SA387 Gr.91 対 Gr.22 鋼板: 性能比較と選択ガイド

ASME SA387 GR.22とは何ですか?

ASME SA387 グレード 22 は、高温-および水素サービス環境で動作する機器向けに特別に開発された 2.25Cr-1Mo 合金圧力容器鋼板です。従来の炭素鋼圧力容器プレートと比較して、クロム含有量が高いため高温酸化と耐食性が向上し、モリブデンの添加により高温強度と耐クリープ性が向上します。{7}}

ASME SA387 Gr.91とは何ですか?

ASME SA387 グレード 91 は、化石燃料-発電所および複合サイクル発電所におけるより高い熱効率に対する需要の高まりに応えるために設計された改良 9Cr-1Mo 合金鋼です。グレード 22 と比較して、グレード 91 は、バナジウム (V)、ニオブ (Nb)、窒素 (N) の精密なマイクロアロイ添加とカスタマイズされた熱処理を組み合わせることにより、焼き戻しマルテンサイト微細構造を実現します。

設計段階で適切な材料を選択すると、ライフサイクル コストを大幅に削減できます。 GNEE のエンジニアリング チームは、動作温度、圧力、設計コード、製造プロセスに基づいて材料選択のサポートを提供し、ASME 要件への準拠を確保しながら不必要な過剰仕様を回避できるように支援します。-

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SA387 グレード 91 が高温でより優れたパフォーマンスを発揮するのはなぜですか?

 

SA387 グレード 22 とグレード 91 はどちらもクロム-モリブデン圧力容器鋼ですが、合金の設計哲学は根本的に異なります。 SA387 Gr. 22 は、高温強度、溶接性、加工性のバランスを考慮して設計された従来の 2.25Cr-1Mo 鋼です。-。逆に、SA387 Gr. 91 は、精密に制御されたバナジウム (V)、ニオブ (Nb)、および窒素 (N) の添加を利用した改質 9Cr-1Mo 鋼であり、高温での長期クリープ破断抵抗を最適化するように特別に設計されています。

なぜ V、Nb、N をグレード 91 に追加するのでしょうか?

 

当社の ASME SA387 Gr.91 鋼は、9% クロムと 1% モリブデンの公称ベースライン組成を維持しながら、バナジウム、ニオブ、窒素の制御されたマイクロ合金添加物を組み込んでいます。これらの元素は、安定した微細な金属の形成を促進します。MX炭窒化物が析出する（ここで、M主に V と Nb を表します）が、焼きならしと焼き戻しの熱処理により焼き戻しされたマルテンサイト マトリックスが生成されます。

グレード 22 鋼の典型的なフェライト-ベイナイトまたは焼き戻しベイナイトの微細構造と比較して、この高度な微細構造は次の特性を示します。

• 長期使用中のクリープ変形に対する高い耐性。-
• 600 ～ 650 度に近い使用温度での微細構造の安定性が向上します。
• ASME 高温設計ルールに準拠したより高い許容応力値。-
• 長時間の熱暴露中の軟化に対する優れた耐性。

SA387 グレード 22 とグレード 91 はどちらも高温圧力容器用に設計されていますが、根本的に異なる動作条件を対象としています。{3}}グレード 22 は従来の精製および石油化学装置に信頼性の高い性能を提供しますが、グレード 91 はクリープ強度が主な設計考慮事項である厳しい高温環境向けに特別に調整されています。-

耐クリープ性
性能の最も決定的な違いは、クリープ抵抗にあります。

• ASME SA387 グレード 22最大約 540 度の使用温度で圧力容器に安定した長期性能を提供し、水素化処理反応器、熱交換器、水素サービス機器の主力となっています。-
• ASME SA387 グレード 91バナジウム (V)、ニオブ (Nb)、窒素 (N) のマイクロアロイ添加物が組み込まれています。これらの元素は焼きならしと焼き戻しを行うと、安定した焼き戻しマルテンサイト マトリックスを形成し、クリープ-破断強度と長期的な微細構造の安定性を劇的に向上させます。-したがって、グレード 91 は、550 ～ 650 度の温度範囲内で連続的に動作する装置に広く使用されています。

向上した-温度設計機能

動作温度が上昇すると、すべての圧力容器鋼の最大許容応力値が減少します。ただし、クリープ強度が優れているため、グレード 91 はグレード 22 と比較して、高温での許容応力値が大幅に高くなります。設計温度が 600 度近くの機器の場合、このより高い許容応力により、設計者はコードへの完全な準拠を維持しながら壁厚と機器の総重量を減らすことができます。

