Sandvik 2RK65™：過酷な腐食環境に対応する高合金オーステナイト系ステンレス鋼

Sandvik 2RK65™は、プロセス産業における過酷な腐食条件下での使用を目的とした高合金オーステナイト系ステンレス鋼です。本鋼種の主な特長は以下の通りです：

• 酸性環境（硫酸、リン酸、酢酸等）に対する極めて優れた耐食性
• 中性塩化物溶液中での孔食に対する極めて優れた耐性
• ASTM 304およびASTM 316タイプ鋼を大きく上回る隙間腐食耐性
• 応力腐食割れ（SCC）に対する極めて優れた耐性
• 良好な溶接性

本材料の耐食性、機械的特性、物理的特性に関するより詳細な技術情報およびチャートは、マテリアルページ右側の図表に掲載されています。

主な特性

一般物性

特性	温度	値
密度	23.0 °C	8.0 g/cm³

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
弾性係数	20.0 °C	195 GPa	–
弾性係数	100.0 °C	190 GPa	–
弾性係数	200.0 °C	182 GPa	–
弾性係数	300.0 °C	174 GPa	–
弾性係数	400.0 °C	166 GPa	–
弾性係数	500.0 °C	158 GPa	–
伸び	23.0 °C	35 %	最小値、NFA 49-217（最小40%も満足可能）
伸び（A2）	23.0 °C	35 %	最小値
硬さ（ビッカース）	23.0 °C	160 HV	–
引張強さ	23.0 °C	520 – 720 MPa	–
0.1%耐力 (Rp0.1)	20.0 °C	250 MPa	最小値
0.1%耐力 (Rp0.1)	100.0 °C	205 MPa	最小値
0.1%耐力 (Rp0.1)	200.0 °C	185 MPa	最小値
0.1%耐力 (Rp0.1)	300.0 °C	125 – 165 MPa	最小値
0.1%耐力 (Rp0.1)	350.0 °C	115 MPa	最小値
0.1%耐力 (Rp0.1)	400.0 °C	110 – 155 MPa	最小値
0.2%耐力 (Rp0.2)	20.0 °C	230 MPa	最小値
0.2%耐力 (Rp0.2)	100.0 °C	176 MPa	最小値
0.2%耐力 (Rp0.2)	200.0 °C	155 MPa	最小値
0.2%耐力 (Rp0.2)	300.0 °C	136 MPa	最小値
0.2%耐力 (Rp0.2)	400.0 °C	125 MPa	最小値

熱的特性

特性	温度	値	備考
熱膨張係数	100.0 °C	1.55×10⁻⁵ 1/K	30°Cから当該温度までの平均値
	200.0 °C	1.60×10⁻⁵ 1/K
	300.0 °C	1.65×10⁻⁵ 1/K
	400.0 °C	1.70×10⁻⁵ 1/K
	500.0 °C	1.70×10⁻⁵ 1/K
	600.0 °C	1.75×10⁻⁵ 1/K
	700.0 °C	1.75×10⁻⁵ 1/K
比熱容量	20.0 °C	460 J/(kg·K)	–
	100.0 °C	485 J/(kg·K)
	200.0 °C	515 J/(kg·K)
	300.0 °C	545 J/(kg·K)
	400.0 °C	570 J/(kg·K)
	500.0 °C	590 J/(kg·K)
	600.0 °C	605 J/(kg·K)
	700.0 °C	615 J/(kg·K)
熱伝導率	20.0 °C	12 W/(m·K)	–
	100.0 °C	14 W/(m·K)
	200.0 °C	16 W/(m·K)
	300.0 °C	18 W/(m·K)
	400.0 °C	20 W/(m·K)
	500.0 °C	22 W/(m·K)
	600.0 °C	23 W/(m·K)
	700.0 °C	25 W/(m·K)

電気的特性

特性	温度	値
電気抵抗率	20.0 °C	9.4×10⁻⁷ Ω·m
	100.0 °C	9.9×10⁻⁷ Ω·m
	200.0 °C	1.07×10⁻⁶ Ω·m
	300.0 °C	1.13×10⁻⁶ Ω·m
	400.0 °C	1.15×10⁻⁶ Ω·m
	500.0 °C	1.17×10⁻⁶ Ω·m
	600.0 °C	1.15×10⁻⁶ Ω·m
	700.0 °C	1.18×10⁻⁶ Ω·m

