Sanicro® 35：海洋環境および過酷な化学環境向けプレミアム耐食性ステンレス鋼

Sanicro® 35 (UNS N08935) の概要

Sanicro® 35は、スーパーオーステナイト系ステンレス鋼とニッケル合金の両方の優れた特性を兼ね備えた合金です。海水用途をはじめとする高度に腐食性の環境において、優れた耐食性を発揮します。主な特長は以下の通りです。

• ピット腐食および隙間腐食に対する優れた耐性
• 応力腐食割れ（SCC）に対する優れた耐性
• 酸性およびアルカリ性環境における高い全面腐食耐性
• 浸食腐食に対する高い耐性
• 非常に高い機械的強度
• ニッケル合金系溶加材を使用した良好な溶接性

本ページ右側の図表には、本材料の耐食性、機械的性質、物理的性能に関するより詳細な技術情報とチャートが掲載されています。

物理的性質

一般特性

特性	温度	値
密度	23.0 ℃	8.1 g/cm³

機械的性質

特性	温度	値	備考
弾性率	20.0 ℃	190 GPa
	100.0 ℃	185 GPa
	200.0 ℃	180 GPa
	300.0 ℃	175 GPa
	400.0 ℃	170 GPa
伸び (A2)	23.0 ℃	35 %	最小値
引張強さ	20.0 ℃	750 MPa	最小値
	100.0 ℃	680 MPa	最小値
	200.0 ℃	620 MPa	最小値
	300.0 ℃	600 MPa	最小値
	400.0 ℃	580 MPa	最小値
0.2%耐力 (Rp0.2)	20.0 ℃	425 MPa	最小値
	100.0 ℃	350 MPa	最小値
	200.0 ℃	300 MPa	最小値
	300.0 ℃	275 MPa	最小値
	400.0 ℃	250 MPa	最小値

熱的性質

特性	温度	値	備考
熱膨張係数	100.0 ℃	1.4×10⁻⁵ 1/K	30℃から当該温度までの平均値
	200.0 ℃	1.45×10⁻⁵ 1/K	30℃から当該温度までの平均値
	300.0 ℃	1.5×10⁻⁵ 1/K	30℃から当該温度までの平均値
	400.0 ℃	1.55×10⁻⁵ 1/K	30℃から当該温度までの平均値
比熱容量	20.0 ℃	450 J/(kg·K)
	100.0 ℃	470 J/(kg·K)
	200.0 ℃	500 J/(kg·K)
	300.0 ℃	510 J/(kg·K)
	400.0 ℃	530 J/(kg·K)
熱伝導率	20.0 ℃	10 W/(m·K)
	100.0 ℃	12 W/(m·K)
	200.0 ℃	13.5 W/(m·K)
	300.0 ℃	15.5 W/(m·K)
	400.0 ℃	17 W/(m·K)

電気的性質

特性	温度	値
電気抵抗率	23.0 ℃	1.0×10⁻⁶ Ω·m

化学組成

元素	含有量 (質量%)	備考
炭素 (C)	0.03	最大値
クロム (Cr)	27
銅 (Cu)	0.2
鉄 (Fe)	残差
マンガン (Mn)	0.8
モリブデン (Mo)	6.5
ニッケル (Ni)	35
窒素 (N)	0.3
リン (P)	0.03	最大値
ケイ素 (Si)	0.5	最大値
硫黄 (S)	0.02	最大値

技術的特性

適用分野

極めて優れたピット腐食および隙間腐食特性を持つため、Sanicro® 35は海水が冷却または加熱に使用される用途に特に適しています。また、酸性環境における高い全面腐食耐性により、多様な用途に適しています。

認証・規格適合

• ASME Code Case 2982: ボイラおよび圧力容器規格 第VIII巻 第1部および第2部
• 特定材料評価（PMA）事前承認: TÜVファイル 1326W043219
• NACE MR0175/ISO 15156-3:2015適合 (石油・天然ガス産業 - H₂S含有環境用材料 - パート3: 耐割れ性CRAおよびその他の合金) タイプ4aおよび4c材料
• ANSI/NACE MR0103/ISO 17495-1:2016適合 (石油精製環境における硫化物応力割れ耐性金属材料) 高合金オーステナイト系ステンレス鋼およびニッケル合金

