装置材料の損傷・劣化「べからず集」Vol.11

鋭敏化したステンレス鋼製部材、常温での使用すべからず

　SUS304やSUS316などの汎用のステンレス鋼製の装置や部材が鋭敏化(ステンレス鋼の結晶粒界に沿って連続にCr濃度の欠乏した領域の生ずる現象)¹⁾した状態で常温(0～50℃程度)にて使用や放置することにより、写真²⁾に示すような金属の大気側外面から結晶粒界に沿って割れが、発生・伝播するタイプの応力腐食割れの発生³⁾する場合がある。
　大気の湿度や表面付着物の存在によるが、多くの場合に常温の装置の外表面には目に見えないほど薄い水膜が存在し、腐食反応が生じている。その液膜が存在する状態で鋭敏化したステンレス鋼部材を用いると、金属の結晶粒界の優先的な腐食が生じ、粒界型の応力腐食割れの発生に至る。
　この割れを抑制するためには、ステンレス鋼を鋭敏化させない状態で使用することが必要である。これには、SUS304LやSUS316Lなどの低炭素系ステンレス鋼を採用するとか、ステンレス鋼に機器製作工程などで高温の熱履歴を受けないようにすること、そして設備の使用開始前もしくは使用途中で鋭敏化していないかJISに規定される10%シュウ酸エッチング試験などで確認⁴⁾を行うことが挙げられる。もし、設備や部材が鋭敏化していると確認された場合は、使用を中止するか、可能であればその部材の溶体化熱処理を行うことが割れ発生の抑制策となる。
　また、鋭敏化した状態のステンレス鋼を使用せざる得ない場合は、金属表面を液膜の存在しない乾燥状態に保つために、使用温度を50℃以上に保つことも対応策となる。

写真　常温に放置されたステンレス鋼製容器外面から発生した
粒界型応力腐食割れの断面の金属顕微鏡写真

参考文献
(1) 中原正大、「事例に学ぶ 化学プラントの材料損傷とその制御」、アマゾン、P.82、(2024)
(2) 中原正大、高橋克、防食技術、35巻, P.467 (1986)
(3) (1)のP.98
(4) (1)のP.153