ステンレス鋼の組み合わせ - やるべきこととやってはならないこと
2023年1月12日
同じ構造でステンレス合金を混在させることができるのでしょうか？合金を混在させて成功させるには、どのような指針があるのでしょうか。いくつかのケースを見てみましょう。
あなたは、機器製造会社に勤めており、ステンレスの仕事の見積りをしました。購入する際、すべての必要な部品（板、パイプ、継手など）が指定された合金で入手できるわけではなく、また、いくつかの必要な部品の納期が長すぎて顧客を満足させることができない。あるいは、お客様が加工工場で、加工業者がこのジレンマを抱えたまま、お客様のところにやってくるかもしれません。
考慮すべき要素には、腐食適合性、溶接性、強度、靭性、硬度などがあります。
腐食性サービス用のSUS304L配管システムで、いくつかの部品にSUS316Lを使用することはできますか？
これは一般的に行われていることです。タイプ316Lは、すべての場合ではありませんが、ほとんどの場合、304Lと少なくとも同等の耐食性があります。例えば、硝酸中では、316Lは304Lより耐食性が劣る場合があります。両方の合金が十分に耐食性である場合、ガルバニック腐食の懸念はありません。機械的特性は同一で、どちらもオーステナイト系であるため、懸念するような問題はありません。溶接は簡単で、308L または 316L の溶加棒を使用することができます。
しかし、316Lの配管系に304Lの部品を使用することは、特に304Lが316Lよりも著しく高い腐食速度を有する場合、話が違ってきます。ガルバニック効果がある場合、面積比が悪く、小さな陽極（より活性の高い304L）と大きな陰極（より貴な316L）となってしまうのです。そのため、そのような場合には十分な注意が必要です。
異なる6Mo合金を混ぜることはできますか？
6%Mo合金には、UNS S31254、N08367、N08926など、いくつかの組成のバリエーションが存在します。 これらは耐食性、機械的性質が似ており、同じ溶加棒で溶接されます。一般に、これらの合金は同じ構造で混ぜることができます。しかし、S34565のような幾分似た合金は、耐食性は同等かそれ以上ですが、強度がはるかに高いものです。強度がはるかに高い合金を強度の低い合金に溶接することは、歪みを防ぐために困難な場合があります。
異なる希薄二相鋼と標準二相鋼を混ぜることはできますか？
リーン二相鋼(省合金二相ステンレス)は、タンクで使用するための厚板としてよく入手できるますが、付属品（パイプおよび継手、ノズル、フランジ、バーなど）の入手はかなり困難です。一般に、耐食性と機械的性質が適切であれば、 異なる種類のリーン二相鋼を混合することができます。 二相鋼2205配管部品は、入手しやすく、リーン二相鋼タンクや容器と組み合わせて使用されることが多くなります。2205は、近い値であっても、一部のリーン二相鋼よりも強度が低いため、多少の注意が必要です。二相鋼と混合した一部の部品にオーステナイト系合金を使用することは可能ですが、溶接特性および熱膨張の違いによる影響など、すべての要件を十分に検討してから承認する必要があります。溶接金属は、いずれの母材とも異なる組成になることを忘れてはなりません。
フェライト系ステンレス鋼とオーステナイト系ステンレス鋼の混在は可能ですか？
フェライト系ステンレス鋼の部品とオーステナイト系ステンレス鋼の部品の接合を考える場合、やはり可能かもしれませんが、特に溶接時に重要な熱膨張の大きな差を考慮する必要があります。また、溶接時の高温ではフェライト系合金はオーステナイト系よりはるかに弱いので、冷却時にフェライト系グレードの歪みが発生するのが一般的です。同様に、機器が低温または高温で使用される場合、靭性と高温強度の違いを考慮する必要があります。 これには、溶接金属も含まれ、どちらの母材とも異なる組成になります。また、腐食の観点からは、標準的なオーステナイト系合金は塩化物応力腐食割れに対して感受性がありますが、フェライト系合金は水素割れに対して非常に高い感受性を持ちます。
異種金属溶接については、ニッケル協会のホームページで公開されているいくつかの出版物で取り上げられています。
Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex Stainless Steels
Practical Guidelines for the Fabrication of Austenitic Stainless Steels
特定の合金の組み合わせを評価する際に疑問や質問がある場合は、無料のニッケル協会技術お問い合わせサービスをご利用ください。
この記事は、300シリーズ・ステンレス鋼に代わる可能性のある鋼種を比較するコミュニケーション・シリーズの第5回目です。