注意: 600℃ (1110°F) 以上の温度では金属間化合物が析出するため、この温度域への長時間曝露は避けてください。

冷間成形

Sanicro® 35の曲げに必要な力は、標準的なオーステナイト系ステンレス鋼よりも大きくなります。これは耐力が高いため当然のことです。しかし、本グレードの優れた成形性により、タイトな曲げ半径での冷間曲げが可能です。

耐食性詳細

全面腐食

Sanicro® 35は、クロムおよびモリブデン含有量が少ないステンレス鋼と比較して塩酸に対する良好な耐性を示し、塩酸が存在する環境で有用です（図1参照）。

硫酸および硝酸に対しても高い耐性を持ちます。等腐食線図は図2および図3に示します。

ギ酸と酢酸の混合物でも良好な性能を発揮します（表1参照）。

表1. 沸騰条件下における酢酸 (CH₃COOH) とギ酸 (HCOOH) の混合物中でのSanicro® 35の腐食速度

酢酸濃度 (%)	50	50	50	50
ギ酸濃度 (%)	10	15	20	25
腐食速度 (mm/年)	0.00	0.00	0.00	0.01

アルカリ性条件下でも優れた性能を示し、苛性ソーダ溶液において高い耐食性を持ちます（表2参照）。

表2. さまざまな濃度と温度における水酸化ナトリウム (NaOH) 中でのSanicro® 35の腐食速度

NaOH濃度 (%)	40	50	60	70
温度 (℃)	120	120	120	130
腐食速度 (mm/年)	0.06	0.05	0.03	0.01

ピット腐食

Sanicro® 35の主な利点の一つは、ピット腐食に対する優れた耐性です。この耐性は、クロム、モリブデン、窒素の高含有量に由来します。PREN値（ピット腐食耐性当量数）は、化学組成に基づくピット腐食耐性の比較・評価に用いられます。

PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N (質量%)

Sanicro® 35の公称PREN値は約52で、ニッケル合金Sanicro 625 (Alloy 625) と同等です。これは、海水用途で一般的に使用されるスーパーデュプレックス鋼や6%Moオーステナイト鋼のPREN値（例：Sandvik SAF 2507およびSandvik 254 SMOは最小42.5）よりも大幅に高い値です。

臨界ピット温度 (CPT) は、ASTM G48方法Cに従い6% FeCl₃溶液で測定されました。また、変法ASTM G150試験（3M MgCl₂溶液、定電位法）でも測定されています。測定されたCPT値は表3に示します。

表3. Sanicro® 35とSandvik 254 SMOのCPT値比較

合金	CPT (℃)
	変法G150 (3M MgCl₂)	ASTM G48方法C
Sanicro 35	110	>85¹⁾²⁾
Sandvik 254 SMO	67	65³⁾
Alloy C276	N/A	>85¹⁾²⁾
Alloy 625	N/A	>85¹⁾²⁾

1) ASTM G48規格によれば、本方法は85℃までの使用向けに開発された。
2) 方法C
3) 方法E

隙間腐食

隙間腐食耐性はピット腐食耐性と同等に重要です。Sanicro® 35は塩化物環境において優れた隙間腐食耐性を示します。臨界隙間腐食温度 (CCT) は、ASTM G150に従い1M NaCl中で定電位法により、またASTM G48に従いHClで酸性化した6% FeCl₃試験液中での浸漬試験により測定されました（表4参照）。

表4. 各種試験法によるSanicro® 35と諸合金のCCT値比較

合金	CCT (℃)
	ASTM G150¹⁾	ASTM G48方法D²⁾	ASTM G48方法F³⁾
Sanicro 35	100	52.5	45
Alloy C276	—	52.5	42.5
Alloy 625	—	45	25
Sandvik 254 SMO	75	—	35

1) ISO 18070準拠の隙間形成治具、印加モーメント3 Nm
2) 印加モーメント0.28 Nm
3) 印加モーメント1.58 Nm

実海水試験

加速実験室試験は合金のランキングに有用ですが、実環境での試験も価値があります。Sanicro® 35は、バイオフィルムが活性な30℃の天然海水中で90日間、また0.5 ppm残留塩素を含む高温塩素殺菌海水中で試験されました（表5）。

