１．はじめに新技術・新製品

建築設備用配管の分野では，配管設備のイニシャル費用を極力抑える傾向から主に炭素鋼鋼管が使用されている（約９０％といわれている）。
一方，建築物は１００年住宅を謳い文句とする住宅メーカーもあるように，長期耐用を要求する傾向が強まりつつある。この傾向は建築の付帯設備でも同等であり，高機能で安価な製品の開発が急がれるところである。
（１）建築物は今後，スクラップ＆ビルドから地震・災害に強い長期耐用の対応を要求されると予測される。一部，耐食性を重視する用途にステン
レ ス鋼鋼管（SUS３０４）が使用される場合があるが，経済性の観点から炭素鋼鋼管やライニング鋼管および樹脂管が主に使用されている。これらの配管材料は耐用年数と継手などの耐久性から，寿命は２０年程度といわれている。
一方，建築物はますます長寿命化傾向に進んで新たな建築設備用配管としてのフェライト系ステンレス鋼鋼管（SUS４３０LXTP）の紹介

おり，建築設備用配管にも一層の長期耐久性や高機能性が要求される。
（２）フェライト系ステンレス鋼鋼管（SUS４３０LX）
は，近年の精錬技術の進歩によりSUS４３０の成分の低炭素化および安定化元素を添加することにより，耐食性，溶接性，加工性等の品質を向上させた配管材料として，建築設備用の新たな配管システムとして提案するものである。
フェライト系ステンレ ス鋼鋼管を使用した建築

君塚

光文

ネクストパイピング㈱

設備業界初の実績例として，新技術・新製品をここに紹介する。
（３）ネクストパイピング㈱は，上記のような時代の流れを先取りし，従来の炭素鋼鋼管からニッケルを含まないことで経済的メリットのあるフェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS
４３０LX）を長寿命で軽量かつ安価な建築設備用配管として，提供・普及させるために設立された会社である。
２．フェラ イト系ステンレス鋼鋼管とは２－１ ステンレス鋼耐食のしくみ
ステンレ ス鋼が「錆びにくい」のは，含有されているクロム（Cr）の高い耐食性によるものであ

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７年５月号

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る。鉄にクロムを添加すると，鋼の表面に薄い保最も重要な特性である耐食性は，クロム添加によ護皮膜（不動態皮膜）が生成され（図－１），適切る不動態皮膜で確保され，適切な環境で用途選択な環境で使用されれば腐食しないので（高耐食性して使用すれば，錆びにくく，優れた特性を発揮が確保され配管長寿命化），適切な用途選択をすする。

れば優れた特性（高耐食性）を発揮する（図－２）。

耐食性の比較で，電位が高くなると錆びにくく

ステンレ ス鋼には，大別すると，ニッケルを含なり，フェライト系ステンレス鋼鋼管（SUS４３０LX）はむオーステナ イト系ステンレ ス鋼（代表鋼種：炭素鋼鋼管SGPに比較して高耐食性である（図－SUS３０４）とニッケル（Ni）を含まないフェライト３）。

系ステンレ ス鋼（代表鋼種：SUS４３０）がある。フ２－２ フェラ イト系ステンレス鋼の低炭素化

ェライト系ステンレ ス鋼でも水配管に要求される鉄と違いステンレ ス鋼は鋼中の炭素が障害にな

図－１ ステンレス鋼不動態皮膜の模式図◎素地材のクロム（Cr）が外界の酸素（O）と結合し，表面に厚さ２～５nmの薄い不動態皮膜（保護皮膜）を形成⇒この不動態皮膜が腐食の発生を防止。
H２Oで表される網目構造の酸化皮膜（水和オキシ水酸化クロムが中心）。
◎不動態皮膜は，Cr２O３・n◎不動態皮膜は，一般環境下では自己補修能力があり，物理的に破壊されても瞬時に再生するため，耐食性が維持される。

図－２

大気中におけるFeCr
鋼の耐錆性

FeCr
鋼中のCr含有量と腐食量との関係（ステンレス協会：「ステンレスの初歩２０１５」１））
鋼中にCr含有量が増加すると錆びにくくなり，１０％以上になると優れた耐食性を有する。一般にCrを１０.
５％以上含んだ鉄合金をステンレスという。

