A789 UNS S31803 および UNS S32205 シームレス チューブ

Nov 28, 2023

UNS S32205 S31803|ASTM A789 二相ステンレス鋼チューブ

 

ASTM A789 UNS S31803 および UNS S32205 シームレス チューブは、50/50 オーステナイト-フェライト微細構造を持つ二相ステンレス鋼チューブをカバーします。降伏強度は 450 MPa (65 ksi) で、316L の約 2 倍です。塩化物孔食や応力腐食割れに耐性のある 34-38 の PREN。 S32205 は、より厳格な窒素管理 (. 0.08-0.20% に対して 0.14 ~ 0.20%) を備えた S31803 のアップグレード バージョンで、海水サービスで 35 以上の PREN を保証します。最高使用温度は300度です。一般的な用途には、石油およびガスのフローライン、化学熱交換器、淡水化配管、海洋システムなどがあります。

 

重要なポイント:

  • S32205 は窒素 0.14% 以上を保証し、PREN 35 以上を保証します。 S31803 は 0.08% (PREN ~32) という低い窒素を許容しますが、これは海水孔食要件を満たさない可能性があります - は、塩化物サービスの発注書では常に UNS 番号で S32205 を指定してください
  • 450 MPa (65 ksi) の降伏強度は 316L (170 MPa / 25 ksi) の約 2 倍であり、圧力容器設計における肉厚の 30 ~ 40% の削減と大幅な重量削減が可能になります。
  • 最高使用温度は 300 ℃ (572 °F) です。
  • 溶接には、ER2209 溶加材(8-10% Ni でオーバーアロイ)、入熱 0.5 ~ 2.5 kJ/mm、パス間温度 150 ℃ 以下、および Ar+ 2% N2 シールド ガスが必要です - 予熱なし、PWHT 不要
  • 2026 年の市場価格: シームレス チューブ $5-10/kg、溶接チューブ ($4-8/kg)、コストは 316L シームレスの 2 倍 - ただし、壁が薄くなり耐用年数が延びるため、ライフサイクル コストは低くなることがよくあります
Factory stock of duplex stainless steel pipes

 

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A789 UNS S31803 および UNS S32205 とは何ですか?

 

A789 UNS S31803 および UNS S32205 は、さまざまな産業用途で広く使用されている 2 つのグレードの二相ステンレス鋼です。二相パイプは、優れた耐食性、高強度、良好な溶接性で知られています。 A789 は、二相ステンレス鋼製のシームレスおよび溶接チューブを対象とする仕様です。

 

UNS S31803 は、22% のクロム、3% のモリブデン、5-6% のニッケルを含む二相ステンレス鋼です。 SAF 2205 パイプは、フェライト相とオーステナイト相の両方からなる二相微細構造を備えています。-そのため、孔食や隙間腐食を引き起こす可能性のある腐食性の高い環境での使用に適しています。 UNS S32205 は UNS S31803 の上位バージョンであり、化学的および機械的特性が向上しています。

 

A789 仕様は、二相ステンレス鋼製のシームレス管と溶接管の両方を対象としています。 Werkstoff Nr. 1.4462 のシームレス チューブは、その優れた寸法精度、表面仕上げ、機械的特性により、多くの用途で好まれています。化学処理、石油とガス、石油化学、海洋用途で広く使用されています。

 

A789 UNS S31803 and UNS S32205 Seamless Tubing

 

A789 仕様では、品質と性能を保証するためにチューブの厳格なテストが必要です。試験には、静水圧試験、渦電流試験、超音波試験が含まれます。これらの試験は、チューブの機械的特性、化学組成、微細構造を確認するために行われます。

 

SA 789 UNS S31803 および UNS S32205 シームレス チューブは、さまざまなサイズ、グレード、仕様で入手可能です。 UNS S31803 パイプは、優れた耐食性を確保するために、焼き鈍しおよび酸洗された状態で供給されます。 UNS S32205 チューブは、エンドユーザーの要件に応じてカスタムの長さと形状でも入手できます。-

 

Duplex 2205 シームレス チューブの化学組成

要素 S31803、重量% S32205、wt. %
クロム(Cr) 21.0-23.0 22.0-23.0
ニッケル(Ni) 4.5-6.5 4.5-6.5
モリブデン(Mo) 2.5-3.5 3.0-3.5
窒素(N) 0.08-0.20 0.14-0.20
カーボン(C) 0.030以下 0.030以下
マンガン(Mn) 2.00以下 2.00以下
シリコン(Si) 1.00以下 1.00以下
リン(P) 0.030以下 0.030以下
硫黄(S) 0.020以下 0.020以下
鉄(Fe) バランス バランス

 

