ポンプ、フィルター、研磨性スラリーにおける排水処理用ステンレス鋼：材料選定

ポンプ、フィルター、研磨性スラリーにおける排水処理用ステンレス鋼：材料選定

下水処理場は、もっとも腐食性および摩耗性の高い産業環境のひとつです。機器は塩化物、硫化物、酸性化合物、変動するpHレベル、および浮遊固体から絶え間ない攻撃を受けています。ポンプやフィルター、スラリー処理システムなど、主要コンポーネントに使用する材料の選定は、単なるコストの問題ではなく、運転信頼性、メンテナンス頻度、および総寿命コストを決定付ける重要な判断です。

ステンレス鋼は、その本質的な耐腐食性および耐久性から、これらの用途における主力材料です。しかし、すべてのステンレス鋼が同等なわけではありません。間違ったグレードを選定すると、重大かつ急速な損傷を引き起こす可能性があります。このガイドは、下水処理場内で見られる過酷な条件下で最適なステンレス鋼グレードを選定するための的を絞ったフレームワークを提供します。

環境上の課題：水以上のもの

下水の腐食性にはいくつかの要因があります：

• 塩化物による点食および隙間腐食： ステンレス鋼の主な破壊因子です。塩化物は下水や工業排水に広く存在しており、ステンレス鋼の表面にある保護性不動態皮膜を破壊し、局所的で深く進行する腐食を引き起こします。

• 微生物影響腐食（MIC）： 硫酸還元菌（SRB）などの細菌は、堆積物の下や継手部分など、酸素の少ない環境で繁殖します。その代謝過程で生成される副生成物が局所的に強い酸性環境を作り出し、腐食を促進します。

• 摩耗（abrasive wear）： 水中に浮遊する固体—砂、グリット、その他の粒子—が研磨性のスラリーとして働き、金属表面を侵食し、ポンプや配管の摩耗を加速します。

• 化学的腐食： 硫化水素（H₂S）ガスは特に処理施設の上部構造や汚泥処理区域で発生し、硫酸を生成することで非常に腐食性の高い環境を作り出します。

主要用途別の材料選定ガイド

以下の表は、用途および環境の腐食性に基づいた材料選定の簡易参照ガイドです。

主要鋼種の詳細な分析

1. オーステナイト系 316/316L (UNS S31600/S31603)

• 役割: 基準となる「標準的な」ステンレス鋼です。大気暴露や低塩素水中など、処理施設内の多くの部分で十分な性能を発揮します。

• 制限: その弱点は 塩化物応力腐食割れ（CSCC） であり、特に高温環境（通常は60°C（140°F）以上）で引張応力が加わっている状態や、堆積物下での点食が発生しやすいです。一般的に 最低限 常時濡れ部位に推奨される鋼種です。

2. デュプレックス系 2205 (UNS S32205/S31803)

• 役割: The 厳しい労働の馬 わかった これは,重要な部品の 316L から最も一般的なアップグレードです.

• 利点：

  • 2x 収力強度 316L の圧力を増やしたり,重量を減らすことも可能です.

  • クロライド・ピッティングとSCCに優れた耐性 高いクロム (22%),モリブデン (3%) と窒素含有量による.

  • 耐磨性 強い強さで

  • 要求の高いアプリケーションでは,コスト・パフォーマンス比が最も良いものです.

3. 信頼する 超デュプレックス2507 (UNS S32750)

• 役割: 最も過酷な環境に適応するプレミアムソリューション。

• 利点：

  • さらに高い合金含有量（Cr 25%、Mo 4%、N 0.3%）が 局部腐食および隙間腐食に優れた耐性を提供します。 .

  • 最高の機械的強度 標準ダブルックスチール鋼種の中でも最高レベル。

  • 海水、高濃度塩水、強力な酸化性酸にさらされる部品に使用されます。

4. 高性能オーステナイト鋼（904L、254 SMO®）

• 役割: ダブルックスチールが適していない用途（例：ダブルックスチールの溶接が難しい複雑な製品）に特化したソリューション。

• 利点：

  • 非常に高いモリブデン（4.5%以上）、クロムおよび窒素含有量により、スーパー・ダブルックスチールと同等の局部腐食耐性を実現します。

  • 硫酸に対する優れた耐性 .

  • 二重鋼と比べて高価であることが多く、機械的強度も劣ります。

グレード選定を超えて：重要な検討事項

• 加工および溶接： 二重鋼は、均等な微細組織を維持し有害な相の生成を防ぐために、溶接作業（熱入力、パス間温度）を厳密に管理する必要があります。適格な溶接者と手順を使用してください。

• デザイン: 設計においてすき間（停滞領域）を避け、重ね継手の代わりに全溶け込み溶接を使用し、排水性を確保します。すき間には塩化物がたまりやすく、高級グレードでも腐食を引き起こす可能性があります。

• コーティングおよび陰極防食： 炭素鋼構造物（例えば、コンクリート用鉄筋やタンク）には、コーティングと陰極防食を併用するのが一般的です。ステンレス鋼部品の場合は、素材自体が iS 腐食防止システムを指します。

• 総所有コスト (TCO)： 2205の初期コストは316Lより高いですが、より長い耐用年数、ダウンタイムの削減、メンテナンス頻度の低さにより、重要な用途においては、総所有コスト（TCO）が大幅に低減されるのが一般的です。

まとめ

下水処理において、素材の選定は故障防止の第一段階です。316Lも用途に応じて機能しますが、多くの環境においては腐食性および摩耗性が非常に高いため、 二相系ステンレス2205が、ポンプ、フィルター、スラリーパイプなどの重要な潤滑部品における標準的な選択肢となります。 最も過酷な条件においては、 スーパー二相系ステンレス2507 または特殊オーステナイト系ステンレスが必要になります。

最初から適切なグレードのステンレス鋼に投資することは費用ではなく、プラントの信頼性、安全性、長期的な運用経済性への投資です。常に素材エンジニアや信頼できるサプライヤーと相談し、特定の使用条件に応じた素材選定を確認してください。