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MAGAZINE

NICKEL

ニッケルとその用途に関する専門誌 2020年第35号第1巻

ニッケルと建築縁の下の力持ちとして構造用ステンレス鋼設計基準の策定

ステンレス鋼を使ったカーテンウォール

『風の木』芸術作品の再生

ケーススタディ18 交通銀行、蘇州 XIONG DUOKUI, ZHANG JUN, SUZHOU GOLD MANTIS CURTAIN WALL CO., LTD.

カーテンウォール（幕壁、帳壁。建築構造上取り外し可能な壁で、建物の荷重を直接負担しない非耐力壁）はビルの外部に安定性を、内部には上品さをもたらします。中国の交通銀行蘇州支店のビルはステンレス鋼が持つ他にはない特性を存分に生かしており、銀行に求められる厳格さ、安定、信頼といったイメージを示す美しい外観と共に、コストやメンテナンスの面でも長期に渡る価値を提供しています。

このプロジェクトのデザイナーは、ビルのカーテンウォールに使うあらゆる材料の中でステンレス鋼が最も耐用年数が長く、最も価値が高く、そして耐用年数後のリサイクル率が最も良い装飾用材料であると確信しています

2 || 2020年 2020年第35号第35号第1巻第1巻 2

この交通銀行ビルプロジェクトにおいてカーテンウォールのデザイナーならびにエンジニアである Suzhou Gold Mantis Curtain Wall 社の Zhang Jun 氏と Xiong Duokui 氏は、1930 年に米国で建設されたクライスラービル、ドバイのブルジュ・ハリファタワー、中国の平安国際金融中心などを手本にしています。これらのビルはすべて、摩損することもなく取り換えも不要という大きな効果がある 316L 系 (UNS S31603) のニッケル含有ステンレス鋼を使用しています。

体に使われています。根太用の被覆加工板は刷毛で塗ったような模様の厚さ 2.0 mm のステンレス鋼で作られており、オーニング（窓や入口の日除け・雨除け）システムはステンレス鋼のケーブルで吊り下げられています。オーニングの一番目と二番目の梁は 1.5 mm 厚のステンレス鋼板で被覆され、底部は 30 mm × 50 mm のステンレス鋼矩形管で装飾されています。さらに、ルーフバルコニーに使われている柱は厚さ 1.5 mm の鏡面仕上げのステンレス鋼で覆われており、高さこの 25 階建のビルで広範囲に使われは 3.3 m あります。ている 316L 系ステンレス鋼の設計寿命は 100 年を超えます。ステンレス鋼伝統的な蘇州庭園から着想を得て、ビのカーテンウォールは高さ 106 ｍ以ル全体のレイアウトには「蘇州庭園門」上に達しますが、厚さ 2.0 mm、直径のコンセプトが盛り込まれています。 150 mm の鏡面仕上げステンレス鋼最終的には知的かつ印象的な外観の製の装飾チューブがこのタワーのファオフィスビルとして、蘇州工業団地の重サード（建物正面部分）のユニット全要なランドマークになっています。

編集者記：外観と機能

美しいステンレス鋼のファサード（建物の正面部分のデザイン）が世界中にある最も象徴的な高層ビルの魅力を高めるようになってから、90 年以上の時が経ちます。けれども、その外側のエレガントさの裏には効率、外観、持続性を高める重要な技術と強みが隠されています。

その他 6% | 建築工事 28%

輸送 23%

産業 32%

—建設材料・建設 11%

ビルそのもの、そしてその建設によって世界中のエネルギーの 36 % が消費され、世界中のおよそ 40 % の温室効果ガスが排出されています。世界の人口の大部分が都市に集中することで、2060 年までに 2,300 億 m2 のビルが増えるとされ、これは今、既にあるビル全体の広さに匹敵します。

材料を慎重に選び、設計に気を配ることで環境への負荷は大きく変わります。そしてカーテンウォール（幕壁、張壁）のような機能性のあるファサードを組み込むというのは負荷を減らす賢明な方法です。カーテンウォールは悪天候、熱、騒音、太陽光そしてまぶしさからビルとその中の人々を守り、エネルギー効率に大きな影響を与えます。当然ですがカーテンウォールはその魅力を増しつつあります。建築家は様々なカーテンウォールの材料を選ぶことができます。ニッケル含有ステンレス鋼の熱伝導性は低く、腐食環境にある建造物や建設した時に露出される構造用鋼材として理想的です。そして、そのライフサイクル費用についても卓越した実績を持っています。本号は、ステンレス鋼で被覆された象徴的なビルとして見本に加えられるようなファサードの素晴らしい事例を特集しています。1930 年からずっとニューヨークのスカイラインの呼び物となっているクライスラービルを考えてみて下さい。ニッケル含有ステンレス鋼が単に美しいファサードへの使用だけに留まっていないという証です。

