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北海道開発技術研究発表会 省合金型二相ステンレス鋼 QS A NETIS 登録 NSSC 2120 (ASTM S82122) ASTM S32304 平成 26 年 2 月 18 日 新日鐵住金ステンレス株式会社 2013 Nippon Steel & Sumikin Stainle

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(1)

北海道開発技術研究発表会

北海道開発技術研究発表会

省合金型二相ステンレス鋼

QS-120023-A

QS 120023 A

NETIS登録

NETIS登録

●

NSSC 2120

(ASTM S82122)

●

ASTM S32304

平成２６年 ２月１８日

●

ASTM S32304

新日鐵住金ステンレス株式会社

(2)

新日鐵住金ステンレスのご紹介

新日鐵住金ステンレスのご紹介

(3)

ステンレス鋼とは？

ステンレス鋼とは？

ステンレス鋼（

Stainless steel）

Kure Beach-800ft

(海岸から遠い）

6

7

l

stain：しみ・さび

less：”少ない“の接尾語

(海岸から遠い）

Kure Beach-80ft

(海岸から近い）

4

5

6

さ

/m

i

2

3

4

浸食深

さ

0

1

2

平均

合金組成と腐食量

F

C 合金の人工海水中浸漬後の外観

0

4

8

15

16

20

Cr量

/

%

0

Fe-Cr合金組成と腐食量

Cr:11～12% (JISでは≧10 5%）で大気中腐食量が実質的にゼロ⇒ステンレス鋼

Fe-Cr合金の人工海水中浸漬後の外観

（25℃､人工海水中､3ヶ月間）

出展：R.J.Schmitt；ASTM STP No.454,124(1969)

Cr:11～12% (JISでは≧10.5%）で大気中腐食量が実質的にゼロ⇒ステンレス鋼

(4)

ステンレス鋼の不動態皮膜

ステンレス鋼の不動態皮膜

・クロム

(Cr)が酸素(O)と

結合し、表面に

10～

H

H

H

H

H

H

H

H

O

O

O

O

O

環 境

表

30Åの薄い

不動態皮膜

を

形成

Cr

Cr

Cr

Cr

Cr

O

O

O

O

O

O

O

O

O

O

不 動 態

皮 膜

不動態

皮膜

・不動態皮膜には、

自己補

修機能

があり

破壊され

Cl

-O

O

O

O

O

O

鋼 素 地

10～ 30Å

O

修機能

があり、破壊され

ても再生 ⇒ 耐食性維持

ス テ ン レ ス 鋼 素 地

ステンレス鋼不動態皮膜

の模式図

●不動態皮膜が不安定な条件では、ステンレスも発錆する

●不動態皮膜が不安定な条件では、 テンレ も発錆する

(5)

ステンレス鋼の分類

ステンレス鋼の分類

分類

Cr系ステンレス鋼(JIS 4**番)

Cr-Ni系ステンレス鋼(JIS 3**番)

マルテンサイト

フェライト

( )

二相

(

）

オーステナイト

( )

マルテンサイト

(α)

(α＋γ）

(γ)

成分例

12%Cr

17%Cr

22%Cr-5%Ni-

3%Mo

3%Mo

18%Cr-8%Ni

代表鋼種

SUS 410

SUS 430

SUS 329J3L

SUS 304

特徴

焼入硬化

軟質

高強度・高耐食

高耐食･高延性

特徴

焼入硬化

軟質

高強度・高耐食

高耐食･高延性

用途例

刃物

ボルト

厨房・家電

自動車

化学プラント

海水淡水化

建材・化学ﾌﾟﾗﾝﾄ

車両・原子力

ボルト

自動車

海水淡水化

車両 原子力

磁性

磁性あり（常磁性）

非磁性

(6)

二相ステンレス鋼

(Duplex) とは

(

p

)

ﾌｪﾗｲﾄ50% ｵｰｽﾃﾅｲﾄ50%二相組織

ｵｰｽﾃﾅｲﾄ100%組織

×400

×400

新技術 NSSC2120

従来鋼 SUS304

ﾌ ﾗｲﾄ % ｵ ｽﾃﾅｲﾄ % 相組織

ｵ ｽﾃﾅｲﾄ100%組織

(7)

