ニッケル 2024 年 39 巻 1 号

ニッケル鉱石 ラテライトと硫化鉱

NICKEL MAGAZINE

ニッケルとその用途に関する専門誌

ニッケル 2024 年 39 巻 1 号

広く使用されるニッケル

海上輸送 LNG 用改修

Heather Alla㏌  氏に聞く 材料技術研究所

ケーススタディ30 ゴーディ・ハウ国際橋

64億カナダドルのこのプロジェクトの デザイン、建設、メンテナンス及び運 用はACSInfrastructure,Fluor,Aecon, 及びDragadosCanadaの各社からなる コンソーシアムにより推進されました。

完成時には6車線と共に美しく装飾さ れた自転車及び歩行者用通路ができま す。

全長：2.5 km

幅：37.5 m

高さ：220 m

最長スパン：853 m

史上最もタフで象徴的なアイスホッケー選手の一人にちなんで名づけられた ゴーディ・ハウ国際橋は大きく安定した形で、デトロイト川を横断してカナダと 米国を結ぶ見た目にも美しい交通路です。

2.5 キロ 6 車線のこの橋は北米最長の 斜張橋で 850 ｍ を超える主径間を持 ちミシガン州デトロイトとオンタリオ州 ウィンザーを結びます。北米で最も貿 易量の多い国境検問所となります。

2000 年代初頭には、民間所有 で 1929 年に建設された既存のアンバ サダー橋は大規模な修理が必要で4車 線では将来の交通量をさばききれな いとの不安が米加両国で増していまし た。ウィンザー・デトロイト道路橋公 社(WDBA) はこの巨大なインフラプロ ジェクトを推進するのに必要な専門技 術を持つ業者のコンソーシアムである Bridging North America と官民連携 (PPP) を組みました。

建設は 2018 年7月に開始され設計寿

命は 125 年です。適切な材料の選択 をするため包括的な評価計画を要しま した。PPP の技術者たちは優れた耐食 性を持つ ASTM 955 Type 2304 (UNS S32304) または Type 2205 (S32205) のステンレス鋼を選びました。これらに より凍結防止塩や飛沫に直接さらされ る重要な鉄筋コンクリートの構造要素 の長期的耐久性が確保されるためで す。

両国間の貿易はコロナ禍の下で減 少を見ましたがその後大幅に回復 し、2025 年秋の完成開通が大いに期 待されています。

カナダ米国にとり大きな出発点となり ます。

論説 ： 広く使用されるニッケル

ニッケルは無数の用途において独特の特性が評価され、多様なエンドユーザー 領域で使用されています。ニッケル最大の需要はステンレス鋼の生産用で、幅 広い最終製品に向けられます。消費財から大型建設プロジェクトまで多様な用 途における機能性と持続可能性に寄与しています。一方ニッケル需要の最も急 速な成長分野は電池で、2022年には30%増加しました。註1

2022 年ニッケル一次用途

2022 年ニッケル最終用途

Nickel 誌本号では、この多目的に使用可能な金属が産業全体で果たすさまざま な役割について掘り下げ、技術の可能性を提供することから、強靭さを提供する まで、ニッケルのさまざまな用途を紹介しています。

画期的な医療機器の発明、革新的な電池リサイクル技術や魚に優しいステンレ ス鋼の使用、目を見張るストリートアートや橋梁の耐久性を増す。これらすべてに ニッケルは役割を果たしています。

ニッケル生産に関する記事の新たなシリーズが本号からスタートします。記事で は持続可能性、処理工程や革新的進展などを取り上げますが、6ページのニッケ ル鉱石から始めます。

Nickel 誌の本号では多岐にわたるニッケル世界を探求し、今日の世界を形作る上 で果たしている重要不可欠な役割に焦点を当てて行きます。。

クレア・リチャードソン

ニッケル誌 編集長

1 註1 Benchmark Mineral Intelligence

表紙

ナミビアにあるHoba隕石は大きさ 2.7 × 2.7 × 0.9 m(8.6 × 8.6 × 3  ft)で重量は60トン以上と推測され ています。これは84%鉄16%ニッケ ルからなる鉄隕石として分類されて います。

