SUS316Lで溶接しても、Mo量が足りず塩化物環境で孔食が進み設備が数ヶ月で廃棄になる事例があります。
SUS317LとSUS316Lの最も根本的な違いは、**モリブデン(Mo)の含有量**にあります。JIS G 4303に基づくと、SUS316LのMo含有量は2.00〜3.00%であるのに対し、SUS317LのMo含有量は3.00〜4.00%と、最大で約2倍近い差があります。この1〜2%の差が、実際の腐食環境では耐食性の大きな分水嶺になります。
Mo(モリブデン)は、クロム(Cr)が形成する不動態皮膜の修復・強化を助ける元素です。特に塩化物イオンが多い環境では、Moが不動態皮膜の維持に欠かせない役割を果たします。つまり、Mo量が多いSUS317Lのほうが、より過酷な塩化物環境や酸性環境に耐えられるということです。
炭素(C)については、両鋼種とも0.030%以下の極低炭素鋼(Lグレード)です。これが意味するのは、**溶接や熱処理による「鋭敏化」が起こりにくい**という点で、両者は共通した長所を持つということです。鋭敏化とは、500〜800℃の加熱によって結晶粒界にクロム炭化物(Cr₂₃C₆)が析出し、粒界付近のCrが不足して耐食性が落ちる現象です。
以下に主要な化学成分を比較した表を示します。
| 成分 | SUS316L | SUS317L |
|---|---|---|
| C(炭素) | 0.030%以下 | 0.030%以下 |
| Si(シリコン) | 1.00%以下 | 1.00%以下 |
| Mn(マンガン) | 2.00%以下 | 2.00%以下 |
| Ni(ニッケル) | 10.00〜14.00% | 11.00〜15.00% |
| Cr(クロム) | 16.00〜18.00% | 18.00〜20.00% |
| Mo(モリブデン) | 2.00〜3.00% | 3.00〜4.00% |
注目すべきはCrの含有量にも差がある点です。SUS316LはCr16.00〜18.00%なのに対し、SUS317LはCr18.00〜20.00%と、クロムも多く含まれています。これは基材の耐食性そのものが高い水準にあることを意味します。
結論は「Moが多いほど孔食・すきま腐食に強い」です。
この成分比較は素材選定の出発点になります。化学成分だけで素材を選ぶのは早計ですが、まず成分の違いを把握した上で、使用環境とのマッチングを確認するのが正しい手順です。
参考:JIS規格に基づく各ステンレス鋼種の化学成分・機械的性質の詳細情報が確認できます。
SUS316L(ステンレス鋼材)の成分、用途、機械的性質 – ステンレス鋼材のJIS規格情報サイト
参考:SUS317Lの化学成分・機械的性質・規格対応表(JIS / ASTM / ASME / DIN)が確認できます。
SUS317L – オーサカステンレス
耐食性の違いを数値で把握する際に使われる指標が、**PRE(耐孔食指数:Pitting Resistance Equivalent)**です。計算式は以下の通りです。
PRE = Cr(%) + 3.3 × Mo(%) + 16 × N(%)
この式に公称中心値を当てはめてみましょう。SUS316LはCr約17%、Mo約2.5%として計算するとPRE ≒ 17 + 8.25 = **約25.3**になります。一方でSUS317LはCr約19%、Mo約3.5%として計算するとPRE ≒ 19 + 11.55 = **約30.6**になります。
この差は小さくありません。一般的に耐孔食指数が40を超えると海水中でも使用できるとされますが、SUS316LとSUS317Lでは**約5〜7ポイントの開き**があります。沿岸部の設備や塩化物を扱う工程では、この差が腐食の発生有無を左右することがあります。
実際の腐食メカニズムを整理しましょう。塩化物イオン(Cl⁻)が多い環境では、不動態皮膜が局所的に破壊されて孔食(ピッティング)が発生します。Moが多いSUS317Lはこの皮膜の自己修復能力が高く、Cl⁻による皮膜破壊を抑えやすい特性があります。いいことですね。
ただし、注意点が1つあります。PRE値はあくまで成分から算出した指標であり、実際の腐食挙動は使用温度・pH・Cl⁻濃度・流速などの複合要因によって変わります。PRE値が高いからといって、あらゆる環境で無条件に安全というわけではありません。
PRE値だけで決めないことが原則です。設備の使用条件(温度・酸種・濃度)を確認した上で、素材選定の最終判断を行いましょう。
参考:PRE(耐孔食指数)の計算方法と、代表的なステンレス鋼種ごとのPRE値一覧を確認できます。
PRE(耐孔食指数)とは何か – ステンレス鋼材のJIS規格情報サイト
化学成分の違いは機械的性質にも影響します。JIS G 4303に基づく両鋼種の機械的性質を比較すると、以下のようになります。
| 項目 | SUS316L | SUS317L |
|---|---|---|
| 耐力(0.2%) | 175 N/mm²以上 | 175 N/mm²以上 |
| 引張強さ | 480 N/mm²以上 | 480 N/mm²以上 |
| 伸び | 40%以上 | 40%以上 |
| 絞り | 60%以上 | 60%以上 |
| 硬さ(HBW) | 187以下 | 187以下 |
| 比重 | 約7.98 | 約7.93〜7.98 |
数値上は非常に近い値であることがわかります。つまり、両者をJIS規格値だけで見ると、機械的強度という観点では**ほぼ同等の性能**と見ることができます。
