ステンレス、本当に理解していますか？ステンレスの知識もバッチリ！

ステンレス鋼は、機器の作業で接触する最も一般的な鋼材の 1 つです。ステンレス鋼の知識を知ることは、楽器担当者が楽器の選択と使用を非常にうまくコントロールするのに役立ちます。

ステンレス鋼とは、ステンレス耐酸鋼の略称です。空気、蒸気、水などの弱い腐食媒体に強い鋼種やステンレス鋼をステンレス鋼と呼び、化学腐食媒体、つまり酸、アルカリ、塩などによる化学的攻撃に強い鋼種を耐酸鋼と呼びます。

ステンレス鋼とは、空気、蒸気、水などの弱い腐食性媒体や、酸、アルカリ、塩などの化学腐食性媒体に対しても腐食しにくい鋼を指します。ステンレス耐酸鋼とも呼ばれます。実際の用途では、弱腐食性媒体による腐食に強い鋼はステンレス鋼と呼ばれることが多く、化学媒体による腐食に強い鋼は耐酸性鋼と呼ばれます。両者の間には化学組成の違いがあるため、前者は化学媒体による腐食に耐性がない可能性がありますが、後者は通常ステンレスです。ステンレス鋼の耐食性は、鋼に含まれる合金元素によって決まります。

一般的なカテゴリ:

通常、金属組織に応じて次のように分類されます。

通常、一般的なステンレス鋼は金属組織によりオーステナイト系ステンレス鋼、フェライト系ステンレス鋼、マルテンサイト系ステンレス鋼の3つに分類されます。この3つの独自の金属組織をベースに、ニーズや目的に応じて二相鋼、析出硬化型ステンレス鋼、鉄含有量50％未満の高合金鋼が導き出されました。

1. オーステナイト系ステンレス鋼。

面心立方晶の結晶構造であるオーステナイト組織（この組織をCY相とも言います）を主母材とするステンレス鋼です。非磁性であり、主に冷間加工によって強化されます（冷間加工によってある程度の磁性が発生することもあります）。米国鉄鋼協会は、304 の場合と同様に、200 および 300 番台の番号を使用してそれらを指定します。

2. フェライト系ステンレス鋼。

ステンレス鋼の一種で、体心立方晶構造のフェライト組織、すなわち（相）を主成分とする鋼です。この種のステンレス鋼は磁性を有しており、通常の状態では熱処理によって硬化することができません。ただし、冷間加工により若干の強度が得られます。米国鉄鋼協会では、ラベルとして 430 と 446 を使用しています。

3. マルテンサイト系ステンレス鋼。

ステンレス鋼の一種で、母相がマルテンサイト組織であるものがあります。このマルテンサイト組織は体心立方体または立方体の形状を有する。磁性があり、熱処理により機械的特性を調整できます。米国鉄鋼協会は、それらを番号 410、420、および 440 で指定します。マルテンサイトは、高温ではオーステナイト構造になります。適切な速度で室温まで冷却すると、オーステナイト組織はマルテンサイトに変態し、硬化が達成されます。

4. オーステナイト系フェライト系（二相）ステンレス鋼。

ステンレス鋼には、母相にオーステナイト相とフェライト相の両方を持つ種類があります。このステンレス鋼では、副相マトリックスの含有量は通常 15% を超えます。磁性があるため、冷間加工により強化可能です。 329 は典型的な二相ステンレス鋼です。二相鋼はオーステナイト系ステンレス鋼と比較して強度が高く、耐粒界腐食性、耐塩化物応力腐食性、耐孔食性が大幅に向上します。

5. 析出硬化型ステンレス鋼。

マトリックスがオーステナイトまたはマルテンサイト構造を示し、析出硬化処理によって硬化できるステンレス鋼は、米国鉄鋼協会によって 600 シリーズ番号 (17-4PH である 630 など) が付けられます。

一般に、合金を除けばオーステナイト系ステンレス鋼は耐食性に優れています。腐食性の低い環境では、フェライト系ステンレス鋼を使用できます。軽度の腐食環境において、材料に高強度や高硬度が要求される場合には、マルテンサイト系ステンレス鋼や析出硬化系ステンレス鋼が使用できます。

特徴と用途

表面技術

厚さの区別

1. 製鉄機械の圧延工程では、熱によりローラーがわずかに変形し、圧延板の板厚にばらつきが生じます。通常、厚みは中央が厚く、両側が薄いです。板の厚さを測定する場合、州は板の頭の中央部分を測定する必要があると規定しています。