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BE建築設備 ２０１７年５月号

図－３SGP・SUS
４３０LX・SUS
３０４の孔食レベルの比較

表－１ フェライ
ト系ステンレス鋼鋼管とオーステナイ
ト系ステンレス鋼鋼管の化学組成，機械的性質の比較
化学成分値（％）
CCrNi

フェライト系ステンレ ス鋼

０.
０３０１６.
００ ～SUS
４３０LXTP

以下

１９.
００

オーステナイト系ステンレ ス鋼

０.
０８１８.
００ ～

８.
００ ～

SUS
３０４TP

以下

２０.
００

１１.
００－

機械的性質
TiorNb

引張強度

伸び（N／mm２）

（％）

０.
１０ ～

３６０２０１.
００以上

以上

－

５２０

３５以上

以上

る。その主な理由は，不動態皮膜を形成するクロ用されているが，一部（約１０％）では安心・信頼ムが，溶接加工時の熱や使用時の温度などの作用の観点から病院，食品工場等の配管にはオーステにより炭素と結合して炭化クロムをつくり，周囲ナイト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS３０４系）が使用のクロムを減少させ，腐食などの原因となるためされる場合がある。

である。

３）フェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）

しかし近年の技術革新により，ステンレ ス鋼のとオーステナイト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS３０４）製造（精錬）で低炭素化が進み，さらにチタンやの比較ニオブなど の安定化元素を添加することによっ①SUS
４３０LXは，適切な環境下（残留塩素が低濃て，溶接時の組織変化やクロム炭化物の析出を防度）ではSUS３０４に近い耐食性が確保される。

止し，フェライト系ステンレス鋼の耐久性，加工②SUS
４３０LXの軽量化による施工性・安全性の向性の向上が大幅に図られた高純度フェライト系ス上がSUS３０４と同レベルで可能である。

テンレ ス鋼（または特殊フェライト系ステンレス③SUS
４３０LXは高価で価格変動のあるニッケルを鋼）と称される鋼種が開発，需要開拓され，厨房含有していないので，価格低減および価格安定機器，家電製品，自動車用排ガス装置他，用途が化が図れる。

拡大している。当社が次世代配管材料として提案④加工に際して，オーステナイト系ステンレ ス鋼

する鋼種SUS４３０LXも，高純度フェライト系ステ特有の応力腐食割れに対する残留応力の影響をンレ ス鋼のグループである。

心配する必要がない（フェライト系ステンレ ス

２－３ フェライト系ステンレス鋼鋼管（SUS４３０LX）

鋼では応力腐食割れは認められない）。とオーステナ イト 系ステンレス鋼鋼管（SUS３０４）との比較⑤０～１００℃平均熱膨張率が，SUS
４３０LXを１.
０とすると，炭素鋼は１２.，SUS
３０４は１７.であり，高１）化学組成，機械的性質の比較（表－１）

温排水配管，蒸気配管など熱サイクルによる熱

２）現存の建築設備用配管は炭素鋼鋼管が主に使疲労が懸念される用途に最適である（図－４）。

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図－４ フェラ イト系ステンレス鋼，オーステナイト系ステンレス鋼，炭素鋼の平均熱膨張率

図－５ フェラ イト系ステンレス鋼鋼管（SUS
４３０LXTP）採用のメリット （炭素鋼鋼管との置き換え）⑥SUS
４３０LX配管の使用温度は，０℃（水の融点）～１３０℃（一般的な継手パッキンの耐熱温度）の水配管であれば問題なく使用できる。

④（炭素鋼鋼管の）塗装，メッキ，ライニングの剥離リスク回避
３－１

配管の長寿命化

１）配管の耐用年数
３．フェラ イト系ステンレス鋼鋼管（SUS
４３０LXTP）採用のメリット （図－５）炭素鋼鋼管は，腐食による配管の減肉経年劣化により，配管寿命が２０年程度に対して，ステンレ

