ステンレス鋼にはどれくらいのニッケルが含まれていますか? 304、316、その他のグレードの説明

ステンレス鋼の管継手、バルブ、またはチューブを指定する人にとって、「ステンレス鋼にはどのくらいのニッケルが含まれているのか?」という質問は誰にとっても重要です。決して純粋に学術的なものではありません。ニッケル含有量は、耐食性、低温靱性、磁気的挙動を決定し、材料コストの大部分を占めます。簡単に言うと、304 などのオーステナイト系グレードには 8.0 ～ 10.5% のニッケルが含まれており、316 には 10.0 ～ 14.0% のニッケルが含まれており、フェライト系またはマルテンサイト系グレードは最大 0.75% に制限されています。ほとんどの産業用バイヤーにとって、有効な答えは 8 ～ 14% です。この記事では、これらの数値の出所、数値が重要な理由、継手、バルブ、チューブを選択する際の数値の使用方法について説明します。

ステンレス鋼にニッケルが添加される理由

ニッケルはオーステナイト安定剤です。十分なニッケルが存在すると、ステンレス鋼の微細構造は室温でフェライトやマルテンサイトではなくオーステナイトになります。この構造変化により、プロセス産業が依存する一連のエンジニアリング特性が生み出されます。

• 極低温を含む優れた延性と衝撃靱性
• 計測機器や電気環境において重要な非磁性の焼きなまし状態
• 還元酸に対する耐性が向上し、全体的な腐食挙動が改善されます。
• フェルールをチューブに押し付けたり、バルブシートを機械加工したりするときに重要となる、予測可能な加工硬化反応

クロムは、ステンレス鋼を「ステンレス」たらしめる不動態酸化皮膜を供給します。ニッケルはその背後で働いています。 300 シリーズでは、クロムとニッケルの組み合わせが化学、海洋、衛生サービスにおける信頼性の高いパフォーマンスをサポートします。 316 にモリブデンを添加すると、その性能が高塩化物環境にも拡張されます。したがって、ステンレス鋼に含まれるニッケルの量を尋ねる人は、実際には、さまざまなプロセス条件下で材料がどのように動作するかを尋ねていることになります。

ステンレス鋼のグレード別のニッケル含有量

以下の表は、チューブ継手、バルブ、パイプクランプ、シームレスチューブで一般的に使用されるグレードの認定ニッケル範囲を示しています。この制限は一般的な ASTM 製品仕様に準拠しているため、工場試験証明書で確認する必要がある化学的性質を表しています。

このリストから 2 つの実用的なポイントがわかります。まず、「ステンレス鋼」は、最大 0.75% から 22% のニッケルまでの範囲の材料をカバーします。第 2 に、計器および油圧用途で主要なグレードである 304 と 316 は、8% ～ 14% の狭い範囲に収まっています。サプライヤーが継手、バルブ、またはチューブのニッケル含有量を明言できない場合は、それを警告サインとして扱ってください。

ニッケル含有量が性能をどのように変えるか

耐食性

ニッケルは、特に還元酸に対する一般的な耐食性を向上させ、モリブデンと協力して塩化物の孔食や隙間の攻撃に抵抗します。 10 ～ 14% のニッケルと 2 ～ 3% のモリブデンを含む 316 フィッティングは、8 ～ 10.5% のニッケルを含む 304 フィッティングよりも海水と塩水に対する耐性がはるかに優れています。そのため、沿岸プラント、海洋プラットフォーム、および化学処理装置のデフォルトは 316 です。

成形およびシール動作

圧縮フィッティングは制御された塑性変形に依存します。ダブルフェルールフィッティングの取り付け中、前部フェルールがチューブ表面に押し付けられ、後部フェルールがその周囲で潰れます。ニッケルが安定化するオーステナイト構造は、亀裂を生じずに変形する延性と、振動や熱サイクル下でシールを維持するために必要な歪み硬化挙動を提供します。ニッケルがほぼゼロのフェライト系ステンレス鋼では、そのシール動作に匹敵することができないため、計器管継手はオーステナイトグレードで作られています。取り付け方法がジョイントをどのように保護するかを詳しく見るには、 ダブルフェルール継手のエンジニアリングと取り付けの安全性に関するガイド 一般的な障害モードと、それを防ぐための検査手順について説明します。

ダブルフェルール設計のステンレス鋼製ユニオン圧縮チューブ継手 これらの鍛造ステンレス鋼ユニオン フィッティングは、ダブルフェルール接続を使用して漏れのないシールを実現し、水、油、ガス、酸、および塩基性媒体に対して最大 6000 psi の定格を備えています。 製品を見る→

低温および高温での挙動

オーステナイト系ステンレス鋼は極低温まで衝撃靱性を維持するため、LNG プラントや窒素ユニットは 304 または 316 を中心に建設されます。高温側では、310S などのニッケルを多く含むグレードは、標準的なオーステナイト鋼がスケールするような酸化やクリープに耐性があります。システムがどちらかの極端な温度で動作する場合、ニッケル含有量はオプションの化学的性質ではありません。これはコンポーネントをそのままの状態に保つプロパティです。

バルブと継手にとってニッケルが意味するもの

工業用流体コンポーネントのメーカーにとって、材料グレードは製品のアイデンティティの一部です。ニッケル含有量は工場試験証明書に記載されており、購入者の腐食評価の出発点となります。 Nantong Samson では、製品範囲内のすべてのダブルフェルール継手、計器用ボールバルブ、ニードルバルブ、チェックバルブのステンレス鋼グレードが指定されており、入荷する原材料までバッチレベルで追跡可能です。

