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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:SUS304鋼管の応力腐食割れ)

SUS304鋼管の応力腐食割れと修理方法について

2023/10/15 17:22

このQ&Aのポイント
  • SUS304鋼管の応力腐食割れによる漏れの原因と対策方法を探ります。
  • SUS304鋼管の応力腐食割れで発生した漏れ部分の修理方法について考えます。
  • 応力腐食割れの場合に適用できる修理方法とその効果について説明します。
※ 以下は、質問の原文です

SUS304鋼管の応力腐食割れ

2007/04/02 08:56

いつもお世話になります。
3BのSUS304 S10配管に応力腐食割れが原因と思われる漏れが発生しました。
保全担当によると、微量の漏れがあったため溶接修理を行って試運転をしたら他の部分に亀裂が入り、漏れ量が多くなったとのことでした。
調査の結果、溶接部の熱影響があった部分(焼け色がついているところ)に亀裂が入っていること、流体は微量の塩酸を溶解していること、設置後30年ほど経過していることから標記の現象が原因かと思います。
そこで問題なのですが、修理をどのように行ったらよいかわからないということです。
保全担当は経験から、鋼材が劣化しているとのことで配管のやりかえを依頼してきていますが、工場内の配管が複雑すぎてルート変更等困難な状況です。
私の考えでは、影響があるのは溶接部分のみであるので今回漏れの発生した部分を除去し、鋼管を入れ替えれば簡単に修理できると思うのですが・・・。
(今回の実績を参考にすると20~30年は持つ。それで十分)
みなさんは、応力腐食割れの場合どのような方法で修理を行っていますか?
お教え下さい。

回答 (6件中 1~5件目)

2007/04/03 09:00
回答No.6

↓の回答の中に「温度差による応力集中箇所にマルテンサイト変態が生じ、
そこにて応力腐食が進んだ」とありますが、全く同意見で共感します。
単に応力腐食割れで「特定部分」の材料劣化だとすれば部分的な交換で済む
しかし、その範囲が一体何処までかというのは目視では不可能だし非破壊-
検査でも聞いたことが無い。部分的に溶接補修してもイタチの追いかけっこ
になり苦労した思いが蘇ってきます(実際に現場に立ち会えば直ぐに判る)
材料劣化の範囲を知ることも大事と思う(実際、組織を確認する)

私の経験上、仕方なく全て交換しました。塩素雰囲気でそれだけの長期間
使用できたので寿命と思うより無いと思います。「固溶化熱処理」も可能
ならば良いが、長尺の配管ならばスケール的に難しいし、再度酸化した
金属面の処理に金額が嵩むこを考えると新規製作の方がコスト安いと思う

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解決しない場合、新しい質問の投稿をおすすめします。

質問する
2007/04/02 20:12
回答No.5

私がメンテをしている会社でも同様のことが起こりました。
使用液体は書けませんが、SGP では問題がないが SUS304 では配管全体から漏れるということがありました。漏れといっても配管全体が汗をかいた様に漏れている感じです。
状況としては肉眼では確認できない様な亀裂が入っていたのだと思います。

さて今回の件ですが、配管はフランジで接続されていないのでしょうか?
フランジがあればとりあえずの処置として、漏れている箇所の前後のフランジまでを交換することをおすすめします。
漏れ箇所を切断して再溶接しても、一時的には保つのかもしれませんが、すぐにだめになると思います。
やるのであればハイパワーロックまたはストラブカップリングのような継ぎ手で接続した方が良いと思います。
http://www.hitachi-metals.co.jp/prod/prod08/img_p08/hl-k73-i.pdf
http://www.sb-coupling.co.jp/product/index.html

ちなみに私のところでは配管はすべて SUS316 に交換いたしました。

2007/04/02 20:07
回答No.4

応力腐食割れ(SCC)の発生要因は
引張応力(残留応力、拘束応力、負荷応力)
環境(特定イオン塩素、温度)
材質(今回はステンレス)
溶接をすると、熱ひずみによる引張残留応力、
および熱履歴による鋭敏化から粒界腐食割れがSCCの起点になりうる。と思います。
ローカーボンであれば粒界腐食割れは抑制できますが、熱ひずみによる引張残留応力は起こります。
ただ、回答3さんのご指摘どおり30年前の溶接部であれば、溶接時の熱の影響ではないかもしれません。
引張応力をなくすれば起こらないとは思いますが、自信はありません。

