2205二相ステンレス鋼パイプ：用途および利点

2205二相ステンレス鋼パイプは、強度が高く耐食性に優れた材料であり、さまざまな配管システムで使用されます。高い機械的強度、優れた加工性および好ましい物理的特性を備えています。

これらの特性により、多くの産業分野で2205二相ステンレス鋼が採用されています。具体的には、海上石油・ガス産業、化学プラント、海洋用システムなどが該当します。特に海水環境においても優れた性能を発揮し、他の多くの鋼材が劣化・破損する条件下でも機能します。また、316Lステンレス鋼と比較して、降伏強度はほぼ2倍であり、塩化物による腐食に対する耐性も非常に優れています。

ただし、いかなる材料もあらゆる状況に万能というわけではありません。2205鋼の性能は、その使用方法および使用環境に大きく依存します。そのため、その長所と限界を正しく理解することで、適切な用途への適用が可能となり、長期的な問題を未然に回避できます。

2205二相ステンレス鋼とは？

2205二相ステンレス鋼 これは、フェライトとオーステナイトをそれぞれ50％含む二相合金です。300シリーズステンレス鋼とは異なり、この材料は強度が高く、腐食にも優れた耐性を示します。そのため、海洋、石油・ガスなど過酷な環境下でも使用できます。

ただし、2205は2種類の規格で提供されている点にご注意ください。1つ目はS31803で、これが元来のグレードです。もう1つはS32205で、クロム、モリブデン、窒素の含有量に対する制御がより厳密になっています。したがって、S32205はS31803の改良版であり、より優れた性能を発揮します。

化学組成について述べると、2205デュプレックス鋼には複数の元素が含まれています。最も代表的な元素を以下表に示します：

これらの元素は互いに協調して、単相組織の能力を上回る特性を発揮します。例えば、22％のクロムは一般的な腐食抵抗性を担い、3％のモリブデンはピッティング腐食抵抗性を高めます。その他の元素も同様に、 ニッケル ニッケルはオーステナイト相を安定化させる割合を調整し、窒素はフェライト-オーステナイトのバランスを最適化します。

2205デュプレックス鋼管の機械的特性は何ですか？

2205デュプレックス鋼は優れた機械的特性を有しています。これには高い靭性、降伏強さおよび引張強さが含まれ、過酷で要求の厳しい環境下でも優れた性能を発揮します。

• 引張強度: デュプレックス2205の引張強さは620–655 MPa（90–95 ksi）の範囲です。この高い引張強さにより、運転圧力を安全に耐えられるよう、壁厚を薄く設計することが可能です。
• 降伏強度： 2205グレードのステンレス鋼は、0.2%耐力（オフセット降伏強さ）が450 MPa（65 ksi）以上という最小仕様を満たしています。これは、316Lの170 MPaと比較して約2倍の降伏強さに相当し、部品に対して優れた構造的性能を提供します。
• 伸び率： 2205デュプレックス鋼の延性値は、50mmの標点長において25％を超える。オーステナイト系ステンレス鋼の40％には及ばないが、十分な延性を有しており、構造材および配管用途として安全に使用できる。
• 硬度: 2205デュプレックス鋼の硬度は、最大で293 HB（ブリネル硬度）または32 HRC（ロッケウェルCスケール）である。このため、機械加工が容易であり、優れた耐摩耗性を発揮する。
• 耐腐食性: 316Lと異なり、2205デュプレックス鋼はピット腐食、応力腐食割れおよび隙間腐食に対して優れた耐食性を示す。そのため、海洋、石油・ガス分野などにおける腐食を懸念することなく使用可能である。
• 衝撃靭性： 常温において、2205デュプレックス鋼はシャルピーVノッチ衝撃吸収エネルギー100 Jを超える高い衝撃靭性を示す。これは、部品が容易に破断しないことを意味する。また、約−50°C（−58°F）の低温でも良好かつ安定した靭性を維持するため、極低温（クリオジェニック）用途にも適用可能である。

2205デュプレックス鋼管の主な用途は何ですか？

2205二相ステンレス鋼は、石油・ガス、化学処理、海洋産業など、多くの産業分野で有用です。以下に、各分野におけるこの金属の使用方法を示します。

1) 石油・ガス産業

海上石油・ガス分野は、2205二相ステンレス鋼製パイプに最も依存している産業の筆頭です。この材料は、採出水の処理、海水注入、化学薬品注入配管など、さまざまな用途に使用できます。これは、2205が海水中の塩化物応力腐食割れ（SCC）に耐性を有するとともに、高い機械的負荷にも耐えられるためです。

これだけではなく、2205は浅水域における海底フローラインおよびライザーにも使用可能です。さらに、硫化水素（H₂S）を含む酸性ガス環境においても、NACE MR0175／ISO 15156-1規格で定められた限界値内で、硫化物応力腐食割れ（SSC）に対する優れた耐性を発揮します。 NACE MR0175／ISO 15156-1 の限界値。

2) 化学処理産業

～に 化学加工 プラントでは、貯蔵タンクの接続部、熱交換器の管、および圧力容器のノズルに2205が使用されています。これは、この金属が有機酸、塩化物溶液、および酢酸やリン酸などの酸化性環境といった過酷な条件に耐えられるためです。

圧力容器では、ダプレックス鋼2205の高降伏強度を活かして、より薄肉の壁設計が可能です。その結果、材料使用量と製造工数が削減されるとともに、塩化物環境下で304Lおよび316Lにしばしば発生する応力腐食割れを回避できます。

