JP7607876B2 - Bellows type expansion joint - Google Patents
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Description
本発明は、液体や気体などの流体を案内する配管経路に使用される伸縮管継手に関し、特にベローズ形状を有するベローズ型伸縮管継手に関するものである。 The present invention relates to an expansion joint used in piping paths that guide fluids such as liquids and gases, and in particular to a bellows-type expansion joint that has a bellows shape.
身近なライフラインから最先端エネルギー分野や、宇宙開発に至るまで、さまざまな生産設備には無数のパイプラインが張り巡らされている。このようなパイプラインの中で、ベローズ形状を有する伸縮管継手は、配管に作用する繰り返し変位や曲げ変形をベローズ部分で吸収し、荷重を軽減して配管の損傷を防ぐ役割を果たす。 Countless pipelines run throughout a wide variety of production facilities, from everyday lifelines to cutting-edge energy fields and space development. In these pipelines, expansion joints with a bellows shape absorb the repeated displacement and bending deformation acting on the pipes with the bellows section, reducing the load and preventing damage to the pipes.
ベローズ形状を有する伸縮管継手は、例えば特開平2-195096号公報(特許文献1)や実公平2-39103号公報(特許文献2)等に開示されている。 Bellows-shaped expansion joints are disclosed, for example, in Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2-195096 (Patent Document 1) and Japanese Utility Model Publication No. 2-39103 (Patent Document 2).
オーステナイト系ステンレス鋼(例えば、SUS304,SUS316L)は一般的に耐食性および加工性が良好であり、コスト的にもリーズナブルであるため、経済性の観点及び加工性の観点からベローズ型の伸縮管継手の材料として使用されている。ステンレス製のベローズ型管継手を使用すれば、地震、地盤沈下等の場合にも柔軟に変形し、通水性等を確保できる。 Austenitic stainless steel (e.g., SUS304, SUS316L) generally has good corrosion resistance and workability, and is reasonably cost-effective, so it is used as a material for bellows-type expansion pipe joints from the standpoint of economy and workability. The use of stainless steel bellows-type pipe joints allows them to flexibly deform even in the event of an earthquake, land subsidence, etc., and ensures water permeability, etc.
特許文献1に開示された伸縮管継手は単一層からなるものであるが、特許文献2に開示された伸縮管継手は、複数層からなるものである。 The expansion joint disclosed in Patent Document 1 is made of a single layer, whereas the expansion joint disclosed in Patent Document 2 is made of multiple layers.
特許文献2は、配管内に流体を存在させる配管系に設置される伸縮管継手において、高延性金属からなる境界維持層を内層とし、高強度金属からなる形状維持層を外層とするように構成したことを特徴としている。 Patent Document 2 describes an expansion joint that is installed in a piping system in which a fluid exists within the piping, and is characterized by a configuration in which a boundary maintaining layer made of a highly ductile metal is used as the inner layer, and a shape maintaining layer made of a high-strength metal is used as the outer layer.
管継手内を流れる流体は、さまざまであり、中には、腐食性の高い液体や気体や粉体がある。微生物を含む液体が流れるような用途に伸縮管継手が使用されることもある。 Various fluids flow through pipe joints, including highly corrosive liquids, gases, and powders. Expansion joints are also used in applications where liquids containing microorganisms flow.
オーステナイト系ステンレス鋼は、良好な耐食性を発揮する材料として知られているので、腐食性の高い流体を案内する管にも有効に利用されている。 Austenitic stainless steel is known as a material that exhibits good corrosion resistance, so it is also effectively used for pipes that guide highly corrosive fluids.
本願発明者らは、凹凸の無い直管であれば、その材質をSUS304やSUS316L等の汎用のオーステナイト系ステンレス鋼とすれば腐食性の高い液体に対して良好な耐食性を発揮するものの、ベローズ形状を有するベローズ型伸縮管継手の場合には、ベローズ形状部分の内面に腐食が発生しやすいことを見出した。すなわち、ベローズ形状を有する伸縮管継手では、腐食性の高い液体が流れていない状態でもベローズ部分に液体が残留し、その部分で乾燥及び湿潤を繰り返すために、従来から使用されていた汎用のオーステナイト系ステンレス鋼(SUS304,SUS316L等)では耐食性が十分ではないという課題を認識した。 The inventors of the present application have found that, for a straight pipe without irregularities, general-purpose austenitic stainless steels such as SUS304 and SUS316L provide good corrosion resistance to highly corrosive liquids, but that in the case of a bellows-shaped expansion joint, corrosion is likely to occur on the inner surface of the bellows-shaped portion. In other words, in an expansion joint with a bellows shape, even when no highly corrosive liquid is flowing, liquid remains in the bellows portion, and this portion repeatedly dries and wets, and they have recognized the problem that the corrosion resistance of the general-purpose austenitic stainless steels (SUS304, SUS316L, etc.) that have been used conventionally is insufficient.
このようなベローズ型伸縮管継手特有の課題、すなわちベローズ部分に残留する腐食性の高い液体によって腐食が進行するという課題の認識が、本発明の第1歩である。 The first step of this invention is to recognize the problem specific to bellows-type expansion joints, namely, the problem of corrosion progressing due to highly corrosive liquid remaining in the bellows section.
近年、大手鉄鋼メーカーから二相ステンレス鋼(SUS329J4L等)やスーパーステンレス鋼(SUS312L等)などの高耐食鋼が市販されるようになってきたが、その価格が汎用ステンレス鋼(SUS304,SUS316L等)に比べると数倍レベルであるため、耐圧を高めた厚肉タイプのベローズ型伸縮管継手に適用するとコストが嵩む。 In recent years, major steel manufacturers have begun to sell highly corrosion-resistant steels such as duplex stainless steels (SUS329J4L, etc.) and super stainless steels (SUS312L, etc.). However, their prices are several times higher than those of general-purpose stainless steels (SUS304, SUS316L, etc.), so their use in thick-walled bellows-type expansion joints with increased pressure resistance results in high costs.
特許文献2に記載の考案は、配管用ベローズの境界維持性能と形状維持性能を合わせて向上させ、高伸縮量と高繰り返し数(長寿命)を達成するために、高延性金属からなる境界維持層を内層とし、高強度金属からなる形状維持層を外層とした伸縮管継手を提案している。この公報には、ベローズ型伸縮管継手特有の耐食性についての課題が認識されていない。 The invention described in Patent Document 2 proposes an expansion joint with an inner boundary maintaining layer made of a highly ductile metal and an outer shape maintaining layer made of a high strength metal, in order to improve both the boundary maintaining performance and shape maintaining performance of piping bellows and achieve a high amount of expansion and contraction and a high number of repetitions (long life). This publication does not recognize the issue of corrosion resistance that is unique to bellows-type expansion joints.
本発明の目的は、コストの過度の増加を防ぎつつ、腐食性の高い流体に対して良好な耐食性を発揮するベローズ型伸縮管継手を提供することである。 The object of the present invention is to provide a bellows type expansion joint that exhibits good corrosion resistance against highly corrosive fluids while preventing excessive increases in costs.
