Issuu

より安全で軽量で環境にやさしいステンレススチール製ボート高速列車用ステンレス鋼ニッケルとその用途の情報誌

自転車からロケットまで

成長するニッケル

2017年第32号第2巻

宇宙－それは実際ロケット科学である

©DUCCIO MALAGAMBA, BARCELONA

ケーススタディ 10 現代アートプランニング展示館

r MOCAPE:ニッケル含有ステンレススチールパネル、40,000m2の表面積を覆う雲：387トンのステンレススチールパネルが外装を構成 

雲

現代アートプランニング展示館(MOCAPE)は中国、深圳で再開された福田文化区にある次世代の世界的な建築ランドマークとして際立つ存在です。

MOCAPEの中央の吹き抜けの目玉である雲は建築の重要な一部となっています。

233,447m2の敷地で床面積が861,112m2ある7階建ての建物は、ニッケル含有ステンレススチールを大量に使用しており、環境にやさしい世界水準の設計が注目を集めています。

コンスタンティン・ブランクーシの眠れるミューズと火星の月に触発された複雑な形状とデザインのこの雲はおよそ387トンの溶接したType 304Lステンレススチールパネルで作り出された外装となっています。このパネルには磨かれて均質な表面と鏡面効果があり、それにより来館者の動き、光、色を通して、博物館の精神をまさに文字通り反映しています。

ウイーンを拠点とするコープ・ヒンメルブラウ建築設計事務所が設計したMOCAPEは、文化が出会う場所そして建築設計展示場として、現代アート(MOCA)とデザインプロデュース(PE)という二つの独立した施設の相乗効果を組み合わせたものとなっています。双方の博物館はそれぞれの展示物を呼び物とするために別々の建物として設計されていますが、施設そのものは多機能ファサードで囲まれて一体となった本体の建物の中に一緒に入っています。博物館の極めて魅力的なファサードは構造的には本館とは別になっており、その透明さを生かした設計により訪問者は広々として柱のない場所から外部の都市の景観を何の妨げもなく見ることができます。この設計の特色はガラスと表面が51%の孔あきとなっているType 316L (UNS S31603)ステンレススチールパネルの組み合わせにより設計されています。 40mの高さがある博物館の屋根は、展示室に自然光が入るような設計にもなっており、エネルギー効率を良くし、必要とする人工照明も減らされている。ガラスビードブラスト処理をした3mm厚のType 316Lステンレススチールの単一材パネルが屋根の組立てに使用されたが、その部材はまた正面大玄関の張り出し屋根と出口にも使われています。ニッケル含有ステンレススチールパネルは全体で40,000m2となる表面部分を覆っていますが、その理由は耐食性、表面仕上げの高品質、光反射特性が求められていたためです。 MOCAPEの内部には、すべての階段、斜面、橋の通路の金属クラッドなど全体に使われていますが、両方の博物館の展示室をつないでいる「雲」として知られるファサードにも使用されています。 2 ケーススタディ

この雲は産業用ロボット技術を利用して、外面スキン層を作り、組み込み、溶接し、そして仕上げを行っています。設計者によれば、3Dプリンティングとロボット技術を使った建築の組み合わせにより、構造上及び美観設計上の自由度と柔軟性が高まりました。高い精度と共に建設休止時間を大幅に減らすことにより経済的利益も得られました。 2016年9月に開館したMOCA PEがニッケル含有ステンレススチールを大量に使用していることから、美的魅力、耐久性、長く使用されるための構造と材料の性能といった利点をもたらすことは間違いないでしょう。

2017年第32号第2巻

ニッケルとその用途の情報誌発行：ニッケル協会 www.nickelinstitute.org プレジデント：David Butler 編集発行人：Clare Richardson crichardson@nickelinstitute.org

住所： Rue Belliard 12 Brussels 1040, Belgium Tel. +32 2 290 3200 communications@nickelinstitute.org 本誌は読者への一般情報提供を目的としており、しかるべき助言を確保せずして、いかなる特定の目的あるいは用途のために使用もしくは依拠されるべきではない。本誌は専門的に見て正確であると信じられるものではあるが、ニッケル協会とその会員、スタッフ及びコンサルタントはあらゆる一般的な、もしくは特定の目的のための適合性について、何ら表明もしくは保証するものではなく、また本書に示されている情報に関して、いかなる種類の義務もしくは責任を負うものではない。 ISSN 0829-8351 印刷：カナダ再生紙使用表紙：Constructive Communications 表紙画像：iStockPhoto.com © hxdyl

目次ケーススタディ現代美術と計画展示館 . . . . . . . . . . . . 2 焦点編集者記. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 特集ステンレス鋼ボート. . . . . . . . . . . . . . . . 4 マリンスクラバー . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 高速列車 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6-7 ロケット科学. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8-9 注目される用途環境に優しい化学品. . . . . . . . . . . 10-11 セヴァーントンネル . . . . . . . . . . . . . . .12 電磁遮蔽（シールド） . . . . . . . . . . . .13 自動車燃料供給ライン . . . . . . . . . . .14 ニチノール省エネエンジンに役立つ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 ブロンプトンの折り畳み自転車 . . . .16 簡略にステンレス鋼種詳細 . . . . . . . . . . . . . .14 Web links . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15

2017年第32号第2巻

成長するニッケル

現在の世界で、貨物、原料、人間などを移動させるには、優れた効率的な輸送手段が欠かせない。人口が増加するにつれ、輸送需要は2015年の500億人キロから2050年までにはおよそ1200億人キロにまで増加することと予想される

