Sandvik 254 SMO – 海水・塩化物環境向けプレミアム オーステナイト系ステンレス鋼
Sandvik 254 SMO の概要
Sandvik 254 SMO は、海水やその他の攻撃的な塩化物含有媒質での使用向けに開発された高合金オーステナイト系ステンレス鋼です。以下の特性が特長です。
- ピット腐食および隙間腐食に対する優れた耐性、PRE ≥ 42.5（PRE = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N、質量%）
- 全面腐食に対する高い耐性
- 応力腐食割れに対する高い耐性
- 従来のオーステナイト系ステンレス鋼より高い強度
- 良好な溶接性
物理的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 23.0 °C | 8.0 g/cm³ | |
| リサイクル含有率 | — | 82.1 % | 平均リサイクル含有率 |
機械的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| シャルピー衝撃値 | −196.0 °C | 60 J | EN 13445-2 (UFPV-2) および EN 10216-5 |
| 弾性率 | 20.0 °C | 195 GPa | |
| 100.0 °C | 190 GPa | ||
| 200.0 °C | 182 GPa | ||
| 300.0 °C | 174 GPa | ||
| 400.0 °C | 166 GPa | ||
| 500.0 °C | 158 GPa | ||
| 伸び | 23.0 °C | 35 % | 最小値 |
| 伸び（A2） | 23.0 °C | 35 % | 最小値 |
| 硬さ（ロックウェル B） | 23.0 °C | 96 HRB | 最大値 |
| 引張強さ | 23.0 °C | 675–850 MPa | |
| 0.1%耐力（Rp0.1） | 20.0 °C | 340 MPa | 最小値 |
| 100.0 °C | 270 MPa | 最小値 | |
| 200.0 °C | 225 MPa | 最小値 | |
| 300.0 °C | 200–205 MPa | 最小値 | |
| 350.0 °C | 195 MPa | 最小値 | |
| 400.0 °C | 185–190 MPa | 最小値 | |
| 450.0 °C | 175 MPa | 最小値 | |
| 500.0 °C | 170–180 MPa | 最小値 | |
| 0.2%耐力（Rp0.2） | 20.0 °C | 310 MPa | 最小値 |
| 100.0 °C | 230 MPa | 最小値 | |
| 200.0 °C | 190 MPa | 最小値 | |
| 300.0 °C | 170–175 MPa | 最小値 | |
| 350.0 °C | 165 MPa | 最小値 | |
| 400.0 °C | 155–160 MPa | 最小値 | |
| 450.0 °C | 145 MPa | 最小値 | |
| 500.0 °C | 140–148 MPa | 最小値 |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 熱膨張係数 | 100.0 °C | 1.60×10⁻⁵ 1/K | 30°Cから当該温度まで |
| 200.0 °C | 1.60×10⁻⁵ 1/K | 30°Cから当該温度まで | |
| 300.0 °C | 1.65×10⁻⁵ 1/K | 30°Cから当該温度まで | |
| 400.0 °C | 1.65×10⁻⁵ 1/K | 30°Cから当該温度まで | |
| 500.0 °C | 1.70×10⁻⁵ 1/K | 30°Cから当該温度まで | |
| 600.0 °C | 1.70×10⁻⁵ 1/K | 30°Cから当該温度まで | |
| 700.0 °C | 1.75×10⁻⁵ 1/K | 30°Cから当該温度まで | |
| 比熱容量 | 20.0 °C | 485 J/(kg·K) | |
| 100.0 °C | 510 J/(kg·K) | ||
| 200.0 °C | 535 J/(kg·K) | ||
| 300.0 °C | 565 J/(kg·K) | ||
| 400.0 °C | 585 J/(kg·K) | ||
| 500.0 °C | 600 J/(kg·K) | ||
| 600.0 °C | 615 J/(kg·K) | ||
| 700.0 °C | 625 J/(kg·K) | ||
| 熱伝導率 | 20.0 °C | 10 W/(m·K) | |