本発明は、ベローズ形状を有するベローズ型伸縮管継手であって、管内を流れる流体に接触する内層と、この内層上に重なり合う外層とを備える。特徴とするところは、「Cr+3.3Mo+16N」で表す孔食指数に注目すると、内層を構成する材料が35以上で、外層を構成する材料が26以下である点である。 The present invention is a bellows-type expansion joint having a bellows shape, and is equipped with an inner layer that contacts the fluid flowing inside the pipe, and an outer layer that overlaps the inner layer. A characteristic of this joint is that, in terms of the pitting corrosion index represented by "Cr + 3.3Mo + 16N", the material that constitutes the inner layer has a pitting corrosion index of 35 or more, and the material that constitutes the outer layer has a pitting corrosion index of 26 or less.
一つの実施形態では、内層を構成する材料は、重量基準で、Crを19~26%、Moを2.50~7%、Nを0.08~0.30%含有するステンレス鋼であり、外層を構成する材料は、重量基準で、Crを16~20%、Moを3%以下、Nを0.07%以下含有するステンレス鋼である。好ましくは、内層を構成するステンレス鋼および外層を構成するステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼である。 In one embodiment, the material constituting the inner layer is stainless steel containing, by weight, 19-26% Cr, 2.50-7% Mo, and 0.08-0.30% N, and the material constituting the outer layer is stainless steel containing, by weight, 16-20% Cr, 3% or less Mo, and 0.07% or less N. Preferably, the stainless steel constituting the inner layer and the stainless steel constituting the outer layer are austenitic stainless steel.
他の実施形態では、内層を構成するステンレス鋼は、フェライト系およびオーステナイト系を有する二相ステンレス鋼であり、外層を構成するステンレス鋼は、オーステナイト系ステンレス鋼である。 In another embodiment, the stainless steel constituting the inner layer is a duplex stainless steel having ferritic and austenitic phases, and the stainless steel constituting the outer layer is an austenitic stainless steel.
例えば、内層を構成するステンレス鋼は、JIS規格のSUS312LまたはSUS329J4Lであり、外層を構成するステンレス鋼は、JIS規格のSUS304、SUS304L,SUS316またはSUS316Lである。 For example, the stainless steel constituting the inner layer is JIS standard SUS312L or SUS329J4L, and the stainless steel constituting the outer layer is JIS standard SUS304, SUS304L, SUS316 or SUS316L.
当該伸縮管継手の口径は、例えば、50~3600mmであり、内層の板厚(T1)は、例えば、0.3~3.0mmである。この場合、好ましくは、内層の板厚(T1)に対する外層の板厚(T2)の比率(T2/T1)は、1~5である。 The diameter of the expansion joint is, for example, 50 to 3600 mm, and the thickness of the inner layer (T1) is, for example, 0.3 to 3.0 mm. In this case, the ratio (T2/T1) of the thickness of the outer layer (T2) to the thickness of the inner layer (T1) is preferably 1 to 5.
他の実施形態に係るベローズ型伸縮管継手は、上記外層上に重なり合う第2外層を備える。この第2外層を構成する材料の孔食指数が35以上である。 A bellows-type expansion joint according to another embodiment has a second outer layer that overlaps the outer layer. The material that constitutes this second outer layer has a pitting corrosion index of 35 or more.
さらに他の実施形態に係るベローズ型伸縮管継手では、内層を構成する材料は、Niを主成分として含むニッケル合金である。ニッケル合金は、例えば、重量基準で、Crを14~17%、Moを14.5~17.5%、Nを0.07%以下含有する。そのようなニッケル合金は、例えば、JIS規格のNW0276である。 In yet another embodiment of the bellows-type expansion joint, the material constituting the inner layer is a nickel alloy containing Ni as the main component. The nickel alloy contains, for example, by weight, 14 to 17% Cr, 14.5 to 17.5% Mo, and 0.07% or less N. An example of such a nickel alloy is JIS standard NW0276.
内層を構成する材料が、Niを主成分とするニッケル合金の場合、外層を構成する材料は、例えば、ステンレス鋼である。 If the material constituting the inner layer is a nickel alloy whose main component is Ni, the material constituting the outer layer is, for example, stainless steel.
上記構成の本発明に係るベローズ型伸縮管継手によれば、通過する流体に直接接触する内層が、孔食指数35以上の高耐食性材料からなり、この内層上に重なり合う外層が、孔食指数26以下の汎用の材料からなるので、コストの過度の増加を防ぎつつ、腐食性の高い流体に対して良好な耐食性を発揮する。 The bellows-type expansion joint according to the present invention, configured as described above, has an inner layer that is in direct contact with the passing fluid and is made of a highly corrosion-resistant material with a pitting corrosion index of 35 or more, and an outer layer that overlaps this inner layer and is made of a general-purpose material with a pitting corrosion index of 26 or less. This prevents excessive increases in costs and provides good corrosion resistance against highly corrosive fluids.
ベローズ形状を有する従来のベローズ型伸縮管継手は、典型的には、SUS304やSUS316L等の汎用のオーステナイト系ステンレス鋼からなる単層構造である。この汎用のオーステナイト系ステンレス鋼は、良好な耐食性を発揮する材料として知られており、しかも延性が高くて成形性もよいので、腐食性の高い流体を案内する管継手の材料として一般的に利用されている。 Conventional bellows-type expansion joints with a bellows shape typically have a single-layer structure made of general-purpose austenitic stainless steel such as SUS304 or SUS316L. This general-purpose austenitic stainless steel is known as a material that exhibits good corrosion resistance, and also has high ductility and good formability, so it is commonly used as a material for pipe joints that guide highly corrosive fluids.
本願発明者らは、凹凸の無い直管であれば、その材質をSUS304やSUS316L等の汎用のオーステナイト系ステンレス鋼とすれば腐食性の高い液体に対して良好な耐食性を発揮するものの、ベローズ形状を有する伸縮管継手の場合には、腐食性の高い液体が流れていない状態でもベローズ部分に液体が残留し、その部分で乾燥及び湿潤を繰り返すために、より高い耐食性が要求されるのではないかとの疑念を抱くようになった。 The inventors of the present application came to suspect that, although a straight pipe without any irregularities would exhibit good corrosion resistance against highly corrosive liquids if made of general-purpose austenitic stainless steel such as SUS304 or SUS316L, in the case of an expansion joint having a bellows shape, liquid would remain in the bellows section even when no highly corrosive liquid was flowing, and this section would repeatedly dry and wet, so that even higher corrosion resistance would be required.
そこで、まず、汎用のオーステナイト系ステンレス鋼からなる直管と、汎用オーステナイト系ステンレス鋼からなり、ベローズ形状を有するベローズ管を用いて、腐食性の高い液体に対する耐食性評価実験を行った。 Therefore, we first conducted an experiment to evaluate the corrosion resistance of a highly corrosive liquid using a straight pipe made of general-purpose austenitic stainless steel and a bellows pipe made of general-purpose austenitic stainless steel and having a bellows shape.
[直管及びベローズ管の耐食性評価実験] [Corrosion resistance evaluation experiment for straight pipes and bellows pipes]
1)テストサンプル
直管及びベローズ管の材質は、共に、汎用のオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304であった。
1) Test Sample The material of both the straight pipe and the bellows pipe was SUS304, a general-purpose austenitic stainless steel.