化学成分（質量%）

元素	含有量	備考
炭素（C）	0.02 %	最大
クロム（Cr）	20 %	–
銅（Cu）	1.5 %	–
鉄（Fe）	残部	–
マンガン（Mn）	1.8 %	–
モリブデン（Mo）	4.5 %	–
ニッケル（Ni）	25 %	–
リン（P）	0.03 %	最大
ケイ素（Si）	0.5 %	–
硫黄（S）	0.015 %	最大

技術的特性・加工性

適用分野

Sandvik 2RK65™の典型的な用途は、油精製所、化学・石油化学プラント、パルプ・製紙産業、鉱山・冶金産業、食品産業、海水冷却システムなど多岐にわたります。本鋼種は、塩化物汚染を含む高温水を使用する熱交換器において、標準的なオーステナイト系ステンレス鋼に代わる優れた選択肢となります。

認証・規格承認

• ASMEボイラーおよび圧力容器規格 第VIII編 第1分冊 建設用として承認
• VdTÜV-Werkstoffblatt 421（オーステナイト系圧延・鍛造鋼）

高温使用時の注意：約550°C（1,020°F）以上の温度に長時間曝露すると、金属間化合物が析出し、機械的特性および耐食性に悪影響を及ぼす可能性があるため、長時間の高温暴露は避けてください。

冷間加工

Sandvik 2RK65™は優れた延性を有し、現代的な工法・機械で達成可能な最小曲げ半径まで冷間曲げが可能です。冷間曲げ後の焼鈍は通常不要です。ただし、大幅な冷間加工が施され、応力腐食割れ（SCC）の懸念がある環境で使用される場合は、固溶焼鈍（熱処理の項を参照）を推奨します。

ドイツにおける圧力容器用途では、VdTÜV-Wb 421に従い、冷間変形後に熱処理が要求される場合があります。熱処理は固溶焼鈍により実施してください。

耐食性（詳細）

全面腐食

本鋼種は元々硫酸環境での使用向けに開発されました。その優れた耐性は、高モリブデン含有と銅添加によって達成されています。図1は、脱気硫酸におけるSandvik 2RK65™、Sanicro® 28、ASTM 316Lの等腐食線図です。

湿式法で製造される工業用リン酸には、原料のリン鉱石由来の不純物（塩化物イオン、遊離フッ化物イオン等）が含まれます。Sandvik 2RK65™は多くのリン酸プラント用途および工業用酸の取り扱いにおいて実績があります。しかし、最も過酷な腐食条件下では、リン酸用途専用に開発されたSanicro® 28がより優れた耐食性を発揮します。

純粋な酢酸においては、Sandvik 2RK65™とASTM 316Lは常圧下で全温度・全濃度範囲で完全に耐食します。しかし、昇温・加圧条件下ではASTM 316Lが腐食されるのに対し、Sandvik 2RK65™は耐食性を維持します。酢酸製造の実務経験では、ギ酸汚染酢酸は常に腐食性を示します。この環境下ではSandvik 2RK65™がASTM 316Lよりもはるかに優れています（表1参照）。実運用経験でも、ASTM 317Lに対するSandvik 2RK65™の優位性が確認されています。

ギ酸、草酸、乳酸、塩酸、フッ化水素酸等の各種酸においても、高モリブデン含有の利点を活かし、従来のASTM 316Lタイプ鋼より優れた耐食性を示します。一方、硝酸環境では、ASTM 304LやASTM 310Lタイプ鋼（これらは一般的に硝酸用途に使用される）の方が、モリブデン含有量が少ない分、Sandvik 2RK65™より耐食性に優れます。

高クロム・高ニッケル含有により、Sandvik 2RK65™はASTM 304およびASTM 316よりも水酸化ナトリウム環境で優れた耐食性を持ちます（図7参照）。