| 100.0 °C | 12 W/(m·K) | ||
| 200.0 °C | 14 W/(m·K) | ||
| 300.0 °C | 16 W/(m·K) | ||
| 400.0 °C | 18 W/(m·K) | ||
| 500.0 °C | 20 W/(m·K) | ||
| 600.0 °C | 21 W/(m·K) | ||
| 700.0 °C | 23 W/(m·K) |
化学組成（質量%）
| 元素 | 含有量 | 備考 |
|---|---|---|
| 炭素（C） | 0.02 % | 最大 |
| クロム（Cr） | 20 % | |
| 銅（Cu） | 0.7 % | |
| 鉄（Fe） | 残部 | |
| マンガン（Mn） | 1 % | 最大 |
| モリブデン（Mo） | 6.1 % | |
| ニッケル（Ni） | 18 % | |
| 窒素（N） | 0.2 % | |
| リン（P） | 0.03 % | 最大 |
| ケイ素（Si） | 0.8 % | 最大 |
| 硫黄（S） | 0.01 % | 最大 |
技術的特性・加工情報
用途分野
Sandvik 254 SMO は以下の用途で使用されます。
- 海水取扱い設備：海水冷却、冷却水配管、バラスト水システム、消火システムなど
- 油圧および計装用チューブ
- パルプ漂白プラント設備
- ガス洗浄システム部品
- 高ハライド含有化学薬品用タンクおよび配管
商標情報: 254 SMO は Outokumpu OY の登録商標です。
認証・承認
- UNS S31254（Sandvik 254 SMO）のシームレスパイプ形態は、ASME ボイラおよび圧力容器コード Section VIII Division 1 に基づく使用承認を取得しています。シームレスタイプのチューブ形態については個別の承認はありませんが、ASME パラグラフ UG-15 により、Section VIII Division 1 のシームレスパイプ設計値をシームレスタイプチューブにも適用可能です。
- NACE MR 0175（油田機器用硫化物応力割れ耐性材料）に適合。
高温暴露に関する注意: 600–1000°C（1110–1830°F）の温度範囲で金属間化合物が析出するため、この温度範囲への長時間暴露は避けてください。
冷間成形
Sandvik 254 SMO は優れた成形性を持ち、非常に小さな曲げ半径での冷間曲げが可能です。冷間曲げ後の焼鈍は通常不要です。
耐食性
全面腐食
純硫酸中では、Sandvik 254 SMO は ASTM TP316 よりもはるかに耐食性が高く、塩化物イオンを含む自然通気硫酸中では「904L」よりも高い耐性を示します（図2参照）。
粒界腐食
Sandvik 254 SMO は炭素含有量が非常に低いため、溶接時などの加熱による炭化物析出のリスクが極めて低いです。600–1000°C（1110–1830°F）で 1 時間感作処理後でもストラウス試験（ASTM A262 Practice E）に合格します。ただし、高合金であるため 600–1000°C で粒界に金属間化合物が析出する可能性があります。これらの析出物は、本鋼種が想定される環境では粒界腐食のリスクとはなりません。したがって、粒界腐食のリスクなしに溶接が可能です。
ピット腐食・隙間腐食
ステンレス鋼のピット腐食および隙間腐食耐性は、クロム、モリブデン、窒素の含有量で決まります。製造・加工（溶接など）も実用性能に極めて重要です。塩化物環境でのピット耐性比較指標として PRE 値（ピット耐性当量）が用いられます。
PRE = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N（質量%）
Sandvik 254 SMO の PRE 値 = ≥42.5。
3% NaCl 中での臨界ピット温度（CPT）の実験結果は図3に示され、Sandvik 254 SMO が塩化物含有水に対して非常に優れた耐性を持つことがわかります。したがって、海水用材料として適しています。
応力腐食割れ（SCC）
ASTM TP304 および TP316 型の一般的なオーステナイト鋼は、約 60°C（140°F）以上の塩化物含有溶液で応力腐食割れ（SCC）を起こしやすくなります。オーステナイト鋼では、ニッケルとモリブデン含有量が高いほど SCC 耐性が向上します。以下の 2 つの加速試験結果は、Sandvik 254 SMO が SCC に対して非常に優れた耐性を持つことを明確に示しています。
沸騰 25% NaCl 溶液（pH=1.5）での SCC 試験、Uベンド試験片
| 鋼種 | 破壊までの時間 | 備考 |
|---|---|---|
