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石油・ガス採掘に使用されるインコネルの手引き
インコネル合金のすべて
- インコネル合金とは？
インコネル合金は、高応力、高温の世界の主力製品です。数十年前に開発されたニッケル・クロムをベースとする超合金は、一般的な金属が摩耗したり弱くなったりするような条件下でも耐えられるように、一から設計されました。つまり、極端な熱、攻撃的な化学物質、機械的負荷など、材料が限界に達するような条件下でも耐えられるように設計されているのです。
インコネルは、赤熱した状態や、海水、酸、加圧ガスに囲まれた状態でも、その強度と構造を維持することができます。このような熱安定性と耐食性により、インコネルは航空宇宙、原子力、そしてもちろん石油とガスの採掘など、最も要求の厳しい産業で愛用されています。
- インコネル合金の代表的な種類
1940年代の登場以来、インコネルは特殊合金へと進化してきました。主な種類をいくつか見てみよう：
- インコネル600： 最初のタイプのひとつ。耐酸化性に優れている。そのため、化学プラントの炉部品や設備に最適。
- インコネル625：塩水や化学薬品に強い。溶接が容易なため、石油・ガス産業用として最適です。
- インコネル718: この強靭な合金は、高応力状況に適している。優れた耐クリープ性と疲労強度を備えています。そのため、ダウンホールツールや構造部品に適しています。
- インコネル825硫酸やリン酸に耐える。そのため、この合金はパイプラインや公害防止装置に使用されている。
それぞれ、作業内容によって異なりますが、靭性は共通しています。
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グレード |
主な特徴 |
一般的用途 |
|
インコネル625 |
優れた耐食性 耐食性 溶接性 |
海洋 化学処理 石油・ガス |
|
インコネル600 |
良好な耐酸化性 耐酸化性 高温用途 |
炉部品 化学処理 |
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インコネル718 |
高強度、 良好な溶接性 耐クリープ性 |
ジェットエンジン ガスタービン ダウンホールツール |
|
インコネル825 |
耐食性、 特に 硫酸 リン酸 |
汚染防止、 酸洗作業 |
その他のインコネル製品については、スタンフォード・アドバンスト・マテリアルズ（SAM）をご覧ください。
石油・ガス抽出に使用されるインコネル
- インコネル合金の何が特別なのか？
石油・ガス田では、設備はただ激しく働いているだけではありません。温度は急上昇し、圧力は上昇し、硫化水素、塩化物、二酸化炭素などの流体は、ほとんどの材料にとって敵対的です。
ここでインコネルの出番だ。インコネルはこのような条件下でも耐えるだけでなく、長期間にわたって安定した性能を発揮します。耐熱性
- 硫化物応力割れ (SSC)
- 塩化物による腐食と孔食
- 高温酸化
- 応力下でのクリープと変形
一部のグレード（625や718など）には強力な溶接性があり、長持ちするだけでなく、他の多くの高性能合金よりも加工しやすい材料です。
- 石油・ガス抽出におけるインコネル合金の使用場所
インコネルは油田作業の様々な場面で登場します。より一般的な用途には次のようなものがある：
1.ダウンホール・チュービングとツール
インコネル718は極度の熱と圧力に耐えることができるため、ドリルカラー、マンドレル、パッカーに最適です。
2.坑口・海底部品
この材料は、塩水腐食や圧力変化に耐えるため、長持ちすることが保証されます。
3.弁、フランジおよび付属品
腐食性があり、応力が高い環境において、高い強度を提供し、タイトなシールを作成します。
4.熱交換器、圧力容器およびBOPs
負荷が変化し続ける場合、熱疲労や腐食に対して優れた耐性を発揮します。
5.フレキシブルライザー、フローライン、アンビリカル
ニッケル合金の優れた疲労強度は、オフショアシステムが常に動いている場合でも、良好な作動を維持します。
- 石油・ガス採掘に使用されるニッケル合金
ニッケル合金はインコネルだけではありません。インコネル以外のニッケル合金も、それぞれの強度が意味を持つ場合に使用されます：
- インコネル（ニッケルクロム合金）
インコネル（ニッケル-クロム合金） 高熱、高腐食領域に適している。インコネル625と718は、坑井機器、坑井ヘッド、バルブに汎用されている。
- モネル(ニッケル銅合金)
海水暴露に最適。高強度で耐食性に優れている。ポンプ、配管、船舶用金具に使用される。
- ハステロイ（ニッケル-モリブデンまたはニッケル-クロム-モリブデン合金）
酸性環境に優れています。化学薬品注入システムやプロセス機器に使用される。
- インコロイ（ニッケル-鉄-クロム合金）
インコネルよりも低コスト。耐固体腐食性、耐酸化性に優れる。配管や熱交換器など、それほど厳しくはないが過酷な用途に使用される。
|
合金 |
元素 |
特性 |
用途 |
|
インコネル |
Ni, Cr (± Mo, Nb, Fe) |
強度 熱と 耐食性 耐食性 |
ダウンホールツール バルブ、ウェルヘッド BOP類 |
|
モネル |
Ni 銅 |
海水 耐性 適度な 強度 |
ポンプ、配管 舶用機器 |
|
ハステロイ |
Ni、 Mo Cr |
優れた 耐酸性 熱安定性 熱安定性 |
化学薬品 注入ライン 加工ユニット |
|
インコロイ |
Ni、 Fe Cr |
耐酸化性 耐食性 耐食性 低コスト |
熱交換器 チューブ、中程度の サービス配管 |
結論
インコネルは、過酷な石油・ガス採掘の世界で高い評価を得ています。インコネルは、単に長持ちするだけでなく、操業の保護、ダウンタイムの削減、長期的なコスト削減を実現します。その性能は、金（この場合はニッケル）に匹敵します。
Chin Trento
