316 ステンレススチール熱交換器セルの故障解析

装置

EDAX^® Element EDS検出器とEDAX APEXソフトウェア

背景

定期的な圧力試験中に予期せぬ故障が発生した根本原因を特定するため、316ステンレススチール製熱交換器セルの破裂部分を分析しました。分析の結果、316ステンレス鋼が以前のろう付け作業で大きく感作したことがすぐに判明した。

感作は、オーステナイト系ステンレス鋼のような影響を受けやすい材料が、臨界温度範囲内で長時間保持された場合に生じる。増感温度で母材からクロムが析出し、粒界にクロム炭化物が形成される。その結果、粒界に隣接する材料のクロムが不足し、粒界腐食が急速に進行し、損なわれた合金が破損します。

感作を避けるためには、低炭素合金品種を選択することが重要である。この場合、標準的な炭素許容量を持つ一般的な316ステンレス鋼よりも、316Lステンレス鋼の方が望ましい。また、優先的に炭化物を形成する元素を加えることで、クロム炭化物が形成される前に遊離炭素を掃き出すことができる。最後に、臨界温度範囲内での暴露が避けられない場合には、均一なクロムの拡散を可能にする適切な熱処理を実施することが重要である。