02 ケーススタディ30 ゴーディ・ハウ国際橋

03 論説

広く使用されるニッケル

04 ニッケルの注目話題

06 ニッケルの加工 ラテライトと硫化鉱

08 魚に優しい取水施設

10 材料技術研究所 ヘザー・アレイン専務理事に聞く

12 海上輸送の浄化 LNG用改修

13 ニッケルベース合金 耐熱合金

14 技術に関する Q＆A

15 なぜニッケル？

15 UNS詳細

16 潰れたマメ アニッシュ・カプーア

Nickel magazine はニッケル協会が発行しています www.nickelinstitute.org

ハドソン・ベイツ博士（社長 ） クレア・リチャードソン（編集長） communications@nickelinstitute.org

寄稿者：Gary Coates, Rick Husa, Richard Matheson, Geir Moe, Kim Oakes, Lissel Pilcher, Lyle Trytten, Benoît Van Hecke, Odette Ziezold デザイン：コンストラクティヴ・コミュニケーションズ

記載事項は読者に対する一般情報としてまとめられたもので、 これに基づく具体的適用もしくは判断根拠とすることにつきま しては専門的意見を聞いてください。記載事項は技術的に正 確であるとされていますが、ニッケル協会、その会員、職員及び コンサルタントはこれら事項の一般的あるいは特定目的の適 用についての適合性について保証するものではなく、記載に関 するあらゆる責任・責務を負うものではありません。

ISSN 0829-8351

Hayes Print Groupによりカナダで再生紙に印刷 ストック画像クレジット:

表紙：iStock©fabio lamanna

4㌻：iStock©selimaksan, 6㌻：iStock©Nanang Sugianto, 8㌻：iStock©DaveAlan, 13㌻：iStock©pricelessphoto, 15㌻：VectorStock FancyTapis, Sergio34

ニッケル 2024 年 39 巻 1 号

NICKEL NOTABLES

ニッケル・ニュース

進化するバルブ

北京協和医学院付属病院の董念国教授率いるチームが、革新的な心臓弁である 「生体弁」を開発しました。この弁は内皮化が可能であり、従来のブタの動物組 織のみから作られた生体弁よりも耐久性が高く、長寿命です。従来のブタの組織 のみを用いた弁は時間が経つと石灰化し、心臓の「扉」が開いたままになり、血 液の逆流を招く可能性がありました。この課題を解決するため、チームは形状記 憶特性を持つニッケル・チタン合金・ニチノール（UNS N0155）で骨格を作り、ヒ トの心臓弁に近い特性を持つブタの心臓弁と組み合わせ、「ネット」状の弁を作 成しました。体内の細胞がゆっくりとその弁に付着し成長するように設計されて います。

この「生きた弁」は、最終的にはブタの細胞をすべて除去し、ブタの弁の石灰化 や拒絶反応のリスクを排除することができます。その結果、この弁はヒトの心臓 弁に非常に近い組織構造を持ち、より強力に開閉する「心臓の扉」として機能し ます。「私たちは決して諦めず、ついに希望の光を見出しました」と、研究チーム のメンバーである喬偉華さんは述べています。

勝利へのソリューション

香港の GRST（グリーン、リニューアブル、サステナブル・テクノロジー） は、2023 年末にアースショット賞を受賞しました。受賞の理由は、リサイクル しやすい部品を使用し、EVバッテリーをよりクリーンにするプロセスを考案し たからです。

英国のウィリアム王子によって2020年に設立されたこの年次イベントは、世 界で最も深刻な環境問題に対する革新的な解決策を称えるものです。大気 汚染、水質汚濁、環境悪化、廃棄物、気候変動などがその焦点となっていま す。GRST は、揮発性の溶剤やリサイクルが困難な材料を避け、代わりに水溶 性の結合複合材を使用してバッテリーを構築する方法を開発しました。この 取り組みにより、バッテリーが寿命を終えた際には、リチウム、コバルト、ニッ ケルなどの貴重な素材がより経済的に回収され、別のバッテリーで再利用さ れ新たに生産される材料の需要を減らします。このことは、EVと環境の両方 にとって有益なWIN-WINの関係をもたらします。