2015年の輸送分野におけるニッケルの使用状況コンテナー3%—| 自転車 4%—

造船 10% |

その他 4% | —自動車及びアクセサリー45%

飛行機及び航空宇宙 29%—

出所：ロスキル・パリザー

デザイン：Constructive Communications

テスラ

投稿者：John Chapman, Parul Chhabra, Gary Coates, Peter Kelly-Detwiler, Carly Leonida, Geir Moe, Kim Oakes, Marcel Onink, Kristina Osterman, Nigel Ward

|—鉄道 5%

ニッケルやニッケル合金を使用しない輸送方法は考えられません。自動車、トラック、鉄道車両、船、飛行機、さらには自転車までのすべてがニッケルとニッケル合金の多くの長所を活用しています。例えば、Type 304ステンレススチールとニッケル鉄(36%Ni) は液化天然ガスの海上輸送に使われますが、極めて低いガス温度(-163°C)でも延性を保つというのがその理由です。客車には、Type 304ステンレススチールが耐食性、衝突時の優れた強度とエネルギー吸収特性をもたらしています。そして航空宇宙用の高ニッケル合金はエンジン部品に必要不可欠な強度と耐久性を与え、自動車分野においては電気自動車(EVs)のバッテリー向けにニッケルの利用が伸びています。 EV市場への新規参入は特に市場拡大の期待が高いテスラのセダンのモデル3がありますが、これは2017年7月に発表されました。モデル3は高級モデルSやモデルXといったグループに比べより小型で、よりシンプルな車です。345kmの距離内では、モデル3 はテスラの新設計バッテリーモジュールにちょうどピッタリです。ニッケル含有高性能「2710セル」の正確な化学構造はまだ公にされていませんが、これは米国ネバダ州にあるテスラのギガファクトリーで生産されていることは知られています。2018年までに年産500,000台というテスラの生産計画を後押しするため、ギガファクトリーは2013年に我々が世界で生産したニッケル含有リチウムイオンバッテリーよりも多い年間の生産量を見込んでいます。 EVsは如何にニッケルが輸送分野における革新に助力しているかという一例に過ぎません。この発行号では、ニッケルが自動車を越えて自転車から宇宙ロケットまでの応用分野で「成長する」ということに注目します。 Clare Richardson Nickel誌編集長

焦点 3

メンテナンスフリーでより安全で環境に優しいボートの大流行が間近

r 水位線以下の金属部分はすべて鏡面研磨

されており海洋生物を簡単に除去できます

s P16プロトタイプ

極めて耐食性があり、軽量なステンレススチールを使って設計されたボートの大流行が間近

伝統的なバイキングのボートの特長を取り入れた革新的設計コンセプトと共に、超二相ニッケル含有ステンレススチールを採用することにより、極めて軽量の船を建造することが可能となりました。二相ステンレススチールの高強度によって、使用する材料の薄型化が可能となり軽量ボートを生み出しました。「P16の軽さは明らかに燃料消費を減らす。この船はメンテナンスフリーであり、貴重な時間と金を節約できる。塩水にも極めて耐性があり、海が部分的に凍結しているときでも使え、これはスカンジナビア海では役に立つ特長である。」P16 4 特集

の開発を支えた会社の一つであるSSYステンレススチールヨットのマーケット部門トップであるペトラ・ローゼンはこう説明します。「我々はボート全体にオートクンプの Forta SDX 2507 (UNS S32750)を選んで使っている。これは求めるものすべてに応えてくれた。高強度、耐久性、100%の耐食性、そして非常に素晴らしい抗張力がありメンテナンスフリーである－このすべての特性が海洋環境に役立っている。」こうローゼンは話しています。水位線以下の金属部分はすべて鏡面研磨されているため、どんな海洋生物が船体に貼りついても低圧ホースかごく低速で走ることによってでもそれを除去できます。結果として、環境に有害で高価な防汚塗料を使う必要がありません。このプロジェクトは、このタイプの高性能で地球に優しい船舶の全く新しいマーケットを開拓する可能性を持っています。

OUTOKUMPU FOKUS MEDIA / JANNE RIIKONEN

2 0 1 7 年 5 月 1 2 日、ストックホルムの北、200kmのイェヴレから、完全ステンレススチール製の海洋巡視船、P16プロトタイプが出港しました。目指していたのは軽量で、より効率的、安全、無公害のステンレススチール製のボートを建造することでした。

2017年第32号第2巻

ニッケル含有マリンスクラバー搭載我々の大洋を守る手助け

我々にとっての最大の生態系である海洋は我々が呼吸する水素の半分以上と我々が食べる魚のほとんどを与えてくれています。また輸送のための水路でもあります。きれいな海洋は我々の生存にとって不可欠です。環境への痕跡を減らす必要性に気を配るようになるにつれ、海洋産業は有害な排出物を最小限にすることを含め、自らの影響を規制する方法に重点的に取り組むようになりました。船舶から大気への硫黄分の放出は大きな関心を引きおこしました。国際海事機関(IMO)は船舶から出る大気硫黄レベルを引き下げるという新しい環境要求事項の導入を進めています。この新しい規制により、ニッケルを含む舶用ディーゼルエンジン排ガススクラバーの普及が大きく進むものと期待されます。以下に示すスクラバーの一つの設計は、エンジンから出される排気ガスを、海水を細かく発生させている「スクラビング・クラウド」が入っているいくつかのチェンバーに通すことで硫黄酸化物(SOX)の排出量を減らすというものです。海水で高温排気の浄化をすることで腐食環境が作られますが、そこには塩化物が入り、かつ高温、酸性条件となっており、その結果として耐食合金(CRA)を使う必要があります。この用途向けに考えられるCRA としてはAL-6XN™ (UNS N08367)といった6%Moスーパーオーステナイトステンレススチールが、そしてC-Typeニッケル合金には合金 276 (UNS N10276) と合金 59 (UNS N06059)が対象となります。

浄化排気ガス、大気へ |

海洋汚染防止条約(MARPOL)は排出規制海域(ECAs)を何ケ所か定めましたが、そこでは現在船舶の燃料中の硫黄分は 0.10 wt%までしか認められていません。この海域にはバルチック海、北海、北米(対象は米国とカナダの指定沿岸地域) 、米国カリブ海(プエルトリコと米国バージン諸島近辺)が含まれています。

排気ガス清浄装置—

今のところ、ECAsの外では世界の硫黄上限は3.50 wt%であり、2020年1月1日には0.50 wt%まで引き下げられます。この 2020年の期限は低硫黄燃料油の入手可能性の見直しを条件としており、その結果次第では2025年まで延期されるでしょう。2018年までにこの見直しは完了する見込みです。洗浄水処理 |

