PREN 40は素材ではありません。インコロイ 825 (PREN 26) からインコネル 625 (PREN 52) までをカバーする計算された数値です。 「PREN > 40」と書かれたスペックシートはスペックではありません-。PREN 42の2つの合金は40度の塩素化海水中ではまったく異なる挙動を示す可能性があるため、これは推測です。
この記事では、塩化物使用時にニッケル合金パイプに孔食が発生するかどうかを実際に決定する 3 つの数値、PREN（計算値）、CPT（測定された孔食数）、CCT（フランジやガスケットの実際の性能を決定する測定された隙間数）について説明します。{0} 7 つの一般的なニッケル合金および二相パイプのグレードについて実際の ASTM G48 データを使用し、次に 3 つの塩化物サービス シナリオ - 海水注入、周囲海水冷却、および FGD スラリー - について実際の選択例を実行して、3 つの数値がどのように連携するかを確認します。
1. PREN - 計算された数値
孔食抵抗相当数は、合金の腐食に最も関連する 3 つの元素 - クロム、モリブデン、窒素 - を単一の数値に変換し、孔食耐性をランク付けします。
オーステナイト系ステンレス鋼およびほとんどのニッケル合金の場合:
PREN=%Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N
タングステンを含むニッケル合金（C276、C22、C2000）の場合は、タングステン-を調整したバージョンの方が正確です。
PREN_W=%Cr + 3.3 × (%Mo + 0.5 × %W) + 16 × %N
タングステン係数 0.5 は、不動態皮膜内のモリブデンがタングステンに部分的に置換されていることを反映しています。 16% Mo と 4% W を含む C276 は、PREN_W ≈ 74.9 と計算されます。これに対し、タングステンを完全に無視した場合の PREN ≈ 45 と比較します。これは 30- ポイントの差です。公開されたデータによっては「C276 PREN 45」と表示されるものと、「C276 PREN 75」と表示されるものがあるのはこのためです。どちらも正しいです。彼らは異なる公式を使用します。
表 1 は、7 つの一般的なパイプ合金について計算された PREN を示しています。該当する場合はタングステン-調整式を使用します。
| 合金 | UNS | Cr(%) | Mo (%) | W (%) | N (%) | PREN（標準） | PREN_W(Wあり) | 一般的なパイプ規格 |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 316Lステンレス | S31603 | 16.5 | 2.1 | - | 0.03 | 23.4 | 23.4 | ASTM A312 |
| 2205 二重 | S32205 | 22.0 | 3.2 | - | 0.18 | 35.8 | 35.8 | ASTM A790 |
| 2507 スーパーデュプレックス | S32750 | 25.0 | 4.0 | - | 0.28 | 46.2 | 46.2 | ASTM A790 |
| インコロイ825 | N08825 | 21.5 | 3.0 | - | - | 31.4 | 31.4 | ASTM B423 |
| インコネル625 | N06625 | 21.5 | 9.0 | - | - | 51.2 | 51.2 | ASTM B444 |
| ハステロイ C276 | N10276 | 15.5 | 16.0 | 4.0 | - | 68.3 | 74.9 | ASTM B622 |
| ハステロイC22 | N06022 | 21.0 | 13.0 | 3.0 | - | 64.0 | 69.0 | ASTM B622 |
PREN が伝えること:ランキング. 316L (23) < 825 (31) < 2205 (36) < 2507 (46) ≈ 625 (51) < C22 (69) < C276 (75)。ランキングは信頼できるものです。 PREN では微細構造、表面仕上げ、溶接熱の影響を受けるゾーン、または隙間の形状が考慮されていないため、絶対数は - ではありません。-それがCPTとCCTが存在する理由です。
2. CPT - 測定された孔食数
臨界孔食温度は、ASTM G48 方法 A (またはより管理された ASTM G150 電気化学的方法) に基づき、合金が標準化された 6% 塩化第二鉄 (FeCl₃) 溶液に孔食なしで 72 時間耐える最高温度です。 CPT は計算値 - ではなく測定値 - であり、海水および塩化物サービスの主要な仕様パラメータです。
表 2 は、複数の情報源 (Haynes International、ASTM G48 テスト レポート、および合金メーカーのデータシート) から公開されている CPT データをまとめたものです。ばらつきに注意してください。同じ合金の CPT 値は、加熱、表面仕上げ、試験方法によって 5 ～ 15 度異なる可能性があります。以下の数値は、中間範囲の値を示しています。-