省合金型二相ｽﾃﾝﾚｽ鋼の特徴

省合金型二相ステンレス鋼

コストパフォーマンス

に優れます

省合

相

鋼

優

①高耐食性

⇒

メンテナンス費用低減

②高強度（0 2%耐力が従来技術の約２倍） ⇒

軽量設計可能

②高強度（0.2%耐力が従来技術の約２倍） ⇒

軽量設計可能

③省合金型（ニッケル、モリブデンを低減） ⇒

価格が安定

従来技術

新技術

(省合金型二相ステンレス鋼)

SUS304

NSSC2120

(ASTM S82122)

SUS316L

ASTM S32304

(8)

省合金型二相ｽﾃﾝﾚｽ鋼の適用提案

高耐食性 高強度により

インフラ長寿命化･軽量化

に

高耐食性･高強度により

インフラ長寿命化･軽量化

に

貢献します。

新技術

従来技術

鋼種

NSSC2120

SUS304

強度

400N/mm

2

205N/mm

2

耐食性

PI = 26

PI = 18

耐食性

PI = 26

PI = 18

新技術

従来技術

鋼種

ASTM S32304

SUS316L

鋼種

ASTM S32304

SUS316L

強度

400N/mm

2

175N/mm

2

耐食性

PI = 27

PI = 23

*1 強度：引張試験における0.2%耐力の規格値

*2 PI値：耐孔食指数 = Cr%＋3.3×Mo％＋16×N％（大きい程耐食性良好）

耐食性

PI 27

PI

23

(9)

ライフサイクルコストの試算

塗装が不要で、

ライフサイクルコスト

が削減できます

塗装が不要で、

ライフサイクル

ト

が削減できます

2.0

2.2

1.99

4.6 m × 5.0 m ( 23 m

2

) の横引ゲートで試算

0.20

0.16

0 16

再塗装

5回分

1 4

1.6

1.8

扉体

製

1.66

1.60

1.48

1.04

1.06

1 06

0.20

0.16

5回分

0 8

1.0

1.2

1.4

塗装費

(酸洗費)

加

費

製

作費

（

相

0.74

1.06

0.4

0.6

0.8

加工費

素材費

相

対比）

0.06

0.43

0.38

0.26

0.0

0.2

SS400

普通鋼

A5083

アルミ合金

SUS304

ステンレス

NSSC2120

二相ｽﾃﾝﾚｽ

普通鋼

アルミ合金

ステンレス

二相ｽﾃﾝﾚｽ

(10)

従来鋼との樋門製作費比較

樋門 高３m×幅５m 外水位１２m(右図)のｹｰｽ

SUS304：

１０ﾄﾝ

⇒ NSSC2120：

７.５ﾄﾝ

① 扉体製作コスト

約３０％削減

① 扉体製作

スト

約３０％削減

②

開閉装置の仕様ダウン

③

門柱レスゲートの適用範囲の拡大

設計水圧条件

③

門柱レスゲ

トの適用範囲の拡大

設計水圧条件

門柱 管理橋

門柱・管理橋

が不要に！

門柱レス樋門の例

門柱レス樋門の例

(11)

省合金型二相ステンレス鋼の強度

省合金型

相

テンレ

鋼の強度

【設計基本強度】

応力

-歪み曲線（低ひずみ域）

700

800

縦弾性係数 ２０６

kN/mm

2

S32304

NSSC2120

〔

N/mm

2

〕

S32304

【設計基本強度】

400N/mm

2

500

600

700

S32304

400N/mm

2

NSSC2120

400N/mm

400

500

応力

SUS304

SM490

SMA490

315N/mm

2

355N/mm

2

200

300

SS400

SUS304

SS400

235N/mm

2

205N/mm

2

0

100

0

0 01

0 02

0 03

SUS316L

SUS304

175N/mm

2

205N/mm

2

0

0.01

0.02

0.03

ひずみ

(12)

