「DOS テスター ® D-15M」による鋼種別の鋭敏化測定の紹介
テナイト系ステンレス鋼を用いる際には SCC を1. はじめに防ぐために、鋭敏化の度合い（鋭敏化度）を明らか（1）

化学プラントでは、耐酸・耐食性を有するさまざにし材料の状態を把握する必要がある 。

まな材料が用いられるが、その中の一つにオース当社では、現場で容易に鋭敏化度を測定できるテナイト系ステンレス鋼がある。オーステナイト系機器として「DOS テスター ® D-15M」（図 1）を開ステンレス鋼は耐食性にすぐれるため広く普及し発し、販売している。DOS テスター ® は、鋭敏化ているが、応力腐食割れ（Stress Corrosion Cracking：度を定量的に評価できる装置であるが、持ち運びSCC）による損傷リスクを有する。SCC は「材料」やすく、操作やデータ出力も簡単であることか「環境」「応力」の 3 因子が相乗することで発生すら、特に事業所外における現場測定に適している損傷であるが、この中の「材料」因子の一つに鋭る。また JIS G0580「ステンレス鋼の電気化学的再敏化（sensitization）が挙げられる。

活性化率の測定方法」で規定される温度（30℃）へ

鋭敏化とは、金属が 500 ～ 850℃に加熱されるの補正や、測定姿勢補正の機能を有しており、再ことにより、結晶粒界にクロム炭化物が析出し、活性化率に相当する鋭敏化度を求めることができその結果結晶粒界近傍に耐食性が劣化する領域

る 。

（2）

（クロム欠乏層）が生成される現象である。鋭敏化

本稿では、オーステナイト系ステンレス鋼の代が起きる温度は「鋭敏化温度」と呼ばれ、鋼種によ表的な 4 種（SUS304、SUS316、SUS321、SUS347）

り異なるが、溶接施工時の入熱や、運転時の加熱に対する DOS テスター ® を用いた鋭敏化度測定をなどの温度管理を誤れば、一般的な作業工程の中紹介する。

でも発生し得る現象である。したがって、オース図1

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配管、ボルト、ナットに至るまで幅広く用いられ

2. 鋼種別の特徴と DOS テスター ® の適用ている。一方、鋭敏化の問題が多く発生している

2.1 DOS テスター ® の鋭敏化度測定方法のも SUS304 である。広く使用されている材料でDOS テスター は、検面に電位を掃引して電気あるため、測定対象も、持ち帰ってラボで測定で学的に腐食と不導体膜形成を起こし、その際のアきるボルトやナットなどから、現場で直接鋭敏化

ノード電流密度の挙動により鋭敏化の度合いを定を測定する必要がある大型タンクや配管、アン量的に評価する装置である。

カーボルトまで多種多様である。

®

結果は JIS G0580「ステンレス鋼の電気化学的再オーステナイト系ステンレス鋼の中で、SUS304活性化率の測定方法」で規定される、再活性化率は比較的測定時の電流変化が大きいことから、鋭に対応するものであるが、JIS で規定されている敏化傾向を捉えやすい。また、測定後の金属組織温度（30℃）以外の環境で測定した結果に対する温も、他の鋼種より明瞭であることから、総合的に度補正や、測定姿勢補正の機能を有しているた鋭敏化を評価しやすい。

め、プラントなどで実部材を直接計測する目的に

SUS304 の 鋭 敏 化 度 に よ る 金 属 組 織 の 違 い を
図 2 に示す。鋭敏化度が高い材料ほど粒界近傍が適した仕様となっている。
オーステナイト系ステンレス鋼の鋭敏化度測定

腐食して溶け出し、粒界部分が太い線状に見えてでは、一般的に硫酸とチオシアン酸カリウムの試いる。

験液（0.5 mol/l H2SO4 - 0.01 mol/l KSCN）を用いる
2.3 SUS316が、電位を掃引しても十分な電流密度が得られな い材料には、高感度試験液（1.0 mol/l H2SO4 -SUS316 は、Mo を添加することで耐食・耐酸性

0.1 mol/l KSCN）を用いる場合もある。また測定後を高めており、腐食環境（海水や薬品タンク内）での検面は電気化学的に腐食を起こしたことにより広く用いられている。また、高いクリープ強度を金属組織が現れる。鋭敏化が進んでいるほど粒界有することから、高温用部材にも用いられていが溝状に腐食され、結晶粒界が明瞭に見えるようる。になるため、鋭敏化度の計測に加え、金属組織をSUS316 は耐 SCC 性が高いが、加熱時間・加熱観察することで、材料の状態を総合的に判断する

温度によっては、鋭敏化されて SCC を起こす可能ことができる。

性がある。その対策として材料の炭素含有量を減らした SUS316L（Low Carbon）が用いられることが2.2 SUS304ある。前述のとおり鋭敏化は粒界にクロム炭化物

