ニッケル合金625とハステロイC276：FGDシステムにおける直接比較

ニッケル合金625とハステロイC276：FGDシステムにおける直接比較

揚煙脱硫（FGD）システムの材料を指定する際、エンジニアは2つの高性能ニッケル合金の間で重要な決定を迫られます。 合金625 と ハステロイC276 両者はステンレス鋼に比べて優れた耐腐食性を有していますが、そのわずかな違いを理解することが、特定のFGD環境における最適な選択を決定づけます。

化学組成：根本的な違い

これらの合金の異なる性能特性は、その元素組成に由来しています。

ハステロイC276 (UNS N10276)

• ニッケル：54-58％（基本元素）

• モリブデン：15-17％（点食抵抗性）

• クロム：14.5-16.5％（酸化抵抗性）

• タングステン：3〜4.5％（モリブデンの効果を強化）

• 鉄：4〜7％（バランス用）

• 炭素：≤0.01％（感度化を防止）

合金625（UNS N06625）

• ニッケル：≥58％（より高いニッケル含有量）

• クロム：20〜23％（酸化耐性が大幅に向上）

• モリブデン：8〜10％（C276よりも著しく低い）

• ニオブ：3.15〜4.15％（強度を高める炭化物を形成）

• 鉄：≤5％（より厳しく制限）

• 炭素：≤0.01％（溶接部の完全性を確保するために制御）

これらの組成上の違いは、それぞれの合金の設計思想を示している。C276はモリブデンによる還元性酸への耐性を重視しているのに対し、625はニオブによる安定化とクロムによる酸化耐性を重視している。

FGD環境における耐腐食性

塩化物によるピットおよび隙間腐食

FGDシステムでは、塩化物濃度が10,000～60,000ppmの範囲で頻繁に発生するため、点食耐性が極めて重要である。

C276の利点：

• より高いPREN （点食耐性相当数）：625の約48に対して、約76

• 優れたモリブデン含有量 （15～17％対8～10％）により、吸収塔ピットでよく見られる停滞した塩化物環境下での点食に対して卓越した耐性を提供

• 証明された実績 吸収塔ピットでよく見られる停滞した塩化物条件下での

625の限界：

• モリブデン含有量は中程度であり、点食耐性は十分ではあるが、特に卓越しているわけではない

• 塩化物を含む堆積物の下で隙間腐食を受けやすくなる

• 塩化物中での最高使用温度はC276に比べて約40°C低い

酸の凝縮状況

FGDシステムでは、アルカリ性の石灰石スラリーから酸性の凝縮液まで、pH条件が変化する：

硫酸耐性：

• C276は70%濃度までの沸騰硫酸に耐えることができる

• 625は高温条件下で20%を超える濃度において著しく高い腐食速度を示す

塩酸耐性：

• 両合金とも希薄な塩酸には耐えるが、C276はより高い濃度および温度でも健全性を維持する

酸化性酸環境：

• 625はクロム含有量が高いため、硝酸およびその他の酸化性環境で優れた性能を発揮します

• 通気された酸性溶液中で優れた性能を示します

粒界腐食および溶接部の腐食劣化

両方の合金は感応化に対して安定化されていますが、そのメカニズムは異なります：

C276： 低炭素組成（炭素量≤0.01％）を実現し、炭化物の析出を最小限に抑える
625:ニオブを添加して、炭化物を優先的に安定化させる

実際には、適切な溶接手順に従えば、どちらの合金も溶接後の優れた耐腐食性を示します。

機械的特性の比較

強度特性

常温引張強度：

• 625：930 MPa（典型的な最小値）

• C276：690 MPa（典型的な最小値）

降伏強さの優位性：

• 625はC276に比べて約40％高い降伏強さを示す

• これにより、構造部品において薄肉化および軽量化が可能になる

高温強度:

• 625はニオブ炭化物による強化効果により600°Cを超える環境でも優れた強度を維持する

• C276は特定の温度域でより優れた耐応力破断特性を示す

加工および機械的加工

成形性および延性：

• C276は一般的に優れた冷間成形性を示し、伸び率は通常40％以上です

• 625の高い強度により成形がより困難になりますが、より軽量な設計が可能になります

硬度および耐摩耗性：

• 625は通常、C276（HRB 69-84）に対してHRB 88-96の高い硬度を示します

• スラリー使用環境における腐食疲労抵抗性に優れています

FGDシステムの用途別推奨材料

吸収塔構成部品

ガス入口ゾーン（湿り／乾燥界面）：

• 推奨：アロイ625

• 理由：より高い酸化抵抗性により、湿状・乾燥状が交互に変わる条件に対応できます

• ガス入口ダンパーにおける優れた熱疲労抵抗性

スプレイヘッダーおよびノズル：

• 推奨材質：C276

• 理由：塩素分が豊富で酸素が不足した環境において、卓越した点食抵抗性を有する

• 滞留状態での実証済みの性能

塔内部構造（トレイ、パッキング）：

• 条件に応じた選定：

  • 酸化性条件：625

  • 塩化物を含む還元性条件：C276

ダクトワークおよびバイパスシステム

出口ダクト（飽和ガス）：

• 推奨：625

• 理由：クロム含有量が高いと亜硫酸塩／硫酸塩に対して耐性を示す

• 通気された凝縮水中での優れた性能

バイパスダンパー（高温時異常加熱）：

• 推奨：625

• 理由：1100°Cまでの温度範囲で優れた酸化抵抗性

• 高温下での高い強度

スラリー取扱部品

再循環配管：

• 推奨材質：C276

• 理由：堆積物が存在する条件下でも卓越した点食抵抗性

• 滞留領域における優れた性能

撹拌機および混合機：

• 推奨：625

• 理由：より高い強度と浸食抵抗性

• キャビテーション摩耗性能が優れている

経済的配慮およびライフサイクルコスト評価

初期素材コスト

• 合金625 ：通常、C276に対して5〜15％のプレミアム

• C276 ：複数の調達オプションを持つ確立されたサプライチェーン

製造および設置コスト

溶接に関する考慮事項：

• どちらも同様の特殊な手順を必要とする

• 625はより慎重な熱入力制御を要する場合がある

• C276は全体的に若干優れた溶接性を備えています

ライフサイクルコストの要因：

• C276は、きわめて厳しいピッティング環境においてより長い耐用期間を提供する可能性があります

• 625の高い強度により、薄肉構造や軽量化が可能になる場合があります

• メンテナンスコストは、特定の使用条件によって異なります

現場での性能データおよび故障解析

文書化された故障モード

FGD使用におけるC276の制限事項：

• 低pH条件下で高濃度の塩化物が堆積している状況での局所的なピッティングの発生例

• 不適切に製造されたシステムにおける溶接熱影響部の腐食

625の制限事項が観察されました：

• 塩化物を含む還元性酸条件下での腐食速度の増加

• 特定の高塩素、高温環境における応力腐食割れ

耐用年数に関する期待

適切に設計されたFGDシステムにおける典型的な耐用年数：

• C276：ほとんどのFGD環境で15〜25年

• 625：15〜20年。酸化性ゾーンでの優れた性能を発揮

選定判断フレームワーク

ハステロイC276を選ぶべき状況

• 塩化物濃度が20,000 ppmを超える場合

• pHが頻繁に3.0を下回る条件

• ピッティングを促進する滞留または低流速状態

• 酸性環境の低減（硫酸、塩酸）

• 同様の使用条件での実績あり

合金625を選ぶべきタイミング

• 曝気を伴う酸化性状態

• 200°Cを超える高温への急上昇

• より高い機械的強度を必要とする用途

• 酸化性および還元性が混在する環境

• スラリー使用におけるエロージョン腐食の懸念

ハイブリッド方式

多くの成功したFGDシステムでは、戦略的に両方の合金を使用しています：

• C276は、タンク、再循環配管、および塩素イオン濃度が高い環境に適しています

• 625は、出口ダクト、ダンパー、および高温部品に適しています

結論：使用状況に応じた選定

FGD用途におけるAlloy 625とHastelloy C276の選択は、特定の使用条件を慎重に分析する必要があります。

• 孔食が進行しやすい環境では 塩化物濃度が高く還元性雰囲気の場合、 Hastelloy C276が基準となります

• 酸化性雰囲気においては 、高温環境や強度が重要な用途に、 Alloy 625が明確な利点を提供します

• 多くのFGDシステムは、異なるセクションに両方の合金を戦略的に適用することでメリットがあります さまざまなセクションでの両方の合金の適用

最終的には、塩化物濃度、pHプロファイル、温度変動、機械的要件、および経済的要因について包括的に分析した上で最適な選択が決まります。両合金とも、適切な運転条件に合わせて使用すれば、FGD用途に対して優れた選択肢となります。