CATHERINE HOUSKA

GLOBAL ALLIANCE FOR BUILDINGS AND CONSTRUCTION

世界のセクター別二酸化炭素排出

カーテンウォールを始めとして、世界中で高性能のビルを建築し、既存の建物外壁を改築してエネルギー革新を実践することは、省エネの大きな可能性につながります。国際エネルギー機関は、2015年の G20 諸国による最終エネルギー消費量よりもこの省エネ量の方が大きく、2060 年までの累積省エネ量は 330 EJ (1 エクサジュール= 1018ジュール)となると推測しています

クレア・リチャードソンニッケル誌編集長 2020年第35号第1巻 | 3

02 ケーススタディー 18 交通銀行、蘇州

03 編集者記

外観と機能

NICKEL ニッケ

ル・ニ

NOTABLES

ュース

04 ニッケル・ニュース 06 構造用ステンレス設計基準の策定

08 ステンレス鋼が

ファサードを変える耐食性ステンレス

12 ニレジスト

特殊用途の合金

14 専門家に聞く

低炭素と溶接性

テスラ社の未来的な電動サイバートラックはトラックというより宇宙探査機のように見えます。この人目を引く外骨格（殻）は優れた強度と耐久性を持つ超硬質 30X 冷延ステンレス鋼で作られています。サイバートラックは、2022 年に販売開始されますが、同社 CE O のイーロン・マスク氏が同じく CE O を

15 新刊書

務める別会社のスペース X 社で、スターシップ宇宙船に使っているのと同

15 UNS 番号

たのはそのコストと効率に加え、高熱に耐えて熱を発散する能力があるからで

16 ハドソンヤードの船 NYの新名所

じ 301 系 (UNS S30100) のステンレス鋼合金で作られます。301 系が選ばれす。地球上での運転の際には、乗員を最大限保護し、へこみ、損傷、長期腐食に対する抵抗力もあります。3 モータータイプのトラックは 2.9 秒で 60 mph (96.6 km/時) にまで加速できます。その牽引力はまた 6,500 kg もあります。

Nickel magazine はニッケル協会が発行しています www.nickelinstitute.org Dr. Hudson Bates（会長） Clare Richardson（編集発行人） communications@nickelinstitute.org 寄稿者： Nancy Baddoo, Gary Coates, Catherine Houska, Christine Li, Richard Matheson, Bruce McKean, Geir Moe, Kim Oakes, Odette Ziezold デザイン： Constructive Communications 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、如何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、職員およ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、また本誌に示されている情報に関して如何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：Hayes Print Group（カナダ）、再生紙使用画像出典：表紙：©David Churchill/arcaid.co.uk pg. 4 iStock©gchutka; pg. 9 iStock©dynasoar; pg.10 iStock©Vera Tikhonova; pg 11. ID 123688539 ©Hoywaii | Dreamstime.com ; pg 12. iStock©MPKphoto

4 | 2020年第35号第1巻

ROYAL CANADIAN MINT

星のサイバートラック

TESLA

11 『風の木』の再生

ICHIRO TAKEUCHI, UNIVERSITY OF MARYLAND

弾性熱量効果の冷却材年間数十億ドルの冷凍ならびに冷暖房空調業界が使用している冷却技術は、新しい種類の弾性熱量効果（応力の印加・除荷に応じて結晶構造や磁気構造が変化する一次変態において、変態前後でのエントロピーの差に相当する発熱や吸熱が起こる効果）を利用した冷却材のおかげで大きく飛躍しそうです。新しい冷却材は形状記憶合金で、高効率で環境に優しく、大型の機器に使う場合には簡単に拡張が出来ます。竹内一郎教授とメリーランド大学が率いる国際チームが開発したこの新しい冷却材は、添加剤技術 (3-D プリント)を使って作られたニッケル・チタン合金で、これは 150 年以上にも亘って市場を席巻し地球温暖化に影響する化学冷媒を使用している蒸気圧冷却よりも高い効率を得られる可能性があり、大変地球にやさしいものです。竹内教授は 10 年近くこの革新的技術に取り組んで来ており、商業化の時を今

地球に優しく安価な水素燃料

MANSION YACHTS

迎えています。

ヨットでは初めて世界初、全体がステンレス鋼製のヨットができました。「マンション・ヨット」と名付けられたこのヨットは米国フロリダ州で開催された第 60 回 Fort Lauderdale 国際ボートショーでそのシャープなデザインと鮮やかな合金の表面加工で大きな話題となりました。長さは 25.6 m、幅は 12.2 m で 840 ㎡の基本モデルは 149 人乗船が可能です。4 本の5.5 m の油圧式脚はそれぞれ 50 万 kgの使用荷重を持ち、水面に立つことが可能で未来の水上バンガローのごとき様相を呈します。72 基の太陽光パネルが地球環境にやさしいグリーンな電力を提供します。ステンレス鋼の利点は？Mansion Yachts 社の Bruno Edwards 氏によれば「実際のメンテナンス費用はグラスファイバー船の 25 ％に過ぎない」とのことです。