3) 海上・オフショア

造船業に携わっている場合、海水冷却システム、バラスト配管、消火設備などに2205ダプレックス鋼を使用できます。これにより、部品の寿命が延びます。なぜなら、2205は滞留海水に対しても腐食しません。

同様に、淡水化プラントにおける高圧逆浸透（RO）給水配管にも2205が使用可能です。これは、この金属が高濃度の塩化物、高温、および機械的応力のすべてに耐えられるためです。

4) パルプ・紙業界

2205デュプレックス鋼は、塩化物による影響に耐え、応力腐食割れを防止できます。そのため、パルプ・ペーパー産業における漂白工程に使用できます。

また、ご使用の漂白プラントで次亜塩素酸ナトリウムまたは二酸化塩素を用いる場合、この材料は非常に有用です。これは、早期の点食破損が発生しやすいオーステナイト系ステンレス鋼とは異なります。

5) その他の産業

使用することができます ステンレス鋼2205 清浄性および優れた耐食性が求められる多くの他の産業でも使用されています。具体的には以下のような分野です：

• 食品加工: 2205は耐食性に優れているため、食品衛生を確保するために、ブライン配管およびクリーン・イン・プレイス（CIP）システムに使用できます。
• 医薬品： デュプレックス鋼は、攻撃性の高い溶媒中に含まれる活性成分を輸送するプロセス配管を支えます。これにより、衛生基準を満たすだけでなく、優れた強度も得られます。
• 汚染対策 公害防止産業に携わっている場合、デュプレックス鋼2205はコスト効率の高い材料です。硫酸および塩化物濃度の高い流体にさらされる機器においても優れた性能を発揮し、長寿命を実現します。

2205二相ステンレス鋼管の制限事項は何ですか？

他の材料と同様に、2205二相ステンレス鋼にも欠点があります。まず、その使用温度上限は300°C（572°F）までであり、長時間高温にさらされるとシグマ相およびカイ相が析出します。その結果、局所腐食が発生し、材質が脆化します。

次に、-50°C以下の低温では別の問題が生じます。このような低温下で加工を行うと、フェライト相において延性から脆性への遷移が起こります。この現象により衝撃靭性が低下し、衝撃荷重が加わった際に脆性破壊を起こすリスクが高まります。

さらに、2205二相ステンレス鋼のもう一つの欠点は、オーステナイト系ステンレス鋼に比べて加工時により慎重な取り扱いが必要であることです。そうでないと、不適切な冷間曲げ加工によってスプリングバックが増大し、焼鈍処理前の成形可能限度が制限されます。

また、2205の機械加工は通常、316Lよりも約20％遅くなります。つまり、工具の摩耗が速くなります。そのため、生産コストを適正に抑えるには、耐摩耗性コーティングを施した超硬合金またはセラミック製切削インサートが必要です。

最後に、溶接にはより厳密な管理が求められます。要するに、溶接部におけるフェライト相とオーステナイト相のバランスを保ち、過剰なフェライトの析出を防ぐためには、ER2209のような窒素含有フィラー金属を使用しなければなりません。

よく 聞かれる 質問

2205デュプレックス鋼管はコスト効率が良いですか？

2205デュプレックス鋼は、長期的に見てコスト削減につながります。例えば、この材料は高強度であるため、管壁を薄く設計でき、その結果、材料費および設置費用を削減できます。さらに、優れた耐食性により、長期間にわたって使用可能であり、維持管理コストも低減できます。

2205と316ステンレス鋼管の違いは何ですか？

2205および316は、主に各材料の性能において異なります。2205二相鋼管は、316の約2倍の強度を発揮します。また、塩化物応力腐食に対する耐性も優れており、腐食性環境での使用が可能です。

一方、316鋼管は、より高い延性を有し、高温下での信頼性ある取り扱いが可能です。そのため、腐食暴露が中程度であり、柔軟性が重要な用途に適しています。

2205二相鋼管は溶接可能ですか？

はい、ER2209などの適切な溶接材を使用すれば、2205二相鋼管の溶接が可能です。ただし、熱入力の制御および溶融溶接部のシールド（保護）も行う必要があります。これにより、溶接部の強度が維持され、母材と同様の耐腐食性を確保できます。

2205二相鋼管の価格はいくらですか？

2205デュプレックス鋼管は、重量当たりで同程度の316L鋼管と比較して1.5～2倍のコストがかかります。実際の価格は、市場状況、発注数量、寸法、およびサプライヤーによって異なります。そのため、正確な価格見積もりについては、ご使用のサプライヤーに直接お問い合わせください。

まとめ

2205デュプレックスステンレス鋼管は、オーステナイト系ステンレス鋼と比較して優れた耐力性能および耐食性を提供します。特に、その降伏強度は316Lの約2倍に達します。このため、壁厚を薄くしても性能要件を満たすことが可能であり、材料費およびシステム全体の重量を削減できます。

さらに、塩化物応力腐食割れおよびピッティング耐性も卓越しています。したがって、海洋 offshore インフラ、海水システム、化学プラント設備などの設置において、2205を採用することで長寿命かつ信頼性の高い運用が可能です。

ただし、必ず以下の点を確認してください。 材料を購入すること 信頼できるサプライヤーからの供給により、ボヤージュメタル（Voyagemetal）が性能を保証します。当社では、材料のトレーサビリティの確保、適切な熱処理の実施、およびASTM、ASME、またはEN規格への適合を確実にしています。