従来，建築設備で使用 されている炭素鋼鋼管

ス鋼鋼管は適切な環境下（残留塩素が低濃度）でSGP（白）を，Cr－１７％と少量のTiを含むフェラ使用すれば減肉がほとんどなく，ステンレ ス協会

イトステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）に置き換え

では，ステンレ ス配管の寿命を最低４０年と設定しると，耐食性があり，配管の長寿命化および薄肉・ている（図－６）。

軽量化によりコスト低減を図ることができる。

その根拠は，メカニカル継手に使用されている［炭素鋼鋼管からステンレス鋼鋼管に置き換えた

ゴ ムガ スケットの耐用年数に関係し ている。現場合の優位性］

在，メカニカル継手に使用されているゴムガスケ①高耐食性（長期耐久性）⇒配管長寿命（建築物ットは，種々の実験から８０℃で４０年以上という耐更新サイクルの延長）②流量係数大（摩擦損失が小さい）⇒配管サイズダウンの可能性③薄肉化⇒軽量化によるコストダウン・施工性改善の可能性（工期短縮，施工性・安全性の向上）

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用年数が導き出されている。また，使用水温が常温（２５℃前後）であれば１００年で設定することも可能である（ステンレ ス協会：「ステンレス配管ガイド」２））２）炭素鋼鋼管（SGP白）とフェライト系ステン炭素鋼鋼管（SGP白）は全面腐食が観察されたレス鋼鋼管（SUS４３０LX）との耐食性の比較
建築設備用配管として従来使用されている炭素が，フェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）鋼鋼管（SGP白）をフェライト系ステンレ ス鋼鋼

は腐食がほとんど観察されなかったことから耐食管（SUS４３０LX）に置き換えた場合の耐食性につ性に優位が認められる（表－２，３，図－７）。

いて，外装建材の耐久性評価方法として広く普及３－２

している塩水噴霧試験（複合サイクル試験）にて

１）配管の軽量化

配管の薄肉・軽量化と配管価格の低減

フェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）

発銹の程度で比較評価をした。

は高耐食性で腐食しにくいので，減肉がほとんどなく，配管厚さ（肉厚）は腐食代をとる必要がな
いので，配管肉厚が薄肉，すなわち軽量化できる（図－８）。また，軽量化に伴い，現場施工の負荷軽減，安全にも寄与する（建築業界では現場施工者の高齢化が進み，配管の軽量化が望まれており，ニーズに合致する）。
２）配管価格の低減
フェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）
図－６表－２炭素鋼鋼管・SGPとSUS
４３０LXとの耐用年数の比較

は，建築設備用配管で主に使用されている炭素鋼複合サイクル試験条件（８Hr／サイクル×３０サイクル）

は炭素鋼鋼管（SGP白）とほぼ同等になる。また，

１．塩水噴霧（温度 ３５±１℃，NaCl５０±５g／L）

２Hr

２．乾燥（温度 ６０±１℃，２０～３０％RH）

４Hr

３．湿潤（温度 ５０±１℃，相対湿度９５％RH以上） ２Hr

表－３鋼管（SGP白）に対して，配管長さ当たりの価格高耐食性であり，配管の長寿命による更新時期長期化でLCC（ライフサイクルコスト）の低減が図れる（図－９）。
試験結果

試験No.
，試験部材試験結果（試験後の外観観察）

腐食生成物増量

SP-１（SGP白）著しく赤錆（腐食生成物）が発生

１３.g増量（０.
４％増量）

SP-２（SUS４３０LX）

若干の赤錆が発生

０.
０g増量（０.
０％増量）①SP－１（SGP白）②SP－２（SUS４３０LX）【噴霧面】（a）噴霧前 （b）噴霧後
図－７【噴霧背面】（a）噴霧前（b）噴霧後炭素鋼鋼管（SGP白）とフェラ イト系ステンレス鋼鋼管（SUS４３０LX）との複合サイクル試験

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パイプ重量は炭素鋼鋼管に比較して約２分の１になる

交通省告示）により導入が促進され，フェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）の大口径配管の採用が増えている。
５．フェライト系ステンレス鋼鋼管の現場接続方法
５－１