ASTM A789 UNS S31803 チューブの機械的特性

財産 S31803 S32205 試験規格
降伏強さ、0.2% オフセット、MPa (ksi) 450 以上 (65) 450 以上 (65) ASTM E8 / ISO 6892
引張強さ、MPa (ksi) 620 (90) 以上 655 (95) 以上 ASTM E8 / ISO 6892
50 mm (2 インチ) での伸び、% 25 以上 25 以上 ASTM E8 / ISO 6892
硬度、HBW 290以下 290以下 ASTM E10
硬さ、HRC 30.5以下 30.5以下 ASTM E18

 

仕様と寸法

  • 標準サイズ範囲 (OD): 1/4 インチ (6.35 mm) ~ 8 インチ (219.1 mm)
  • 肉厚 (WT): スケジュール 10S、40S、80S、または精密冷間引抜壁 (0.8 mm ~ 12.7 mm)-
  • 標準の長さ: ランダムな長さ (5 ~ 7 メートル)、最大 18 メートルの固定長、または精密-曲げ U- 管。
  • 適用規格:ASTM A789 / ASME SA789、ASTM A480、ASME B36.19M

 

耐食性

典型的な組成 (22.5% Cr、3.2% Mo、0.17% N) の S32205 の場合: PREN=22.5 + 10.56 + 2.72=35.8. 低窒素端 (0.09% N) の S31803 の場合: PREN=22 + 9.9 + 1.44=33.3. この 2.5 ポイントの PREN の差は、適切な海水性能と境界線の海水性能との間のギャップです。

 

ASTM G48 メソッド A による臨界孔食温度 (CPT) は、適切に溶体化処理された S32205- の場合 25 ℃ 以上です。臨界隙間温度(CCT)は通常 15-20 ℃低くなります。ガスケット、パイプ サポート、堆積物の下の隙間状態は、現場での故障の主な開始点です。

 

NACE MR0175/ISO 15156 準拠: duplex 2205 は、22 HRC 以下の硬度と、H2S 分圧、塩化物濃度、および温度に関する特定の環境制限を備えたサワーサービスに適格です。この材料は、これらの制限内では硫化物応力亀裂 (SSC) が発生しないため、中程度の酸性ガスのサービスに最適な CRA (耐食性合金) となります。-

 

環境 温度制限 評価 注意事項
海水、流れる < 25 deg C 良い S32205 が適切です。 S31803 低 N の境界線
海水、停滞/隙間 < 20 deg C 公平 隙間腐食のリスク。温暖停滞の場合は 2507 にアップグレードしてください
10% H2SO4、20℃ - 良い 316Lよりも優れている
10% HCl、20℃ - 貧しい 推奨されません。ニッケル合金を使用
50% H3PO4、80℃ - 良い 肥料プラントのサービスに最適
酸性ガス (H2S)、NACE MR0175 制限ごと 準拠 硬度 22 HRC 以下。環境制限が適用されます
塩化物SCC、中性pH < 150 deg C 素晴らしい 温塩化物では 304/316 よりもはるかに優れています
苛性NaOH、50% < 80 deg C 良い 中程度の濃度では許容可能

 

S31803 および S32205 シームレス チューブの価格

製品グレード 外径 (OD) 範囲 肉厚 (WT) 範囲 価格帯 (USD/kg) 価格帯 (USD/トン)
UNS S31803 シームレス チューブ 10mm~114.3mm 1.0mm~6.0mm $5.20 – $7.50 $5,200 – $7,500
UNS S32205 シームレス チューブ 10mm~219.1mm 1.0mm~10.0mm $5.80 – $8.80 $5,800 – $8,800
UNS S32205 U-ベンドチューブ 19.05mm~38.1mm 1.5mm~3.0mm $6.50 – $9.50 $6,500 – $9,500

見積もりを取得する

duplex 2205 温度範囲

-50度~250度 素晴らしい
250~300度 許容できる
>300度 相析出の危険性
475度

長時間の暴露を避ける (475 度脆化)

Duplex 2205 は、約300度. 

高温用途の場合は、Incoloy 800H、Incoloy 800HT、Alloy 625 を検討してください。

 

UNS S32205 対. 316L 対. 304

 

パフォーマンス指標 ASTM A789 UNS S32205 AISI 316L (UNS S31603) AISI 304 (UNS S30400)
分。降伏強さ(MPa) 450 220 205
耐孔食性相当(PREN) 34 以上 23–28 18–20
耐塩化物応力腐食割れ性 素晴らしい 貧しいから中程度 貧しい
おおよその相対コスト (kg あたり) $5.80 – $8.80 $3.50 – $4.80 $2.80 – $3.80
最高動作温度 300度 450度 450度

 

ASTM A789 S31803 S32205 チューブの用途

 

  • 石油とガスの探査: 耐酸性を必要とする海底フローライン、アンビリカル チューブ、上面の生産分離器。{0}}
  • 海水淡水化プラント: マルチステージ フラッシュ (MSF) および逆浸透 (RO) 高圧リジェクト パイプと海水冷却チューブ。-
  • 化学処理産業: 有機酸生産ライン、酢酸カラム、塩化物-を含むプロセス熱交換器。
  • 高温発電: 汽水冷却水を利用する沿岸発電所の復水管。