お礼

2007/04/03 09:44

ありがとうございます。
↓お礼文通り、振動の影響の線が強いと思います。

質問者
2007/04/02 17:42
回答No.3

オーステナイト型ステンレス鋼の応力腐食割れは、主に溶接の熱影響部に発生します。熱影響部とは溶接部分の周辺のことで、溶接熱によりオーステナイトの結晶が粗大化し、結晶の境界(粒界)に不純物(主に炭素)を析出してマルテンサイトを形成した部分のことを言います。
この粒界に生じたマルテンサイトは脆く、装置の環境温度や使用温度の変化で伸び縮みするとこれが繰り返し応力となり、ミクロな割れを作ります。この割れは徐々に成長し、ある年月を経過するとプラントに支障がでるほどの漏れや割れに成長します。また、この部分は酸などの腐食性物質にも敏感なので、流体に酸が入っているとすれば、30年も持たないと考えられます。
溶接を行えば必ず結晶粗大化部分ができるので、この影響を小さくするには、全体を固溶体熱処理(1050℃程度まで過熱し、急冷することによって熱影響部を再度微結晶化する)を実施します。

今回のように流体が塩酸を含んでいるとすれば、マルテンサイト部分の割れは促進されて配管の寿命はもっと短いと考えられます。しかし今回は30年も使っていることを考えると、熱影響部の割れではなく、むしろ、温度差による応力集中箇所にマルテンサイト変態が生じ、そこにて応力腐食が進んだと考えるべきでしょう。つまり、配管や配管を固定する部分の温度差による伸び縮みが発生する場所に割れが成長したのではないかと思います。

従って、私は、追加の説明の中にあった保全担当の方の意見に賛成です。

ただし、全部代える必要性があるかないかは、構造を良く見て、温度変化による応力の発生を緩和する構造になっていて、今回漏れた場所のみ損傷していると判断できれば、質問者の意見のように今回漏れた部分の近傍のみを修理することでよいのではないかと思います。

お礼

2007/04/03 09:37

ありがとうございます。

振動によって応力集中が起きた可能性はあると思います。
保全から今回漏れ修理を行った際に、配管の振動が大きかったためサポートを増やしたとの話を聞きました。

流体は、30~40℃程度なので熱による伸縮は無視できるレベルと思っています。
流体の酸にしても説明が不十分でしたが、ごく微量の塩酸希釈水であるのでそれほど急激な酸の影響は無いと思います。

まさに、 kinko-zがおっしゃられる通り、
(応力集中箇所にマルテンサイト変態が生じ、そこにて応力腐食が進んだと考えるべきでしょう。)
が当てはまると思います。

貴重な意見、ありがとうございました。

質問者

補足

2007/04/03 09:47

こういった場合は応力腐食割れとは呼ばないのでしょうか?
経年劣化なんですかね・・・。

質問者
2007/04/02 16:45
回答No.2

酸による腐食については、よくわかりません。
しかし、溶接で修復できない理由は腐食とは関係ありません。

溶接で修復するためには、溶接箇所が不純物が取り除かれた
キレイな状態であることが条件となるでしょうから、
液体が亀裂面に少しでも残っているような状態では割れて当たり前です。
ちなみに、乾燥炉に数時間入れた程度では純水ですら取りきれません。

上記の理由から、溶接での修復は不可能に近いと考えます。

あとは、実際の修理にかかる金額を額面で担当者に見せてみてはいかがでしょうか?

お礼

2007/04/02 17:20

回答ありがとうございます。
補足説明をさせていただきます。
調査の結果応力腐食割れの場合、溶接の熱影響があった部分は組成が変化し、そこに塩素イオンを含む環境化で起こる現象だそうです。
溶接修理ができない理由として、錆びたりはしていないが亀裂が入っており、亀裂部分を直接溶接すると亀裂が走るためそのままの状態の溶接修理は不可と言うことになりました。
亀裂が走るのは、応力腐食で熱影響部分の強度が落ちており、修理するときの溶接熱と残留応力が原因と考えられます。
よって私の考えとしては、既存の溶接部と熱影響部は劣化していると考えられるのでその部分を除去(溶接線を中心とし、両側100mmづつで200mm切断)し、新しい同じ長さのパイプを入れ、両側を溶接すればよいのではないかということです。
これによって、応力腐食を起こしている部分を除去でき、両側の溶接部分は応力腐食が起こる可能性はあるが、今回20~30年でおきているのでこれくらいもてばいいだろうということです。
そこで、実際このような修理を行っていたりするのかな?ということです。

質問者

お礼をおくりました

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