化学装置材料の基礎講座

第1回 SUS304とSUS304Lの使い分け

装置材料を選定する際に SUS304とSUS304Lは、どのように使い分けるのですか。

粒界型応力腐食割れ

粒界型応力腐食割れ

   代表的なステンレス鋼であるSUS304とSUS304Lは、金属中の耐食性に影響するクロム(Cr)やニッケル(Ni)の濃度は同じですが、炭素(C)濃度が異なります。SUS304には、Cが0.03%以上〜0.08%以下含まれています。SUS304LではCは0.03%以下です。

    SUS304等のステンレス鋼は、素材メーカから出荷される段階で、「溶体化熱処理」と言って、鋼中のC濃度が均一な状態に調整されています。この状態では、ステンレス鋼の耐食性が最もよい状態と言うことができます。しかし、ステンレス鋼が機器や配管に加工される段階や、装置としての使用段階で400℃以上程度の熱処理を受けると、ステンレス鋼中のCが、耐食性を示す成分であるCrと結合することにより、クロム炭化物がステンレス鋼の結晶粒界に連続的生成し、その近傍にCrの欠乏した耐食性の劣った領域が生じます。この状態を「鋭敏化」と言います。
    この鋭敏化の発生可能性は、ステンレス鋼中のC濃度に依存します。SUS304よりC濃度を低下させたSUS304Lは、相対的に鋭敏化の生じにくい材料です。このため、機器や配管が、運転状態で鋭敏化したり、これに起因した腐食の発生を回避するため、安全側の選択として、SUS304Lを選択することがあります。すなわち、SUS304Lの選択は、機器の耐食性上の信頼性を確保するための、保険的な意味があります。

どんな場合もSUS304を選ばないでSUS304Lを選択する必要があるのですか。

    SUS304に比較して、SUS304Lは数%から1割程度、高価な材料です。また、納期も長く掛かる場合もあります。このため、現実的には、使用条件、製作工場の品質管理の実力を基に、評価して両者のいずれを選択するかを決めます。例えば、枕型タンクの鏡板は、塑性加工と溶接を受けるので、鋭敏化発生可能性があるため、鏡板のみSUS304Lを採用するとか、機器の製作工場の施工や品質の管理に不安があるので、全体をSUS304Lで製作するなどです。また、10%シュウ酸電解エッチング(JIS G 0571)など、機器製作後に鋭敏化の評価試験に、合格することを検収条件とする場合もあります。
    なお、硝酸環境などの様に、酸化性の環境では、鋭敏化や結晶粒界の不純物が粒界腐食の加速要因となるので、標準材料としてSUS304Lなど低炭素のステンレス鋼を採用します。

関連するサービスはこちら