| ASTM TP316 | <150 h | ピット腐食 |
| 「904L」 | 破壊なし（1000 h） | 隙間腐食 |
| Sandvik 254 SMO | 破壊なし（1000 h） | 腐食なし |
滴下蒸発法による SCC 試験、応力: 0.9×Rp0.2
| 鋼種 | 破壊までの時間（時間） |
|---|---|
| ASTM TP316 | 105 |
| 「904L」 | 225 |
| Sandvik 254 SMO | 425 |
* 0.1 M NaCl 溶液を 300°C（570°F）で電気加熱した引張試験片に滴下させる試験法。
隙間腐食
一般的なステンレス鋼の弱点は隙間腐食耐性が限られることです。海水中では、ガスケット下、堆積物下、付着物下などで隙間腐食リスクが著しく高まります。60°C（140°F）の天然海水での試験では、Sandvik 254 SMO は長期間暴露しても隙間腐食を受けません。加速隙間腐食試験の結果は図4に示されています。
熱処理
チューブは熱処理済み状態で納入されます。追加加工により熱処理が必要な場合は以下を推奨します。
固溶化焼鈍: 1150–1200°C（2100–2190°F）、水冷。薄肉チューブは最低 1130°C（2060°F）、空冷/水冷。
機械加工
Sandvik 254 SMO は高合金オーステナイト系ステンレス鋼であり、低合金オーステナイト系グレードよりもタフな切削工具が必要です。Sanmac 304/304L や Sanmac 316/316L などの切削性改良グレードと比較して、大幅に低い切削速度を推奨します。
銅/銅合金や類似金属との摩擦は避けてください。金属形態で存在する場合、後続の溶接、熱間加工、熱処理時にクラックを引き起こす可能性があります。
供給形態
シームレスチューブおよびパイプは、外径 230 mm（9.06 in.）までの寸法で供給されます。納入状態は固溶化焼鈍済みホワイトピクルド、またはブライトアニール（光輝焼鈍）プロセスによる固溶化焼鈍済みです。
その他の供給形態:
- 溶接チューブおよびパイプ
- 継手およびフランジ
- 棒鋼
- 鍛造品
- 鋳造品
溶接
Sandvik 254 SMO の溶接性は良好です。適切な融接法は手動金属アーク溶接（MMA/SMAW）およびガスシールドアーク溶接で、TIG/GTAW 法を第一選択とします。
すべての完全オーステナイト系ステンレス鋼と同様に、Sandvik 254 SMO は熱伝導率が低く熱膨張が大きいため、溶接計画を事前に慎重に立て、溶接部の歪みを最小限に抑える必要があります。残留応力が懸念される場合は、溶接後に固溶化焼鈍を実施できます。
推奨熱入力: <1.5 kJ/mm、層間温度: <100°C（210°F）。ストリンガービード溶接技法を使用してください。
ニッケル基で高モリブデン・高クロムの溶加材を使用し、溶接そのままの状態で良好な耐食性を確保してください。
推奨溶加材:
- TIG/GTAW または MIG/GMAW 溶接
- ISO 18274 S Ni 6625 / AWS A5.14 ERNiCrMo-3（例: Exaton Ni60）
- ISO 18274 S Ni 6059 / AWS A5.14 ERNiCrMo-13（例: Exaton Ni59）
- MMA/SMAW 溶接
- ISO 14172 E Ni 6625 / AWS A5.11 ENiCrMo-3（例: Exaton Ni60）
- ISO 14172 E Ni 6059 / AWS A5.11 ENiCrMo-13（例: Exaton Ni59）
データシート更新: 2019-11-06（従来版を置き換え）
金属
- アルミニウム腐食防止：長寿命化のための実証済み戦略
- Printdur® Ni625：3Dプリント用高性能耐食性ニッケル合金
- Sanicro 41 熱間加工ニッケル合金 - 優れた耐食性と溶接性
- Sanicro 41 冷間加工ニッケル合金 - 優れた耐食性と溶接性能
- モネル400 ニッケル銅合金 - 海洋・化学産業向け高強度・耐食性材料
- Sandvik 3R64：高モリブデン含有による優れた耐食性を実現したプレミアム・オーステナイト系ステンレス鋼
- WL 3.3354 グレード F – 高強度・耐食性に優れたアルミニウム合金（AlMg5）
- S32550 超デュプレックスステンレス鋼 (Amazon 256) — 優れた耐食性と高強度
- Sandvik 5R75：チタン安定化オーステナイト系プレミアムステンレス鋼
- 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
- WL 3.3354 Oグレード – 耐食環境向け高性能マグネシウム合金