| 合金 | UNS | PREN_W | CPT (度、ASTM G48 / G150) | 試験方法に関する注意事項 |
|---|---|---|---|---|
| 316L | S31603 | 23.4 | 10 – 20 | G48 方法 A;海水中では周囲温度から孔食が始まります |
| インコロイ825 | N08825 | 31.4 | 25 – 35 | G48 方法 A;還元酸中のCuにより改善される |
| 2205 二重 | S32205 | 35.8 | 25 – 35 | G48 方法 A;フェライト相制限 CPT |
| 2507 スーパーデュプレックス | S32750 | 46.2 | 70 – 80 | G48 方法 A;海中-認定済み |
| インコネル625 | N06625 | 51.2 | 80 – 100+ | G150;天然海水では基本的に免疫あり |
| ハステロイC22 | N06022 | 69.0 | 100+ | G150;試験最大値で孔食なし |
| ハステロイ C276 | N10276 | 74.9 | 100 – 150 | G150/G48;塩化物サービスでは-免疫に近い |
CPT が PREN にできないことは次のとおりです。実際の温度上限。同様の PREN を持つ 2 つの合金 (2507 の 46.2 と 625 の 51.2) は、非常に異なる CPT 挙動を示します。- 2507 の CPT は 70 ～ 80 度であるのに対し、625 の CPT は 80 ～ 100+ 度です。サービスが 85 度で実行されている場合、PREN だけでは「両方パス」と表示されます。- CPT では「625 パスのみ」と表示されます。
CPT が購入者にとって重要な理由:ほとんどのオフショア プラットフォーム仕様 (Saudi Aramco SAES、NORSOK M-630、EEMUA 144) では、最小 PREN ではなく、最小 CPT が設定されています。仕様書に「PREN > 40」と記載されており、パイプが 625 (CPT 100+ 度) ではなく 2507 (CPT 70 度) として到着した場合、問題があるかどうかはわかりませんが、パイプが使用されるまでわかりません。
3. CCT - 実際の世界パフォーマンスを決定する数値-
臨界隙間温度とは、ASTM G48 メソッド C または D に基づく、6% FeCl₃ 中で標準化された PTFE 隙間形成下で合金が隙間腐食に耐える最高温度です。CCT は、同じ合金の CPT より常に低くなります -、通常は 15 ～ 30 度低い -。これは、隙間の形状がバルク溶液よりもはるかに強力な局所化学反応を生み出すためです。
実際の配管システムでは CPT が CPT よりも重要である理由:すべてのフランジ面、すべてのガスケット接触領域、すべてのねじ接続、パイプ外径上のすべての堆積物、およびすべてのワッシャーの下に隙間があります。-パイプの CPT が 80 度、CCT が 50 度で、フランジが 60 度で動作する場合、パイプ本体には孔食は発生しませんが、フランジ面には孔食が発生します。
表 3 は、同じ 7 つの合金の CCT データをまとめたものです。
| 合金 | UNS | CPT (度) | CCT (度) | CPT – CCT ギャップ (度) | 意義 |
|---|---|---|---|---|---|
| 316L | S31603 | 10 – 20 | 0 – 5 | 10 – 15 | あらゆる塩化物の限界に達します。最初にフランジ面のピット |
| インコロイ825 | N08825 | 25 – 35 | 5 – 15 | 20 | 海水が溜まる隙間には適しません- |
| 2205 二重 | S32205 | 25 – 35 | 10 – 20 | 15 | 隙間のない周囲海水に限定 |
| 2507 スーパーデュプレックス | S32750 | 70 – 80 | 45 – 55 | 20 – 25 | 海底-認定済み。フランジ面が 45 度を超える場合は注意が必要です |
| インコネル625 | N06625 | 80 – 100+ | 60 – 80 | 20 | 海水-はフランジ面で ~60 度まで耐性があります |
| ハステロイC22 | N06022 | 100+ | 80 – 90 | 10 – 20 | あらゆる塩化物サービスでほぼ免疫あり- |
| ハステロイ C276 | N10276 | 100 – 150 | 80 – 100 | 20 – 50 | 最大抵抗。酸 + 塩化物 + 隙間 |
実際的な意味:配管システムにフランジ継手がある場合 (そしてほとんどの場合)、CPT - ではなく CCT - が、フランジ面に穴があるかどうかを決定する数値です。海水温度 55 度の 2507 フランジは、CCT の端にあります。同じ温度の 625 フランジは、CCT の範囲内に十分収まります。仕様書に CPT のみが記載されている場合は、ガスケットのすべての面を盲目的に飛行していることになります。