Nature Communications 誌に掲載された研究によれば、豪州の科学者たちは水と鉄ならびにニッケルのみから水素燃料を製造することが可能であることを明らかにしました。これは従来の「水分解」法より低コストで環境にも優しい方法です。Sw inbur ne 工科大学 (UNSW) ならびに Griffith 大学のチームはより少ないエネルギーで化学反応速度を速めながら水分中の水素を酸素から分離することに成功しました。Swinburne 大学化学学部の Chuan Zha 教授は、「エネルギー消費を削減するため、電極を当方が開発した触媒でコーティングします。この触媒には鉄とニッケルが原子レベルで交わるナノサイズの極小の境界面がありますが、この境界面が水分解を起こす活性部位となります。ここで水素は酸素から分離され燃料として確保され、残った酸素は環境に優しい廃棄物として放出が可能となります」と語っています。 2020年第35号第1巻 | 5

構造用ステンレス鋼設計基準の策定と更新

エンジニアは構造物を建設するにあたり設計基準を用いてその構造物の適切性を検証し、国の建築法規に準拠していることを明示します。ステンレス鋼を構造物に使うことに対する関心が高まるにつれ、総合的で経済的な構造物の設計ルールの必要性が高まり、今年になって国際的な設計基準を策定する動きがかつてないほどの高まりを見せています。ステンレス鋼の設計基準は既にある炭素鋼の設計基準と密接につながるものではありますが、建築哲学、設計モデル、組織、プレゼンテーションといった面から見るとその設計基準は世界中で様々です。 STANTON WILLIAMS C SEELE

欧州ではすべての構造物はユーロコーの作業が開始されています。英国鋼構ドの設計ルールを順守しなければなり

造協会は基準案作成の任にあたって

ません。ステンレス鋼のユーロコードは

いますが、それには欧州、中国、米国の

その第二版を現在策定中であり、多く研究者や実務の専門家が貢献していの面で重要な進展が見られますが、そます。れにはひずみ硬化の利点を活用すると

同時に、米国土木学会の ASCE 8-02

いうルールやグレード選択プロセスを「冷間成形ステンレス鋼構造部材」の簡略化するために二種類の強度を導仕様書についても同じく広範囲の改定入するということが含まれています。さ

が進められています。その範囲は広が

らに、火災時のステンレス鋼の設計ルーって二相ステンレス鋼も含まれ、設計ル

新しい設計基準は現在策定中ですが、これによってエンジニアは自信を持って構造用ステンレス鋼の恩恵にあずかることができるのです

ルも総合的に改定されました。ニッケル協会は米国でのステンレス鋼

ールも更新されます。新版は2021年に発表される予定です。

の基準策定作業を支援するという点でさらに中国でも基準策定の動きがあ重要な役割を果たして来ました。米国

ります。2 015 年、構造用ステンレス

鋼構造協会 (AISC) は、米国における

鋼の中国における最初の設計基準

構造用ステンレス鋼への関心が、完全

が CECS 410 として発表されました。

に独立した設計基準の策定につなが

現在は、溶接ならびにボルト継手用の

ったと結論づけています。そしてそれとより広範囲な設計ルールと耐震設計ル共に、2021年に発行予定の AISC 370 ールの策定を中心に改定作業が進行「構造用ステンレス鋼建築向け仕様書」中です。 6 | 2020年第35号第1巻

JACK HOBHOUSE JACK HOBHOUSE

STANTON WILLIAMS C SEELE

ロンドンの地下鉄設計基準を引き上げロンドンの地下鉄において再開発された Tottenham Court Road 駅と新しい Crossrail 駅のクリスタルのような二つの入口は、ステンレス鋼構造物の最近

えられています。ステンレス鋼合金の

の事例です。

選定にあたっては、構造強度要件、溶

大きい方の南側入口は高さが15 m あ

接性、最小半径エッジの加工性が極

り、2015年に完成しましたが、高さが

めて重要な検討項目でした。二相タイ

アリング会社の Expedition 社とガラス

の高い方の入口の構造部材として使用

専門工事会社の Seele 社が緊密に協

されました。316L 系は北側の入口に使

力して、ガラス枠とステンレス鋼の複

われましたが、それはその強度でも適

合柱梁からなる構造体の設計を行い

用荷重には十分であったこと、ならび

ました。この構造物には1,100 m2 の積

に加工が容易であったためです。両方

層ガラスが使われており、それは総延

の入口の雨押さえには316L 系が使用

9.5 m の北側入口はその二年後にオプ2205 系 (UNS S32205) が、316L 系ープンしています。構造工学エンジニ (S31603) よりも強度が二倍のため背

建築家 Stanton Williams 氏が設計したこのガラスの構造物は、昼は日差しが地下の駅まで入り、夜には照明がともされて、ドラマチックでありながら安心していられる環境を作り出しています。この二つの入口の作りは舗装道路にある斜めになったはめ込みガラスで隔てられており、これで地下の切符売り場にまで日差しが入るようになっています