ニッケルを知る

「ニッケルを知る（Knowing Nickel）」は、ニッケル協会からの最新のビデ オです。この短編アニメは、ニッケルの安全な使用の基盤となる二つの重要 な科学概念であるバイオアベイラビリティとバイオ溶出について、高いレベ ルの理解を提供することを目的としています。基礎となる科学は題材として は重いものですが、この短編映画は楽しみながらニッケルについての情報 を提供します。興味を引かれた場合は、もちろんニッケル協会のウェブサイ ト：www.nickelinstitute.org でより詳しい情報が入手できます。

これは初めての試みであり、適用され るとステンレス鋼や他の金属合金の 強度を強化し、その能力を高めます。 米国テネシー州のオークリッジ国立研 究所（ORNL）の研究グループは六方 晶窒化ホウ素 (hBN) のコーテイングに よりステンレス鋼や他の金属合金の強 度が強化され、空気中での高温酸化 を和らげるだけでなく、長期にわたり 過酷な腐食からの保護力を向上させ ることを実証しました。大気圧化学気 相成長法として知られるプロセスを用 いて、hBNコーティングは固体ホウ素 源と分子状窒素を組み合わせて製造 されます。NiやFeを含む合金にこの hBNコーティングの保護層を追加する ことで、ソーラーパネル、半導体、航空 宇宙タービンブレードなどの産業応用 における性能向上の可能性が広がり ます。この研究を率いた ORNL の Ivan Vlassiouk 氏は、「このプロセスを用 いて単層や数層の hBN を合成すれば、 新たな2次元電子デバイスやフォトニッ クデバイスの性能向上にも期待できる かもしれません」と述べ、さらなる可 能性を示唆しています。この研究成果 は、『Advanced Materials Interfaces』 に掲載されました。

ニッケル産業-その1-ニッケルの加工 ラテライトと硫化鉱

本記事はニッケル産業に関する新 たなシリーズの第一弾で、この重要 で多角的使用の可能な金属につい て我々の活動内容、その方法、及び いくつかの課題に関し業界内から の視点からより掘り下げた見方で書 かれたものです。これから鉱石、様 々な処理工程、持続可能性のみな らず進行中の開発について触れて 行きます。まず鉱石から始めます。

今日ニッケルは主に二つの分野で使用されます：ステンレス鋼やその他の合金、 そして電池を含む化学品です。ステンレス鋼がニッケルの最大市場ですが、一方 電池向けが最も急速に成長しています。

世界のニッケル需要を満たすためニッ ケルは主に二つのソースから生産され ます。新規採掘鉱石とリサイクル原料 です。リサイクルは（ステンレス鋼やニッ ケル合金であれ電池であれ）ニッケル のバリューチェーンの重要な要素です。

非常に高いリサイクル性はニッケルの 持続可能性側面の重要な要素ですが、 ニッケル市場の多くが鉱石から生産さ れたニッケルに依存しています。現在、 年間約3百万トンが供給されています。

ラテライト鉱石

ラテライト鉱石は表層鉱体として見ら れ、元来二つの主なタイプに分けられ ています。リモナイト（低いニッケル、高 い鉄）とサプロライト（より高いニッケ ル、低い鉄）です。リモナイトは通常コ バルトが付加的な有価物として含まれ ますが、一方サプロライトはニッケル分 のみが有価物として扱われます。

今日ではリモナイトは主にリーチングに より処理されます、即ち鉱石は硫酸で 処理し、浸出したニッケル及びコバルト はニッケル―コバルト中間製品として 回収されます。この中間生成物はニッ ケルメタルに精錬されることも、電池の サプライチェーンに直接供給することも できます。この液体に浸出させるプロセ スは湿式精錬と呼ばれます。

サプロライト鉱石は溶錬工程で処理さ れます、即ち鉱石は石炭及びしばしば 石炭ベースの電力エネルギーを使用し てニッケルを鉄ニッケル合金として回収 します。この鉄ニッケル合金は通常ス

二つに大きく分かれる鉱石タイプ ニッケル鉱石には大きく分けて二つの 鉱石タイプがあります。主に熱帯およ び亜熱帯地域にみられるラテライト（ 酸化鉱）鉱石と主に温帯および亜北 極帯地域にみられる硫化鉱です。主な ニッケル鉱山の位置は地図上に示され ていますーただ複数の鉱区で操業を行 っているものと単一の鉱区で操業の鉱 山があります。今日ではニッケル生産 の50%以上がインドネシアで採掘され ています。多くの場合鉱石は鉱山の近 くで処理されますが、ラテライト鉱石の 地域内及び海外取引量はかなりのもの があります、また一部硫化精鉱の取引 もあります。