4. 有効な選択の例 - 3 つの数値を組み合わせる
以下に、現実世界の 3 つの塩化物サービス シナリオを示します。-それぞれが同じ意思決定チェーンをたどります: (1) 塩化物濃度と温度を特定し、(2) 最小 PREN を計算し、(3) CPT が使用温度を超えていることを確認し、(4) CCT が隙間ポイント (フランジ、ガスケット、堆積物) で使用温度を超えていることを確認し、(5) 最低の材料コストで 3 つのチェックすべてに合格する合金を選択します。
例 1: サウジアラムコの海洋プラットフォーム、海水注入ライン
サービス：塩素化海水注入、40度、19,000ppm Cl⁻、間欠塩素残留0.5～1.0ppm
パイプ：NPS 8、Sch 40S、全長 600 m、12 m ごとにフランジ付き (50 フランジ)
設計寿命:25年
| チェック | 要件 | 316L | 2205 | 2507 | 625 |
|---|---|---|---|---|---|
| PREN > 40 | はい | ❌ (23) | ❌ (36) | ✅ (46) | ✅ (51) |
| CPT > 40 度 | はい | ❌ (10-20) | ❌ (25-35) | ✅ (70-80) | ✅ (80-100+) |
| フランジでの CCT > 40 度 | はい (50 フランジ) | ❌ (0-5) | ❌ (10-20) | ✅ (45-55) - 境界線 | ✅ (60-80) |
| 選択 | - | 拒否する | 拒否する | マージナル - フランジ CCT 境界線 | パス - を推奨 |
決定:2507 は PREN と CPT に合格しましたが、CCT (45 ～ 55 度) は 40 度のサービスで境界線に達し、50 のフランジ面 - 1 つの不良熱または 1 つのデポジットとフランジ ピット. 625 はフランジ面に 20+ 度のマージンを付けて 3 つのチェックすべてに合格しました。アラムコ プラットフォームでの 25 年の設計寿命の場合、625 のプレミアムはフランジ CCT マージンによって正当化されます。
例 2: 周囲海水冷却、製油所、カタールエネルギー
サービス：海水冷却水、25 度、19,000 ppm Cl⁻、塩素処理なし、隙間が最小限 (溶接、フランジなし)
パイプ：NPS 12、Sch 10S、全長 1,200 m、4 フランジ継手のみの溶接構造
設計寿命:20年
| チェック | 要件 | 316L | 2205 | 2507 | 625 |
|---|---|---|---|---|---|
| プレン > 32 | はい | ❌ (23) | ✅ (36) | ✅ (46) | ✅ (51) |
| CPT > 25 度 | はい | ❌ (10-20) | ✅ (25-35) - 境界線 | ✅ (70-80) | ✅ (80-100+) |
| 4 つのフランジで CCT > 25 度 | はい | ❌ (0-5) | ✅ (10-20) - フランジの限界 | ✅ (45-55) | ✅ (60-80) |
| 選択 | - | 拒否する | 注: ヒート CPT を確認して合格します。 | パス - を推奨 | オーバースペック- |
決定:2205 は、溶接構造と最小限のフランジにより、25 度の周囲海水での 3 つのチェックすべてに合格します。 CPT (25–35 度) は 25 度の境界線です -。そのため、購入者は工場からの熱固有の CPT テスト報告書を確認し、発注書に「ASTM G48 メソッド A による CPT 30 度以上」と明記する必要があります. 2507。ただし、-サービスの仕様を超える. 625はこの温度では不要です。
例 3: FGD スラリー再循環、ヨーロッパの発電所
サービス：排煙脱硫スラリー、55 度、5,000 ppm Cl⁻ + 2,000 ppm SO4²⁻ + pH 4.5、高固形分 (スラリー)
パイプ：NPS 10、Sch 40S、全長 300 m、メンテナンス アクセス用に 6 m ごとにフランジ付き (50 フランジ)
設計寿命:15年
| チェック | 要件 | 316L | 2507 | 625 | C276 |
|---|---|---|---|---|---|
| プレン > 42 | はい | ❌ (23) | ✅ (46) | ✅ (51) | ✅ (75) |
| CPT > 55 度 | はい | ❌ (10-20) | ✅ (70-80) | ✅ (80-100+) | ✅ (100-150) |
| 50 フランジで CCT > 55 度 | はい | ❌ (0-5) | ✅ (45-55) - 境界線 | ✅ (60-80) | ✅ (80-100) |
| 耐酸性 (pH 4.5 + SO₄²⁻) | はい | ❌ | 限界 | ✅ | ✅ (Mo + W) |
| 選択 | - | 拒否する | 限界 - CCT 境界線、酸限界 | パス - を推奨 | 酸負荷が増加しない限り、規格を - 回超えます。- |