この規制に合わせる選択肢としてはもっと高価格の低硫黄燃料を燃やすとか天然ガスに切り替えるとか、排気ガス浄化システムを設置するといったやり方がありますが、排気ガス浄化システムが船舶産業にとっては一番好ましい選択肢となりつつあります。

エンジンからの排気ガス |

 クリーンマリンASが作った浄化装置付きの船の略図海洋排気ガス浄化装置は、注意深く発生させた海水の「スクラビング・クラウド」が入っているいくつかのチェンバーに、エンジンから出される排気ガス流を通すことで硫黄酸化物(SOX)の排出量を減らします

2017年第32号第2巻

特集 5

STEFAN NILSSON

高速列車のニッケル含有ステンレススチール大量輸送への需要が世界中で急速に伸びていることから、鉄道会社はかつてないほど高まりつつある高速で乗客を運ぶという課題に取り組む新たな解決策を模索しています。古いインフラと新しい高速線を結びつけるというのはこの高まりつつあるニーズに応えるひとつの解決策です。さらに、ランニングコストとエネルギー消費の削減、乗客の安全性の向上、込み合う大量輸送手段の悪いイメージを変えてもっと魅力的な外観と快適さといったものが今や当たり前の要求になっています。鉄道会社はこうした課題に対応すべく、鉄道車両の建造用としてニッケル含有ステンレススチールに注目しています。スウェーデンのX 2000列車スウェーデンの国有鉄道会社SJが1980 年代後半に高速列車の全車両を発注した時は、長期に渡って安全、快適でありながら、費用効果が高いという課題の解決を求めていました。メンテナンスコストが安いことに加え、供用期間が長いということから、ニッケル含有ステンレススチール、すなわちオーステナイト合金で、かつ強度を上げるため冷間加工されたType 304 (UNS S30400)が、スピードが早くて頑丈なX2000車両フレーム用としてが求める最適の材料となりました。この X 2 0 0 0 型列車は A B B が製造し、1990年から1998年まで使われました。列車のフレーム用に選ばれた材料はオートクンプが供給したステンレススチールでした。 6 特集

このX2000型列車は角度可変式のボギー台車という特殊な設計となっており、乗客の乗り心地や安全を犠牲にすることなくカーブの部分でも時速200キロという高速で走行することが出来ました。フレームは高い曲げ剛性を持っており、それが振動を減らし、旅の快適さを増しています。加えて、Type 304ステンレススチールは衝突時の耐衝撃性に優れており、乗客の安全はより高まっています。この列車は主にストックホルム、コペンハ

r コペンハーゲンに向かう途中にあるペパールホルムに架かっているエーレスンド橋の上のX2000

に比べ一台当たり約20%も軽量化しています。より軽量となった構造はまた列車を走らせるのに必要なエネルギーが少なくて済むということであり、これは結果として大幅な省エネとなります：30年間では一台当たり推定800,000 kWhの節約となります。 20年後の今、この列車は技術面、内装面で全面的な改良を進めています。しかしながら、最初のステンレススチール製のフ

...長期間に渡る計算ではステンレススチールがアルミニウムや炭素鋼に比べ、より軽く、より安全で、より安い選択肢でした。ーゲン、ヨーテボリといった大都市の間を走っています。ABBがフレームの材料としてステンレススチールを使うと決めたのは徹底したライフサイクル分析の結果であり、長期間に渡る計算ではステンレススチールがアルミニウムや炭素鋼に比べ、より軽く、より安全で、より安いという選択肢でした。例えば、30年間での鉄道車両一台当たりの節約できたメンテナンスコストは10万スウェーデンクローナ（現在価値でおよそ17,500米ドル）であり、炭素鋼

レームはきれいなままで、さらにもう20年使われることになるでしょう。このX2000 改良計画は、すべての車両の信頼性と快適さを高めて2018年までに復帰させると約束しています。この適用例は材料を選ぶ際には、ライフサイクル面からのアプローチが如何に大事かという点を強調するものです。コストと環境への影響という両面から見ても、正しいステンレススチールのグレードを選べば、成果を上げることが出来るでしょう。

2017年第32号第2巻

ISTOCKPHOTO.COM © ROLAND MAGNUSSON ALSTOM

r インド：LHBの設計では腐食の可能性が高い屋根と雨どい底部にオーステナイトステンレススチールを使っています

インドの高速列車用LHB客車インド鉄道はシングルオーナーの鉄道ネットワークとしては世界最大です。このシステムは国の活力源であり、毎年10億トン以上の貨物を運び、毎日23百万人以上の乗客を乗せています。およそ25万台の貨車と7万台近くの客車を運行しています。インド経済の成長につれ、線路とターミナル駅の容量面での制約がある中で、今後増加する交通需要をさばくという困難な課題に直面しています。高速列車の導入で既存ネットワークの混雑を緩和するという取り組みが進んでいますが、乗客の安全確保という課題は客車本体の設計、そしてその建造に使う材料の選択に決定的

2017年第32号第2巻

な重要性を課しました。過去数十年の間に多くの死亡事故が起きており、大きな事故が起きるたびに議論が高まりました。これだけ大規模なネットワークとなると、優れた材料で作られた「耐衝撃性」を有する車両の構造設計を求める声が強くなりました。理想的には車両がぶつかった時、シートベルトをした状態で硬く、安全な構造体に囲まれていれば、大けがを負わずに済みます。現代の自動車はこうした設計になっています。乗客のコンパートメントは安全で硬い個室であり、車の前部と後部は衝撃エネルギーを吸収するように、衝突時に潰れてくしゃくしゃになるゾーンです。

