄鋼加工施設では、酸洗ラインで混合酸（通常は硫酸と硝酸フッ化水素酸の混合物）を使用して鉄鋼製品からスケールを除去します。インコロイ 825 は次の用途に広く使用されています。
酸洗槽ヒーター(蒸気または電気浸漬コイル)
酸洗タンクとタンクライニング
加熱コイル、バスケット、チェーン鉄鋼製品を浸漬するために使用されます
再循環配管とポンプ熱酸溶液の取り扱い
この合金は、これらの酸混合物の非常に攻撃的な性質に耐える一方で、短期間の暴露では最大 550 度 (1022 度 F) の動作温度で機械的完全性を維持します。-。
硫酸の生産:接触法で硫酸を製造するプラントでは、インコロイ 825 は次の用途に使用されます。
熱交換器(シェル-と-のチューブとプレートの両方のタイプ) 酸冷却および加熱サービス用
酸分配配管高温濃H₂SO₄の取り扱い
ダクトとスクラバー硫黄回収装置内
リン酸の生産:湿式-プロセスのリン酸プラントでは、次の目的でインコロイ 825 が利用されています。
蒸発器と濃縮器リン酸が真空下で濃縮される場所
フォークチューブおよび熱交換器チューブ反応セクションと濃縮セクションで
スクラバーと配管石膏やその他の固形物を含む酸性スラリーの取り扱い
その他の化学プロセス装置:インコロイ 825 は酸の生成以外にも、次の分野で応用されています。
汚染防止システム: 発電所の排煙脱硫 (FGD) 装置
石油とガスの生産: サワーガス (H₂S/CO₂) サービス用のダウンホール配管および地上配管
核燃料再処理：使用済燃料溶解装置（硫酸・硝酸混合物）を取り扱う設備
放射性廃棄物の取り扱い: 保管および処理容器
選択の理由:316L ステンレス鋼、二相ステンレス鋼、または C-276 などの高級合金ニッケル合金ではなく、インコロイ 825 を指定するかどうかは、通常、ライフサイクル コスト分析に基づいて決定されます。- Incoloy 825 は、ステンレス鋼よりも初期の材料コストが高くなりますが (通常、316L の価格の 2 ～ 4 倍)、その優れた耐食性により、耐用年数が長くなり、メンテナンスのダウンタイムが短縮され、早期故障のリスクが排除されます。合金 C-276 と比較して、インコロイ 825 は、C-276 の極度の耐食性が必要とされない用途に対して、よりコスト効率の高いソリューションを提供します。