決定:2507 の CCT (45 ～ 55 度) は、酸性スラリー中の 50 個のフランジで 55 度の境界線にあります. 625。十分なマージンを持ってすべてのチェックに合格し、9% Mo が還元性の酸成分を処理します。 C276 は、塩化物または酸の負荷が設計を超えて増加しない限り、このサービスでは仕様を超えています。-C276 の 4% W により、55 度では 625 が必要としないコストが追加されます。
5. PREN だけではなぜ失敗するのか
PREN は便利なランキング ツールですが、パイプの故障につながる可能性がある 4 つの盲点があります。
タングステンは標準配合されていません。C276、C22、および C2000 には 3 ～ 4% のタングステンが含まれており、モリブデンの約半分の重量で耐孔食性に貢献します。 W 補正なしで PREN を使用すると、C276 は PREN_W 75 - ではなく PREN 45 のように見えます。境界線のサービスに C276 と 625 のどちらかを選択する場合、その違いは重要です。
PREN は Mo+N の相乗効果を予測していません。窒素は、線形 PREN 式では把握できない要因によりモリブデンの耐孔食性を高めます。二相合金では、2507 の 0.28% N は「16 × 0.28=4.5 PREN ポイント」を超えています。- は、Mo の存在下で N が不動態皮膜を安定化させるため、実際の効果は 8 ～ 10 ポイントに近いことを示唆しています。これが、実際の海水中で 2507 (PREN 46) が PREN 48+ を含む一部のニッケル合金よりも優れた性能を発揮する理由です。
PREN は、微細構造ではなく合金バルクに適用されます。二相ステンレス鋼では、フェライト相の Cr と Mo がオーステナイト相 - よりも低いため、フェライトが最初に孔食します。 「PREN 36」の二相合金は、実際には 28 に近いフェライト-相の PREN を持っています。これが、二相 2205 (PREN 35.8) の CPT が、PREN- のみの計算で予測される 55 度 + ではなく、25 ～ 35 度である理由です。
PREN は溶接 HAZ に耐えられません。溶接パイプの熱影響部では、鋭敏化、炭化物の析出、相変態が起こり、母材と比較して実効 CPT が 10～20 度低下します。{0}}母材の CPT が 100 度の 625 パイプは、溶接 HAZ の CPT が 80 ～ 85 度になる場合があります。 PREN では溶接状態については何もわかりません - 溶接サンプルの CPT 試験のみが行います。
6. 価格と PREN - 費用対効果の計算-
塩化物サービス用のニッケル合金パイプを購入する場合、問題は単に「どの合金が合格するか」ではなく、「どの合金が最も低い材料コストで合格するか」です。表 4 は、キログラムあたりの相対的な材料コスト (316L=1.0 に指数化) と、1 ドルあたりどれだけの耐孔食性が得られるかを示す大まかな指標であるコストあたりの PREN 比率 - を示しています。
| 合金 | PREN_W | 相対材料コスト (対 316L=1.0) | コスト単位あたりの PREN | 典型的な使用例 |
|---|---|---|---|---|
| 316L | 23.4 | 1.0 | 23.4 | クリーンなユーティリティ、塩化物不使用 |
| 2205 | 35.8 | 1.8 | 19.9 | 周囲海水、弱塩化物 |
| 2507 | 46.2 | 2.5 | 18.5 | 海水浸漬、海中 |
| インコロイ825 | 31.4 | 4.0 | 7.9 | 還元酸サービス（Cu因子） |
| インコネル625 | 51.2 | 5.5 | 9.3 | 高-塩化物、混合酸、高強度 |
| ハステロイC22 | 69.0 | 8.0 | 8.6 | 酸化＋還元混合酸 |
| ハステロイ C276 | 74.9 | 8.5 | 8.8 | 最大塩化物 + 酸 + 隙間 |
この表の読み方:316L はコストあたりの PREN が最も高く (23.4)、安価であるため、- ですが、塩化物サービスでは失敗します。実際に塩化物使用に合格する合金の中で、2205 (19.9) と 2507 (18.5) が 1 ドル当たりの耐孔食性が最も高くなります. 625 (9.3) は、PREN のみに基づいてコスト効率では 2507 よりも劣ります-が、CPT と CCT の余裕があるため、高温-または隙間-が多い場合には適しています。 2507 が境界線にあるサービス。
決定ルール:CPT/CCT マージンが許す場合は、2205 または 2507 を使用します。使用温度、塩化物負荷、または隙間の数によって 2507 の CCT が境界領域に達すると、625 にステップアップします。 C276 は、80 度を超える温度で塩化物、酸、隙間を組み合わせる用途に備えてください。- そのタングステン含有量は、周囲の海水ではなく、海水で最も高く評価されます。
よくある質問
PREN、CPT、CCT の違いは何ですか?