インド鉄道は乗客の安全性を高めるため客車の建造にニッケル含有ステンレススチールを使用することの重要性を良く理解しており、2001年にはドイツから LHB (Linke Hofmann Busch) 客車を導入しました。鉄道省の高官によれば、「ステンレススチール製のLHB客車にはより多くの安全機能が組み込まれており、脱線した時の衝撃をより効果的に吸収することが出来るので、列車が脱線した時でも容易に転覆せず、事故の際の死亡者を減らすことが出来ます。」Type 304 (UNS S30400)が腐食の可能性が高い屋根と雨どい底部に使われています。貯水槽とバイオダイジェスター式トイレコンテナーにはType 316L (UNS S31603)が選ばれました。各車両にはおよそ10トンから11トンのステンレススチールが使われており、その内 40%はオーステナイトステンレスです。 2016年には、インド鉄道は4,000 台の LHB客車をインドで生産する計画を立てていたが、その後2016年のインド鉄道会議の場で「2018年までにLHB客車に全面切り替え」という積極的な計画を発表しました。乗客の安全確保のため、スチール製の客車をニッケル含有ステンレススチール製客車に全面的に切り替える作業を迅速に行うというインド鉄道の決定がインドにおけるニッケル含有ステンレススチールの使用を大幅に増加させるであろうことは疑いの余地はありません。特集 7

WIKIMEDIA COMMONS

AEROJET ROCKETDYNE

ISTOCKPHOTO.COM © WISSANU01

r ULA Vulcanロケットの直径5m機材の整形配置

r Aerojet Rocketdyne社の3Dプリントされたエンジン部品が高熱火試験に耐えます

8 特集

2017年第32号第2巻

実は今のロケット科学では： 3Dプリンター技術とニッケルが我々を宇宙に近づける近年、スペースシャトルの後継者にふさわしいもの―宇宙旅行のための経済的な価格の乗り物―を作る構想は少しずつではあるが現実にかなり近づいてきました。米国は低コストの再利用可能な打ち上げ輸送機の製造について指導的役割を果たしてきましたが、この動きは現状の危機的な事態により促進されることになりました。：すなわち2011年にスペースシャトルの計画が終了し、米国として乗員及び資機材（国家安全保障用衛星を含む）の宇宙への輸送をロシア製のRD-180ロケットエンジンに頼らざるを得ないことになったことです。2014年に米国議会は 2019年までにこのロシアへの依存を解消し国内の打ち上げ能力をつくり出すべしとの指令を出しました。

る）エンジン機関部の製造に3Dプリンティングを使用しています。

この目的達成のためNASAは2006年以来多くの会社と提携し、貨物及び乗員を地球の低軌道に乗せる技術開発に努めてきました。複数の米国の会社がこの動きに係わっており、含ニッケル合金を利用した低コスト（そして場合により再利用可能な）の打ち上げプラットホームを使用することで宇宙に資器材及び乗客を運ぶとの約束を果たすことに近づいています。

Blue Origin社の付加プリンティング方式では同社の革新的な流体タービン製造に当たり、極めて複雑なエンジンの流動部分を含め、全ての段階でこの合金を使用しています。Monel® alloy K-500はニッケル（約3分の2）及び銅（3分の1弱）を主成分とし、析出硬化により強度を増す効果のある少量のアルミニウム及びチタンを含みます。

Space-X社は（以前2014年7月のニッケル協会月報Vol. 29, No. 2に於いて述べてい

2017年第32号第2巻

含ニッケル合金は宇宙旅行に伴う激しい高温および圧力への耐久性を保有します。 Monel® alloy K-500 (UNS K05500)を使用して製作中です。

Blue Origin社のBE-4エンジン一号機はすでに完成し、近々これに続くエンジンが生産されます。最終的にはこのエンジン8機が同社の270フィート超のNew Glenn Rocketに取り付けられ、重い資材機材や乗客を軌道に乗せることになります。競争相手のAerojet Rocketdyne社も 2019年中の打ち上げを狙っています。 A e r o j e t 社は重要なエンジン部品プ

Aerojet Rocketdyne社と空軍研究実験所との共同で開発されたMondaloyはモネル合金と似ており、必要とされる重要な強度と抵抗力を持ち合わせています。 Blue Origin及びAerojet両社ともVulcan ロケットに搭載されるエンジンの製造を競い合っています。Boeing社とLockheed Martin社のジョイントベンチャーである United Launch Alliance (ULA)により開発されたこのロケットは将来米国の重要な情報収集機器を軌道に乗せることになります。ULAの現在のAtlas Vロケットは今ロシア製のエンジンが使用されているが 60回を超える打ち上げを成功させています。今日までの試験の成功からして3Dプリンティング及び含ニッケル合金が今後何十年かにわたり米国の宇宙旅行の将来にとって不可欠であることはきわめて明白です。

WIKIMEDIA COMMONS

3Dプリンター及びニッケル合金が製作工程で使用されています。 Space-X社（Tesla社Elon Musk氏により設立）、Blue Origin社（Amazon.comの億万長者Jeﬀ Bezos氏により設立）及び上場企業のAerojet Rocketdyne社の3社は次のロケットの重要部品を作る際に付加製造（3Dプリンティング）を使用しています。3Dプリンティングはロケットの設計及び製造について従来の製造法に比べ明らかに有利な点がいくつかあります。一つの重要な利点は複雑な部品の製造コストの低減です。NASAによればコスト削減の重要な要素は部品数を最小限にできる能力です。Aerojetエンジンの場合、3Dプリンティングによる組み立てではわずか3つの部品の製造しか必要とせず、これは従来の方法では100を超える部品が必要であることと対照的です。そして含ニッケル合金は宇宙飛行に伴う激しい高温及び圧力への耐久性を保有します。

同様に、B l u e O r i g i n 社は液化天然ガスを燃料とする次世代ロケットエンジン（ B E - 4 ) を含ニッケル合金

レバーナーの製造に含ニッケル合金 Mondaloyを3Dプリンティングで使用しています。Aerojet社はエンジンのターボ機械の重要部分であるプレバーナーの設計が適正であることを確認する高温試験を最近成功させました。後日エンジン全体のテストが行われる予定です。

r BE-4エンジンの小型夜間試験

特集 9

革新的バイオテクノロジーを通じた持続可能な環境に優しい化学品ニッケルはそれらを纏めている

琥珀酸は分子式(CH2)2(CO2H)2 のジカルボン酸です。名前はラテン語で琥珀を意味するsuccinumからきています。低合金鋼及び炭素鋼にとって腐食性の高い琥珀酸は、含ステンレス鋼を用いることで革新的に‘環境にやさしい’ものの生産に重要な役割を果たしています。琥珀酸は日常生活に見かける幅広い製品の生産に使用される、例えばポリウレタン、ペンキやコーティング剤、接着剤、密閉剤、人工皮革、食品や調味料、化粧品やケア用品、生物分解性プラスチック、ナイロン、工業用潤滑油、フタル酸エステルを含まない可塑剤、染料と顔料及び薬用化合物などです。我々の多くは、お気に入りの料理を作るとき、味を調えるために使う調味料には多くの場合琥珀酸が含まれていることに気づいていません。ワインやソフトドリンクでは酸味を減らすのに役立ちます。化粧品やクリームの成分としては皮膚を軟らかくします。歴史的には琥珀酸は化石燃料から作られてきました。しかしながら、革新的な環境に優しい製品がたとえば米国のMyriant C or p or at ion社、オランダのRever d i a