直管及びベローズ管の寸法は、以下の通りである。
直管:呼び径100A,長さ220mm、板厚0.6mm、層数1
ベローズ管:呼び径100A,長さ220mm、板厚0.6mm、層数1
ベローズ部分:山高20mm、ピッチ30mm、山数5
The dimensions of the straight pipe and bellows pipe are as follows:
Straight pipe: nominal diameter 100A, length 220mm, plate thickness 0.6mm, number of layers 1
Bellows pipe: nominal diameter 100A, length 220mm, plate thickness 0.6mm, number of layers 1
Bellows part: Height 20 mm, pitch 30 mm, number of ridges 5
2)使用した設備及び器具
ホットプレート:アズワン(株)製のエコノミーホットプレート、品番1-9385-22
ホーロー容器:野田琺瑯(株)製、品番TK-58
2) Equipment and instruments used Hot plate: Economy hot plate manufactured by AS ONE Co., Ltd., product number 1-9385-22
Enamel container: Noda Horo Co., Ltd., product number TK-58
3)使用した流体
富田製薬(株)製マリンアートスーパーフォーミュラ(試験研究用人工海水)
3) Fluid used: Marine Art Super Formula (artificial seawater for testing and research) manufactured by Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.
4)使用した人工海水の成分及び溶解時1Lあたりの量
塩化ナトリウム:22.1g
塩化マグネシウム:9.9g
塩化カルシウム:1.5g
無水硫酸ナトリウム:3.9g
塩化カリウム:0.61g
炭酸水素ナトリウム:0.19g
臭化カリウム:96mg
ホウ砂:78mg
無水塩化ストロンチウム:13mg
フッ化ナトリウム:3mg
塩化リチウム:1mg
ヨウ化カリウム:81μg
塩化マンガン:0.6μg
塩化コバルト:2μg
塩化アルミニウム:8μg
塩化第二鉄:5μg
タングステン酸ナトリウム:2μg
モリブデン酸アンモニウム:18μg
4) Ingredients of artificial seawater used and amount per 1 L when dissolved Sodium chloride: 22.1 g
Magnesium chloride: 9.9 g
Calcium chloride: 1.5g
Anhydrous sodium sulfate: 3.9 g
Potassium chloride: 0.61 g
Sodium bicarbonate: 0.19 g
Potassium bromide: 96 mg
Borax: 78mg
Anhydrous strontium chloride: 13 mg
Sodium fluoride: 3 mg
Lithium chloride: 1 mg
Potassium iodide: 81 μg
Manganese chloride: 0.6 μg
Cobalt chloride: 2 μg
Aluminum chloride: 8 μg
Ferric chloride: 5 μg
Sodium tungstate: 2 μg
Ammonium molybdate: 18 μg
5)浸漬条件
室温:20℃
水温:50℃
水量:2000ml
人工海水量:76g
人工海水の濃度:(76/2076)×100=3.66%
浸漬時間:15分
曝露時間:30分
5) Immersion conditions Room temperature: 20℃
Water temperature: 50℃
Amount of water: 2000ml
Amount of artificial seawater: 76g
Concentration of artificial seawater: (76/2076) x 100 = 3.66%
Immersion time: 15 minutes Exposure time: 30 minutes
6)試験手順
試験手順を示す写真を図1に示した。具体的な手順は、以下の通りである。
6) Test procedure A photograph showing the test procedure is shown in Figure 1. The specific procedure is as follows.
ア)各ホットプレートの上にホーロー容器を置き、人工海水を溶かした溶液をホーロー容器に注ぐ。 A) Place an enamel container on each hot plate and pour the solution of artificial seawater into the container.
イ)水温が50℃になったら、溶液の注がれたホーロー容器にテストサンプルを入れ、そのままで15分間放置する。 a) When the water temperature reaches 50°C, place the test sample in the enamel container with the solution and leave it for 15 minutes.
ウ)テストサンプルを取り出し、30分間放置する。 c) Remove the test sample and leave it for 30 minutes.
エ)上記のイ)およびウ)を1サイクルとして発錆状況を観察した。なお、次サイクル前に蒸発した水分を継ぎ足し、ホーロー容器内の濃度を初期の状態と同じになるようにしてから次サイクルに移行した。 D) The above B) and C) constituted one cycle, and the rusting condition was observed. Before the next cycle, evaporated water was added back in, and the concentration in the enamel container was adjusted to the initial state before moving on to the next cycle.
7)試験結果
直管の錆の発生状況を図2に示し、ベローズ管の錆の発生状況を図3に示した。
7) Test results The state of rust on the straight pipe is shown in Figure 2, and the state of rust on the bellows pipe is shown in Figure 3.
錆の発生状況については、目を30cm離した状態で材料表面を観察し、錆と判断できるものの数で比較した。 To check for rust formation, the surface of the material was observed from a distance of 30 cm, and the number of spots that could be determined to be rust was compared.
図2に示すように、直管の場合、1サイクル後には錆が無かったが、2サイクル後に1mm以下程度の目視可能な錆が発生し、10サイクル後には1mm以下程度の錆が数か所発生した。25サイクル後にはシミの発生が見られ、50サイクル後にはシミが濃くなった。75サイクル後では、シミの一部が変色しだした。 As shown in Figure 2, in the case of a straight pipe, there was no rust after one cycle, but after two cycles visible rust of about 1 mm or less appeared, and after 10 cycles rust of about 1 mm or less appeared in several places. After 25 cycles, stains were observed, and after 50 cycles the stains became darker. After 75 cycles, some of the stains began to discolor.
図3に示すように、ベローズ管の場合、1サイクル後に1mm以下程度の目視可能な錆が数か所発生し、10サイクル後には1mm以上程度の錆が数か所発生した。25サイクル後には、ベローズ形状の部分(境界面)に多量の錆が発生し、50サイクル後に錆の箇所が増加し、75サイクル後に錆の箇所がさらに増加した。 As shown in Figure 3, in the case of the bellows tube, after one cycle, several visible spots of rust measuring less than 1 mm appeared, and after 10 cycles, several spots of rust measuring more than 1 mm appeared. After 25 cycles, a large amount of rust appeared in the bellows-shaped part (boundary surface), and after 50 cycles, the number of rusted spots increased, and after 75 cycles, the number of rusted spots further increased.
8)評価
材質が汎用のオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304であれば、直管よりもベローズ管の方がさびの発生が顕著であることがわかった。この結果から、腐食性の高い流体に接触する可能性のあるベローズ管の内面を構成する材料の材質としては、SUS304等の汎用オーステナイト系ステンレス鋼ではなく、より耐食性の高いものを使用する必要性があることを認識した。
8) It was found that when the evaluation material was the general-purpose austenitic stainless steel SUS304, rust was more prominent in the bellows pipe than in the straight pipe. From this result, it was recognized that it is necessary to use a material with higher corrosion resistance than general-purpose austenitic stainless steel such as SUS304 as the material for the inner surface of the bellows pipe that may come into contact with highly corrosive fluids.
なお、汎用オーステナイト系ステンレス鋼の代表であるSUS304、SUS304L、SUS316およびSUS316Lの成分を下記の表に示す。 The components of SUS304, SUS304L, SUS316 and SUS316L, which are representative general-purpose austenitic stainless steels, are shown in the table below.
