420のステンレス鋼パイプのサプライヤーとして、私はさまざまな業界でこれらのパイプを広く使用することを直接目撃しました。 420のステンレス鋼パイプが一般的に採用されている1つの領域は、下水処理です。下水処理プラントは、特に腐食に関しては、ユニークな課題を提示する複雑な環境です。このブログでは、420のステンレス鋼パイプが下水処理に直面するという腐食を掘り下げます。
420ステンレス鋼の組成と一般的な特性
420ステンレス鋼はマルテンサイトステンレス鋼です。約12〜14％のクロムが含まれており、耐食性の基本レベルを提供します。クロムは、鋼の表面に受動的な酸化物層を形成し、多くの環境でのさらなる酸化と腐食から保護します。ただし、304や316のようなオーステナイトステンレス鋼と比較して、420ステンレス鋼はニッケル含有量が低く、炭素含有量が多いため、機械的および腐食性が異なります。
420ステンレス鋼の高い炭素含有量は、熱処理を通じて困難になります。これは、高強度と耐摩耗性を必要とするアプリケーションに役立ちます。しかし、この同じ高い炭素含有量は、特定の条件での耐食性にも悪影響を与える可能性があります。
下水処理における腐食の課題
下水の化学組成
下水は、有機物質と無機物質の複雑な混合物です。さまざまな酸、塩基、塩、微生物が含まれています。酢酸や乳酸などの有機酸は、下水中の有機物の分解中に生成できます。これらの酸は下水のpHを下げることができ、環境をより酸性にします。下水のpHが低下すると、420ステンレス鋼管の表面の受動的な酸化物層が損傷する可能性があります。中性またはわずかにアルカリ性の環境で安定した酸化クロム層は、酸性培地で溶解し始める可能性があります。受動層が違反すると、下にある金属は下水の腐食剤にさらされ、腐食につながります。
酸に加えて、下水には塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸マグネシウムなどの塩も含まれています。塩化物イオンは、ステンレス鋼に対して特に攻撃的です。受動的な酸化物層に浸透し、穴を開ける腐食を引き起こす可能性があります。孔食は局所的な腐食の形であり、パイプの表面に小さな穴や穴が形成される可能性があります。これらのピットは時間とともに成長する可能性があり、最終的にパイプが故障します。
微生物活動
微生物は、下水処理において重要な役割を果たします。硫酸塩などの一部の細菌は、細菌（SRB）を減少させ、下水パイプによく見られる嫌気性条件で繁栄する可能性があります。 SRBは、下水の硫酸塩イオンを硫化水素に減らすことができます。硫化水素は、420ステンレス鋼管の鉄と反応して硫化鉄を形成できる非常に腐食性のガスです。この反応は、パイプを腐食させるだけでなく、受動的な酸化物層を弱め、パイプをさらに腐食しやすくします。
バイオフィルムは、420ステンレス鋼管の表面にも形成されます。バイオフィルムは、微生物とその細胞外高分子物質の薄い層です。バイオフィルムは、バルク下水とは異なる微小環境を作成できます。それらは、酸や塩化物イオンなどの腐食性物質を捕まえ、パイプのバイオフィルム界面でのこれらの物質の濃度を増加させることができます。これにより、腐食プロセスが加速できます。
流れ条件
パイプ内の下水の流量と流れパターンも腐食に影響を与える可能性があります。低流量のある領域では、堆積が発生する可能性があります。堆積物はパイプの表面に蓄積する可能性があり、酸素レベルが低い停滞層を作成します。これにより、曝気が拡大する可能性があります。差動曝気腐食は、金属表面の2つの領域間で酸素濃度に違いがある場合に発生します。酸素濃度が低い領域はアノードとして機能し、優先的に腐食します。
一方、高速の流れは侵食を引き起こす可能性があります - 腐食。侵食 - 腐食は、機械的な摩耗と腐食の組み合わせです。高速下水は、砂やグリットなどの固体粒子を運ぶことができ、420のステンレス鋼管の表面を磨くことができます。この摩耗は、受動的な酸化物層を除去し、下にある金属を腐食にさらします。
下水処理における420のステンレス鋼パイプに対する腐食の影響
構造的完全性
腐食は、420のステンレス鋼パイプの構造的完全性を大幅に低下させる可能性があります。特に、孔食腐食は、パイプの壁に小さな穴が形成される可能性があります。これらの穴は時間とともに成長し、漏れを引き起こす可能性があります。下水パイプの漏れは、環境汚染と健康被害につながる可能性があります。さらに、一般的な腐食はパイプの壁を薄くして、その強度を低下させ、圧力下で破裂しやすくします。
運用効率
腐食したパイプは、下水処理プラントの運用効率にも影響を与える可能性があります。腐食のためにパイプの壁が粗くなると、下水の流れ抵抗が増加します。これには、パイプを介して下水を汲み上げるためにより多くのエネルギーが必要であり、運用コストが増加します。さらに、腐食生成物はパイプ内に蓄積し、パイプの十字断面領域を減らし、下水の流れをさらに制限することができます。
緩和戦略
材料の選択と合金の変更
腐食を緩和する1つの方法は、ステンレス鋼の適切なグレードを選択するか、合金組成を変更することです。例えば、630ステンレス鋼管そしてSS 410 2mm 3mm 6mmステンレス鋼ラウンドバー420ステンレス鋼と比較して異なる合金組成を持ち、下水処理環境でより良い耐食性を提供する可能性があります。 420ステンレス鋼にモリブデンなどの元素を追加すると、塩化物イオンによって引き起こされる孔食に対する耐性が改善されます。
表面処理
表面処理は、420のステンレス鋼パイプの耐食性を高めることもできます。不動態化は、パイプを酸化剤で処理して表面から遊離鉄を除去し、より安定した受動的酸化物層の形成を促進する一般的な表面処理プロセスです。エポキシやポリエチレンなどの保護層でパイプをコーティングすると、腐食性の下水からパイプを分離することもできます。
監視とメンテナンス
パイプの定期的な監視は、初期段階で腐食を検出するために不可欠です。超音波検査や渦などの非破壊テスト方法 - 現在のテストを使用して、内部および外部腐食を検出できます。腐食が検出されると、パイプの腐食セクションの修理や交換など、適切なメンテナンス対策を講じることができます。
結論
結論として、420のステンレス鋼パイプは、下水処理環境におけるいくつかの腐食に関連する課題に直面しています。下水の複雑な化学組成、微生物活性、および流れ条件はすべて腐食プロセスに寄与します。腐食は、パイプの構造的完全性と運用効率に大きな影響を与える可能性があります。ただし、適切な材料の選択、表面処理、定期的な監視とメンテナンスを通じて、これらの課題を軽減できます。
420のステンレス鋼パイプのサプライヤーとして、下水処理の過酷な条件に耐えることができる高品質の製品を提供することの重要性を理解しています。下水処理プロジェクトのためにステンレス鋼パイプが必要な場合、または耐腐食性に関する質問がある場合は、調達とさらなる議論のために私に連絡することをお勧めします。協力して、特定の要件を満たす最高のステンレス鋼製品を見つけることができます。
参照
- Fontana、MG（1986）。腐食工学。マクグロー - ヒル。
- Uhlig、HH、＆Revie、RW（1985）。腐食および腐食制御。 Wiley-インターサイエンス。
- ASTM International。 （2019）。マルテンサイトステンレス鋼のバーと形状の標準仕様。 ASTM A276。