CFジョイント （中大口径）「CFジョイント」は当社のパートナであるノーラエンジニアリング㈱が製作・販売中である。
１）配管の接続方法は，ねじ込み式，溶接式，フランジ式，メカニカル継手，ハウジング接続，フレア継手等，配管の種類に応じて各種の接合方式がある。
図－８炭素鋼鋼管・SGP白とSUS
４３０LXとの重量比較（サイズ１００Aの場合）

２）フェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）の接続において，中大径配管（サイズ６５～３００A）用にはCFジョイント（次世代型管端つば出し 管継手）等を適用し，予め工場でプレハブ加工管として製作して施工現場へ提供している。配管の接続には，従来は現場での溶接作業が必要であったが，独自の「つば出し加工：CFジョイント」により現場での溶接を不要とし，ボルトとナットの接合だけでのプレハブ工法を業界で初めて開発・商品化し，国土交通省の共通仕様書にも掲載された。実用新案取得済み，東京都からのベンチャー

図－９炭素鋼鋼管・SGPとSUS
４３０LX，
SUS３０４とのコスト比較４．フェラ イト系ステンレス鋼鋼管（SUS４３０LX）の対象用途および納入施工実績

技術大賞奨励賞を受賞している。
３）CFジョイント（次世代型管端つば出し管継手）
は，管端部を直接つば出ししてルーズフランジの接合面にステンレ ス製補強リングを挟みこみ，補配管の腐食要因は主に残留塩素，溶存酸素等

強リングの内側には，流体が面する側にV字の切で，フェライト系ステンレス鋼鋼管（SUS４３０LX）れ込みを入れたセルフシール形ガスケットが付属の用途としては補給水が少なく残留塩素が低濃度し，内圧がかかるとV字が広がることで優れた止の範囲（自然電位が低い）の環境での用途を適用水性を発揮する。また，フランジの接続はボルト範囲としている。納入実績としては，空調設備，を補強リングに当たるまで締め付ければよい。目

雨水設備等を主に提供している（表－４，写真－視でメタルタッチを確認できるためトルク管理は１）。

不要である。さらにボルトの本数も少なくし，形用途としては，大型建築物の雨水排水管をはじ状も小型化した（従来型の管端つば出し管継手はめとして，セントラル空調分野における冷温水配水封を保持するため，ジョイントシート形ガスケ管や冷却水配管（密閉式）などでも採用が増えてットの締め付け面圧を大にしなければならなかっいる。特に雨水排水配管は近年の豪雨の影響およた）。

び国土交通省の雨水の利用の推進に関する法律（平成２６年５月１日施行および平成２７年３月国土72

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従来型に比較して下記の優位性がある。
①安全性（止水性，抜管対策）

②コンパクト化（軽量化：フランジ重量２分の１～３分の１，締め付けボルト本数２分の１）

５－２

転造ねじ（小口径）

１）小径配管（サイズ５０A以下）のパイプ接続の③施工の省力化

現場施工においては一般的に切削ねじ加工方式が④低価格採用されているが，フェライト系ステンレ ス鋼鋼

４）従来型管端つば出し 管継手とCFジョイント管は薄肉のため，現場施工には適用できない。こ（次世代型管端つば出し管継手）の比較

れを解決すべく，切削ねじにかわる「転造ねじ」

現場での接続工法の事例を写真－２，
３，図－を開発して，フェライト系ステンレ ス小径配管のねじ込み式接続を可能にした。

１０，１１に示す。

表－４ フェラ イト系ステンレス鋼管（SUS４３０LX）の対象用途
用途

適応（残留塩素濃度）

空調設備（密閉循環式適応（低濃度）
冷水，温水・冷温水・（耐食性確保）冷却水）

考え方および特記
ただし，開放系冷却水配管のみ，レジオネラ対策で冷却塔での高濃度塩素消毒で残留塩素が高濃度，対象外とする。

雨水配管

適応（低濃度）（耐食性確保）水質環境が良く（残留塩素が低濃度）SUS
４３０LX対象適応しやすい。

蒸気配管

適応（低濃度）（耐食性確保）SUS
４３０LX鋼管は，炭素鋼鋼管，SUS
３０４鋼管に比較して熱膨張が小さく，蒸気配管特有の熱疲労（熱サイクル）に有利①某商業施設向け空調配管②某病院向け雨水配管
写真－１