ラテライト操業

硫化鉱操業

電池向け需要の拡大に伴い、合金を精 錬用に更に高品位の中間製品（ニッケ ルマット）に転換する過去の業態の復 活が見られます。高温で素材を溶融さ せる工程は乾式精錬と呼ばれます。

硫化鉱

精鉱にされます。

ニッケルには大きく分けてラテライ ト及び硫化鉱の二つのタイプの鉱 石があります。 テンレス鋼の生産に直接使用されます。

硫化鉱は表層（または表層近く）ある いは地下深く存在し、コバルトに加えて しばしば銅、プラチナ、パラジウムなど 有価物を含んでいます。これらは合算す るとニッケル以上の価値になり得ます。 この鉱石はラテライトとは異なる処理 がされます。ほとんどの場合鉱山現地 で品位を上げて、出荷可能なニッケル

その後精鉱は集中処理施設で処理さ れます。その多くはニッケルスメルタ― でそこでは精鉱中の硫黄と電力を使い 精鉱を溶かし、ニッケルマットを作り、 これは更に精錬されます、また直接湿 式精錬も行われています。

今後の記事はこれらの技術につきもう 少し詳しく見ていき、過去及び進行中 の改善や、業界が直面する持続可能性 の課題のいくつか、現在の商業的アプ ローチと並行して実現する可能性のあ る代替ルートなどを明らかにして行き ます。

新生産ニッケル原料の一般産業フローチャート

魚に優しい取水施設

この施設が設置されたランギタタ用水路（RDR）は、2022年完成しました。ニ ュージーランド南島のランギタタ川から取水し、灌漑、家畜用水、水力発電の 需要に年間を通じて応える重要な役割を担っています。しかし、在来魚類個体 群への環境面の影響が懸念され、革新的な新しいスクリーニング・ソリューシ ョンの開発が求められていました。

AWMA ウォーターコントロール・ソ リューションズ社は、ニッケル含有 ステンレス鋼を使用した世界最大級 の魚に優しい取水システムを設計・ 建設しました。

この課題に取り組むため、環境的に 持続可能な迂回システムが設計され、 ニッケルを含む 304 系ステンレス鋼 （UNS S30400）と 316 系ステンレス鋼 （S31600）を使って装置が製作されま した。このスクリーニング・ソリューシ ョンは、用水路への必要な流量を取 水しながら、サケやマスなどのスポー ツ釣り魚や絶滅の危機に瀕している 様々な在来魚が安全に元の河川水系 に戻ることができるようになっていま す。

総合的な研究を行い、数十年にわた る実績によって証明されている物理 的セルフクリーニング可能なウェッジ ワイヤー・スクリーニング・システムが 選ばれました。この効果的な解決策 は、自己洗浄機能も備え、魚に優しい だけでなく、耐用年数期間中、低生涯 コストで信頼性の高い水流を供給する ステンレス鋼のスクリーン構造を特徴 としています。

このプロジェクトでは、7台のT型スク リーン（合計14台のシリンダー型スク リーン）、フラットパネル型スクリーン、 レイフラットゲートが必要でしたが、こ れらはすべてステンレス鋼で製作され ました。

魚類保護スクリーンとして優先され た3つの主な設計特性は、開口サイズ、 入り口流速、自己洗浄機能でした。ス

クリーンの開口サイズは、魚種と繁殖 パターンを考慮し、存在する特定の 水生生物に合わせて調整さ れました。

入り口流速が遅いため、流量分布はス クリーン部分全面にわたり低く均一に なり、ゴミや魚の巻き込みや衝突を防 ぎます。

ステンレス鋼のウェッジワイヤーで作 られたこのスクリーンは、魚の保護と 最適な流れを維持しながら、ゴミや 藻類を効率的に除去するために、内 部と外部のブラシ洗浄機構を組み込 んだ自己洗浄機能を備えています。