V.O.F（Roquette社と DSM社のジョイントベンチャー）、ドイツのSuccinity GmbH 社（BASFとCorbion N.Vのジョイントベンチャー）、またカナダモントリオールに本社を持つBioAmber社などにより開発されました。これらの糖分を発酵作用を利用して琥珀酸に変換する各社の独自的なバイオテクノロジー技術は世界の業界を変えつつあります。 BioAmber社の破壊的技術 2015年終わりに開かれたカナダオンタリオ州Sarnia のBioAmber社工場は世界最大のバイオ琥珀酸生産設備です。この琥珀酸はトウモロコシのような再生可能な原料から作られます。これは石油を原料とする製品と全く同じものが作られます。この破壊的技術は持続可能な化学品とし

て琥珀酸をつくり出すだけでなく、同時に温室効果ガス(GHG)放出を無くし、石油ベースの製品に比べエネルギー消費がはるかに少ないです。トウモロコシの植え付けと刈り入れから琥珀酸の精製までの全生産サイクルを評価した独立のライフサイクル分析によれば全工程のネット温室効果ガスの放出はゼロでした。対照的に石油原料製法の場合琥珀酸生産1トン当たり7.1トンの温室効果ガスが放出されます。最大生産の場合BioAmberのSarnia 工場では石油原料工程との比較で年間 210,000トンの温室効果ガスの削減となります。これは毎年自動車を45,000台減らすことに等しいのです。このライフサイクル分析によればこの製法は従来の石油ベースの製法と比べ電力消費は64%少ないことが判明しました。破壊的技術は新たな価値、新たな市場及び新たな操業基準をつくり出します。Bayer Material Science社は履物、スポーツウェア、自動車及び衣類業界で使用される繊維用として革新的なバイオベ

第2表：バイオベース化学品工場で使用される主なステンレス鋼等級通称

ステンレス鋼種

欧州規格

特性

304

S30400

1.4301

弱酸性及び弱苛性溶液に対し十分な耐食性がある。強度は低く“L”グレードをやや上回る程度。

304L

S30403

1.4307

同上しかし溶接構造には“L”グレードが望ましい。通常304及び304Lの要件を満たす‘二つの認証’をうけた素材の購入が可能である

316

S31600

1.4401/1.4436

304より耐蝕性に優れる、特に酸性に対して。

316L

S31603

1.4404/1.4432

同上しかし溶接構造には“L”グレードが望ましい。通常316及び316Lの要件を満たす‘二つの認証’をうけた素材の購入が可能である。

第3表:バイオベース化学品工場で使用される特殊鋼及ニッケル合金通称

ステンレス鋼種

欧州規格

特性

316Ti

S31635

1.4571

316と同様の耐蝕性あり、高温でより堅固、主として欧州で使用される。

317L

S31703

1.4438

316Lに比し耐蝕性がやや勝る。

904L

NO8904

1.4539

硫酸に対する耐蝕性が優れる。

6% Mo alloys

Various

300系ステンレス鋼に比し耐蝕性に勝る、特に高温又は塩化物の存在に対して。

2101

S32101

1.4162

幾つかのリーン二相ステレス鋼の一つ、強度が高く大型タンクに向いている。

2205

S32205

1.4462

二相鋼、300系ステンレス鋼に比し強度が高く耐蝕性が勝る。

2507

S32750

1.4410

幾つかのスーパー二相ステンレス鋼の一つ、2205に比し耐蝕性が勝る。

Alloy C276

C10276

2.4819

ニッケルベースの合金で極めて腐食性の高い条件下で使用される。

Alloy C22

N06022

2.4602

ニッケルベースの合金で極めて腐食性の高い条件下で使用される。

Alloy 20

N08020

2.4460

硫酸に対して強い耐蝕性を持つ。

10 特集

2017年第32号第2巻

 オンタリオ州サルニアのBioAmber社工場

カナダのBioAmber社の工場は現在世界最大のバイオ琥珀酸工場であり、生産能力は琥珀酸35,000MT及び1,4ブタンジオール(BDO)23,000MTです。琥珀酸及びその派生品に対する世界的な需要の急速な伸びに対応するためBioAmber社は北米に総生産能力として琥珀酸165,000MT及びBDO 123,000MT の工場を増設する計画です。

炭化水素ではなく炭水化物化石燃料ベースの有機化成品とバイオマスから作られる有機化成品を比較した場合、即ち炭化水素ベースと炭水化物ベースの比較ですが、最大の違いは炭水化物中の酸素の含有量です。化石燃料ベースの有機化成品はかなり不活性また非反応性がありその処理工程は特に腐食性を伴うものではありません。従って低合金鋼や炭素鋼は重要な加工機器の素材として適している場合が多いです。他方バイオマスベースの化成品は、水をベースとしていますが、反応性が高く、容易に劣化し、酢酸、蟻酸、乳酸など低合金鋼や炭素鋼に対し腐食性の高い化合物を形成します。バイオマス製法では原料、不純物、中間製品及び副産物は炭化水素製法とは全て異なります。従ってバイオマス有機化成品の生産機器は大部分が耐蝕性素材から作られる必要があります。含ニッケルのオーステナイト系（主なタイプとして304、304L、316、および316L）及び数種の含ニッケル特殊鋼、また時としてニッケルベースの合金が腐食に対する防護手段として必要となります。これらの含ニッケル素材は費用対効果が高く、耐久性もあることからバイオマス化成品産業にとっての問題の解決策となっています。