長 650 m のステンレス鋼構造部分で支されました。 2020年第35号第1巻 | 7

ステンレス鋼がビルの顔を変える建築物のファサードに広く使われる素材の中にあって、ステンレス鋼は比較的新参者と言えるでしょう。とはいえ、ニッケル含有ステンレス鋼は昔から使用されています。302 系ステンレス鋼 (UNS S30200) を使用したニューヨークのクライスラービル (1930年) を考えてみてください。同ビルが建設されて以来、ステンレス鋼は極めて良く機能しています。一流の建築設計事務所である Pelli Cl となっています。設計チームは生地状 arke Pelli Architects 社 (PCPA) は過にエンボス仕上げ加工された 316L 系去30 年にわたりファサードのデザイ (S31603) ステンレス鋼を選択しましたンにステンレス鋼を取り入れてきましが、この加工はのちにキャンブリックた。PCPA 上海事務所長である建築家（寒冷紗。薄地の白い麻布や綿布）仕の Jie Zhang 氏は「ステンレス鋼を使用上げとして知られるようになっていましたビルのファサードは大きな視的効す。One Canada Square ビルは超高層ビ果と素晴らしい光沢があり、時間が経ルにエンボス加工した材料を使用した過してもまるで新品のようです。しかし先駆者的なビルとなりました。

One Canada Square ビルは超高層ビルのファサードにエンボス仕上げ加工を使用した先駆けとなりました

8 | 2020年第35号第1巻

ながらファサードへのステンレス鋼のキャンブリック仕上げはパネルの極め使用が効果的となるのは十分な予算、て安定した平坦さ、光沢および反射方厳密な詳細設計と仕様の選択、さらに向性を実現し建築設計を補強していまは精巧で質の高い製造・建築技術にかす。この仕上げ方法はカーテンウォールかっています」と説明しています。PCPA の他にステンレス鋼のタワーのロビー、社はビルのファサードにステンレス鋼日除け、庇（ひさし）その他公共スペーを様々に異なる形で使用してきましたが、スに使用されています。ほぼ30 年経過ステンレス鋼が使用された例や課題にした今日、このタワーはロンドンの最もも触れながら同社のプロジェクトを紹介有名なランドマークのひとつとなっていしていきましょう。ます。高さ 235 ｍのロンドン初の超高層ビルで Canary Wharf の中心となっている One Canada Square ビルはシンプルな正四角柱であり上部が尖塔状になっています。1992 年完成のこのタワーはすっきりとした力強い形をしており、ロンドンの新たな金融センターとなった新都心部における創設時からのシンボル

クアラルンプールの Petronas Towers は同じ頃に建設されましたが、一時期世界で最も高いツインタワーでした。このビルは都心のまさに核となるものです。マレーシア独特のデザインを作り出すため、設計チームはイスラム文化、クアラルンプールの気候ならびにマレーシアの伝統芸術からヒントを得ました。同タ

クアラルンプールの Petronas Towers は伝統的なマレーシア建築様式も尊重して建造されました

ワーの平面図を見ると正方形が二つ重ねられて八芒星が形成されており、これはイスラムの工芸品によく見られる形です。上層階に行くに従い、6回にわたって平面フロアは縮小されますがそのたびに壁面はわずかに外側に傾斜します。この複雑な技法はマレーシアの伝統的建築様式を尊重して取り入れられまし

に反射します。ステンレス鋼は日除け装置にも使用されていますが、これはこの地域の厳しい日射角度を和らげる環境を持続させる設計になっています。さらにステンレス鋼はタワーの最上部の構造柱カバーとして腰部パネルにも使用されており、このビルに永続的な輝きと活力を与えています。

た。ファサードのデザインは現代的で 1999 年に完成した香港の Cheu ng 永続的な魅力を同時に示す必要があり Kong Center は建築の主要部(形、形式ました。ツインタワー本体はガラスのカおよび大きさ)と詳細設計の素晴らしいーテンウォール、316 系 (S31600) ステン協調を表しています。このビルは近隣レス鋼のパネルやその他の部材で囲まから突出しており、高く均整の取れたすれていますが、そのため日光をやわらかっきりした正四角柱の形をしています。 2020年第35号第1巻 | 9

そのカーテンウォールは反射ガラス製でステンレス鋼の格子で囲まれています。ファサードに取り付けられた照明装置の緊密なパターンはステンレス鋼の格子を夜間優しく輝かせ、祝賀の折には色とパターンを変化させます。三種の異なる表面加工がされた 316L 系ステンレス鋼が使用されています。前述のキャンブリック仕上げ、きめの細かい No.4 仕上げ、そしてガラスビーズブラスト（梨地加工）仕上げです。

（写真）左から右へ： Cheung Kong Centre：カーテンウォールはステンレス鋼の格子で囲われた反射ガラス製です Baowu Steel Group 新本社：316L 系パネルに囲われた高性能ガラスと日除けが付いています Baodi Plaza Tower：研磨されエンボス仕上げ加工されたステンレス鋼はファサードに光沢と優れた耐久性を与えるために広く使用されています