納入施工実績事例：某所向け空調配管，雨水配管BE建築設備 ２０１
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写真－２

口径１００Aの従来型管端つば出し管継手とCFジョイントの比較（ボルト本数２分の１，フランジ重量２分の１，コンパクト化が一目瞭然）

図－１
１ CFジョイント
（次世代型管端つば出し管継手）

写真－４
写真－３

転造ねじ（断面）施工中のCFジョイント

写真－５ 転造ねじ（雄ねじ，雌ねじ）
図－１０ 従来型管端つば出し管継手（ルーズフランジ方式）
２）転造ねじの開発（特許取得済み，特許No５.
９４４５７０号）である（写真－４，５）。
３）転造ねじの特徴および採用の優位性①ステンレ ス薄肉パイプ接続に適用できる安価な接続方法

近年では塑性加工として転造ローラ（転造ダイ

薄肉パイプの接続には，管用ねじ継手として，ス）を押し付け管表面を成形する方法はあるが，切削ねじ加工法では用途上パイプ肉厚が不足してプレ スと金型で管表面を成形する工法はなかっいるので適用不可だが，転造ねじでは薄肉でも適た。今回，プレ スと金型による転造ねじ加工法の用でき，従来の薄肉パイプ接続方法のメカニカル開発に成功し，量産化に向けた実施計画を推進中継手にとってかわる可能性が期待で きる（図－74

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【転造ねじと切削ねじとの比較：炭素鋼鋼管SGPの事例】（日本工業出版㈱：「よく解る配管用転造ねじ・地震に強い接合」）
転造ねじ（残肉厚７１～９０％） 切削ねじ（残肉厚４０～５２％）

図－１２ 転造ねじと切削ねじの断面形状である。
⑤メカニカル継手に比較して，接続部がシンプルなため，保温材の施工が容易でかつ安価にできるメリットがある。
６．おわりに当社とし てはフェライト系ステンレ ス鋼鋼管（SUS４３０LX）の新たな需要先として建築設備用配管分野が有力分野と判断した。建築設備用配管分野においては，建築物の長寿命化になかなか追随できない現状が課題としてある。また，品質の向上，配管設備の低コスト化，施工法の合理化要
求等の潜在ニーズがあり，当社の取り組みはこれ
図－１
３ 曲げ試験時の変位量と荷重の関係３）・引張試験において，転造ねじ接合部は漏れ発生時の最大荷重も切削ねじの約１.
５倍の強度があることを確認。
・曲げ試験において，転造ねじ接合部が高い曲げ荷重にも耐え，また漏れが発生するまでの変位においても著しく耐力があることを確認。

らを先取りする画期的なシステム作りと考えている。
建築設備用配管分野での認知度はまだまだ十分
ではないが，今後，空調設備，雨水排水設備等の実績を積み上げる中で，従来設備との優位性が認

１２）。さらに切削粉が出ないメリットがある。
②耐震性，耐久性に優れている（図－１３）
ねじ谷部の肉厚が確保され，接合部の強度が維められていくものと確信する。
また，標準規格（JI
S規格他），国土交通省の標準仕様書への採用を目指すことも検討したい。

持される（管の強度とほぼ同等）。継手効率１.
０が維持される（切削ねじは，ねじ谷部の肉厚が薄く［参考文献］

なり，震災時に折損，破断するなど，ねじ部の強１）ステンレ ス協会：「ステンレ スの初歩」２０１
５度が弱点である）。
③施工性に優れている
当社開発の転造ねじは，既存の汎用ねじとの整合性があるため，組み合わせは自由である（切削年版
２）ステンレ ス協会：「ステンレ ス配管ガ イド」（２０１２年５月）
３）日本工業出版㈱：「よく解る配管用転造ねじ・ねじと同じ継手が使用できる）。

地震に強い接合」（「建築設備と配管工事」
２０１４④環境性に優れている年５月号別冊）

切削加工時に切削粉が発生せず，切削油は不要

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