ステンレス鋼の耐孔食性を示す指標として、下記の式で表す孔食指数がある。
孔食指数=Cr+3.3Mo+16N
The pitting corrosion index, expressed by the following formula, is an index that indicates the pitting corrosion resistance of stainless steel.
Pitting corrosion index=Cr+3.3Mo+16N
SUS304およびSUS304Lの場合、Cr量を19%、Mo量を0.2%(不可避不純物として)、N量を0.02%(不可避不純物として)として計算すると、孔食指数は約20となる。 For SUS304 and SUS304L, the pitting corrosion index is approximately 20, calculated with a Cr content of 19%, Mo content of 0.2% (as an unavoidable impurity), and N content of 0.02% (as an unavoidable impurity).
SUS316およびSUS316Lの場合、Cr量を17%、Mo量を2.5%、N量を0.02%(不可避不純物として)として計算すると、孔食指数は約25.6となる。 For SUS316 and SUS316L, the pitting index is approximately 25.6, calculated based on Cr content of 17%, Mo content of 2.5%, and N content of 0.02% (as unavoidable impurities).
今回の結果から考察すると、孔食指数が26以下の汎用オーステナイト系ステンレス鋼は、腐食性の高い流体を通すベローズ管の内面を形成する材料として最良のものではないことが認められる。 Considering the results of this study, it can be concluded that general-purpose austenitic stainless steels with a pitting corrosion index of 26 or less are not the best material to form the inner surface of a bellows tube that carries highly corrosive fluids.
[SUS304及びSUS312Lのベローズ管の耐食性評価実験] [Corrosion resistance evaluation experiment for SUS304 and SUS312L bellows pipes]
1)テストサンプル
本発明のテストサンプルとして、オーステナイト系ステンレス鋼のSUS312Lからなるベローズ管を使用した。比較例のテストサンプルとして、汎用オーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304からなるベローズ管を使用した。
1) Test sample: A bellows pipe made of SUS312L, an austenitic stainless steel, was used as a test sample of the present invention. A bellows pipe made of SUS304, a general-purpose austenitic stainless steel, was used as a test sample of a comparative example.
ベローズ管の寸法は、以下の通りである。
ベローズ管:呼び径100A,長さ220mm、板厚0.6mm、層数1
ベローズ部分:山高20mm、ピッチ30mm、山数5
The dimensions of the bellows tube are as follows:
Bellows pipe: nominal diameter 100A, length 220mm, plate thickness 0.6mm, number of layers 1
Bellows part: Height 20 mm, pitch 30 mm, number of ridges 5
2)使用した設備及び器具
ホットプレート:アズワン(株)製のエコノミーホットプレート、品番1-9385-22
ホーロー容器:野田琺瑯(株)製、品番TK-58
2) Equipment and instruments used Hot plate: Economy hot plate manufactured by AS ONE Co., Ltd., product number 1-9385-22
Enamel container: Noda Horo Co., Ltd., product number TK-58
3)使用した流体
富田製薬(株)製マリンアートスーパーフォーミュラ(試験研究用人工海水)
成分及び量は、既述したものと同じである。
3) Fluid used: Marine Art Super Formula (artificial seawater for testing and research) manufactured by Tomita Pharmaceutical Co., Ltd.
The ingredients and amounts are the same as previously described.
4)浸漬条件
室温:20℃
水温:50℃
水量:2000ml
人工海水量:76g
人工海水の濃度:(76/2076)×100=3.66%
浸漬時間:15分
曝露時間:30分
4) Immersion conditions Room temperature: 20℃
Water temperature: 50℃
Amount of water: 2000ml
Amount of artificial seawater: 76g
Concentration of artificial seawater: (76/2076) x 100 = 3.66%
Immersion time: 15 minutes Exposure time: 30 minutes
5)試験手順
試験手順を示す写真を図4に示した。具体的な手順は、以下の通りである。
5) Test procedure The photograph showing the test procedure is shown in Figure 4. The specific procedure is as follows.
ア)各ホットプレートの上にホーロー容器を置き、人工海水を溶かした溶液をホーロー容器に注ぐ。 A) Place an enamel container on each hot plate and pour the solution of artificial seawater into the container.
イ)水温が50℃になったら、溶液の注がれたホーロー容器にテストサンプルを入れ、そのままで15分間放置する。 a) When the water temperature reaches 50°C, place the test sample in the enamel container with the solution and leave it for 15 minutes.
ウ)テストサンプルを取り出し、30分間放置する。 c) Remove the test sample and leave it for 30 minutes.
エ)上記のイ)およびウ)を1サイクルとして発錆状況を観察した。なお、次サイクル前に蒸発した水分を継ぎ足し、ホーロー容器内の濃度を初期の状態と同じになるようにしてから次サイクルに移行した。 D) The above B) and C) constituted one cycle, and the rusting condition was observed. Before the next cycle, evaporated water was added back in, and the concentration in the enamel container was adjusted to the initial state before moving on to the next cycle.
6)試験結果
SUS312Lからなるベローズ管の錆の発生状況を図5に示し、SUS304からなるベローズ管の錆の発生状況を図6に示した。錆の発生状況については、目を30cm離した状態で材料表面を観察し、錆と判断できるものの数で比較した。
6) Test results The state of rust occurrence on the bellows pipe made of SUS312L is shown in Figure 5, and the state of rust occurrence on the bellows pipe made of SUS304 is shown in Figure 6. The state of rust occurrence was evaluated by observing the surface of the material from a distance of 30 cm, and comparing the number of spots that could be determined to be rust.
図5に示すように、SUS312Lからなるベローズ管の場合、1サイクル後には錆が無く、2サイクル後に1mm以下程度の目視可能な錆が発生し、10サイクル後には1mm以下程度の錆が数か所発生した。25サイクル後にも1mm以下程度の錆が数か所発生し、50サイクル後にベローズ形状部分の境界面にシミが出来始めた。そして、75サイクル後にシミの一部が変色(発錆)した。 As shown in Figure 5, in the case of a bellows tube made of SUS312L, there was no rust after one cycle, visible rust of about 1 mm or less appeared after two cycles, and rust of about 1 mm or less appeared in several places after 10 cycles. Rust of about 1 mm or less appeared in several places after 25 cycles, and stains began to appear on the boundary surface of the bellows-shaped part after 50 cycles. Then, after 75 cycles, some of the stains discolored (rusted).
図6に示すように、SUS304からなるベローズ管の場合、1サイクル後に1mm以下程度の目視可能な錆が数か所発生し、10サイクル後には1mm以上程度の錆が数か所発生した。25サイクル後には、ベローズ形状の部分(境界面)に多量の錆が発生し、青錆の発生も見られた。50サイクル後には錆の範囲が増加し、75サイクル後に錆の範囲がさらに増加した。 As shown in Figure 6, in the case of a bellows tube made of SUS304, after one cycle, visible rust of about 1 mm or less appeared in several places, and after 10 cycles, rust of about 1 mm or more appeared in several places. After 25 cycles, a large amount of rust appeared in the bellows-shaped part (boundary surface), and blue rust was also observed. After 50 cycles, the area of rust increased, and after 75 cycles, the area of rust increased further.