14 本の直径 2.1m、長さ 3.0m のシリ ンダー型スクリーンは、304 系ステン レス鋼製のウェッジワイヤースクリー ンを素材として製作されました。

高さ 8.75m の回収システム7基には、 各々直径 100mm の 316 系ステンレ ス鋼製ドライブシャフトとそれを保護 する 304 系ステンレス鋼製のヘッド ストックカバーから成る主軸台が取り 付けられました。取水スクリーンの昇 降には、140m の 316 系ステンレス鋼 ワイヤロープケーブルとステンレス製 ターンバックル、それに取付金具が必 要でした。8 トンのステンレス製フラ

ットパネル型・スクリーンのサイズは 30m × 3.5m（105m 2）です。

バイパス水路の端に、AWMA 社が製 作・設置したレイフラット・ウォーター ・コントロール・ゲートは、魚に優しい 水流の管理・調整オーバーショット・ ゲートとして使用されるが設置されま した。約 1.8 トンのステンレス鋼が使 用されました。

設置する前には、すべてのステンレス 鋼部品に酸洗表面処理が施されまし た。

スクリーニング・システムの製造では、 合計 55 トン以上のステンレス鋼が使 用さ れました。ステンレス鋼は、淡 水で 50 年以上の資産耐用年数を持 ち、取水設備の耐久性、性能、寿命を 保証しています。高品質のステンレス 鋼素材と革新的なインフラ設計の組 み合わせにより、在来魚を保護しなが ら、高品質の水出力、エネルギー消費 の削減、信頼性の高い流量供給を実 現する環境ソリューションが確立され ました。

オーストラリアン・ステンレス・マガジン78号掲 載記事より抜粋。

固定式 外部ブ ラシ

アクチュ エータ ゲート

回転式ウェ ッジワイヤ ー・スクリ ーン スクリーンを 通過した水

内部回転 ブラシ

このプロジェクトでは、7つのT型スク リーン（合計 14 のシリンダー型スク リーン）、フラットパネル型スクリー ン、レイフラットゲートが必要でした が、すべてニッケル含有ステンレス鋼 で製作さ れました。

ヘザー・アレイン:

材料技術研究所専務理事に聞く

ヘザー・アレイン氏は、2008 年か ら材料技術研究所（MTI）で活動 しています。専務理事に就任する前 は、14 年間副専務理事として勤務 し、プロジェクトやMTIのヨーロッ パ地域を支援していました。

アレイン氏は、ライス大学で材料科 学の学士号を取得しました。最初の 職場はデュポンであり、そこで14年 間働いた後、MTI に移りました。

ニッケル協会は 20 年以上にわたり、材料技術研究所（MTI）を熱心に支援して います。ニッケル協会は、ステンレス鋼やニッケル合金、溶接、加工に関する情 報や専門知識を提供し、これらの合金が産業界で使用されるよう尽力していま す。MTI の専務理事であるヘザー・アレイン氏に、彼女の材料への情熱と、安全 で信頼できる持続可能な材料の使用に関する認識を提供するMTIの活動の重 要性について質問しました。

Q：自己紹介と、そして材料に興味を持 ったきっかけを教えてください。

高校時代は化学が好きで、それからラ イス大学で化学工学を専攻することに なりました。私が最初に受けた材料科 学の授業では、原子の大きさと電荷と いう基礎的要素が金属の結晶構造を 決定し、その結果材料の特性が決まる という事実に魅了されてしまいました。

これがきっかけで専攻を材料科学に変 え、特に腐食に関する講義でこの分野 への興味を深め、それから何年も経っ てからMTIに行くことになりました。

Q: MTI とはどういうもので、そしてな ぜ重要なのですか？

MTI は加工産業の会員企業によるユ ニークな共同組織で、会員が優先課題 として特定した共通の問題に関する非 占有研究やプロジェクトに資金を提供 しています。MTI プロジェクトは、材料

工学の知識を取り込み、それを新しい 世代のエンジニアが利用できるように し、他には存在しないリソースを開発す る上で、重要な役割を果たしてきました。 これらのプロジェクトは、加工産業に おける安全性、信頼性、持続可能性に 重点を置き、技術や技術理解のギャッ プを解消することを目的としています。 Q：例えば？