旧上海万博会場にある Baowu Steel Group の新しい本社はこの地域の最も高いビルのひとつです。このビルはこの地域再開発に極めて重要な役割を果たしましたが Baowu Steel Group の企業風土を示す必要がありました。各ビルの外壁構造には二つのタイプのカーテンウォールが使用されています。すべての棟の表通り側はリネン仕上げ加工された 316L 系の「硬殻」パネルで覆われており、高性能ガラスと日除けが付いています。ビルの特別施設、公共施設ならびに丸みを帯びた棟の角には、より開放的な高性能ガラスの「軟殻」パネルが使用されています。パネル用のステンレス鋼材は中国の Baosteel 社によって製作されたものですが、同社にとって初の建築物への供給となりました。

が世界有数の製鉄会社であることのステータスを反映しています。またファサードに異なるデザインを使用することで多様性が表現されています。研磨されエンボス仕上げ加工されたステンレス鋼はファサードに光沢と優れた耐久性を与えるために広く使用されています。垂直ならびに水平の格子、二種類の細部の処理方法、そして平らで小さなファサードは、パネルの製作ならびに建設作業に非常に多くの課題を与えました。設計チームは施主、部材供給者ならびに施工業者と密接に打ち合わせを行い、木目調の風合い、折目部分の厳しい隅部半径、ならびに裏当てジョイントを使った固定法などの細部についての解決策を取り決めました。 PCPA 社は「優れたデザインは典型的なスタイルの縛りを受けるのではなく、施主との緊密な協力ならびにそのプロジェクトの環境面、経済面、社会的価値などに十分配慮した結果から出てくるものであるべき」と考えています。Jie Zhang 氏はさらに「ステンレス鋼をビルのファサードに使用する上で、プロジェクトは予備設計から部材の実装までのすべての段階において相互に影響し合っており、成功のために何ひとつ欠くことはできません。時代を超越した

また前述のBaosteel 社の広州本社であ建築は過去についての深い理解と未来る Baodi Plaza Tower は簡素さと優雅さへの大胆な熱望との両方があって可能を強調したビルです。上海本社ビルとなのです」と述べています。そしてニッケ同様にこの建物は 316L 系ステンレスル含有ステンレス鋼はこのような建物の鋼のファサードを特徴としており、同社寿命を長期化させる力があります。 10 | 2020年第35号第1巻

風の木芸術作品の再生

PATRICK REYNOLDS

伊原通夫氏の『風の木』は 1977年、ニュージーランドのオークランドにある Queen Elizabeth Park に設置され、2011年に新たにオークランド港近くの Wynyard Quarter に移設されました。そのトラスはそこで再び風に揺られ、下にあるプールは光を反射させ彫刻を貫きます。 2014 年、316 系 (S31600) ステンレスを変えることがないよう作者である鋼製の溶接されたトラスの継ぎ目数か

伊原氏により見直されました。新た所に腐食割れ問題が発見されました。なデザインによる接合部は、豪州・ニ

さらに腐食亀裂の破面を検査した結

ュージーランド溶接規格標準の A S/

果、疲労縞、腐食害ならびに残余溶接

NZS 1554:6:2012 カテゴリー FA（金加熱着色がある事が分かりましたが、属疲労適用）に則するタングステン不これらは腐食から生じる金属疲労に関活性ガス (TIG) 溶接を行いました。溶係する要素です。『風の木』のある臨接部は加熱着色を除去するため化学海地区は過酷な海洋環境に分類され洗浄され、その表面を 600 グリットており、腐食から生じる疲労を助長す (0.13×10 -6m) になるまで機械的に研る腐食性のある塩化物イオンが存在し磨しました。ます。溶接部の亀裂および腐食は深刻な状

最も損傷のひどいトラスは、2018年に

態で、いくつかのトラスの継ぎ目には

316L 系ステンレスで製作された新た

応急の溶接修理が行われました。

なデザインのものに付け替えられまし

オークランド議会は『風の木』を修復

た。6か月後に新たなデザインのトラス

し、市民の安全を確保すべきとの決定

は検査の結果、亀裂も腐食も見られま

を行いました。

せんでした。残り 39 のトラスは2019

1977 年当時、構造物に 316L 系低炭素ステンレス鋼を使用するのは一般的ではありませんでした。製鋼技術の進歩により「L」グレードのステンレス鋼は広く入手可能になりました。316L 系の採用でこの芸術作品が将来にわたり腐食されずに安全性を保つことができるでしょう