表5. 実海水中での平板試験片 (P120研磨面) の試験結果

試験条件	ピット腐食	隙間腐食¹⁾
30℃ 天然海水	なし	なし
80℃ 塩素殺菌海水 (残留塩素0.5 ppm)	なし	N/A

1) ISO 18070準拠隙間形成治具、隙間圧力3 N/mm²

応力腐食割れ (SCC)

ASTM 316タイプの一般的なオーステナイト鋼は、約60℃ (140°F) 以上の塩化物含有溶液で塩化物誘起SCCを受けやすくなります。この感受性はニッケル含有量の増加とともに低下し、クロム含有量20%以上も有益です。Sanicro® 35はSCCに対する優れた耐性を示します。表6は40%塩化カルシウム溶液でのSCC試験結果を示し、Sanicro® 35は100℃で実際の引張強さの90%に相当する定荷重試験で500時間以上、割れや腐食なしで耐えました。90% UTSという高荷重は試験片に塑性変形を自然に生じさせます。

表6. 通気40% CaCl₂溶液、100℃ (210°F)、pH 6.5における各合金のSCC試験結果

合金	UTSの%	破断までの時間 (h)	備考
Sanicro 35	90	>500	腐食なし
Sanicro 28	90	>500	腐食なし
ASTM TP 316	90	<70	ピット腐食と割れ

Sanicro® 35は、NACE MR0175/ISO 15156試験レベルVI環境においてSCCを受けません。NACE TM0198に従い、冷間加工されたSanicro® 35材料 (140 ksiおよび180 ksi) で定ひずみ速度試験 (SSRT) を実施。環境はH₂S分圧500 psia、CO₂分圧500 psi、20質量% NaCl溶液、温度175℃±3℃。両材料とも延性破面を示し、不活性環境と比較して破断時間、破断伸び、塑性ひずみ、断面収縮の比率が≥92%であり、SCCがないことを示しています。

水素脆化

Sanicro® 35は高いオーステナイト相安定性を持つため、予想通り水素脆化に対する優れた耐性を示します。析出硬化型ではないため、後者が経験する水素脆化の懸念はありません。

固溶熱処理済みSanicro® 35材料は、4℃の3% NaCl、-1050 mV (SCE) で2種類の荷重条件下で定荷重試験を行った結果、割れは発生しませんでした（表7）。これは本合金が水素脆化の傾向がなく、潜水用途に適した選択肢であることを示しています。

表7. 4℃、3% NaCl、-1050 mV SCEでの定荷重試験結果

荷重/耐力 (%)	荷重 (MPa)	破断までの時間 (h)	割れの有無
100	427	>500	なし
120	509	>500	なし

管板への拡管

Sanicro® 35は、標準的なオーステナイト系ステンレス鋼と同様の方法で管板へ拡管できます。

熱処理

チューブは固溶熱処理済み状態で供給されます。追加加工後の熱処理が必要な場合は、サンドビックにお問い合わせください。

供給形態

Sanicro® 35はシームレスチューブおよびパイプとして供給可能です。

溶接

Sanicro® 35の溶接性は良好で、適切な融接法としてTIG溶接 (GTAW) が推奨されます。

• 熱入れは低く、最大1.2 kJ/mm、層間温度は最大100℃とすること
• ストリンガービード溶接技法を使用すること
• 予熱および溶接後熱処理は不要
• 溶接後は酸化皮膜と熱変色を完全に除去するため、徹底的な清掃を行うこと
• TIG溶接では、Ar+2%N₂をシールドガスおよびバッキングガスとして推奨（溶接継手の機械的性質と耐食性の最良の組み合わせを得るため）

完全オーステナイト系ステンレス鋼およびニッケル基合金の溶接では、拘束条件下で溶接金属の熱割れリスクが懸念されますが、Sanicro® 35は非常に高い純度を持つため、ほとんどのニッケル基合金よりも熱割れ感受性が低いです。

ガスシールドアーク溶接の充填材として、ニッケル合金UNS N06059 (ERNiCrMo-13, NiCr23Mo16) ワイヤまたはロッドを推奨します。充填材なしの溶接は、溶接そのままの状態では避けてください。