バルブの 304 と 316 を比較すると、実際的な疑問は簡単です。培地には塩化物が含まれていますか?バルブは海洋大気にさらされていますか?ラインは強力な化学薬品で洗浄されますか? 「はい」のたびに選択は 316 に進みます。 2 つのグレード間の価格差は主にニッケルとモリブデンであり、プロセスプラントでは、そのプレミアムを支払うほうが、通電中のラインから腐食したバルブを引き抜くよりも安価です。

高圧用ステンレス鋼製ダブルフェルールボールバルブ このコンパクトなボール バルブは、一体型の本体とボール シャフトを備え、最大 3000 psig、-65°F ～ 300°F で動作し、塩化物や化学物質への曝露に対して信頼性が高くなります。 製品を見る→

機器のサービス用に、ダブルフェルールボールバルブはオーステナイトボディのシール特性とコンパクトなエンベロープを組み合わせており、6 mm ～ 25 mm のチューブに実用的です。シートとフェルールは両方とも制御された変形に依存しているため、未加工バーの認定されたニッケル含有量は加工公差と同じくらい重要です。

低ニッケルおよびニッケルフリーの代替品

ニッケルはステンレス鋼のコスト要素の中で最も変動しやすいため、低ニッケルおよびニッケルフリーグレードには根強い人気があります。これらは理解する価値がありますが、注意して扱う価値もあります。

• 201 などの 200 シリーズのグレードは、ニッケルの一部をマンガンと窒素に置き換えています。それらは安価ですが、オーステナイトの安定性、耐食性、および高温挙動が低くなります。 201 をプロセス サービスの 304 のドロップイン代替として扱わないでください。
• 430 などのフェライトグレードにはニッケルがほとんど含まれていません。軽度の大気への曝露には対応しますが、磁性があり、圧力がかかる機器のコンポーネントに必要な成形性や腐食性能を備えていません。
• 2205 などの二相グレードでは、4.5 ～ 6.5% のニッケルと、より多くのクロムと窒素を使用します。これらは、より要求の厳しい成形および溶接手順を犠牲にして、316 の約 2 倍の降伏強度と応力腐食割れに対する優れた耐性を提供します。

仕様の規律は単純です。グレードを書き込み、証明書を確認し、製造段階で代替品を拒否します。 316L から未検証の低ニッケル代替品への変更は、必ずしも目で見えるわけではありませんが、使用中に穴あき、亀裂、または早期故障として現れます。

実際の購入に関する考慮事項

ステンレス鋼のチューブ継手、バルブ、またはチューブを購入する場合、次の点がプラントの耐用年数全体にわたって最もコストを節約できます。

1. ニッケル含有量から始めて、ミルテスト証明書で完全な合金の化学的性質を確認してください。
2. 塩化物または海洋サービスの場合は 316 を選択します。クリーンでドライな汎用ラインには 304 を選択してください。
3. 200 シリーズまたは未確認の「ステンレス」材料は、圧力保持コンポーネントには受け入れられないものとして扱います。
4. 最低設計温度を確認してください。ニッケルを 8% 以上含むオーステナイト系グレードは、必要な低温靱性を実現します。
5. ISO 9001 の品質管理と、入荷した棒材から完成した継手やバルブに至るまでのトレーサビリティを備えたサプライヤーから購入してください。
6. ライン全体が一貫した腐食の可能性を有するように、チューブ、継手、バルブを同じ材料系に保ちます。

シームレスチューブはそのシステムの基礎です。 10 ～ 14% のニッケルを含む 316L シームレス チューブは、その長さに沿って均一な機械的特性、予測可能な曲げおよびフレア動作、および機器および油圧用途に適したきれいなボアを提供します。

計器システム用ステンレスシームレスチューブおよびパイプ 溶接なしで製造されたこのシームレス チューブは、均一な構造と高い引張強度を備え、ニッケル含有量が完全性を保証する高圧および極低温用途に最適です。 製品を見る→

グレードが設定されたら、次は端の接続を決定します。プラントの付属品を標準化する場合、 ステンレス鋼ダブルフェルール継手 range は、構成、圧力定格、材料オプションを 1 つのリストで比較するのに実用的な場所です。適合する継手セットを認定済みのチューブおよびバルブと組み合わせて使用​​すると、すべての接合部でのニッケル含有量、つまり腐食挙動がわかるラインが得られます。

「ステンレス鋼に含まれるニッケルの量はどれくらいですか?」に対する直接の答えです。それはグレードによって異なります。304 では 8.0 ～ 10.5%、316 では 10.0 ～ 14.0%、フェライト系およびマルテンサイト系グレードでは 1% 未満、二相 2205 ではおよそ 5% です。チューブ継手、計器用ボールバルブ、シームレスチューブなどの工業用流体部品の場合、実用的な範囲は 8 ～ 14% のニッケルです。その範囲は技術的な詳細ではありません。継手がシールを保持するかどうか、バルブが孔食に抵抗するかどうか、およびチューブが低温使用に耐えられるかどうかが決まります。グレードを指定し、証明書を確認し、すべてのバッチの化学的性質を追跡できるメーカーから調達してください。