様々な継ぎ目のデザインが査定され、年に付け替えられました。伊原氏はこ採用されたデザインは本体の芸術性

れを「作品の再生」と表しています。 2020年第35号第1巻 | 11

ニレジスト特殊用途向けの優れた耐食性

合金鋼および鋳造物に使用されるニッケルは、ニッケル生産の 9 % に留まりますが、これらの材料は特殊化した、また多くの場合、重要な用途のため固有の特性を供する上で必要不可欠なものです。そのような材料のひとつに、最大 36 % ニッケルは、オーステナイト系ステンレのニッケルを含有するニレジスト鋳鉄ス鋼にみられるような安定したオース（合金鋳鉄の一種で鉄の他にニッケル、テナイト・ミクロ組織の生成に欠かせクロム、銅を主体とした合金。高温環ない物質です。オーステナイト組織は、境下での耐熱性や耐食性が安定してい非合金、または低合金のねずみ鋳鉄やる）があります。ねずみ鋳鉄（普通鋳鉄）ダクタイル鋳鉄と比較して、高い耐熱性、との比較で、その優れた耐食性と靭性耐食性を示します。ニレジストの鋳造はさまざまな型式のポンプの重要な材性は、ねずみ鋳鉄やダクタイル鋳鉄に料となり、優れた耐酸化性と高温強度匹敵し、機械加工や溶接も容易です。はピストンリングとして理想的な材料ニレジストの利点は、表 1 でさらに詳しく説明していますが、ニレジストは主になります。表 1：ニレジスト合金の特性

12 | 2020年第35号第1巻

耐食性

塩溶液、海水、弱酸液、アルカリ液、原油（甘酸両方）等々に対して、ニレジスト合金は普通鋳鉄や低合金鋳鉄より優れた耐食性を有します

耐摩耗性

シリンダーライナー、ピストン、摩耗リングとスリーブ、ベアリング、グランド部、その他金属間摩擦部品はニレジスト合金で鋳造されます。その耐摩耗性には優れたものがあります

耐侵食性

スラリーのように固形物を含む液体は、ほとんどの金属に対して非常に侵食的です。ニレジスト合金は、ねずみ鋳鉄、ダクタイル鋳鉄や延性鋼と比較して、より優れた耐食・耐浸食性を示します

靭性

ニレジスト合金の靭性は、特に低温で、ねずみ鋳鉄よりもはるかに優れています

耐熱性

SG 合金は、FG 合金と比較して高温特性に優れるため、最高1050°C (1930°F) まで使用されます。FG 合金は 315°C (600°F) 以上の用途にはほとんど使用されません。すべてのニレジスト合金の空気中の酸化速度は比較的低くなっています。表面の酸化物は不働態化してしっかりと付着するので時間とともに更なる酸化を減少させます

表 2：代表的ニレジスト合金の組成・性状型

UNS

C 引張強度最大 MPa (ksi)

圧縮強度 MPa (ksi)

伸び率 %

片状黒鉛ニレジスト合金 (ASTM A436) 1

F41000

15.5

6.5

3.0

170-210 (24-30)

700-840 (100-120)

F41002

0.5 max

3.0

170-210 (24-30)

700-840 (100-120)

F41006

0.1 max

0.5 max

3.0

120-180 (17-26)

560-700 (80-100)

型

UNS

降伏強度 MPa (ksi)

伸び率 %

Cu Si 最大

C 引張強度最大 MPa (ksi)

球状黒鉛ニレジスト合金 (ASTM A439) D-2B

F43001

0.5

3.0

370-480 (53-69)

210-250 (30-36)

7-20

D-2M

0.1

0.5

2.6

440-480 (63-69)

210-240 (30-34)

13-18

D-5S

5.2

0.5

1.0 max

3.0

370-500 (53-71)

200-290 (29-41)

10-20

に二つのタイプに分けられます。片状

鋳造時の問題が少なく機械加工性に黒鉛 (FG) 合金と延性球状黒鉛 (SG) 合優れた片状黒鉛鋳鉄の方がより多くの金です。どちらのタイプも、SG 合金中用途があります。代表的なミクロ組織のグラファイトを球状構造に変換するを図 1 および図 2 に示します。

図 1：片状黒鉛ニレジスト合金の典型的なミクロ組織

少量のマグネシウム添加の部分以外の

各々の名前が示すように、各種ニレジ組成は類似しており、共に高強度、高スト合金は最も要求の厳しい条件下で延性、高温特性を有します。低コストで優れた性能を発揮します。

ニレジスト 1

適温下における良好な耐食性と耐摩耗性。ポンプ、バルブ、特に耐摩耗性が要求されるピストンリング等々の製品に使用されます

ニレジスト 2

ニッケル含有量が高いので、石鹸、レーヨン、プラスチック製造等のアルカリ環境で耐食性を示します

ニレジスト 5

ニレジスト合金中、熱膨張係数が最も低くなっています。工作機械部品、成形金型、器具、伸縮接手等の寸法安定性に寄与します

D-2B

腐食、浸食、摩擦摩耗に対する良好な耐性を示し、760°C (1400°F) までの温度で使用可能です。用途には、ポンプ、コンプレッサー、ターボチャージャー筐体、排気ガス連結管等があります

D-2M

周囲温度が－170 °C (－275°F) まで機械的特性を維持します。これはマンガンの添加によって達成され、主な用途は冷凍および極低温装置です

D-5S

1050 °C (1925 °F) までの高温で、成長量の抑制と耐酸化性に優れた耐熱衝撃性を持つ熱膨張係数の低い合金です。ガスタービン、ターボチャージャー筐体、排気連結管等に使われます

図 2：球状黒鉛ニレジスト合金の典型的なミクロ組織

ASTM A436 グレード 2b (2900 kg) で作られたカリウム製造業における三重効用蒸発器用の吐出しエルボ

HIGHLAND FOUNDRY LTD.