SUS304 は、オーステナイト系ステンレス鋼のが析出した結果、耐食性が劣るクロム欠乏層が生中でも最も一般的な鋼種である。クロム・ニッケじる現象であるため、炭素濃度を減らすことでクル系ステンレス鋼（18Cr-8Ni ステンレス鋼）と言わロム欠乏層の発生を遅らせ、結果的に鋭敏化を防れており、耐食性を得るために Cr を、またオースぐことができる。しかし長時間鋭敏化温度に曝露テナイト相を安定化させるために Ni を添加してされれば、いずれは鋭敏化が起きるので注意が必いる。

要である。

ばくろ

SUS304 は、大気中において耐食性や耐孔食性

SUS316 は測定中に十分な電流密度が得られなにすぐれ、溶接性も良いことから、大型タンクや、い傾向があるため、測定には高感度液を用いるこ—

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SUS316 の 鋭 敏 化 度 に よ る 金 属 組 織 の 違 い を
図 3 に示す。SUS304 と同様、鋭敏化度が高い材料は粒界が選択的に腐食されるため、太い線として現れている。

（a）鋭敏化度：0％（a）鋭敏化度：0％（b）鋭敏化度：約 3.7％（b）鋭敏化度：約 3.4％（c）鋭敏化度：約 40.8％（※ 1） 鋭敏化度の結果は、測定時の温度および測定姿勢を DOS テスター ® D-15M で自動補正した値である。粒度補正は実施していない。
図2

SUS304 の鋭敏化度による金属組織の違い（c）鋭敏化度：約 31.0％とが多い。しかし、冬季の屋外など試験温度が低（※ 1） 鋭敏化度の結果は、測定時の温度および測定姿勢を DOS テスター ® D-15M で自動補正した値である。粒度補正は実施していない。

い場合は反応が進まず、高感度液を用いても十分な電流密度が得られない場合があるため、温度管

図3

理などの対策が必要となる。
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SUS316 の鋭敏化度による金属組織の違い
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2.4 SUS321 および SUS347

度だけでは評価が難しい場合があり鋭敏化度測定

SUS321 および SUS347 は、Ti や Nb などの炭化後の金属組織評価は必須である。そのため測定後物安定化元素を添加して、Cr の代わりにこれらのに金属組織を正確に評価できるよう、測定前に検物質と炭素を結び付けることでクロム炭化物の生面を丁寧に研磨する必要がある。

成を抑え、鋭敏化を抑制する材質である。SUS321、

SUS321 および SUS347 の鋭敏化度による金属組

SUS347 はともに高温強度や耐粒界腐食性が高く、織の違いを図 4 および図 5 に示す。いずれも鋭敏SCC への感受性が低いことから、高温環境下で使化した材料では粒界が太い線状に現れている。

用されることが多い。しかしこれらの材料でも、

3. まとめ

鋭敏化温度にさらされる時間が長くなれば鋭敏化発電所やプラントで用いられているさまざまなは避けられない。
SUS321、SUS347 の鋭敏化を測定する際にも試材料の中には、施工や使用環境により鋭敏化が避験温度が低いと十分な電流密度が得られない場合けらないものもある。SCC を防ぐためには定期点があるため、外気温が低い環境では温度管理など検が必須となるため、現場で簡単に鋭敏化度を測対策が必要となる。また、特に SUS347 は鋭敏化定できる DOS テスター ® を役立てていただけると（a）鋭敏化度：0％（a）鋭敏化度：0％（b）鋭敏化度：約 19.1％（b）鋭敏化度：約 50.1％（※ 1） 鋭敏化度の結果は、測定時の温度および測定姿勢を DOS テスター ® D-15M で自動補正した値である。粒度補正は実施していない。

（※ 1） 鋭敏化度の結果は、測定時の温度および測定姿勢を DOS テスター ® D-15M で自動補正した値である。粒度補正は実施していない。

図4

SUS321 の鋭敏化度による金属組織の違い
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図518—

SUS347 の鋭敏化度による金属組織の違い考える。なお DOS テスター ® は海外への販売実績

参考文献もあり、海外での簡易検査や製品の品質検査にも（1） 陳家福、相馬才晃、松田史朗、杉本克久：高活用されている。
JIS G0580 では、オーステナイト系ステンレス鋼の温水溶液中における鋭敏化 SUS304 鋼の表面再活性化率測定について規定しており、代表鋼種皮膜の性状と応力腐食割れ感受性の関係、防として本稿で紹介した SUS304、SUS316、SUS321、

食技術、Vol.38、No.4、1989、pp.203-210

SUS347 の 4 種が記載されている。DOS テスター ®

（2） 森安あかね、三谷幸寛：鋭敏化度測定器「DOSは現状はこれら 4 種にのみ対応しているが、今後テスター D-15M」、IIC REVIEW、No.54、2015/10、は、二相ステンレス鋼など対応鋼種の拡大を検討

pp.78-81

していく。
文責
計測事業部 材料試験部

浅野 晴香

計測事業部 材料試験部 次長

三谷 幸寛

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