BioAmber製造法

トウモロコシ栽培

s 含ニッケルステンレス鋼管は諸工程を結合させます  含ニッケルステンレス容器は製品の純度と

長期寿命を確保します

2017年第32号第2巻

トウモロコシ製粉

発酵

琥珀酸

石油製造法

石油回収

ナフサ分解

ブタン酸化

化学転化

琥珀酸

持続可能性と代替原料ソース BioA mber社としては原料として最も潤沢でコストの低いものを使用することに集中しながらも出来る限り持続可能であることの必要性を強く意識しています。現在この糖分はトウモロコシから作られますが、サトウキビ、ビート、モロコシ、小麦及びタピオカ原料の糖も使用可能です。BioAmber社の長期的目標は従来の糖分の代替物として農産廃棄物、林業及び工業廃棄物へ移行することです。

ースの一連の原料を市場に出し始めました。石化製品に代わりBioAmber社の琥珀酸を使用する事はこの環境に優しい製品は性能が素晴らしく、また65%にも上る成分が再生可能なことを意味します。

特集 11

FURRER+FREY

r 80年の耐久年数を達成するためROCSを支える全ての構造鉄骨に高合金ステンレス鋼が選ばれました

ステンレス鋼はセヴァーントンネルの新電化システムをサポートする 2016年9月から10月の6週間にわたり、大部分の英国鉄道インフラの管理をしてい

M16のアンカーロッドボルトが自動変

るNetwork Rail社はセヴァーントンネルを通る線路の革新的な電化システムの導入

圧器給電線を（中心間距離2mで）およ

を行いました。この7kmに及ぶ建設後130年になるトンネルは、イングランド西部

びROCSの台板/通気管を（中心間距離

と南ウェールズを結んでいます。従来の架線に代わり、新システムはトンネル天井

8.5mで）支えています。ロッドボルトは

からドロップチューブ及び振止パイプにより支えられたアルミニウムレール（内部

トンネルの煉瓦に315mmの深さまで樹

にトロリー線がある）からなっています。スイスのFurrer+Frey社により制作された

脂で固定されています。スーパー二相ス

Rigid Overhead Conductor Rail System (ROCS)は架線より強固で効率的であり、テンレス鋼2507 (UNS S32750)が振止パイプを繋ぎ止める床板及び通気管に、

メンテナンスも少なくて済みます。また従来の架線システムに比しよりコンパクトであり上部空間に制限のあるトンネルでも使用可能です。セヴァーントンネル内の環境は、Severn

ルはその性質上、建設及びメンテナンス

また振止パイプの片持ち梁の構造部品に使用されています。

川の河口から浸入する塩化物及びトン工事を行う場合困難な環境です。従ってオーステナイト系ステンレス鋼316Lタイネルを通過する石炭運搬の貨車から出耐久年数全体のコストからみるとステンプ(UNS S31603)はロンドンと南ウェーされる粉塵の堆積により厳しいものとな

レス鋼にかかる余分なコストは容認され

ルズを結ぶ幹線鉄道を電化するGreat

っています。この理由によりROCSを支えるものです；起業費の大きな部分は人る全ての構造鉄骨には80年の耐久年数件費と工場（製造）コストです。

Western 電化プロジェクトの一環として

と最低限のメンテナンスで済むよう高合

スーパーオーステナイト系ステンレス鋼

ンネルのROCSを支える鉄骨構造にも使

金ステンレス鋼が選ばれました。トンネ

(UNS N08926/N08367)から作られる

用されています。

12 注目される用途

環境がそれほど厳しくない他の5つのト

2017年第32号第2巻

軟磁性ニッケル鉄合金と共に活動開始

シールド及びセンサー用途で持続可能な輸送手段を改善するエレクトロ・モビィリティー（eMobility)及びパワートレインの使用（電気/デジタル機器の増加と相俟って）の重要性が増加していることから効果のある遮蔽素材及びセンサー素材の需要は高まっています。含ニッケル素材はこの拡大する使用分野で極めて重要な役割を担っています。が高いほど（85%まで）遮蔽率も高くなり

性で良く知られています。しかし更に利点

ます。除去すべき磁場及び電磁場の強さ

のあるものがいくつかあります。

により適切な遮蔽素材の選択をすればい

ものがあります。軟磁性ニッケル鉄合金は容易に磁化や消磁が可能です。その磁性特性、保磁力、導磁性、ヒステリシス損失は明らかに鉄素材に比べて勝っています。ニッケル成分が多ければ遮蔽性が増す最も重要な用途の一つが電磁遮蔽（シールド）です。電気機器は電磁場及び磁場を作り出します。これらの‘場’は干渉に敏感な装置を妨害する場合があります。不要な‘場’を弱めるため、発生源又はそれに敏感な装置は‘

VDM

遮蔽’（シールド）される必要があります。

医療及び輸送用にはVDM®

Magnifer

7904、VDM® Magnifer 36 (UNS K93600) 、およびVDM® Magnifer 50(UNS K94840)

ニッケルベースの合金は耐蝕性と耐高温

ニッケル鉄合金には軟磁性合金と呼ばれる

から軟磁性ニッケル合金が使用されます。

いのです。ニッケル約80%の合金が最も高い‘導磁性’があります。75%を超えるニッケル含有のVDM® Magnifer 7904 (UNS N14080)などの軟磁性ニッケル合金は最も高い導磁性を持つ素材です。ニッケル鉄合金の一般的な遮蔽用途としては録音ヘッド、マイクロホン及び電子線管があります。場合によってこれらのニッケル素材は、極めて精密な測定機器が使用される病院の検査室全体を金属被覆す

などの合金が使用できます。必要な特性を持たせる製造優良な軟磁性を得るためには、極めて純粋な原料を生産する必要があり、まず大気中で溶解した後に行う真空処理、すなわち真空溶解です。軟磁性ニッケル鉄合金は固形品―鍛造品、棒、薄板、板、帯鋼及び板金としてーあるいはフィルム状または巻き線状で入手できます。ニッケル鉄合金は最後に焼きなましが必要です。最後の焼きなまし後に製造工程上ではじめて優れた軟磁性が明らかになるのです。