特定の種類の腐食性媒体に関する黄 金律として広く知られている「材料セレ クター」シリーズや、特定の合金または 合金ファミリーの実質的にすべての製 品形態を説明する「微細構造アトラス」 シリーズなどがあります。

Q：会員はどういう組織ですか？ MTI の会員企業は、中間化学品生産と 石油・ガス精製の両分野にまたがって おり、卓越した操業と安全を最優先と しながら最も難しいプロセスを扱う企

業が含まれています。私たちは、私たち のリソースとネットワークを通じて、会 員が技術的な決断を下せるようサポー トする理想的な体制を整えています。

Q:入会のメリットは何ですか？

多くの企業は、MTI が調査している 特定のトピックに関心があるために参 加するか、または研究プロジェクトを 提案するために参加されます- これが MTI の核となる価値提案です。

一度入会すれば、ネットワークの価 値そのものが不可欠なものになりま す。MTIはオンラインフォーラムを主催 しており、会員はそれに参加して質問し、 多くの場合数時間以内に回答を受け 取ります。2023 年には30社以上の会 員企業から解決策や指針を求められま したが、1万件を超えるディスカッション の投稿がアーカイブに保存され、検索 可能になっています。

テクニカル・リソース・ライブラリーも 高く評価されています。会員は、出版物、 プレゼンテーション、オンデマンドのウ ェビナーなどのアーカイブに年中無休 24 時間アクセスできます。

会員の特典としては、業界向けのトレー ニング、円卓会議、1 時間の技術ウェビ ナー、月刊ポッドキャスト「腐食クロニ クル」などがあり、いずれも会員が関心 を持つトピックを取り上げています。こ

れらのサービスは、業界へのサービス として非会員にも提供されています。ニ ッケル協会のゲーリー・コーツは、講演 者やイベント・リーダーとして、あるい はイベントの開催を手伝うなどして、私 たちのイベントの多くに貢献してくれて おり、こうした形で彼の専門知識を共 有できるのは幸運なことです。

Q:MTIはどのように運営されているの ですか？

MTIは 1976 年に北米で運営を開始し ました。会員の多くがグローバル企業 であるため、2000 年代前半にアジアと ヨーロッパにも拡大しました。私たちは 通常、年に7回、技術諮問委員会（TAC） を実際に集まって開催しています。各 地域会議では、研修をしたり技術的な 内容の説明をしますが、さらにそれぞ れの現場での失敗や課題とそうした課 題に対処する方法を共有する機会を作 っています。さらに、隔年で一般公開の グローバル・シンポジウムを開催してい ます。

Q：直接の対面ミーティングの有益性 は何ですか？

プロジェクトの全体像、目標、および成 果物のブレインストーミングや開発は、 直接対面で行うと最も効率的かつ効 果的です。MTI の会議には、ネットワー クづくりやトレーニングの要素も定期 的に取り入れられており、これらも直接 対面で行う方がより効果的です。

Q:資金提供するプロジェクトはどのよ うに選んでいるのですか？

MTI の会員であれば、誰でもプロジェ クトのアイデアを提案することができま す。会員による徹底した審査が行われ、 全面的に強力な支援が行われます。会 員リーダー（チャン ピオン）は、審査済 みのプロジェクトをTACに提示し、技 術的なメリットについて投票を行い ます。技術面の承認後、理事会が資金 提供を承認します。多くの場合、プロ ジェクトは1年以内に資金を調達し開 始さ れます。MTI が現在資金を提供し ているプロジェクトおよび見込みのあ るプロジェクトは、我々のウェブサイト mti-global.orgでご覧いただけます。

MTI は毎年、さまざまな材料に関 するコースや円卓会議を開催してい ます。イベントの完全なプログラム は、www.mti-global.org でご覧い ただけます。

ニッケル 2024 年 39 巻 1 号

材料技術研究所

ニッケルが海上輸送の浄化に貢献

真空接続

多層構造

真空断熱管は、流体を輸送する内側 のプロセス管と、真空を封じ込める 外側のジャケット管の 2 本の同心円 状の管から製造されます。改修工事 が難しいのは、既存の設備の周りの 狭いスペースで作業しなければなら ないためです。