表 3：代表的なニレジスト合金

2020年第35号第1巻 | 13

専門家に聞く技術サポートに寄せられる【よくある質問】

Q A

Q：304Lや 316Lなどの低炭素「L」グレードのオーステナイト系ステンレス鋼は、

溶接性向上に寄与していますか？

A: いいえ、低炭素 (<0.03%) に抑えた

系ステンレス鋼の溶接性にも影響を与

「L」グレードは、溶接時に形成されるえるという懸念につながっていると思

(AVESTA SHEFFIELD CORROSION HANDBOOK, 8TH EDITION)

有害な炭化クロムの量を抑えます。こわれます。オーステナイト系ステンレス

Geir Moe は専門技術士であり、ニッケル協会の技術サポート・サービスの責任者です。同氏は世界各地に配属された素材の専門家らと共に、技術的アドバイスを求めるニッケル含有材料のエンドユーザーや仕様を設定する方々のサポートをしています。同氏の専門家チームは、ステンレス鋼、ニッケル合金、ニッケルメッキなどの幅広い用途に関する技術的なアドバイスを無料で提供し、ニッケルを安心してご利用いただけるよう努めています。

温度：℃ C = 0.08

900

C = 0.06

800

C = 0.05

700

C = 0.02

600 0.2

C = 0.03

0.5 1.0

1 h

10 h

50 100

500 10000

時間：分

図 1：炭化クロムが有害な量までに形成されるまでの時間は、炭素品位 0.03 % の「L」グレードの方がはるかに長くなっています 14 | 2020年第35号第1巻

の炭化物は、かなりの量のクロムを

鋼のニッケルはあらゆる温度でミクロ

結合し、それによって含有クロムが粒

組織を安定させるので、溶接の結果と

界に沿って不足し、その結果、粒間腐しての溶接部のミクロ組織の変化が生

食 (IGC) を生じることがあります（図 1 じることはありません参照）。低炭素含有量はすべての耐食用ステンレス鋼の典型的なもので、ステ

ンレス鋼の場合、溶接を原因とする粒

技術サポートサービス： inquiries.nickelinstitute.org

間腐食はほとんど観察されていません。炭素含有量が 0.03 % を超えるか否かは、溶接性との関連はありません。これに対し炭素鋼の溶接性は炭素含有量の影響を受けます。炭素鋼は温度によりミクロ組織が変化しま

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.nickelinstitute.org

す。727°C (1340°F) を超える温度で

ニッケル誌を7カ国語でウェブサイトに掲載

は平衡ミクロ組織がオーステナイトで

www.nickelinstitute.org/library/

あり、この温度を下回ると平衡ミクロ組

ニッケル誌のバックナンバーの検索：2009年7月号

織はフェライトです。しかしオーステナ

以降のニッケル誌を掲載（英語版のみ）

イトが急速に冷却されると、マルテンサ

www.nickelinstitute.org/library/

イトと呼ばれる延性の少ないミクロ組

Twitterでフォローしてください

織が生成されます。特に、炭素含有量

@NickelInstitute

が 0.30 % より高い炭素鋼は、マルテン

LinkedInでつながって下さい

サイト形成を緩和するために冷却速度

ニッケル協会のページをご覧ください

を下げるための予熱を必要とすること

ニッケル協会You Tube チャンネルで

もあり問題になってきます。炭素鋼の

ニッケル関連のビデオが見られます

溶接に関するこの懸念が、低炭素「L」

www.youtube.com/user/NickelInstitute

グレードのニッケル含有オーステナイト

新刊書硝酸関連設備の合金選択 (10 075) では、あらゆる濃度の硝酸の腐食作用を考察しています。硝酸生産の最

産業用途について解説しています。硝酸の約 75 % は硝酸肥料の原料として使用されています。

も一般的なプロセス、硝酸に対するこの全面改訂されたニッケル協会の様々なニッケル含有金属および他の技術書は、材料エンジニアのための金属の耐食性、ならびにいくつかの役立つ手引きとなります。