PREN は合金の化学的性質 (Cr + 3.3 × Mo + 16 × N) から計算された数値です。 CPT (臨界孔食温度) は、ASTM G48 のテストで測定された温度です。- 合金が 6% 塩化第二鉄中で孔食に耐える最高温度です。 CCT (臨界隙間温度) も ASTM G48 で測定されますが、隙間形成剤 - を使用すると、隙間の形状が腐食を促進するため、CCT (臨界隙間温度) は常に CPT より 15 ～ 30 度低くなります。
塩化物サービスの注文書にはどの番号を指定すればよいですか?
PREN だけではなく、CPT と CCT。 「PREN > 40」と記載されたスペックシートには、2205 (PREN 36、不合格) から C276 (PREN 75、オーバーキル) までのすべてが含まれています。 「ASTM G48 メソッド A および C に従って、CPT が 70 度以上、CCT が 50 度以上」と記載されている仕様シートでは、選択肢が 2507 または 625 - に絞り込まれており、それが仕様のポイントです。
窒素は本当にその割合の 16 倍を PREN に寄与しているのでしょうか?
線形式 - ではそのとおりですが、窒素とモリブデンが不動態皮膜に相乗的に作用するため、実際の効果は二相合金の方が高くなります。オーステナイト系ステンレスおよびニッケル合金 (窒素含有量が低く、通常 < 0.1%) では、窒素の寄与は小さいです。二相 2507 (窒素 0.28%) では、窒素による実際の孔食抵抗の増加は、16 × 0.28 で得られる 4.5 ではなく、8 ～ 10 PREN ポイントに近くなります。
C276 のタングステンが標準 PREN 配合に含まれていないのはなぜですか?
標準の PREN 配合は、タングステンを含まないステンレス鋼用に開発されました。 C276、C22、C2000 などのニッケル合金には 3 ～ 4% のタングステンが含まれており、モリブデンの約半分の重量で耐孔食性に貢献します。タングステン-の修正式 PREN_W=%Cr + 3.3 × (%Mo + 0.5 × %W) + 16 × %N はタングステン-含有合金 - に使用する必要があり、PREN ≈ 45 ではなく C276 PREN_W ≈ 75 となります。
塩化物サービスでは、いつ 2507 から 625 にアップグレードする必要がありますか?
使用温度が 50 度を超える場合、システムに多くのフランジ継手 (隙間ポイント) があり、塩化物負荷が高い (塩素処理された海水)、または酸も含まれる (FGD、酸性ガス) 場合があります。 12 m ごとのフランジを備えた 40 度の塩素化海水では、2507 の CCT (45 ～ 55 度) は境界線です。- 625 の CCT (60 ～ 80 度) は、フランジ面で 20+ 度のマージンを与えます。
特定の塩化物サービスの PREN/CPT/CCT 計算を実行するのにサポートが必要ですか?
HUITONG は、ASTM/ASME 規格に準拠したニッケル合金パイプ (インコネル 625、ハステロイ C276/C22、インコロイ 825、モネル 400)、二相および超二相パイプ (2205、2507)、およびステンレス鋼パイプ (316L、304L) を供給しています。使用条件（塩素濃度、温度、フランジ数、設計寿命）を送信してください。market@htpipe.comまたはWhatsApp+86-19339900201- では、どの合金がお客様の特定のサービス向けに最も低い材料コストで 3 つのチェック (PREN、CPT、CCT) のすべてに合格するかをお知らせします。