ただし、ここで一つ見落とされがちなポイントがあります。SUS317LはNiとMoの含有量が多い分、**加工時の切削性(被削性)がSUS316Lよりも劣る**という特性があります。具体的には、ニッケルとモリブデンが多いほど材料の粘りが増し、工具への負担が大きくなります。切削加工で工具寿命が短くなったり、送り速度を落とさないと品質が安定しないケースが出てきます。
厳しいところですね。加工コスト面での影響は見逃せません。
溶接性については両者ともLグレード(極低炭素)なので、溶接後の粒界腐食リスクは低く抑えられています。これは現場で溶接を多用するプラント設備や配管工事において、大きなメリットになります。
一方、SUS317LはSUS316Lに比べて素材コストが高い傾向にあります。Mo・Ni・Crがいずれも多く含まれているため、原材料費が上昇するのは避けられません。強度的に同等であれば、過剰スペックになっていないか確認することも、コスト管理の上では重要です。
機械的性質が同等だからといって、SUS317Lを安易にSUS316Lの代替として使うのは、加工コスト面でのデメリットが生じます。つまり「性能は同じだから交換可能」という判断は半分しか正しくないということです。
化学成分・耐食性・機械的性質の差を踏まえた上で、実際にどちらを選ぶかは**使用環境・用途**によって決まります。
**SUS316Lが適している環境**としては、食品設備、水道管・下水道管、給湯器、化学設備全般など、比較的穏やかな塩化物環境や酸性環境が挙げられます。モリブデン2.00〜3.00%という含有量でも、多くの化学設備・食品工場環境では十分な耐食性を発揮します。また、Lグレードなので溶接後の粒界腐食リスクが低く、配管や容器の溶接構造物に多用されます。これは使えそうです。
**SUS317Lが選ばれる環境**は、もう一段厳しい腐食条件がある場所です。代表例として挙げられるのが**染色設備**(繊維の染色工程)です。染色工程では塩化物を含む染料や酸性の薬品を高温で扱うため、SUS316Lではカバーしきれない腐食リスクが生じることがあります。SUS317LはこのようなMo量が要求される環境で、SUS316Lの上位材料として機能します。
また、化学工業設備・排煙脱硫装置・塩酸以外の酸を扱うプラントなどでも採用されます。還元性の酸(硫酸・酢酸など)に対しても、SUS316L・SUS317L共にSUS304より有効ですが、SUS317LはMoが多い分、わずかに優位性があります。
以下に環境別の選定目安をまとめます。
| 使用環境 | 推奨鋼種 |
|---|---|
| 一般的な耐食・溶接構造物 | SUS316L |
| 海水・沿岸部(低〜中濃度塩化物) | SUS316L〜SUS317L |
| 染色設備・高温塩化物環境 | SUS317L |
| 化学プラント(硫酸・酢酸系) | SUS316L〜SUS317L |
| 高濃度塩水・海水ポンプ | SUS317L以上(SUS312L等も検討) |
| 塩酸を扱う環境 | どちらも不向き(ハステロイ等を検討) |
ここで注意したいのは、「SUS317Lが上位材料だから常にSUS317Lを選べばよい」という短絡的な判断です。SUS317LはSUS316Lより素材コストと加工コストがいずれも高くなります。SUS316Lで耐えられる環境にSUS317Lを使うのは、コスト増加につながるだけでメリットはありません。
環境に合わせた正しい選定が基本です。
参考:ステンレス鋼種ごとの腐食の種類・適用環境の詳細な一覧と解説が確認できます。
ステンレス鋼の腐食の種類|ステンレスが腐食する原因 – 金属加工のワンポイント講座
SUS317LとSUS316Lのどちらを選ぶべきか迷う場面は、現場でよくあります。ここでは、実際の素材選定に使える考え方を整理します。
まず確認すべきなのは、**設備が接触する流体の種類と濃度・温度**です。塩化物イオンが多い環境か、酸性の流体か、高温条件下かを整理するだけで、選定の方向性が大きく絞られます。
次に見るべきは、**溶接工程の有無**です。両者ともLグレードなので溶接後の粒界腐食リスクは低いですが、SUS317LはMoとNiが多いため溶接の際に若干の注意が必要です。溶接棒(溶加材)もSUS317L用を使うことが推奨されます。溶加材を誤るとせっかくの耐食性が発揮されないため、部材と溶接材料の整合を確認することが重要です。
最後に、**コストと入手性**も考慮に入れます。SUS317LはSUS316Lと比べて市場流通量が少なく、在庫切れや調達リードタイムが長くなることがあります。急な部品交換や補修が必要な現場では、調達リスクも素材選定の判断要素になります。
以下に判断フローを整理します。
現場での素材選定ミスは、設備の早期腐食・ライン停止・交換コストの増大につながります。「なんとなく耐食性が高そうだから」という曖昧な理由での選定は避けるべきです。
これが条件です。使用環境の確認と成分・PRE値のセットで選定すること。これだけ覚えておけばOKです。
なお、環境条件の詳細確認や鋼種の絞り込みには、日本ウエルディングロッドやステンレス協会などが公開している耐食性データベースや、ミスミなど購買プラットフォームの材料比較ツールを活用すると、判断の精度が上がります。
参考:溶接材料とステンレスの対応鋼種・用途環境の関係について詳しく確認できます。
原子力配管など腐食環境で使用されるオーステナイト系溶接材料の選定について – 日本溶接協会
十分な情報が集まりました。記事を作成します。