高温性能の比較-

GNEE は SA387 プレートを供給するだけでなく、精密な切断、面取り、成形、熱処理調整、および完全な EN 10204 3.1/3.2 文書を提供し、お客様の製造リードタイムの​​短縮と加工コストの削減を支援します。

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次の場合は ASME SA387 Gr.22 を選択します。
ASME SA387 Gr.22 鋼は、約 540 度までの使用温度で動作する圧力容器に推奨されます。製油所の反応器、熱交換器、圧力容器、水素サービス機器に最適です。従来のほとんどの石油化学用途では、Gr.22 が性能と費用対効果の最適なバランスを実現します。{6}}

次の場合は ASME SA387 Gr 91 を選択します。
ASME SA387 Gr.91 鋼は、540 ～ 650 度の温度範囲内で動作する機器に最適です。超臨界ボイラー、主蒸気配管、その他の高温発電設備に広く使用されています。-

コストとパフォーマンスの比較
Gr.91 は初期の材料コストと製造コストが高くなりますが、厳しい高温条件下でも優れた長期性能を発揮します。{{1} 540 度未満の用途では、Gr.22 が依然としてより経済的なソリューションですが、540 度を超えるクリープ範囲の用途では、Gr.91 がはるかに優れた長期投資になります。-

厳格な品質管理

 化学組成分析

 引張強度および降伏強度試験

 伸び試験

 シャルピー V-ノッチ衝撃試験（指定されている場合）

 ASTM A578 に準拠した超音波試験 (UT)

 ポジティブマテリアル識別 (PMI)

 SGS、TÜV、BV、DNV、またはその他の指定機関による第三者検査（TPI）-

カスタマイズされた製造サービス

 CNC 火炎およびプラズマ切断

 溶接面取り

 プレートエッジ加工

 穴あけとプロファイリング

 製造図面に従ったカスタムサイズ

エンドツーエンドのテクニカル サポート-}
当社のエンジニアリング チームは、材料の選択、仕様のレビュー、製造の推奨事項、物流の調整に至る調達プロセス全体を通じてお客様を支援します。{0}お客様のプロジェクトで製油所の圧力容器用の SA387 グレード 22 鋼板が必要な場合でも、高温発電装置用のグレード 91 鋼板が必要な場合でも、当社はお客様の動作条件と適用される設計コードに合わせて最適な材料を推奨するための設備を完備しています。-

SA387 グレード 22 とグレード 91 はどちらもクロム-モリブデン圧力容器鋼であることが証明されていますが、最適な選択は、材料価格だけではなく、動作温度、設計応力、製造能力、ライフサイクル コストによって決まります。これらの要素を早期に評価することで、耐用年数を通じて安全性、信頼性、コスト効率に優れた機器のパフォーマンスを確保できます。{6}}

よくある質問

Q: SA387 グレード 91 とグレード 22 の主な違いは何ですか?
A: SA387 グレード 91 とグレード 22 の主な違いは、化学組成と温度制限にあります。グレード 91 は高温用に設計された改良 9% Cr-1% Mo 鋼で、グレード 22 は 2.25% Cr-1% Mo 鋼です。

Q: SA387 グレード 22 とグレード 12: どう比較しますか?
A: SA387 グレード 22 とグレード 12 は両方ともクロム-モリブデン合金の圧力容器鋼です。グレード 22 (2.25% Cr - 1% Mo) は、グレード 12 (1% Cr - 0.5% Mo) に比べてはるかに高温高圧の環境向けに設計されており、水素供給に対する耐性が高く、コストが 15 ～ 20% 高くなります。

Q: SA387 グレード 22 とグレード 5: どちらの方が耐食性と耐熱性に優れていますか?
A: ASTM SA387 グレード 5 は、クロム含有量が高い (4.0 ～ 6.0%) ため、より優れた耐食性と耐酸化性を備えています。ただし、SA387 グレード 22 は、モリブデン含有量が高い (0.9 ～ 1.1%) ため、優れた耐熱性、連続高温下での強度 (クリープ耐性)、高圧条件下での安定性を備えています。-

Q: SA387 グレード 91 とグレード 9: 主なパフォーマンスの違いは何ですか?
A: 主な違いは、グレード 91 がバナジウムとニオブを含むクリープ強度強化フェライト (CSEF) 鋼であることです。この添加により高温強度が大幅に向上し、グレード 91 はより高い温度と圧力で動作できるようになります。-