腐食概論:鋼の腐食

 技術用語関連のページ探しは
    “キーワード索引”

 関連機関へのリンク,腐食関連書籍は
    “お役立ち情報”

  ☆ “ホーム” ⇒ “腐食防食とは“ ⇒ “鋼の腐食とは” ⇒

            【各種金属の腐食度比較】

 海水環境での耐食性向上を目的に使用される材料に,耐海水鋼,ステンレス鋼,アルミニウム合金,銅合金,チタン合金などの耐食性金属がある。ここでは,それらの金属について,腐食に関わる特徴などを含めて解説する。
 
【耐海水鋼】
 耐海水鋼は,ステンレス鋼,銅合金やチタン合金に比較して,経済的な低合金型溶接構造用鋼板として開発された鋼板である。
 耐海水鋼は,P(りん),Si(ケイ素),Cu(銅),Cr(クロム)などの元素を添加した低合金鋼である。耐海水鋼の腐食度は,構造用鋼に比較して概ね半分といわれている。
 公的な鋼材規格がないため,製鋼会社の独自規格に基づいて提案されている。例えば,次のような成分規定(単位は%)がある。
● JFEのMARIN400:C≦0.15,Si≦1.00,Mn≦1.40,P≦0.030,S≦0.020,Cu 0.20~0.60,Ni≦0.50,Cr 0.50~1.50,Mo -,V≦0.10,Al≦0.55
● 住友金属のCA-400R:C≦0.15,Si≦0.55,Mn≦1.20,P 0.070~0.150,S≦0.035,Cu≧0.20,Ni≦0.65,Cr 0.30~0.80,Mo -,V≦0.15

【ステンレス鋼】
 ステンレス鋼の定義は,JIS G 0203において「耐食性を向上させる目的でクロム又はクロムとニッケルを合金させた合金鋼。一般にはクロム含有量が約11%以上の鋼をいい,主としてその組織によって,マルテンサイト系,フェライト系,オーステナイト系,オーステナイト・フェライト系及び析出硬化系の五つに分類される。」としている。
 国際的には「クロム含有量10.5%以上,炭素含有量1.2%以下の合金鋼」をステンレス鋼とする定義が多い。
 ステンレス鋼は,大気との接触直後に表面に化学的に安定な不動態皮膜を形成する合金鋼である。このため,一般的な大気環境や不動態皮膜を破壊する塩化物イオン量の少ない淡水環境では優れた耐食性を示す。
 ステンレス鋼の不動態皮膜は,クロム酸化物層と鉄・クロム水酸化物層で構成される数nmの非常に薄い皮膜と考えられている。
 表面に形成する不動態皮膜は,塩化物イオンが存在すると,不動態皮膜の破壊と再生の競合反応が起きる。多量の塩化物イオンの存在下では,不動態皮膜の再生が間に合わず,局部的な腐食が始まる。
 海水中のステンレス鋼の腐食形態は,孔食,すき間腐食などの局部腐食である。この局部腐食に影響する海水側の因子には,溶存酸素濃度,流速,水温及び生物の付着状況がある。
 鋼材側では,耐局部腐食性の改善を目的とした成分評価に,孔食指数(PRE: Pitting Resistance Equivalent)が用いられる。
   PRE = %Cr + 3.3×%Mo + n×%N(nは10~30,研究者により異なる。)
 PREが大きいものほど塩化物イオンを含む環境での耐局部腐食性(特に孔食とすき間腐食)が高い。PRE 40を超えるものはスーパーステンレス鋼と呼ばれている。
 海水中の腐食性を抑えた耐海水ステンレス鋼も市販されている。耐海水ステンレス鋼には,高耐食オーステナイト系と高純度フェライト系がある。

【アルミニウム合金】
 アルミニウム合金は,後述する暴露試験事例を見てもわかるように,鋼に比較して優れた耐食性を示すが,海水のような電気抵抗率の低い水溶液中では異種金属接触腐食を起こしやすいので注意が必要である。

【チタン合金】
 チタンは,【腐食の基礎】・【腐食のし易さ】で解説したように,標準酸化還元電位は,アルミニウムと亜鉛の中間に位置し活性な金属と分類される。しかし,海水中の自然電位列ではニッケルと銀の間に位置し,著しく活性の低い金属と分類される。加えて,常温の海水中では高い孔食電位を示す。すなわち,常温の海水中では孔食やすき間腐食が発生しないことを意味する。
 このように,チタンは海水環境で極めて優れた耐食性を示す金属である。実用面では,経済性の理由で適用範囲が限定されている。

  ページトップへ