2. 市場と顧客のニーズに応じて、これが公差が生じる理由です。これらは通常、たとえば、大きな公差と小さな公差の 2 つのカテゴリに分類されます。

錆びにくいステンレスって何ですか？

ステンレス鋼の腐食に影響を与える主な要因は 3 つあります。

1. 合金元素の含有量。

一般的にクロム含有量が10.5％あれば錆びにくいと言われています。クロムとニッケルの含有量が多いほど、耐食性は向上します。たとえば、304 材料の場合、ニッケル含有量は 8 ～ 10%、クロム含有量は 18 ～ 20% である必要があります。このようなステンレス鋼は、通常の状況では錆びません。

2. 生産会社の製錬プロセスもステンレス鋼の耐食性に影響します。

優れた製錬技術、高度な設備、高度なプロセスを備えた大規模なステンレス鋼工場では、合金元素の制御、不純物の除去、ビレットの冷却温度の制御を確実に行うことができます。したがって、製品の品質は安定しており、信頼性が高く、本質的な品質が高く、錆びにくいです。それどころか、一部の小規模製鉄所は後進的な設備と後進的なプロセスを持っています。製錬工程で不純物を除去することができないため、製造された製品には必然的に錆が発生します。

3.外部環境、乾燥した気候、良好な換気は錆びにくいです。

空気中の湿度が高いとき、雨天が続いたとき、空気中のpHが高い環境では錆びやすくなります。 304ステンレス製のため、周囲の環境が悪すぎると錆びてしまいます。

ステンレスの錆びの対処法は？

1. 化学的方法

酸洗ペーストまたはスプレーを使用して錆びた部分の再不動態化を促進し、酸化クロム皮膜を形成して耐食性を回復します。酸洗後、すべての汚染物質や酸残留物を除去するために、きれいな水で適切にすすぐことが非常に重要です。すべての加工が完了したら、研磨装置を使用して再度研磨し、研磨ワックスで封止します。局所的な軽い錆の場合は、ガソリンとエンジンオイルを 1:1 の割合で混ぜて使用し、きれいな布で拭いて錆を取り除くこともできます。

2. 機械的方法

最初にサンドブラスト、次にガラスまたはセラミック粒子のショットブラスト、次に消滅、次にブラッシングと研磨です。以前に除去された材料、研磨された材料、または除去された材料によって引き起こされる汚染は、機械的手段によって存在する可能性があります。あらゆる種類の汚染、特に異物の鉄粒子は、特に湿気の多い環境では腐食の原因となる可能性があります。したがって、表面を機械的に洗浄する場合は、乾燥した状態で定期的に洗浄することが最善です。機械的方法の使用は表面をきれいにすることしかできませんが、材料自体の耐食性を変えることはできません。そのため、機械洗浄後に再度研磨装置で研磨し、研磨ワックスで封止することをお勧めします。

一般的に使用されるステンレス鋼のグレードと器具の特性

1. 304 ステンレス鋼は、最も広く使用されているオーステナイト系ステンレス鋼の 1 つです。深絞り部品、酸パイプライン、容器、構造部品、各種機器本体などの製造に適しています。非磁性機器や低温機器・部品の製造も可能です。

2. ステンレス鋼の一種に304Lステンレス鋼というものがあります。これは、析出による特定の条件下での 304 ステンレス鋼の深刻な粒界腐食傾向を解決するために開発された極低炭素オーステナイト系ステンレス鋼です。粒界腐食に対する鋭敏化状態の耐性は 304 ステンレス鋼よりも大幅に優れています。強度が若干低いことを除けば、その他の特性は 321 ステンレス鋼と同じです。主に溶接が必要で固溶処理ができない耐食性の高い機器や部品に使用されます。各種器具本体等の製造にも使用可能です。

3. 304 ステンレス鋼の内部分岐として、304H ステンレス鋼は 0.04% ～ 0.10% の範囲の炭素質量分率を持ち、高温性能の点で 304 ステンレス鋼よりも優れています。

4. モリブデン元素を含む316ステンレス鋼は、鋼にモリブデン元素を添加したステンレス鋼の一つです。鋼に優れた耐還元媒体性と耐孔食性を持たせることができます。海水やその他の様々な媒体において、304ステンレス鋼よりも耐食性に優れています。主に耐孔食材料の分野で使用されるステンレス鋼です。

5. 316L ステンレス鋼は極低炭素鋼です。鋭敏粒界腐食に対する優れた耐性を備えており、石油化学装置の耐食材料などの厚い断面を有する溶接部品や機器の製造に使用できます。

6. 炭素質量分率が 0.04% ～ 0.10% の範囲にある 316H ステンレス鋼は、316 ステンレス鋼の内部分岐であり、316 ステンレス鋼よりも優れた高温特性を備えています。