耐食性① NSSC2120海岸暴露

NSSC2120

SUS304

試験場所：山口県 海岸(海から約30M)

試験片 ：6×50×100mm、中央部にTIG溶接後、酸洗

表面

裏面

表面

裏面

試験片

、中央部に

溶接後、酸洗

(13)

省合金型二相ステンレス鋼の総合評価

省合金型

相

テンレ

鋼の総合評価

評価項目

特性

SUS304

SUS316L

NSSC2120

S32304

特徴

比較 比較

SUS316L

S32304

材質特性

強度

○

◎

約2倍の高強度

靭性

◎

◎

-40℃以上では304並と良好

較

伸び

◎

○

普通鋼より良好

耐食性

耐孔食性

○

◎

良好

耐酸性

△

○

耐硫酸性が良好

耐酸性

△

○

耐硫酸性が良好

加工性

溶接性

○

○

SUS304並みに改善

切削性

○

○

仕上は良好

切削性

○

○

仕上は良好

曲げ

◎

○

総合評価

○

◎

水環境に最適

(水環境 -40℃～200℃)

○

◎

水環境に最適

溶接性を含め加工性をファブと連携評価

溶接性を含め加工性をファブと連携評価

(14)

適用実績（公共工事

-１）

適用実績（公共工事 １）

1) 国土交通省

① 排水ポンプ本体ケーシング（φ１８００ １台）

福束排水機場４号ポンプ増設工事

材質： ＮＳＳＣ２１２０

② ローラーゲート戸当り（１門）

宮田川水門外機械整備工事

材質： ＡＳＴＭ Ｓ３２３０４

③ セクターゲート

遠賀川河口堰多自然魚道ゲート設備工事

材質： ＡＳＴＭ Ｓ３２３０４

④ 多目的ダム取水設備

鹿野川ダム選択取水設備工事

材質： ＮＳＳＣ２１２０

⑤ 排水機場 除塵機

船越排水機場ポンプ設備修繕工事

材質： ＮＳＳＣ２１２０

船越排水機場

設備修繕

事

(15)

適用実績（公共工事

-２）

適用実績（公共工事 ２）

2) 農林水産省

① 排水機場 排水樋門他ゲート（１８門）

材質： ＡＳＴＭ Ｓ３２３０４

設置場所

施設

門数

適用部位

名取市 閖上排水機場

ローラーゲート

３ 門

扉体、戸当り、主ローラー

名取市 寺野排水機場

ロ ラ ゲ ト

１ 門

扉体 戸当り 主ロ ラ

名取市 寺野排水機場

ローラーゲート

１ 門

扉体、戸当り、主ローラー

名取市 相の釜排水機場

ローラーゲート

３ 門

扉体、戸当り、主ローラー

マイターゲート

２ 門

扉体、戸当り

名取市 藤曽根排水機場

ローラーゲート

３ 門

扉体、戸当り、主ローラー

マイターゲート

２ 門

扉体、戸当り

名

市

軒茶屋排水機場

ゲ

門

扉体

当り 主

② 排水機場 除塵機（１８台）

材質

名取市 三軒茶屋排水機場

ローラーゲート

１ 門

扉体、戸当り、主ローラー

名取市 鈴木堀排水樋門

スライドゲート

１ 門

扉体、戸当り

フラップゲート

１ 門

扉体、戸当り

名取市 藤曽根排水樋門

スライドゲート

１ 門

扉体、戸当り

設置場所

施設

台数

適用部位

名取市 寺野排水機場

除塵機

４ 台

スクリーン

名取市 相の釜排水機場

除塵機

４ 台

スクリーン

② 排水機場 除塵機（１８台）

材質： ＡＳＴＭ Ｓ３２３０４

設置場所

施設

台数

適用部位

仙台市 大堀排水機場

除塵機

４ 台

スクリーン

仙台市 高砂南排水機場

除塵機

４ 台

スクリーン

石巻市 南区排水機場

除塵機

２ 台

スクリーン

石巻市 南区排水機場

除塵機

台

クリ ン

(16)