2020 年1月以降、国際海事機関（IMO）は、硫黄酸化物による公害を軽減す るため、船舶の動力源として使用される燃料油の硫黄分規制値を定めていま す。

この新たな世界的な硫黄規制は、船舶 産業に燃料オプションを見直させるも のであり、これらのオプションは、主に 代替燃料、低硫黄燃料油、および排気 から硫黄酸化物を除去するスクラバー、 の三つに分類されます。

代替燃料には、アンモニア、メタノール、 水素、液化天然ガス（LNG）などの低 硫黄燃料があります。スペインの極低 温機器スペシャリストであるクリオスペ イン社は最近、LNG を使用するために 船舶のエンジンと燃料システムを改造 しました。

改修プロジェクトは LNG と天然ガスの 両方を輸送、貯蔵、エンジンに供給す るパイプラインを納入設置するという のが目的です。LNG の沸点は-162 °C (-260 °F)であるため、ニッケルを含 有するステンレス鋼を使用する必要 が あります。クリオスペイン社は、LNG を液体の状態で保持できる 316L 系 （UNS S31603）ステンレス鋼パイプを 素材とするパイプ・イン・パイプ技術を 提供しています。316L 系は、海洋雰囲 気での耐食性と低温耐性を保証するも のです。

約 275m の配管が設置され、そのうち 160m は真空断熱（2 層のパイプの間 の空気を抜いた状態の二重壁）されて います。天然ガスの液化を維持する必 要がある部分は（陸上バンカリングス テーションから船上タンクまでなど）、 真空断熱が必要な冷却性能を確保しま す。船上バーナーのような液体を必要と しない部分には、（真空断熱なしの）二 重壁パイプを取り付けることで済みま す。合計で約 6 トンの 316L 系ステンレ ス鋼が使用さ れました。

改修された船は現在、以前よりもクリー ンで環境に優しく、効率的に航行して います。

ホットな話題 耐熱合金

通常我々がニッケル含有合金を考えるとき、海水、食品加工や化学品製造 など水性の環境における耐食性について思い浮かべます。しかし、専 ら540‒1230 °C (1000‒2200 °F) の高温下で使用される耐熱合金（HRA）と一般的に 呼ばれる合金群があります。

HRA には基本的に二つのタイプがあり ます、フェライト系とオーステナイト系で す。オーステナイト系はそのミクロ組織 による延性と高温における強度が炭素 鋼に比較し優れているため最も広く使 われます。この特性は8から75%含まれ るニッケルの存在によって生じるオース テナイトミクロ組織からもたらされます。

下記の表は一般的なHRAを示しますが 最も知られているのは304タイプです。

高温では鉄には酸素との反応で酸化 被膜（スケール）が形成され金属損失 を起こします。HRAはクロムが多量に 含まれ、スケールの厚み増加速度を抑 え金属損失を減らします。クロム成分

を増加させることでスケール耐性は増 しますが同時にオーステナイトミクロ組 織を維持するためにより多くのニッケ ルも必要となります。

アルミまたはシリコンの添加によりクロ ムのもたらすスケール耐性は高まりま す。ニッケルも更なるメリットをもたらし ます。即ち熱処理炉や炭化水素処理に おける浸炭への抗力を増し、また塩素 などのハロゲンガスの攻撃にも耐えら れます。

これらのニッケル含有HRAは機器の高 温での作動や重要化学品の生産を可 能にする必要不可欠な合金です。

組成式 最高温度*

合金 Ni Cr Fe その他

304 (S30400)

(N08810)

(N06600)

(N06601)

602CA (N06025)

* 大気中での連続運転における推奨最高温度

HRAの使用例

•  熱処理炉

•  浸炭炉

•  塩素系廃プラスチックの焼却

ニッケル 添加

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。

10mm 厚の SUS304L（UNS

Q: 10mm 厚の SUS304L（UNSS30403）ステンレス鋼板を冷間成形し、楕 円体形鏡板を製作しました。成形後の熱処理（焼きなまし）は圧力容器 規格で要求されていません。顧客要件として、フェライトの割合を最大 3%まで制限しています。フェライトスコープ（Fischer Feritscope®）を使 用してナックル部位で測定したところ、35～45% のフェライトが検出され ましたが、ナックルから離れた箇所では3%未満でした。また、PMI 試験 （PositiveMaterialIdentifi cation）により、材料が SUS 304L の組成を満た していることが確認されました。このフェライト割合の大きなばらつきの原 因と、これに対する救済策について、ご教示いただけますでしょうか？