7)評価
材質がSUS312Lのベローズ管であれば、汎用のオーステナイト系ステンレス鋼であるSUS304のベローズ管に比べて、錆の発生が少ないことが明確に観察された。この結果から、腐食性の高い流体に接触する可能性のあるベローズ管の内面を構成する材料の材質としては、SUS304等の汎用オーステナイト系ステンレス鋼よりも耐食性の高いSUS312Lの方が適切であることを認識した。
7) It was clearly observed that when the material evaluated was a bellows pipe made of SUS312L, rust was less likely to occur than when the bellows pipe was made of the general-purpose austenitic stainless steel SUS304. From this result, it was recognized that SUS312L, which has higher corrosion resistance, is more suitable than general-purpose austenitic stainless steels such as SUS304 as a material for forming the inner surface of a bellows pipe that may come into contact with highly corrosive fluids.
SUS312Lの成分を下記の表に示す。 The components of SUS312L are shown in the table below.
SUS312Lの場合、Cr量を20%、Mo量を6%、N量を0.2%として計算すると、孔食指数は約43となる。 For SUS312L, the pitting corrosion index is approximately 43, assuming Cr content of 20%, Mo content of 6%, and N content of 0.2%.
なお、SUS304の孔食指数は、約20である。 The pitting corrosion index of SUS304 is approximately 20.
今回の結果から考察すると、孔食指数が26以下の汎用オーステナイト系ステンレス鋼よりも、高い孔食指数(例えば35以上)を有する材料が、腐食性の高い流体を通すベローズ管の内面を形成する材料として最適のものであることが認められる。 Considering the results of this study, it can be seen that a material with a higher pitting corrosion index (e.g., 35 or higher) is more suitable as a material for forming the inner surface of a bellows tube that carries highly corrosive fluids than general-purpose austenitic stainless steels with a pitting corrosion index of 26 or less.
[孔食指数の高い材料] [Materials with high pitting index]
オーステナイト系ステンレス鋼のSUS312Lの孔食指数は約43であり、腐食性の高い液体を通すベローズ管の内面を形成する材料として適切である。 The pitting corrosion index of the austenitic stainless steel SUS312L is approximately 43, making it suitable as a material for forming the inner surface of bellows pipes that carry highly corrosive liquids.
フェライト系およびオーステナイト系を有する二相ステンレス鋼であるSUS329J4Lの成分を下記の表に示す。 The composition of SUS329J4L, a duplex stainless steel with ferritic and austenitic phases, is shown in the table below.
SUS329J4Lの場合、Cr量を25%、Mo量を3%、N量を0.19%とすると、孔食指数は約38となる。この孔食指数の値は、汎用オーステナイト系ステンレス鋼の孔食指数26よりも10以上高いので、腐食性の高い液体を通すベローズ管の内面を形成する材料として適切である。 In the case of SUS329J4L, if the Cr content is 25%, the Mo content is 3%, and the N content is 0.19%, the pitting corrosion index is approximately 38. This pitting corrosion index value is more than 10 higher than the pitting corrosion index of 26 for general-purpose austenitic stainless steel, making it an appropriate material for forming the inner surface of a bellows tube that passes highly corrosive liquids.
ステンレス鋼の場合、孔食指数が汎用オーステナイト系ステンレス鋼の26よりも10程度高い35以上であれば、腐食性の高い液体を通すベローズ管の内面を形成する材料として適切なものと認められる。 In the case of stainless steel, if the pitting corrosion index is 35 or more, which is about 10 higher than the 26 of general-purpose austenitic stainless steel, it is recognized as a suitable material for forming the inner surface of a bellows tube that passes highly corrosive liquids.
ステンレス鋼以外の材料でも、高耐食性を示す合金であれば、腐食性の高い液体を通すベローズ管の内面を形成する材料として適切なものと認められる。例えば、ニッケル合金は高い耐食性を示すので、ベローズ管の内面を形成する材料として使用可能である。この点については、後に詳細に説明する。 Materials other than stainless steel, as long as they are alloys that exhibit high corrosion resistance, are recognized as suitable materials for forming the inner surface of a bellows tube through which highly corrosive liquids pass. For example, nickel alloys exhibit high corrosion resistance and can be used as materials for forming the inner surface of a bellows tube. This point will be explained in more detail later.
[多層構造のベローズ管] [Multi-layered bellows tube]
孔食指数が35以上の高耐食性材料、典型的には高耐食性ステンレス鋼は一般的にその市場価格が高いので、この高耐食性材料でベローズ型伸縮管継手を製造すると、コスト的に非常に高価なものになってしまう。そこで、コストの上昇を抑えるために、腐食性の高い流体に直接接触するベローズ型伸縮管継手の内壁面に高耐食性材料からなる皮膜を形成することが考えられる。しかし、ベローズ形状部分にメッキ等で耐食性皮膜を作ると、皮膜の厚みにばらつきが生じ、耐食性に劣る部分が部分的に表れる可能性がある。また、ベローズの変形に伴い耐食性皮膜が剥離する可能性がある。 Highly corrosion-resistant materials with a pitting corrosion index of 35 or more, typically highly corrosion-resistant stainless steel, generally have a high market price, so manufacturing a bellows-type expansion joint with this highly corrosion-resistant material would be very expensive. Therefore, in order to suppress the increase in costs, it is possible to form a coating made of a highly corrosion-resistant material on the inner wall surface of the bellows-type expansion joint, which comes into direct contact with highly corrosive fluids. However, if a corrosion-resistant coating is formed on the bellows-shaped part by plating or the like, there is a possibility that the thickness of the coating will vary, and parts with poor corrosion resistance will appear in some places. In addition, there is a possibility that the corrosion-resistant coating will peel off as the bellows deforms.
耐食性皮膜ではなく、高耐食性材料からなる一定板厚の内管(内層)と、この内管上に重なり合う一定板厚の外管(外層)とを備える多層構造のベローズ管とすることが考えられる。この場合、コストの上昇を抑えるために、外層を、市場コストの低い材料から構成する。 Instead of using a corrosion-resistant coating, it is possible to use a multi-layered bellows pipe with an inner tube (inner layer) of a constant thickness made of a highly corrosion-resistant material, and an outer tube (outer layer) of a constant thickness overlapping the inner tube. In this case, to prevent costs from increasing, the outer layer is made of a material with a low market cost.
しかしながら、ベローズ管には曲げ応力等の荷重が繰り返し作用するので、単一層のベローズ管に比べて多層構造のベローズ管が強度的に劣ってしまうことを避けなければならない。本願発明者らは、単層構造ベローズ管および多層構造ベローズ管に同じ条件で繰り返し荷重を与えた場合における寿命を検討した。 However, since bellows tubes are repeatedly subjected to loads such as bending stress, it must be avoided that multi-layer bellows tubes have inferior strength compared to single-layer bellows tubes. The inventors of the present application investigated the life span of single-layer bellows tubes and multi-layer bellows tubes when repeatedly loaded under the same conditions.
具体的には、JIS B2352に記載のベローズの強度計算式IIを用いた計算寿命回数を算出した。 Specifically, the calculated lifespan was calculated using bellows strength calculation formula II described in JIS B2352.
