酸化雰囲気で使用する冷却管の素材について

質問

はじめまして。タイトルのとおり冷却管の材質を検討中です。
冷却管の中を水が流れていますが使用中は表面温度が90度くらいになってます。すぐ近くに熱～い物があるので（1000℃以上あります）・・・・。
いろいろ制約がありまして、まずは溶接ができること、硬さがHv80程度。
使用環境は水の霧吹き？みたいなのがでてるので酸化雰囲気ですね。なので耐食性も必要です。テストでCuNi合金ためしてみましたが数日でさびさびになってしまいました。それにめっき（NiやCr）もしたのですがやはり数日でだめになってしまいました。パイプの肉厚は確か0.3mm程度です。
と、いうことで加工性がよく耐食性も必要になってきます。どのような材質が適切であるかいまだ模索中です。なにかよい案、アドバイスなどありましたらぜひよろしくお願いします。

回答No.3

noname#230359 · ベストアンサー

「酸化」というより「水蒸気による腐食」といったほうが良いかと思います。
腐食はパイプの外側ですよね？

＞「すぐ近くに熱～い物があるので（1000℃以上あります）」
＞「使用環境は水の霧吹き」

　この表現から、パイプの外面がかなり高温の水蒸気にさらされていると思われます。中に水を通したパイプの表面温度が90℃ということは、雰囲気温度(水蒸気の温度)はもっとずっと高いのではないでしょうか。
　過熱水蒸気は腐食性が非常に高いですが、温度によってはSUS304、SUS310、SUS316Lなどの、耐食性の高いステンレスでも対応可能です(具体的な温度は分かりません、ご容赦ください)。個人的には316Lが適していると思います。
　昔試されたときはどんなステンレスを使用したのでしょうか。もしこれらの素材をためされているのでしたら、さらに耐食性の高いインコロイ、インコネルなどの合金か、チタンを使用することになります。

　硬さについては詳しく知りませんが、ここに挙げた金属は、おそらくHv80より大分硬いと思います。
　しかし、本当にHv80が必要なのでしょうか？どんな加工をするのか知りませんが、これらの金属の曲げ加工、しぼり加工くらいなら出来る会社はいっぱいあると思うのですが・・。最終的にフレキシブル製が必要ならフレキパイプを使うという手もあります。

　コーティングやメッキできたら一番便利と思いますが、ピンホールや傷ができるとダメですし、ステンレスが数日でだめになる高温では、金属との熱膨張との差でクラックが出来る、といった問題も考えられます。

お礼

おっしゃるとおり加熱水蒸気でやられているのだと思います。過去にやったのはおそらくsus304だと思いますが未確認です。SUS316Lと304ってそんなに違うものなんでしょうか？チタンは溶接難しそうなイメージあります。ひげ仙人さんの意見を参考にいろいろ再度探して見ます。何かよい案などありましたらまた教えてください。よろしくお願いします。

回答No.2

noname#230359

酸化雰囲気中にて高温環境下の無機防食被膜処理の会社のHPを
ご案内しておきます。
　弊社も防食にて採用をさせていただきました。

環境面・金属に選定を必要としない・どんな形状にて゛も対応できる

耐熱は500度　塩水噴霧　500hから1500h以上対応可能
一度　ご相談されては　いかがですか

参考URL：

http://adapt.dreamblog.jp/

お礼

どうもありがとうございます。早速HPへいって資料をとりよせてみました。よい結果が得られるとよいのですが。また何かありましたらよろしくお願いします。

回答No.1

noname#230359

使用状況がよくわかりませんが、
大気雰囲気？で高湿ということなのでしょうか。
放熱特性はどの程度必要なのでしょうか？
（Ｃu-Ｎi管を試用されたのは放熱特性を重視したから？）

御記載の内容の範囲ですと、インコネル管の使用検討は
必要ないと思います。 ステンレス管だと思いますが。
溶接部を使用環境から出す設計をするのが最善でしょうが
出せないなら溶接部で鋭敏化するＨＡＺには粒界腐食が考えられるので
低Ｃ材の使用、溶接入熱制限、水冷溶接によるＨＡＺの急冷等の対策を
とる必要があるとおもいます。これらによる低減は期待できますが、
完全な対策は難しいので漏水で事故につながる可能性のある設備なら
接合部を外に出す設計が必要でしょう。
固溶化処理すれば十分な対策になるおもいますが、処理温度が高いので、
複雑な部材の変形を考えると適用が難しいでしょう。
レーザーによりＨＡＺ表面のみを固溶化する技術もあるようですが、
手間と費用がかかると思います。

放熱特性を重視するなら二重管（アルミニウム黄銅／ステンレス管、ステンレス／銅管、ニッケル／銅管など）の使用を検討されてはいかがでしょうか。

お礼

どうもご回答ありがとうございます。
大気雰囲気？で高湿ということなのでしょうか。
⇒雰囲気はおっしゃるとおりです。
ステンレス管はかなり以前（10-20年前）に試したことがあるそうでステンレスでも数日でだめになったとのことです。放熱特性を重視しているわけではなくあくまでも気にしているのは?貴金属を使用しないこと?硬さはHv=80程度であること（ある程度のフレキシブルが必要）?使用環境に耐えうる耐食性があること?現状と同じ寸法で加工できること（詳しい寸法はいえませんが管厚は0.3-0.4mm程度。これはあくまで希望ですが・・・）
２重官はちょっと検討してません。加工も厳しそうですので。また何かあればぜひよろしくお願いします。

どうもありがとうございます。ステンレスは材質は何か確認してませんが参考に材質を検討してみます。