A: フェライトスコープは特にフェライ トを測定するものではなく、金属中の 磁気微細構造の存在を測定するも のです。最もよく知られた磁気微細 構造はフェライトです。SUS 304L のよ うなオーステナイト系ステンレス鋼は、 完全焼鈍状態では、ニッケル含有量 に起因するオーステナイト組織のた

め、本質的に非磁性です。

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クロム-ニッケル系ステンレス鋼の透 磁率に及ぼす冷間加工の影響

しかしながら、304L のオーステナイト は準安定です。つまり、オーステナイト の一部が別の微細構造に変化する可 能性があります。これはひずみ誘起 マルテンサイトとして知られ、塑性変 形（冷間加工）すると磁性を持ちま す。フェライトスコープは、磁性を持つ フェライトとマルテンサイトという2つ の異なる微細構造を区別することが できません。

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図に示すように、ニッケル含有量の高 い他のステンレス鋼は、このマルテン サイト変態に対して耐性があります 成形前に試験を実施していれば、鋼 板全体のフェライト含有量は3%未満 であったでしょう。冷間成形中にフェ ライト含有量が増加することはありま せん。マルテンサイトを除去したい場 合、唯一の解決策は、鏡板を焼き戻 すことです。これは、マルテンサイトを オーステナイトに戻す焼鈍熱処理で あり、304L の場合、最低でも 1040℃ （1900°F）で行います。

ニッケルはナノワイヤからステンレス鋼合金まで様々な形で存在します。しかし如何な る特性がニッケルを日常品においても不可欠な要素としているのでしょうか？

なぜニッケル？

ステンレス鋼製キッチンシンク

ニッケルを含むステンレス鋼は、流しを作るのに理想 的な素材です。その耐食性が優れており、また SUS304 （UNS S30400）のような高ニッケル品種を使用するこ とで、深いボウルへの成形が可能となります。

SUS304（S30400）に含まれるニッケルは、 高い加工硬化率を示し、通常の炭素鋼やフ ェライト系ステンレス鋼よりも優れたひずみ 分散構造を形成します。

加工硬化率が高いということは、材料が伸びるにつれ て、伸ばした部分の強度が著しく増加し、最終的には それ以上伸びない程強くなり、他の弱い部分が伸び始 めるということを意味します。

その結果、延伸は一箇所に集中するのではなく、より広い範囲に広がり、より 深いボウルを作ることができます。加工硬化率の低い材料を使用した場合、 延伸は局部的に集中し、材料が十分に延伸する前に破断してしまいます。

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）

見事に潰れたマメ

アレクシコ・グループによって立ち 上げられたこのプロジェクトは、芸 術と建築の革新的な融合の素晴ら しい典型と言えます。

待望のニューヨーク初の常設作品は、英国人アーティスト、アニッシュ・カプーア によって創造されました。この作品は、ジェンガ・タワーとも称される超高層ビ ルの下に鎮座しています。輝くマメ科植物は通称「ハーフ・ビーン」として知られ、 トライベッカに位置するヘルツォーク＆ド・ムーロン建築設計事務所が手がけた 56・レナード・ストリート・ビルの下に配置されています。このプロジェクトは、そ の複雑さや経済的要因、そしてコロナ禍の移動制限などを反映し、依頼から15 年後の2023年1月についにお披露目されました。

待望のニューヨーク初の常設作品は、 英国人アーティスト、アニッシュ・カプー アによって創造されました。この作品 は、ジェンガ・タワーとも称される超 高層ビルの下に鎮座しています。輝く マメ科植物は通称「ハーフ・ビーン」と して知られ、トライベッカに位置するヘ ルツォーク＆ド・ムーロン建築設計事 務所が手がけた 56・レナード・ストリー ト・ビルの下に配置されています。この プロジェクトは、その複雑さや経済的 要因、そしてコロナ禍の移動制限など を反映し、依頼から 15 年後の 2023 年 1月についにお披露目されました。