適用実績（公共工事

-３）

適用実績（公共工事 ３）

3) 地方自治体

① 徳島県 加賀須野橋 可動橋 ガイドレール

② 宮城県 栗駒ダム 取水フロート設備

材質： ＮＳＳＣ２１２０

材質： ＡＳＴＭ Ｓ３２３０４

② 宮城県 栗駒ダム 取水フロ ト設備

③ 奈良県 第二浄化センター 高段ポンプ棟

材質： ＡＳＴＭ Ｓ３２３０４

材質： ＮＳＳＣ２１２０

④ 横浜市 下水雨水吐室スクリーン

⑤ 北九州市 大手町排水機場 吐出配管

材質： ＡＳＴＭ Ｓ３２３０４

材質

⑤ 北九州市 大手町排水機場 吐出配管

⑥ 北九州市 北湊浄化センター 沈砂サイクロン

材質： ＮＳＳＣ２１２０

材質： ＮＳＳＣ２１２０

(17)

適用実績（民間工事）

適用実績（民間工事）

省合金二相ステンレス鋼の生産実績 (～H24年度末)

省合金二相ステンレス鋼

分野

用途

生産量

(TON)

備考

NSSC2120

土木

土木構造物

84 高速道路、他

(ASTM S82122)

土木機械

3

(ASTM S82122)

土木機械

3

建築

建築構造物

2 非常階段、他

化学

海水淡水化プラント

728 中東向け、他

化学プラント

4

製鉄

製鉄プラント

3 水タンク 他

製鉄

製鉄プラント

3 水タンク、他

造船

ケミカルタンカー

334 内航船２隻

その他

国内店売り

19

輸出店売り

6

輸出店売り

　NSSC2 1 2 0 計

1 ,1 8 3

ASTM S32304

化学

海水淡水化プラント

5,268 中東向け、他

化学プラント

156

製鉄

製鉄プラント

396 集塵機 他

製鉄

製鉄プラント

396 集塵機、他

　ASTM S3 2 3 0 4 計

5 ,8 2 0

省合金二相ス テンレス 鋼 計

7 ,0 0 2

(18)

公共工事への適用事例

NSSC2120製

NSSC2120製

沈砂サイクロン

ASTM S32304 製排⽔機場ゲー

NSSC2120製吐出

ト

管

(19)

NSSC2120適用例：ﾄﾝﾈﾙ施設金物の補強部材

【施設金物】

補強部材

SUS304 ⇒

NSSC2120

厚板

6 9mm＋Φ78 81溶接管を使用

ｾｸﾞﾒﾝﾄへの取付強度アップ

のための補強を実施

厚板

6-9mm＋Φ78-81溶接管を使用

耐食性、高強度

(薄肉化)

→補強部材にNSSC2120採用

(20)

ご提案する用途例 排水機場

ご提案する用途例 排水機場

ポンプ場

除塵機の構成

除塵機

ポンプ場

ポンプ

ｹﾞｰﾄ

①

②

④

③

(21)

是非

是非 NSSC

NSSCにご相談下さい

にご相談下さい

是非、

(22)

参考① 人工海水中の孔食電位

1 0

1 0

1 0

0.8

1.0

孔食発生域

0.8

1.0

孔食発生域

0.8

1.0

孔食発生域

0.4

0.6

0.4

0.6

0.4

0.6

位

（V vs

SSE)

海水中の自然電位

0.2

0.4

0.2

0.2

0.4

電

位

孔食臨界温度

＜２０℃

孔食臨界温度 ３０℃

孔食臨界温度 ４０℃

0.0

0

20

40

60

80

100

0.0

0

20

40

60

80

100

0.0

0

20

40

60

80

100

温度(℃)

孔食臨界温度

＜２０℃

孔食臨界温度 ３０℃

孔食臨界温度 ４０℃

SUS304

SUS316L

ASTM S32304

孔食電位の測定方法：JIS G0577 準拠（各温度で測定）

孔食電位の測定方法：JIS G0577 準拠（各温度で測定）

(23)