技術刊行物の改訂 DESIGN GUIDELINES CORROSION FOR THE SELECTION CORROSION CORROSION OF ANDRESISTANCE USE OF RESISTANCE OF STAINLESS STEEL RESISTANCE STAINLESS STEEL NICKELSTEELS AND NICKEL-OF STAINLESS NICKEL AND NICKELMEMBRANE NICKELROOF AND NICKELMEMBRANE ROOF CONTAINING ALLOYS CONTAINING ALLOYS A DESIGNERS’ CONTAINING HANDBOOK SERIES ALLOYS IN HYDROCHLORIC A DESIGNERS’ HANDBOOK SERIES 9014 NOHYDROGEN A DESIGNERS’IN HANDBOOK SERIES INHYDROCHLORIC HYDROCHLORIC ACID, NOHYDROGEN 9034 ACID, 9034 AND NOHYDROGEN ACID, CHLORIDE CHLORIDE AND CHLORIDE AND CHLORINE (CEB-3) CHLORINE CHLORINE(CEB-3) (CEB-3)

評価の高い刊行物はエンジニアやエン刷新された技術刊行物ニッケル協会は、INCO 社ならびに米ドユーザーに適切な技術情報を提供し国鉄鋼協会 (AISI) によってこれまで作ます。これらの手引書はデジタルで品成された 30 冊の重要な技術刊行物を質も改善され、すべての刊行物が検索改訂しました。「硫酸および関連化合できるようになっています。物のニッケル含有合金の耐食性」改訂された技術刊行物は (INCO)、「ステンレス鋼の選択と使用 www.nickelinstitute.org から無料でに関する設計ガイドライン」(AISI) など、ダウンロード可能です。

A PRACTICAL GUIDE TO THE USE A PRACTICAL GUIDE TO THE USE OF ANICKEL-CONTAINING ALLOYS PRACTICAL GUIDE TO THE USE OF NICKEL-CONTAINING ALLOYS 279 NO ALLOYS OF NICKEL-CONTAINING NO 279 NO 279

Produced by ProducedIRON by AMERICAN Produced by AND STEEL INSTITUTE AMERICAN IRON AMERICAN IRON AND STEEL INSTITUTE AND STEEL INSTITUTE

Distributed by Distributed NICKEL by Distributed INSTITUTE NICKEL by NICKEL INSTITUTE INSTITUTE

Distributed by Produced by Distributed NICKEL by Distributed Produced by INCO INSTITUTE NICKEL by Produced by NICKEL INCO INSTITUTE INCO INSTITUTE

UNS番号別詳細

本誌に記載されたニッケル含有合金およびステンレス鋼の化学的組成（重量パーセント）

UNS

S30100 p. 4

0.15 max.

16.018.0

bal.

2.00 max.

0.10 max.

6.08.0

0.045 max.

0.030 max.

1.00 max.

S30200 p. 8

0.15 max.

17.019.0

bal.

2.00 max.

0.10 max.

8.010.0

0.045 max.

0.030 max.

1.00 max.

S30403 p. 14

0.03 max.

18.020.0

bal.

2.00 max.

8.012.0

0.045 max.

0.030 max.

1.00 max.

S31600 p. 9, 11

0.08 max.

16.018.0

bal.

2.00 max.

2.003.00

10.014.0

0.045 max.

0.030 max.

1.00 max.

S31603 p. 2, 7, 8, 10, 11, 14, 16

0.03 max.

16.018.0

bal.

2.00 max.

2.003.00

10.014.0

0.045 max.

0.030 max.

1.00 max.

S32205 p. 7, 16

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.

2020年第35号第1巻 | 15

PHOTOGRAPHY IS BY MICHAEL MORAN FOR RELATED COMPANIES.

ハドソンヤードの船ニューヨーク市の Hudson Ya rds は、面積で米国最大となる民間による不動産再開発プロジェクトです。第１段として 2019 年に、壮大で双方向的な芸術作品であり展望台でもある「The Vessel（船舶）」を中心に開かれました。Thomas Heatherwick 氏ならびに Heatherwick Studio によって設計されたこの素晴らしい高さ 46 m (150 フィート)の最新の名所は、歩いて登ることを意図しており、そこからは街の魅力的な景色を楽しむことができます。赤銅色の外装は、45 t 以上の鏡面研磨仕上げの 316L 系 (S31603) ニッケル含有ステンレス鋼に高度にカスタマイズされた PVD コーティングを蒸着被膜しています。 The Vessel は底部が小さいので設置部分の面積が最小になっています。階層が増すにつれてその面積は大きくなります

162020年 | 2020年第35号第1巻第35号第1巻

建物内部の様子はオランダの画家の M.C. Escher の連続階段を連想させますが、訪れた人は、154 の複雑に相互接続された階段と、80 の踊り場を利用して最上部に登ることになります。階段には、時間が経過してもその美しさを維持し、構造的な要件を満たしながら軽量感を与えること

が重要でした。約 80 t の摩耗ブラスト仕上げのニッケル系ステンレス鋼 2205 系 (S32205) を使用した、手すりを支える中空の支柱は控えめな夜の照明に映えます。体の不自由な人のためには、ステンレス鋼とガラスで作られた円筒形のエレベーターが設置されています。

2020年 第35号 第1巻

2020年第35号第1巻