応力腐食割れ（SCC）

通常のオーステナイト系ステンレス鋼（ASTM 304、ASTM 316タイプ）は、約60°C（140°F）以上の塩化物含有溶液でSCCを起こしやすくなります。100°C（212°F）以上では、ppmオーダー（10⁻⁴%）という極めて低い塩化物濃度でもSCCが発生します。Sandvik 2RK65™のニッケル含有量25%は、実用条件下で極めて優れたSCC耐性を提供します。塩化カルシウム試験でも、ASTM 304、ASTM 316に対する優位性が確認されています（図9）。閾値応力（最大試験時間内に破壊を誘発する応力）は、Sandvik 2RK65™の方が著しく高く、引張強さの0.9倍まで耐えられます。オートクレーブ試験でも、様々な塩化物濃度・温度条件下でASTM 304、ASTM 316タイプより優れたSCC耐性が示されています（図10）。溶接後熱処理を行わない溶接部の残留応力は材料の耐力に等しいことが多く、応力比（印加応力/引張強さ）で0.3–0.5となり、これはASTM 304、ASTM 316の閾値応力を超えるため、これらの鋼種ではSCCが発生するリスクがあります。

孔食

高クロム・高モリブデン含有により、本鋼種は孔食に対して非常に強い耐性を持ちます。これは、塩化物含有プロセス液や海水冷却での豊富な実務経験によって裏付けられています。図8に示す通り、中性溶液（pH=6、海水相当の塩化物濃度、電位400 mV SCE）における平均臨界孔食温度（CPT）は約75°C（165°F）であり、これはASTM 316より50°C（120°F）、Alloy 825（21Cr-42Ni-3Mo）より20°C（68°F）高い値です。

隙間腐食

実験室試験および実務経験の両方で、Sandvik 2RK65™がASTM 316Lより実質的に優れた隙間腐食耐性を持つことが確認されています（表2参照）。ただし、特に塩化物含有溶液では、隙間を設計段階で極力排除することが重要です。

表2. 通気静止NaCl溶液（1.8% Cl⁻、pH=6）中での隙間腐食試験結果（試験期間58日、隙間部/非隙間部面積比 1/12）

鋼種	隙間腐食発生率 (%)			最大浸透深さ (mm)
	50°C	60°C	70°C	50°C	60°C	70°C
Sandvik 2RK65	–	0	0	–	0	0
ASTM 316L	38	21	–	0.20	0.16	–

熱処理

チューブは熱処理済み状態で供給されます。追加工後に熱処理が必要な場合は以下を推奨します。

固溶焼鈍: 1,080–1,150°C（1,975–2,100°F）、5–30分、空冷または水冷で急冷。

供給形態

シームレスチューブ・パイプ: 外径230 mm（9.1 in.）まで、固溶焼鈍・白酸洗い仕上げまたは光輝焼鈍仕上げで供給。お客様の図面に従った曲げ加工および、要請があれば曲げ後の焼鈍も可能です。

継手類: 90°エルボはANSI B16.9準拠で標準品として製造（該当する場合はASTM A403準拠）。フランジはANSI B16.5準拠で、スリップオンフランジ（Class 150）およびウェルドネックフランジ（Class 300）を標準とし、ASTM A182関連項にも対応。その他の規格やレジューサー、チーズ、カップリング等も要相談で供給可能です。

その他の供給形態:

• 溶接チューブ・パイプ
• ストリップ（焼鈍材または各種硬度の冷間圧延材）
• ワイヤー（引抜きまたは研磨）
• 棒鋼
• 板・シート
• 鍛造チューブシート
• 溶接消耗品

溶接

Sandvik 2RK65™の溶接性は良好です。予熱なしで溶接可能で、通常は溶接後熱処理も不要です。適切な融接法として、被覆アーク溶接（MMA/SMAW）とガスシールドアーク溶接があり、TIG/GTAW法を第一選択とします。

完全オーステナイト系ステンレス鋼の共通特性として、熱伝導率が低く熱膨張率が高いため、溶接計画は事前に慎重に立て、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、溶接後に固溶焼鈍を実施できます。

推奨溶接条件：熱入力 <1.0 kJ/mm、層間温度 <100°C（210°F）。ストリングヤービード溶接技術を適用してください。

推奨肉盛り材:

• TIG/GTAWまたはMIG/GMAW溶接: ISO 14343 S 20 25 5 Cu L / AWS A5.9 ER385（例: Exaton 20.25.5.LCu）
• MMA/SMAW溶接: ISO 3581 E 20 25 5 Cu N L R / AWS A5.4 E385-16（例: Exaton 20.25.5.LCuR）
• 肉盛り溶接（チューブシート、高圧容器のオーバーレイ）: ISO 14343 S 20 25 5 Cu L ワイヤーまたはストリップ電極を推奨。Sandvik 2RK65™と同等の耐食性が要求される場合に適用。