7. 317 ステンレス鋼は、316L ステンレス鋼よりも耐孔食性が強く、耐クリープ性も 316L ステンレス鋼より優れています。有機酸腐食に強い石油化学設備や装置の製造に使用されます。

8. 321ステンレススチールと呼ばれる素材。チタン安定化オーステナイト系ステンレス鋼です。チタンを添加して耐粒界腐食性を向上させることにより、良好な高温機械的特性も備えています。この材料は極低炭素オーステナイト系ステンレス鋼に置き換えることができます。高温や水素腐食への耐性などの特別な場合を除き、一般的な状況では使用はお勧めできません。

9. 347 ステンレス鋼は、ニオブによって安定化されたオーステナイト系ステンレス鋼です。ニオブを添加することで耐粒界腐食性が向上します。酸、アルカリ、塩などの腐食性媒体に対する耐食性は 321 ステンレス鋼と同等です。溶接性が良く、耐食材や耐熱鋼として使用されます。主に火力発電や石油化学分野で容器、パイプ、熱交換器、シャフト、工業炉の炉管、炉管温度計などに使用されています。

10. 904L ステンレス鋼は、発明されたスーパーオーステナイト系ステンレス鋼です。超完全なオーステナイト系ステンレス鋼です。ニッケルの質量分率は 24% ～ 26% で、炭素の質量分率は 0.02% 未満です。耐食性に優れています。硫酸、酢酸、ギ酸、リン酸などの非酸化性の酸に対して良好な耐食性を示します。また、隙間腐食や応力腐食に対しても優れた耐性を持っています。 70℃以下のさまざまな濃度の硫酸に適しています。また、常圧下でのあらゆる濃度、温度の酢酸やギ酸と酢酸の混酸に対しても優れた耐食性を示します。元の規格 -625 ではニッケル基合金として分類されていましたが、新しい規格ではステンレス鋼として分類されています。中国で入手できるのは同様のグレードの鋼のみで、ヨーロッパのいくつかの機器メーカーは主材料として 904L ステンレス鋼を使用しています。たとえば、E+H の質量流量計測定管は 904L ステンレス鋼で作られており、ロレックスの時計のケースも 904L ステンレス鋼で作られています。

11. 440C ステンレス鋼はマルテンサイト系ステンレス鋼であり、硬化性ステンレス鋼です。ステンレス鋼の中で最も高い硬度を持っています。硬度はHRC57です。主にノズル、ベアリング部品、バルブコア部品、バルブシート部品、バルブスリーブ部品、バルブステム部品などに使用される部品の製造に使用されます。

12. 17-4PH ステンレス鋼は、マルテンサイト系析出硬化型ステンレス鋼で、硬度は HRC44 です。強度、硬度、耐食性に優れていますが、300℃を超える温度では使用できません。大気および希酸または塩に対して優れた耐食性を持っています。耐食性は304ステンレス鋼、430ステンレス鋼と同等です。オフショアプラットフォーム、タービンブレード、バルブコア、バルブシート、スリーブ、バルブステム、その他の部品の製造によく使用されます。

計測機器の専門分野では、汎用性とコストの問題を考慮して、通常はオーステナイト系ステンレス鋼を選択する順序になります。

304ステンレス鋼、304Lステンレス鋼、316ステンレス鋼、316Lステンレス鋼があります。 317 ステンレス鋼、321 ステンレス鋼もあります。 347ステンレス鋼や904Lステンレス鋼もあります。その中で、317 ステンレス鋼はあまり使用されず、321 ステンレス鋼は推奨されません。347 ステンレス鋼は高温耐食性のために使用され、904L ステンレス鋼は各メーカーの一部のコンポーネントのデフォルトの材料にすぎません。デザインでは、904L ステンレス鋼は一般的に積極的に選択されません。

楽器の設計や選択の際、楽器の材質がパイプの材質と異なる場合がよくあります。特に高温条件下で作業する場合は、機器の材質の選択がプロセス装置またはパイプラインの設計温度と設計圧力を満たしているかどうかに特別な注意を払う必要があります。たとえば、パイプは高温クロムモリブデン鋼ですが、器具はステンレス鋼でできています。この場合、問題が発生する可能性が非常に高くなります。必ず該当材質の温度・圧力計をご確認ください。

機器の設計と選択のプロセスでは、さまざまなシステム、シリーズ、グレードなど、さまざまな種類のステンレス鋼に遭遇することがよくあります。ステンレス鋼を選択する際には、特定のプロセス媒体条件に加え、温度条件、圧力条件、応力負荷部品の条件、腐食条件、コスト条件などに基づいて、多角的に問題を検討する必要があります。