るためにも利用されています。

ニッケル鉄合金に要求されている特性は、

課題はいかに他業界のノウハウと経験を

合金そのものの成分、あるいは焼きなま

輸送業界に伝えるかです。

し工程の調整によっても特定の用途に適合させることが出来ることです。

遮蔽効果とは除去すべき'磁束‘を遮蔽素

センサー向けの需要増

材で方向転換し遮蔽された空間の’場‘を

eMobilityの普及に伴いセンサーの需要は

従ってニッケル鉄合金は将来的に持続可

弱める又は除去することです。素材の遮

増加しています。例えば、電池管理システ

能な気候にやさしい輸送システムの導入

蔽性はその遮蔽率で示され所謂‘導磁性’

ム用の計測センサーは、その飽和磁束密

に際し重要な役割を果たす備えができて

と関連します。一般的にニッケル含有量

度、高い導磁性、低い保磁力などの特性

います。

s ドイツ、UnnaのVDM社溶融工場

2017年第32号第2巻

s ニッケル鉄合金製の帯金

注目される用途 13

ニッケルメッキ鋼パイプ詰まりを防ぐより良い内面保護であるその自動車の燃料供給ラインの顕微鏡写真に見られるように、極端な腐食によりラインの内面が詰まってしまっており燃料がエンジンに供給されるのを妨げています。ガソリン自動車燃料供給ラインは従来から低炭素鋼が使われています。企業はそれまで塩害や跳ね石対策等、チューブ外面の被覆保護に精力を注いできていました。これまで「内部」表面については外面と比較してそれほど大きな注目を浴びてはいませんでしたが、アルコールを混ぜた燃

料（エタノール含有ガソリン）の使用が増えていくに従って状況が変わってきています。このような含水燃料は燃料ラインの内面に対して強い浸食性を及ぼしそれがシステム全体の不良につながっています。

TATA STEEL

イノベーションは挫折の辛さを味わった後に生まれるとよく言われています。今回は、さる大手OEM企業の上級幹部の乗った自動車が旅行中に故障で止まってしまい、その原因が燃料供給システムが全く機能しなかったことに端を発しているといわれています。その後の吉報は？ニッケルメッキ鋼を新たにこの供給システムに取り入れたことです。

r ニッケルメッキ鋼仕様の燃料供給ライン融ニッケルが溶接ビードの表面に流れ封入することによりチューブの内面全てをニッケルメッキ被膜で覆い防食バリアーを形成します。

OEMメーカーからの高まる需要エタノール含有ガソリンの使用増加に伴い、チューブメーカーからのニッケルメッキ鋼の使用が増えています。その利点は物理的性質にあります。ニッケルと鋼の融点はあまり違いがなく、ニッケルメッキ鋼板をチューブ成形加工、溶接されますが、溶

ブレンド燃料使用の高まりが続く中、ニッケルメッキ鋼は自動車業界イノベーションに効果的に資する材料となってきています。

UNSの詳細本誌で示されているニッケル含有合金及びステンレス鋼の化学的組成（重量パーセント） UNS

S30400 p. 6, 7, 10, 11

0.08 max

18.020.0

bal

2.00 max

0.10 max

8.010.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

S30403 p. 2, 10, 11

0.03 max

18.020.0

bal

2.00 max

0.10 max

8.012.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

S31600 p. 10, 11

0.08 mas

16.018.0

bal

2.00 max.

0.10 max

10.014.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

S31603 p. 2, 7, 10, 11, 12

0.03 max

16.018.0

bal

2.00 max

2.003.00

0.10 max

10.014.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

S31635 p. 10

0.08 max

16.018.0

bal

2.00 max

2.003.00

10.014.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

5x(C+N) min 0.70 max

S31703 p. 10

0.03 max

18.0 20.0

bal

2.00 max

3.004.00

11.015.0

0.045 max

0.030 max

0.75 max

S32101 p. 10

0.04 max

21.022.0

0.100.80

bal

4.006.00

0.100.80

0.200.25

1.35.70

0.040 max

0.030 max

1.00 max

S32205 p. 10

0.030 max

22.023.0

bal

2.00 max

3.003.50

0.140.20

4.506.50

0.030 max

0.020 max.

1.00 max

S32750 p. 4, 10, 12

0.030 max

24.026.0

0.50 max

bal

1.20 max

3.35.0

0.240.32

6.08.0

0.35 max

0.020 max

0.80 max

N08904 p. 10

0.020 max

19.023.0

1.002.00

bal

2.00 max

4.005.00

23.028.0

0.045 max

0.035 max

1.00 max

N08926 p. 12

0.020 max

19.021.0

0.501.50

bal

2.00 max

6.007.00

0.150.25

24.026.0

0.030 max

0.010 max

0.50 max

N08020 p. 10

0.07 max

19.021.0

3.004.00

bal

2.00 max

2.003.00

32.038.0

0.045 max

0.035 max

1.00 max

N08367 p. 5, 12

0.030 max

20.022.0

0.75 max

bal

2.00 max

6.07.0

0.180.25

23.525.5

0.040 max

0.030 max

1.00 max

N10276 p. 5, 10

0.01 max

2.5 max

14.516.5

4.07.0

1.0 max

15.017.0

bal

0.025 max

0.010 max

0.08 max

3.04.5

N06022 p. 10

0.01 max

2.5 max

20.022.5

2.06.0

0.50 max

12.514.5

bal

0.02 max

0.08 max

2.53.5

N06059 p. 5

0.01 max

0.3 max

22.024.0

1.5 max

0.5 max

15.016.5

bal

0.015 max

0.005 max

0.10 max

0.10.4

N05500 p. 9

0.25 max

27.033.0

2.0 max

1.5 max

bal

0.01 max

0.5 max

0.350.85

2.303.15

N01555 p. 15

0.005 max

0.025 max

5457

bal

K93600 p. 13

0.10 max

1 max

0.50 max

bal

0.60 max

0.50 max

3538

0.025 max

0.35 max

K94840 p. 13

0.05 max

0.50 max

0.30 max

bal

0.80 max

0.30 max

4749

0.03 max

0.01 max

0.50 max

N14080 p. 13

0.05 max

0.50 max

0.30 max

bal

0.80 max

3.56.0

79.082.0

0.02 max

0.01 max

0.50 max

14 注目される用途

2017年第32号第2巻

WIKIMEDICOMMONS

ニチノールの特異な性能が排熱利用の新しい技術に貢献

ニチノール、省エネエンジンに役立つ排熱を電気に排熱水を利用し発電するという新しいエネルギー効率の高い発動機は、炭素排出及びエネルギー消費双方の削減が可能となり、海運業界はじめその他多くの産業界に資するものです。これはニッケル・チタン合金のニチノール

