ASME SA213 TP304L シームレス U ベンドボイラーチューブ: 仕様とテスト

ASME SA213 TP304L U ベンドボイラーチューブとは

ASME SA213 TP304L シームレス U ベンド管は、低炭素オーステナイト系ステンレス鋼から形成された伝熱管で、管の両端を拡張または溶接して単一の管板にすることができるように U 字型に曲げられています。仕様は技術的に ASTM A213 と同一であり、グレード TP304L は、最大炭素含有量が 0.035% の TP304 の低炭素バージョンです。これが、溶接部の熱影響部や熱間曲げ後の鋭敏化や粒界腐食の攻撃に抵抗する理由です。

U ベンド構造により、1 つのチューブシート、1 セットのロールジョイント、および多数の潜在的な漏れ経路が除去され、チューブ束がシェル内で自由に拡張できるようになります。この設計は、発電、石油化学、化学サービスにおける給水加熱器、リボイラー、凝縮器、その他のシェルアンドチューブ交換器の標準です。

低炭素化学と耐粒界腐食性

オーステナイト系ステンレス鋼を 425 ～ 815 度の範囲に保持すると、炭化クロムが粒界に析出し、隣接する金属のクロムが減少し、粒界攻撃を受けやすくなります。 TP304L では炭素を最大 0.035% に維持することで析出が大幅に減少するため、18-8 ステンレス鋼に期待される耐食性を維持しながら、必須の曲げ後の溶体化焼きなましを行わずに材料を曲げて溶接することができます。

要素	TP304L含有量(%)
カーボン、最大	0.035
マンガン、最大	2.00
リン最大	0.045
硫黄、最大	0.030
シリコン、最大	0.75
クロム	18.0–20.0
ニッケル	8.0–12.0

これらの熱分析限界は、SA213/A213 のオーステナイトグレード表に従います。より高いニッケル範囲と低炭素により、標準の 18-8 組成と比較して冷間成形後のグレードに優れた靭性が与えられ、応力腐食割れに対する耐性が向上します。

機械的性質と熱処理

財産	TP304L、焼きなまし
引張強さ、最小	485 MPa
降伏強度 0.2% オフセット、最小	170 MPa
伸び（50 mm、分）	35%
硬度、最大	192HBW / 200HV / 90HRB
連続使用温度	900度まで

管は、通常 1040 ～ 1120 度の範囲に加熱し、水中で急冷するか、その他の一般的な方法により溶体化処理された状態で供給されます。管が熱間成形されている場合、急冷開始時の温度が最低溶体化温度を下回らない限り、成形直後に個別に急冷することができ、2 回目の完全焼鈍なしで要件が満たされます。

曲げ加工後、冷間成形によって導入された残留応力を緩和するために溶体化焼きなましを適用できます。これは、塩化物を含む冷却水にさらされるチューブや、応力腐食割れのリスクがある湿式硫化物使用にさらされるチューブの場合に適しています。

曲げ、公差、表面状態

外径公差：通常、完成した曲げ部分では ±0.10 mm で、管板の取り付けを保護するために直管の公差よりも厳しくなっています。

肉厚許容差:通常は±10%で、曲げ手順によって曲げの外側の壁が薄くなることが制御されます。

曲げ半径:外径1.5×1500mmまで。半径が外径の 1.5 倍未満の場合は、幾何学的精度と薄肉化の制限についての合意が必要です。

ストレート長さ:曲げる前に最大 35,000 mm まで。

表面仕上げ:粗さ Ra 0.8 μm 以下で、内壁が酸化していない清浄なため、流体抵抗が低く、熱伝達効率が高くなります。

真直度と楕円度:まっすぐな脚に沿って制御されるため、バンドルの組み立て中にチューブがバッフルとサポートプレートを通ってスライドします。

冷間仕上げされたチューブにはスケールがなく、検査に適しています。また、ステンレスチューブは酸洗いされており、スケールがありません。光輝焼鈍を使用する場合、酸洗いは必要ありません。熱間仕上げされたチューブでは緩いスケールは許容されず、わずかな酸化の色合いはスケールとして分類されません。

テストと品質検証

U ベンド チューブはサンプルではなく個別に検証されます。渦電流試験では、屈曲部と直線脚に沿った表面および表面付近の欠陥が検出され、20 MPa 以上の圧力での静水圧試験では圧力の完全性が確認され、ASTM A262 に準拠した粒界腐食試験では、低炭素構造が成形や熱暴露によって敏感になっていないことが確認されます。重要なサービスに使用される曲げには染料浸透検査が追加され、残留水分を避ける必要がある場合には空気圧試験が水圧試験に代わることもあります。

各熱はEN 10204 3.1に発行されたミルテスト証明書を通じて追跡可能であり、購入者が独立した検証を必要とする場合には第三者検査を手配できます。出荷前に行われるテストでは、化学組成、機械的特性、寸法精度、表面品質、非破壊検査、耐食性がカバーされます。

アプリケーションとサービス条件

ボイラーベンドシステム、過熱器および再熱器アセンブリ、高温蒸気ライン。

発電におけるシェルアンドチューブ熱交換器、給水加熱器、リボイラー、凝縮器。

石油化学加熱炉、プロセスヒーター、化学装置。

クリーンで耐食性のある内径が必要なガス処理、海水設備、紙パルプ工場、製薬プロセスの配管。

このグレードは酸化環境および穏やかな還元環境で優れた性能を発揮し、一般的な腐食や粒界攻撃に耐性がありますが、強力な還元性の酸には適しておらず、塩化物を含む冷却水は孔食や塩化物による応力腐食割れのリスクを高めます。したがって、バンドルの設計を完成させる前に、動作温度、水の化学的性質、および塩化物含有量を検討する必要があります。

よくある質問

Q: TP304 と TP304L の違いは何ですか?
TP304L の最大炭素含有量は 0.035% で、TP304 の 0.08% に対して炭化クロムの析出が抑制され、低炭素グレードは溶接または熱間曲げ後の粒界腐食に耐性があります。

Q: シームレス U ベンド チューブにはどのような公差が適用されますか?
一般に、外径は約 ±0.10 mm、肉厚は ±10% に保たれ、曲げ半径は外径の 1.5 倍から 1500 mm までの範囲になりますが、より狭い半径が必要な場合は正確に一致します。

Q: U ベンドチューブではどのようなテストが行​​われますか?
渦電流試験、20 MPa 以上での静水圧試験、および ASTM A262 に準拠した粒界腐食試験。注文の指定により染料浸透試験または空気圧試験が追加されます。

Q: 曲げる前の最大直線長はどれくらいですか?
必要な U 字型に曲げられる前の直管は、長さ 35,000 mm まで供給できます。

Q: 曲げ加工後に溶体化処理を行うのはなぜですか?
オーステナイト構造を復元し、曲げ部の形成応力を緩和し、塩化物を含む使用における応力腐食割れや孔食のリスクを軽減します。

Q: TP304L U ベンドチューブはどの業界で使用されていますか?
発電、石油化学および化学処理、ガス処理、海水システム、紙パルプ、製薬機器はすべて、熱交換器やボイラーに U ベンド管束を使用しています。