316 ステンレス鋼加熱管の用途境界と欠点

316 ステンレス鋼は長い間、多用途の耐食加熱管材料とみなされており、業界全体で広く採用されています。-それにもかかわらず、これには明らかなアプリケーション制限と無視できない固有の欠点があります。作業条件を評価せずにやみくもに 316 を選択すると、多くの場合、機器の早期故障、頻繁な交換、全体的な運用コストの増加につながります。適用範囲と弱点を明確にすることで、エンジニアはより合理的な材料選択の決定を行うことができます。

最初の顕著な制限は、高濃度の塩化物環境に対する耐性が低いことにあります。{0} 316 に含まれるモリブデン元素は、通常の 304 ステンレス鋼と比較して耐孔食性を高めますが、その不動態酸化膜は依然として、一定の濃度および温度閾値を超えると塩化物イオンによって穴を開ける可能性があります。塩化物イオン含有量が200ppmを超え、温度が60度を超えると孔食や隙間腐食が急速に進行する傾向があります。海水、飽和食塩水、脱塩循環システムでは、316 加熱管は通常 1 ～ 3 年以内に故障しますが、これはチタンや二相ステンレス鋼の代替品の耐用年数よりもはるかに短いです。

第二に、316 は酸性媒体の還元においてあまり性能が良くありません。塩酸、還元性不純物を含む希硫酸、およびフッ化水素酸は、316 の保護不動態皮膜を直接溶解する可能性があります。たとえ低濃度の塩酸であっても、短期間に明らかな均一な腐食と局所的な穴あきを引き起こします。ほぼすべての無機酸に適合する PFA{5}} ライニング ヒーターとは異なり、316 は塩酸を含む酸洗液の長期加熱にはまったく適していません。-

第三に、316 オーステナイト系ステンレス鋼は応力腐食割れ (SCC) を起こしやすいです。曲げや溶接による引張残留応力が塩化物-を含む高温媒体と共存すると、明らかな事前破壊変形なしに分岐亀裂が急速に伝播します。-。このような突然の亀裂は、密閉された反応装置において媒体の漏洩を引き起こし、さらには安全上の問題を引き起こす可能性があります。二相ステンレス鋼と工業用チタンは、同一の腐食条件下ではるかに強力な抗 SCC 能力を備えています。{7}}

第 4 に、溶接された 316 製品には粒界腐食のリスクが存在します。 450 度から 850 度の溶接熱サイクル中に、炭化クロムが粒界に沿って析出し、粒界付近のクロムが消耗し、耐食性が低下します。 316L 低炭素グレードはこの欠陥を軽減しますが、長期間の高温使用下でリスクを完全に排除することはできません。-

316 には腐食欠陥に加えて、物理的および実際的な使用において欠点もあります。熱伝導率が比較的低いため、炭素鋼や銅に比べて熱伝達効率が遅くなります。さらに、液体加熱中に表面にスケールや有機物が付着しやすくなります。スケール層は熱効率をさらに低下させ、局所的な腐食を促進する隙間環境を作り出すため、定期的な化学洗浄が必要となり、余分なメンテナンス作業が発生します。

表 1 316 加熱管の適用できない使用条件と推奨代替材料

表格

316 ステンレス鋼の限界性能と固有の欠点を認識することで、この単一素材への過度の依存を回避し、加熱装置の長期安定性と経済効率を最適化できます。{{2}