算出のための条件は、以下の通りである。 The conditions for calculation are as follows:
上記条件を当てはめて算出すると、以下の結果が得られた。 When the above conditions were applied and calculations were performed, the following results were obtained.
多層構造(0.8mm×3層):15968回
単層構造(2.4mm×1層):706回
上記の寿命回数は、以下の式によって計算したものである。
Multilayer structure (0.8 mm x 3 layers): 15,968 times Single layer structure (2.4 mm x 1 layer): 706 times The above lifespan numbers were calculated by the following formula.
まず、強度計算に必要な記号を以下の表に示す。 First, the symbols required for strength calculations are shown in the table below.
[3層構造の場合]
まず、全山変位量eを求める。
[In the case of a three-layer structure]
First, the total mountain displacement e is calculated.
次に、応力Spを求める。 Next, calculate the stress Sp.
次に、応力Sdを求める。 Next, calculate the stress Sd.
次に、寿命回数Ncを求める。 Next, calculate the lifespan Nc.
[単層構造の場合]
まず、全山変位量eを求める。
[Single-layer structure]
First, the total mountain displacement e is calculated.
次に、応力Spを求める。 Next, calculate the stress Sp.
次に、応力Sdを求める。 Next, calculate the stress Sd.
次に、寿命回数Ncを求める。 Next, calculate the lifespan Nc.
上記の結果を見ると、層数以外の条件を同一にした場合、3層構造のベローズ管は単層構造のベローズ管に対して22.6倍の寿命を有することが認められる。したがって、繰り返し荷重に対する耐性として、単層構造のベローズ管よりも多層構造のベローズ管の方が優れているものと認められる。 The above results show that, with all conditions other than the number of layers kept the same, a three-layer bellows tube has a lifespan 22.6 times longer than a single-layer bellows tube. Therefore, in terms of resistance to repeated loads, a multi-layer bellows tube is deemed superior to a single-layer bellows tube.
[内層および外層の材料] [Inner and outer layer materials]
内層および外層を有するベローズ管の材料について、以下に検討する。 The materials for bellows tubes with inner and outer layers are discussed below.
(1)内層および外層の両者がオーステナイト系ステンレス鋼
オーステナイト系ステンレス鋼は、延性が高く成形性が良い。また、フェライト系ステンレス鋼やマルテンサイト系ステンレス鋼に比べて、溶接性もよい。このような点を考慮すると、内層および外層をオーステナイト系ステンレス鋼で構成することが望ましい。腐食性の高い流体に直接接触する内層に関しては、孔食指数が35以上の高耐食性ステンレス鋼を使用し、内層上に重なり合う外層に関しては、孔食指数が26以下の汎用ステンレス鋼を使用することが望ましい。
(1) Both the inner and outer layers are austenitic stainless steel Austenitic stainless steel has high ductility and good formability. It also has better weldability than ferritic stainless steel and martensitic stainless steel. Considering these points, it is desirable to construct the inner and outer layers from austenitic stainless steel. For the inner layer that comes into direct contact with highly corrosive fluids, it is desirable to use a highly corrosion-resistant stainless steel with a pitting corrosion index of 35 or more, and for the outer layer that overlaps the inner layer, it is desirable to use a general-purpose stainless steel with a pitting corrosion index of 26 or less.
例えば、以下の材料の組合せが望ましい。 For example, the following combination of materials is desirable:
内層:SUS312L
外層:SUS304、SUS304L、SUS316またはSUS316L
Inner layer: SUS312L
Outer layer: SUS304, SUS304L, SUS316 or SUS316L
上記各材料の成分は、表1および表2に示した通りである。孔食指数の値は、次の通りである。
SUS312L:43
SUS304,SUS304L:20
SUS316,SUS316L:25.6
The components of the above materials are as shown in Tables 1 and 2. The pitting corrosion index values are as follows:
SUS312L:43
SUS304, SUS304L: 20
SUS316, SUS316L: 25.6
耐食性に大きく作用するCr、Mo、Nの量に注目すると、上記の材料であればおおよそ以下の範囲になる。 If we look at the amounts of Cr, Mo, and N, which have a significant effect on corrosion resistance, the amounts fall roughly into the following ranges for the above materials.
内層(SUS312L)の場合は、以下の通りである。
Cr:19~21質量%
Mo:6~7質量%
N:0.16~0.25質量%
In the case of the inner layer (SUS312L), the procedure is as follows.
Cr: 19-21% by mass
Mo: 6 to 7% by mass
N: 0.16 to 0.25% by mass
外層(SUS304、SUS304L、SUS316またはSUS316L)の場合は、以下の通りである。
Cr:16~20質量%
Mo:3質量%以下
N:0.07質量%以下(不可避不純物の量として)
In the case of the outer layer (SUS304, SUS304L, SUS316 or SUS316L), the following applies.
Cr: 16-20% by mass
Mo: 3 mass% or less N: 0.07 mass% or less (as an unavoidable impurity)
(2)内層が二相ステンレス鋼で外層がオーステナイト系ステンレス鋼
フェライト系およびオーステナイト系を有する二相ステンレス鋼の一つであるSUS329J4Lも良好な耐食性を発揮する。SUS329J4Lの成分は表3に示した通りであり、その孔食指数は38である。
(2) Inner layer is duplex stainless steel and outer layer is austenitic stainless steel. SUS329J4L, which is a duplex stainless steel having ferritic and austenitic systems, also exhibits good corrosion resistance. The composition of SUS329J4L is as shown in Table 3, and its pitting corrosion index is 38.
SUS329J4Lは、Crを24~26%、Moを2.5~3.5%、Nを0.08~0.30%含有し、孔食指数が35以上であるので、良好な耐食性を発揮する。したがって、ベローズ管の内層を構成する材料として好適である。 SUS329J4L contains 24-26% Cr, 2.5-3.5% Mo, and 0.08-0.30% N, and has a pitting corrosion index of 35 or more, so it exhibits good corrosion resistance. Therefore, it is suitable as a material for forming the inner layer of bellows pipes.
好ましい材料の組合せは、以下の通りである。 The preferred combination of materials is as follows:
内層:SUS329J4L
外層:SUS304、SUS304L、SUS316、SUS316L
Inner layer: SUS329J4L
Outer layer: SUS304, SUS304L, SUS316, SUS316L
(3)ステンレス鋼のCr量、Mo量およびN量
上記の(1)および(2)の記載内容を考慮すると、内層を構成する高耐食ステンレス鋼のCr量、Mo量およびN量は以下の通りとなる。
(3) Cr, Mo and N Contents of Stainless Steel Considering the contents of (1) and (2) above, the Cr, Mo and N contents of the highly corrosion-resistant stainless steel constituting the inner layer are as follows:
Cr:19~26%
Mo:2.5~7.0%
N:0.08~0.3%
Cr: 19 to 26%
Mo: 2.5-7.0%
N: 0.08-0.3%
また、外層を構成する汎用ステンレス鋼のCr量、Mo量およびN量は以下の通りとなる。 The Cr, Mo and N contents of the general-purpose stainless steel that constitutes the outer layer are as follows:
Cr:16~20%
Mo:3%以下
N:0.07%以下
Cr: 16 to 20%
Mo: 3% or less N: 0.07% or less
汎用ステンレス鋼のN量は、不可避不純物として含まれる量であるが、高耐食性ステンレス鋼のN量よりも少ないと考えられるから、0.07%以下とした。 The amount of N in general-purpose stainless steel is an unavoidable impurity, but it is considered to be less than the amount in highly corrosion-resistant stainless steel, so it is set at 0.07% or less.