 

304 316 海水冷却システムのチューブ故障ケース

304 や 316 などの標準的なオーステナイト鋼は、引張応力下で高温の塩化物溶液にさらされると、粒内亀裂によって壊滅的に破損します。オフショアプラットフォーム冷却水システムでは、316L 熱交換器チューブを UNS S32205 シームレスチューブに置き換えることで、繰り返し発生する応力腐食割れ故障が完全に排除され、設計寿命が 20 年を超えて延びました。

 

A789 UNS S31803 S32205 Duplex tubing for  offshore platform cooling water

 

「オフショアの石油およびガスのアンビリカル チューブには、S31803 または S32205 のどちらの二相ステンレス鋼グレードを選択すべきですか?」

UNS S32205 (Duplex 2205) は UNS S31803 よりも優先されます
どちらのグレードも Duplex 2205 ファミリに属しますが、S32205 は、海中および海洋用途において、より厳密な化学管理、より高い耐食性の一貫性、およびより優れた信頼性を提供します。

 

溶接性と加工性

 

シームレスパイプの製造プロセス:

鋼の溶解
↓
連続鋳造ビレット
↓
ビレットの検査と切断
↓
加熱炉
↓
ホットピアシング(マンネスマン法)
↓
熱間圧延・拡管
↓
溶体化焼鈍
↓
冷間引抜・冷間圧延(オプション)
↓
矯正
↓
酸洗いと不動態化
↓
非破壊検査試験
↓
最終検査
↓
マーキングとパッケージング
↓
出荷

 

Duplex seamless tube plug mill process

 

二重チューブの溶接

溶接プロセス:ルートパスと薄肉セクション用の GTAW (TIG) - は、入熱とシールドを最適に制御します。 GMAW (MIG/MAG) 厚肉部の製造溶接用。現場溶接および修理用の SMAW (スティック)。

 

フィラーメタル:AWS A5.9 ER2209 (GTAW/GMAW) または E2209 (SMAW)。


熱入力:0.5 ~ 2.5 kJ/mm (最適値は 0.8 ~ 1.5)。 2.5 kJ/mm を超えると、600 ~ 1000 ℃ の範囲で長時間放置すると、シグマ相の析出が促進されます。

パス間温度: 最大 150 ℃ (300 °F)。 150 ℃を超えると、シグマ相の析出範囲内の時間が長くなります。

 

シールドガス:GTAW ルートおよびホット パス用の Ar + 2% N2。窒素の添加により、溶接池からの窒素損失が補償され、オーステナイトが安定化します。

 

予熱:必須ではなく、推奨されません。


PWHT:スーパーデュプレックスグレードに比べて実際的な利点の 1 つである 2205 - には通常は必要ありません。

 

加工:加工硬化率はオーステナイト材よりも高い。超硬工具 (ポジティブすくい角 6-8 度)、加工硬化層を避けるための一定の送り速度、および多量のクーラントを使用してください。

 

回転速度:60~100m/分(超硬)、25~35m/分(ハイス)。切るのではなくこするような軽い切り傷は避けてください。

 

Duplex 2205 Seamless Tubing TIG Welding

 

よくある質問:

 

Q: UNS S31803 と UNS S32205 の主な違いは何ですか?

A: UNS S32205 は、UNS S31803 のより厳密な組成管理を制限したバージョンで、クロム、モリブデン、窒素の含有量を仕様範囲の高い方に維持して、優れた耐食性と最小 PREN 34 を保証します。

 

Q: 316L チューブの代わりに UNS S32205 を使用する必要があるのはどのような場合ですか?

A: 動作環境で塩化物濃度が高く、温度が 60 度を超え、機械的負荷が高く、二相鋼の降伏強度が高いため肉厚を減らすことができる場合は、UNS S32205 を指定する必要があります。

 

Q: 溶接入熱が高すぎると二相ステンレス鋼に亀裂が入るのはなぜですか?

A: 過剰な入熱により冷却速度が遅くなり、溶接 HAZ のフェライト組織が 70 ~ 80% を超えます。このバランスの取れたオーステナイトの欠如により、靭性が低下し、局所的な腐食を受けやすくなります。

 

Q: ASTM A789 チューブはアニールされた状態で供給されますか?

A: はい。 ASTM A789 シームレス チューブはすべて、最適な 50/50 二重構造を確立するために、-熱処理(アニーリング)-状態で納品されます。通常、最低 1040 度まで加熱され、その後急冷されます。-

 

Q: カスタムサイズの UNS S32205 シームレス U- チューブの通常のリードタイムはどれくらいですか?{0}}

A: 標準的な工場生産の実行と、カスタム U ベンド熱交換器の要件に合わせた精密冷間引抜加工には、総トン数と検査の厳しさに応じて、通常 3 ~ 5 週間かかります。{0}{1}{1}}

 

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