をしています。

(UNS N01555)という特殊な‘形状記憶’特

更に、本技術は危険性流体の漏出の心配

性を適用したものであり、アイルランドのダブリン市に本拠を置くExergyn社にて開発中です。 E x e r g y n 社、製品管理部長の M i k e Langan氏によれば、「この技術は‘低温排熱’1をコスト効率よく回収することができる最初のもので、船主はエネルギー効率を高め、排出を削減ことが可能となり、ますます厳しくなることが予想される各種規制の対応に資する」とのことです。実際、国際海事機関(IMO)はエンジン効率を高める措置を講じない場合、船舶運航で放出される温室効果ガス(CO2)の増加量は最大250%にまで達するとの予測

EXERGYN DRIVE™

もなく、又低圧で作動します。 Exergyn社の目標としては最もコストの低い発電方式を目指しており、均等化発電原価LCOE)2を0.045

€/kWh以下としてい

ます。 Exergyn社には本製品を市場に出すための支援としての研究・イノベーション枠組み計画の「ホライズン2020」から250万ユーロの基金が贈られています。工業試験は年内にも開始される予定です。海運業界関連試験は2019年、配管システム組み込んだ実機試験を更に6,000時間行う予定です。

ニッケルとチタニウムの金属合金であるニチノールは形状記憶及び超弾性という特異な性能を示します。その基本性能は、それを異なる形状に曲げることはできますが、ある一定の温度まで熱すると元の形状に戻ることです。またニチノールは冷却すると膨張することもあり、この新しい技術の材料として理想的なものとなるでしょう。 1m長のニチノール製のワイヤを束ねてピストンに固定し、そこに冷水、温水を 10秒間隔で交互に掛け注ぎます。この速い膨張と収縮でピストンが約4cmi駆動します。そこに接続された油圧装置が発電機を駆動します。ニチノールを使った既存製品の多くは少量のニチノール使用で成果を出すことができます：（例：医療器具）今回の新技術はニチノールを工業的規模で使用する最初のケースとなるかもしれません。各ユニットにこの形状記憶合金がそれぞれ数キロ単位で使用されることとなるでしょう。

オンライン版ニッケル誌

www.nickelinstitute.org ニッケル誌の無料購読とウェブサイト掲載のお知らせを希望する場合： www.nickel institute.org/NickelMagazine/Subscription

EXERGYN駆動

ニッケル誌を7ヶ国語（英語、中国語、日本語、ロシア語、フランス語、ドイツ語、スペイン語）でウェブサイトに掲載 www.nickelinstitute.org/NickelMagazine/ MagazineHome

水 70 °C

ニッケル誌のバックナンバーの検索：2002年 7月号以降のニッケル誌を掲載（英語版のみ） www.nickelinstitute.org/en/Nickel Magazine/MagazineHome/AllArchives

水 90 °C EXERGYN

携帯あなたの Apple® もしくはAndroid™ の携帯にNickel Magazineのアプリをダウンロードして下さい

電気

1. 低品位排熱(“LGWH”)は120ºC以下の水と定義され、多くの場合80º-95ºCである。多くの発電事業者はこのLGWH.の有効活用を行っていません。 2. 均等化発電原価(LCOE)又は共通基準エネルギー原価(LEC)としても知られているが、発電所の設計、建設から運用、廃止までの全てのコスト（支出）を、生涯発電量で割った値である。多くの場合それを設備の寿命期間中に得なければならない損益分岐点となる平均単価の代理として使用します。

2017年第32号第2巻

Twitterでフォローして下さい @NickelInstitute LinkedInでつながって下さい ‒ ニッケル協会のページをご覧下さい。ニッケル協会 YouTubeチャンネルでニッケル関連のビデオが見られます www.youtube.com/user/NickelInstitute

注目される用途 15

ニッケル型版

BROMPTON折りたたみ自転車「機能美」の見事な手本

Andrew Ritchie氏が1975年にSouth Kensingtonの同氏のアパートで折りたたみ自転車の設計を手掛けたとき、彼の思い描いたものは当然のことながら、その時試乗したただ単に半分に折りたたむようなものではなく、より良くより美しい折りたたみ自転車でした。

目を見張るような仕上げ、洗練されたデザインの自転車は、持ち運びにも、牽引にも、保管するにも便利なコンパクトサイズに折りたたむことができます。そのニッケル仕様はBROMPTONの中でも最高です。膜厚50ミクロンの無電解含リンニッケルメッキを施し磨き上げ重厚な反射光に輝くこの仕様はBROMPTONの先端を行くものです（通常このメッキ仕様は特に厳しい腐食環境にさらされる鉱業や深海 r Bromptonニッケル型版掘削機器に施されるものです）。 s 折りたたみ後の転車：折りたたんだ時にチェーンとギアがユニットの中心にパックされ衣服や他の荷物から離された状態になっ毎年45,000台以上生産されるこのBROMPTONは乗りやすい自ています転車です。

BROMPTON BICYCLE LTD.

最初の作品は問題を抱えていましたが、その後25年間のリファイニング及び弛まぬ改善を経て、今やBROMPTON自転車会社はイギリスでは最大の自転車メーカーとなっています。

BROMPTON BICYCLE LTD.

左下：すべての自転車が熟練の職人の手作業で組み立てられ、その本人の「署名」が部品に押印してあります