好ましい材料の組合せは、以下の通りである。 The preferred combination of materials is as follows:
[内層および外層の板厚] [Thickness of inner and outer layers]
本願発明者らが使用を意図するベローズ型伸縮管継手の口径は、50~3600mmの範囲である。内層および外層を有する多層構造のベローズ管に設計以上の力が加わって割れが発生する場合、先に割れるのは板厚の大きい方の層と考えられる。腐食性の高い液体に接触するのは内層であるので、外層よりも内層が先に割れるのを避けることが望ましい。 The diameter of the bellows type expansion joint that the present inventors intend to use is in the range of 50 to 3600 mm. When a multi-layered bellows pipe having an inner layer and an outer layer is subjected to a force greater than the design limit and cracks occur, it is believed that the layer with the greater plate thickness will crack first. Since it is the inner layer that comes into contact with highly corrosive liquids, it is desirable to avoid the inner layer cracking before the outer layer.
上記の観点から、内層の板厚(T1)に対する外層の板厚(T2)の比率(T2/T1)を1~5の範囲にするのが望ましい。コストの観点からしても、高価な内層の板厚を内外層合計板厚の1/2以下にすることが好ましい。 From the above viewpoints, it is desirable to set the ratio (T2/T1) of the thickness of the outer layer (T2) to the thickness of the inner layer (T1) in the range of 1 to 5. From the viewpoint of cost, it is also preferable to set the thickness of the expensive inner layer to 1/2 or less of the total thickness of the inner and outer layers.
また、内層が長期にわたって高耐食性を維持するために、内層の板厚を0.3mm以上3mm以下にすることが望まれる。薄板のシーム溶接能力からみても、板厚を0.3mm以上にするのが望ましい。 In order for the inner layer to maintain high corrosion resistance over a long period of time, it is desirable for the inner layer to have a thickness of 0.3 mm or more and 3 mm or less. In terms of the seam welding ability of thin plates, it is also desirable for the thickness to be 0.3 mm or more.
内外層合計板厚の上限値は、成形性の観点から、6.0mmにするのが好ましい。 From the standpoint of formability, it is preferable that the upper limit of the total thickness of the inner and outer layers is 6.0 mm.
[3層以上のベローズ管] [Bellows tube with 3 or more layers]
ベローズ型伸縮管継手の外部雰囲気が、例えば塩害を伴う環境であれば、内層を高耐食性材料で構成することに加えて、外層上に第2外層を配置し、この第2外層を高耐食性材料で構成するようにしてもよい。 If the external atmosphere of the bellows-type expansion joint is, for example, an environment involving salt damage, in addition to constructing the inner layer from a highly corrosion-resistant material, a second outer layer may be placed on the outer layer and this second outer layer may be constructed from a highly corrosion-resistant material.
上記実施形態の材料の組合せは、例えば、以下の通りである。 The material combinations in the above embodiment are, for example, as follows:
内層:SUS312LまたはSUS329J4L
外層:SUS304、SUS304L、SUS316またはSUS316L
第2外層:SUS312LまたはSUS329J4L
Inner layer: SUS312L or SUS329J4L
Outer layer: SUS304, SUS304L, SUS316 or SUS316L
Second outer layer: SUS312L or SUS329J4L
[ニッケル合金からなる内層] [Inner layer made of nickel alloy]
高耐食性を示すニッケル合金を多層構造のベローズ管の内層の材料として使用することが可能である。本願発明者らは、JIS規格のNW0276に該当するニッケル合金製のベローズ管と、ステンレス鋼製(SUS312L、SUS304)のベローズ管の耐食性を対比した。 Nickel alloys that exhibit high corrosion resistance can be used as the material for the inner layer of a multi-layered bellows tube. The inventors of the present application compared the corrosion resistance of a bellows tube made of a nickel alloy that meets JIS standard NW0276 with that of a bellows tube made of stainless steel (SUS312L, SUS304).
SUS312Lの耐食性評価実験は図5に示した通りであり、SUS304の耐食性評価実験は図6に示した通りである。既述したように、この両者の対比から、耐食性の高い流体に接触する可能性のあるベローズ管の内面を構成する材料の材質としては、SUS304等の汎用オーステナイト系ステンレス鋼よりも耐食性の高いSUS312Lの方が適切である。 The corrosion resistance evaluation experiment for SUS312L is shown in Figure 5, and the corrosion resistance evaluation experiment for SUS304 is shown in Figure 6. As mentioned above, a comparison of the two shows that SUS312L, which has high corrosion resistance, is more suitable than general-purpose austenitic stainless steels such as SUS304 as the material for constructing the inner surface of a bellows pipe that may come into contact with highly corrosion-resistant fluids.
ベローズ型伸縮管継手は、温度および腐食環境がより厳しい所に設置される場合がある。例えば、製塩装置に使用されるベローズ型伸縮管継手の場合、SUS312L等の高耐食ステンレス鋼でも厳しい腐食条件に耐えられないこともある。そのような厳しい腐食環境に設置されることを意図するベローズ型伸縮管継手では、ニッケル合金製の内層を採用することが好ましい。 Bellows-type expansion joints may be installed in locations with more severe temperature and corrosive environments. For example, in the case of bellows-type expansion joints used in salt production equipment, even highly corrosion-resistant stainless steels such as SUS312L may not be able to withstand the severe corrosive conditions. For bellows-type expansion joints intended for installation in such severe corrosive environments, it is preferable to use an inner layer made of a nickel alloy.
本願発明者は、JIS規格のNW0276に該当するニッケル合金製のベローズ管の耐食性評価実験を行った。 The inventors of this application conducted an experiment to evaluate the corrosion resistance of a nickel alloy bellows tube that meets JIS standard NW0276.
NW0276の成分は、下記の表6に示す。 The components of NW0276 are shown in Table 6 below.
上記のニッケル合金の孔食指数を算出するにあたり、Cr量を15.5%とし、Mo量を16%として、N量を不可避不純物して含まれる量の0.02%とした。その結果、孔食指数は、Cr+3.3Mo+16N=68.62となる。 When calculating the pitting corrosion index of the above nickel alloy, the Cr content was set to 15.5%, the Mo content to 16%, and the N content to 0.02%, which is the amount contained as an unavoidable impurity. As a result, the pitting corrosion index is Cr + 3.3Mo + 16N = 68.62.
上記のニッケル合金の耐食性評価実験の条件は、図5および図6のSUS312LおよびSUS304に対する実験と同じであるので、ここでは繰返しの説明を行わない。 The conditions for the corrosion resistance evaluation experiment of the above nickel alloys are the same as those for the experiments on SUS312L and SUS304 in Figures 5 and 6, so a repeated explanation will not be given here.
ニッケル合金(NW0276)からなるベローズ管のシミの発生状況を図7に示した。 Figure 7 shows the occurrence of stains on a bellows tube made of nickel alloy (NW0276).
