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高温ガス中のステンレス配管で炭素析出が問題になる原因と対策は？
2023/10/13 23:23
- SUS304の配管で高温ガスを流すと、炭素が析出し配管が詰まることがある。報告によると、SUS内の鉄がCOの炭素を触媒として作用し、炭素析出を引き起こす可能性がある。今回の事象も同様の原因が考えられる。
- 炭素析出を避けるための方法は何か？材料をハステロイに変更することが検討されている。ハステロイは高温環境下でも炭素析出を抑制する性質があり、問題解決の一つの手段となる可能性がある。
- 要約記事では、高温ガス中のステンレス配管において炭素析出が問題となる原因と対策についてまとめられている。SUS304の配管では、SUS内の鉄が炭素の触媒として作用し、炭素析出を引き起こすことがある。ハステロイへの材料変更が炭素析出の抑制に効果的な対策とされている。
高温ガス中のステンレス配管
2004/04/30 18:38
ある装置をSUS304で製作しました。
その中でSUS304 φ3/2配管に 25%H2＋75%COの
ミックスガスを流し400650℃に加熱しています。
それでしばらく使用しているとSUS配管内に炭素が析出し配管が詰まってしまいます。
先日、燃焼炉プラント関連の資料で「SUS内の金属鉄
（Fe)が触媒となってCOの炭素を析出させる
［SUS内にマグネタイト（Fe3O4)として存在しているFeは触媒として作用しない]」と言う主旨の報告を見つけました。
今回の事象も上記報告と同様に考えてよいものでしょうか。？
また炭素の析出を避ける為にはどう言う方法があるでしょうか。？
現在、材料をハステロイに変更すること考えていますがいかがでしょうか？
回答 （3件中 1～3件目)
酸素を使用してバーンアウトした場合、スーティングした炭素の除去効率としては良いかもしれませんが、バルブのリーク等のトラブルのことも考慮すると、安全上の面ではエアーを使用された方がよいと思います。
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マグネタイトも大気中では安定した酸化被膜ですが、ご使用のガスは還元性をもっているので、徐々に還元されていくと思います。窒素でパージというのは完全に除去できず、大気雰囲気中で燃焼させるバーンアウトが効果的であると思います。
お礼
2004/05/06 09:44
GW中の家族サービスでお礼が遅くなりました。
ご回答頂きありがとうございました。
装置のガスフローを改造を、ご回答頂いた内容を参考にさせていただこうと思います。
現状、装置には100%O2がつながれているラインがあり、それを引き回そうかと考えていますが、安全上あるいは性能上等、何か問題ありますでしょうか。それともご回答頂いた通り、AIRの方がいいのでしょうか。
もともと25%H2＋75%COミックスガス自体が浸炭性ガスでCO+H2⇔C+H20という可逆反応が起こり、温度が高い場合には、活性化したCが材料の表面に吸着して拡散（浸炭反応）が起こりますが、温度が低い場合にはCが遊離して析出（スーティング）が発生します。配管の材料を変えたとしてもこの温度域ではスーティングが発生すると思います。浸炭域の温度（800℃以上）まで温度を上げて、材質をハステロイにするのは効果があると思います。
お礼
2004/04/30 21:32
早速ご回答頂き大変ありがとうございます。
ご回答頂いた内容からいたしますと、そもそもこのガス組成と温度では炭素は析出するもので、質問時に記載させていただいたSUSの金属鉄部分に析出し、マグネタイト部分には析出していなかったというのは、金属鉄部分が触媒となり単に反応速度が早かっただけで、いづれマグネタイト部分にも炭素は析出する、と言う解釈で間違いないでしょうか。
又、過度の炭素析出により配管が脆化することはありませんでしょうか。
後、装置使用上の問題で、本混合ガスを400℃650℃にて使用せざるを得ないのですが、炭素の析出が材料で防げないとなると、析出した炭素を取り除かなければなりません。
時々、本混合ガスを止めて、N2パージで飛ばすか、O2（orAIR）パージで炭素を燃やしてしまうことを考えています。何か問題ないでしょうか。？
あれこれ質問し申し訳ありませんが、よろしくお願いします。
お礼
2004/05/06 22:21
ご回答を参考に改造を実施したいと思います。
大変参考になりました。
まことにありがとうございました。