2020年 第35号 第1巻

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

目次

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

© 2020 PELLI CLARKE PELLI ARCHITECTS

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

Ni

Cr

Si

Cu

Mn

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

2

2

6.5

1

3.0

170-210 (24-30)

700-840 (100-120)

2

2

F41002

20

2

2

0.5 max

1

3.0

170-210 (24-30)

700-840 (100-120)

2

5

F41006

35

0.1 max

2

0.5 max

1

3.0

120-180 (17-26)

560-700 (80-100)

2

型

UNS

Ni

Cr

降伏強度 MPa (ksi)

伸び率 %

Cu Si 最大

Mn

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

20

3

2

0.5

1

3.0

370-480 (53-69)

210-250 (30-36)

7-20

D-2M

-

21

0.1

2

0.5

4

2.6

440-480 (63-69)

210-240 (30-34)

13-18

D-5S

-

36

2

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

5

10

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

C

Cr

Fe

Mn

Mo

N

Ni

P

S

Si

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。