図7に示すように、NW0276からなるベローズ管の場合、1サイクル後にはシミの発生が無く、2サイクル後に1mm以下程度のシミが数か所発生し、10サイクル後にベローズ形状部分の境界面にシミの発生が見られた。その後、25サイクル後、50サイクル後、75サイクル後にシミの増加は見られず、75サイクル後においてもシミの変色は無かった。 As shown in Figure 7, in the case of a bellows tube made of NW0276, no stains were observed after one cycle, stains of about 1 mm or less appeared in several places after two cycles, and stains were observed on the boundary surface of the bellows-shaped part after 10 cycles. After that, no increase in stains was observed after 25 cycles, 50 cycles, or 75 cycles, and there was no discoloration of the stains even after 75 cycles.
図6に示すSUS304製のベローズ管の錆の発生状況や図5に示すSUS312L製のベローズ管の錆の発生状況と比較すると、図7に示すNW0276製のベローズ管は、より高い耐食性を示すことが認められる。 Compared to the rust occurrence on the SUS304 bellows tube shown in Figure 6 and the rust occurrence on the SUS312L bellows tube shown in Figure 5, it can be seen that the NW0276 bellows tube shown in Figure 7 exhibits higher corrosion resistance.
今回の実験ではニッケル合金としてJIS規格のNW0276に該当する材料を使用したが、Niを主成分として含み、Crを14~17質量%、Moを14.5~17.5質量%、Nを0.07質量%以下含有するニッケル合金であれば、同様の耐食性を示すと思われる。 In this experiment, we used a nickel alloy material that meets the JIS standard NW0276, but any nickel alloy that contains Ni as the main component and contains 14 to 17 mass% Cr, 14.5 to 17.5 mass% Mo, and 0.07 mass% or less N is likely to exhibit similar corrosion resistance.
より厳しい腐食環境で使用される多層構造の伸縮管継手では、内層を上記のニッケル合金製とし、外層を汎用のステンレス鋼製とすることが望ましい。外層を覆う第2外層を設ける場合には、第2外層を上記のニッケル合金製としてもよい。 In multi-layer expansion joints used in more severe corrosive environments, it is desirable to make the inner layer out of the nickel alloy described above and the outer layer out of general-purpose stainless steel. If a second outer layer is provided to cover the outer layer, the second outer layer may be made out of the nickel alloy described above.
以上の説明では具体的な実施形態を例示的に用いたが、本発明の範囲は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内、または均等の範囲内において種々の修正または変更が可能である。 In the above explanation, specific embodiments have been used as examples, but the scope of the present invention is not limited to the embodiments, and various modifications or changes are possible within the scope of the present invention or within an equivalent range.
本発明は、腐食性の高い流体を案内するベローズ型伸縮管継手に有利に利用され得る。 The present invention can be advantageously used in bellows-type expansion joints that guide highly corrosive fluids.
Claims (8)
管内を流れる液体に接触する内層と、
前記内層上に重なり合う外層とを備え、
前記内層を構成する材料は、重量基準で、Crを19~21%、Moを6~7%、Nを0.16~0.25%含有するステンレス鋼であり、
前記外層を構成する材料は、重量基準で、Crを16~20%、Moを3%以下、Nを0.07%以下含有するステンレス鋼である、ベローズ型伸縮管継手。 An expansion joint having a bellows shape , which is used in a piping path for guiding a liquid ,
an inner layer in contact with the liquid flowing through the tube;
an outer layer overlying the inner layer;
The material constituting the inner layer is a stainless steel containing, by weight, 19 to 21% Cr, 6 to 7% Mo, and 0.16 to 0.25% N,
A bellows type expansion joint, wherein the material constituting the outer layer is a stainless steel containing, by weight, 16 to 20% Cr, 3% or less Mo, and 0.07% or less N.
管内を流れる液体に接触する内層と、an inner layer in contact with the liquid flowing through the tube;
前記内層上に重なり合う外層とを備え、an outer layer overlying the inner layer;
前記内層を構成する材料は、重量基準で、Crを24~26%、Moを2.5~3.5%、Nを0.08~0.30%含有する二相ステンレス鋼であり、The material constituting the inner layer is a duplex stainless steel containing, by weight, 24 to 26% Cr, 2.5 to 3.5% Mo, and 0.08 to 0.30% N;
前記外層を構成する材料は、重量基準で、Crを16~20%、Moを3%以下、Nを0.07%以下含有するステンレス鋼である、ベローズ型伸縮管継手。A bellows type expansion joint, wherein the material constituting the outer layer is a stainless steel containing, by weight, 16 to 20% Cr, 3% or less Mo, and 0.07% or less N.
前記外層を構成するステンレス鋼は、JIS規格のSUS304,SUS304L,SUS316またはSUS316Lである、請求項1に記載のベローズ型伸縮管継手。 The stainless steel constituting the inner layer is SUS312L according to the JIS standard,
2. The bellows type expansion joint according to claim 1 , wherein the stainless steel constituting the outer layer is SUS304, SUS304L, SUS316 or SUS316L according to JIS.
前記外層を構成するステンレス鋼は、JIS規格のSUS304,SUS304L,SUS316またはSUS316Lである、請求項2に記載のベローズ型伸縮管継手。 The stainless steel constituting the inner layer is SUS329J4L according to the JIS standard,
3. The bellows type expansion joint according to claim 2, wherein the stainless steel constituting the outer layer is SUS304, SUS304L, SUS316 or SUS316L according to JIS standard .
前記内層の板厚(T1)は0.3~3.0mmであり、
前記内層の板厚(T1)に対する前記外層の板厚(T2)の比率(T2/T1)は、1~5である、請求項1~4のいずれかに記載のベローズ型伸縮管継手。 The diameter of the expansion joint is 50 to 3600 mm,
The plate thickness (T1) of the inner layer is 0.3 to 3.0 mm,
5. The bellows type expansion joint according to claim 1 , wherein a ratio (T2/T1) of a plate thickness (T2) of the outer layer to a plate thickness (T1) of the inner layer is 1 to 5.
前記第2外層を構成する材料は、JIS規格のSUS312LまたはSUS329J4Lである、請求項3または4に記載のベローズ型伸縮管継手。 a second outer layer overlying the outer layer;
5. The bellows type expansion joint according to claim 3, wherein a material constituting the second outer layer is SUS312L or SUS329J4L according to JIS standard .
管内を流れる液体に接触する内層と、an inner layer in contact with the liquid flowing through the tube;
前記内層上に重なり合う外層とを備え、an outer layer overlying the inner layer;
前記内層を構成する材料は、重量基準で、Crを14~17%、Moを14.5~17.5%、Nを0.07%以下含有するニッケル合金であり、The material constituting the inner layer is a nickel alloy containing, by weight, 14 to 17% Cr, 14.5 to 17.5% Mo, and 0.07% or less N;
前記外層を構成する材料は、重量基準で、Crを16~20%、Moを3%以下、Nを0.07%以下含有するステンレス鋼である、ベローズ型伸縮管継手。A bellows type expansion joint, wherein the material constituting the outer layer is a stainless steel containing, by weight, 16 to 20% Cr, 3% or less Mo, and 0.07% or less N.
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