参考② サイクル試験

（海岸曝露相当）

複合サイクル

複合サイクル

試験(CCT)

温度：

35℃

濃度：

5%NaCl

濃度

ｻｲｸﾙ：

50ｻｲｸﾙ

※12年海岸

曝露相当

塩水噴霧

↓

60℃乾燥

(2Hr)

(

)

↓

50℃湿潤

(2Hr)

SUS304

SUS316L

ASTM S32304

(24)

参考③

成分と材質実績

①

学成

学成

①化学成分（代表的な化学成分）

C

Si

Mn

Cr

Ni

Mo

Cu

N

NSSC 2120

0.02

0.4

3.0

20.7

2.0

0.3

1.1

0.18

wt.%

ASTM S82122

SUS 304

（参考）

0.05

0.4

0.8

18.2

8.1

－

－

0.05

ASTM S32304

0.01

0.5

1.6

23.6

3.9

0.3

－

0.14

SUS 316L

（参考）

0.02

0.6

0.8

17.5

12.1

2.1

－

0.05

②機械的性質（通常熱処理材の代表的な値）

厚み

(mm)

YS

(MPa)

TS

(MPa)

EL

(%)

HB

NSSC 2120

ASTM S82122

ｔ＝10

492

701

44

213

SUS 304

（参考）

6≦ｔ＜15

（平均）

314

645

59

159

（参考）

ASTM S32304

ｔ＝8

536

726

38

222

SUS 316L

（参考）

6≦ｔ＜15

（平均）

292

551

58

141

SUS 316L

（参考）

6≦ｔ＜15

（平均）

292

551

58

141

(25)

参考④

物理的性質

参考④

物理的性質

③物理的性質

平均熱膨張

密度

（R.T.） （g/cm2）

⽐熱

（R.T.） （kJ/㎏/℃）

熱伝導率

（R.T.） （W/m･℃）

平均熱膨張

係数

（R.T.〜100℃） （×10-6/℃）

縦弾性係数

（R.T.） （ＧＰa）

電気抵抗率

（R.T.） （×10-2Ωm）

磁性

NSSC 2120

7 80

0 5

16 0

13 0

206

80

有

NSSC 2120

ASTM S82122

7.80

0.5

16.0

13.0

206

80

SUS 304

（参考）

7.93

0.5

16.3

16.3

193

72

無

ASTM S32304

7.80

0.5

16.0

13.0

206

80

有

SUS 316L

（参考）

7.98

0.5

16.1

16.0

193

74

無

（参考）

（参考）

密度

比熱

熱伝導率

熱膨張率

縦弾性

係数

電気

抵抗率

磁性

（参考）

密度

(g/cm3)

比熱

(kJ/kg/℃)

熱伝導率

(W/m･℃)

熱膨張率

(×10-6/℃)

係数

(kN/mm2)

抵抗率

(×10-2Ωm)

磁性

SS400

SM490

7.87

0.48

74.6

12.6

206

13

有

(26)

参考⑤

規格値

参考⑤

規格値

材質規格値

0.2%

耐⼒

（N/mm

2

）

引張強度

（N/mm

2

）

（％）

伸び

（HBW)

硬さ

備考

NSSC 2120

≧ 400

≧ 600

≧ 30

≦ 290

ASTM A240

NSSC 2120

ASTM S82122

≧ 400

≧ 600

≧ 30

≦ 290

ASTM A240

SUS 304

（参考）

≧ 205

≧ 520

≧ 40

≦ 187

JIS G4304

SUS 304N2

（参考）

≧ 345

≧ 690

≧ 35

≦ 248

JIS G4304

ASTM S32304

≧ 400

≧ 600

≧ 25

≦290

ASTM A240

SUS 316L

（参考）

≧ 175

≧ 520

≧ 40

≦187

JIS G4304

SUS 316LN

（参考）

≧ 245

≧ 550

≧ 40

≦217

JIS G4304

（参考）

参照

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