SUS304H ステンレス鋼: 高温-グレードのガイド

SUS304Hステンレス鋼とは？

SUS304H は、炭素含有量が 0.04 ～ 0.10% の範囲に制御された、グレード 304 オーステナイト系ステンレス鋼の高炭素変種の日本工業規格です。- H の接尾辞は、そのグレードが高温での使用を目的としていることを示します。炭素含有量の増加により、固溶体と炭化物の強化によってクリープ強度が提供されます。最大炭素量が 0.08% の標準的な SUS304 では、高温でのクリープ強度は保証されません。{6}}

同等の指定は、ASTM A240、A312、および A213 に基づく UNS S30409 および TP304H です。この等級は、ステンレス鋼棒については JIS G4303、熱間圧延ステンレス鋼板については JIS G4304 が適用されます-。 EN 10088-2 には、304H に直接相当するものは記載されていません。ヨーロッパのプロジェクトは通常、ASTM TP304H に指定されている炭素範囲を使用して、高温管用途向けの X6CrNi18-11 の化学反応を相互参照します。-

SUS304Hの化学成分

以下の表は、SUS304H の JIS G4303/G4304 の熱分析要件と UNS S30409 の ASTM A240 の熱分析要件を比較しています。{0}

要素	SUS304H、JIS G4303/G4304、wt%	ASTM A240 304H、重量%
炭素、C	0.04 - 0.10	0.04 - 0.10
シリコン、Si	最大1.00	最大0.75
マンガン、ミネソタ州	最大2.00	最大2.00
リン、P	最大0.045	最大0.045
硫黄、S	最大0.030	最大0.030
クロム、Cr	18.00 - 20.00	18.0 - 20.0
ニッケル、Ni	8.00 - 10.50	8.0 - 10.5
鉄、鉄	バランス	バランス

機械的性質

溶体化焼きなまし状態では、SUS304H は JIS G4303 および G4304 に基づく次の室温要件を満たさなければなりません。- 304H の ASTM A240 値は四捨五入内で同等です。

財産	JIS G4303/G4304 SUS304H	ASTM A240 304H
抗張力	520MPa以上	515MPa以上
降伏強度、0.2 % オフセット	205MPa以上	205MPa以上
伸長	40%以上	40%以上

SUS304H は炭素含有量が高いため、極低温では使用しないでください。低温靱性が基本的な要件である場合、低炭素グレードの SUS304L が正しい選択です。{{3}

高温時の動作-

SUS304H の値はおよそ 500 度を超える温度でのみ表示されます。この温度では、標準の 304 では持続的な負荷がかかるとクリープが速すぎます。

耐クリープ性: 炭素原子が粒界を固定し、転位の上昇が遅いため、このグレードは 500 ～ 800 度の範囲の一定荷重下でも寸法安定性を保持します。

耐酸化性: クロム-が豊富な酸化スケールが、空気中および蒸気中で最大約 870 度の連続使用まで表面を保護します。約 925 度に短期間さらされる可能性はありますが、耐用年数が短くなります。-

設計限界: ASME セクション VIII や B31.3 などの圧力設計規定は、304H の設計応力を約 816 度に制限します。 900 度を超えるとオーステナイト構造が不安定になり、強度が急激に低下するため、310S などのより高級な合金グレードを選択する必要があります。-

シグマ-相に関する注意: 600 ～ 900 度の範囲で長時間使用すると、延性が低下するシグマ-相の形成が促進される可能性があります。設計寿命と検査間隔はこれを考慮する必要があります。

溶接と製作

フィラーメタル: AWS A5.9 に準拠した ER308H はベースメタルの炭素レベルと一致しており、高温設計に適しています。-低炭素 ER308L は溶接クリープ強度を低下させます。-

入熱: パス間温度を制御した適度な入熱により、熱影響部での炭化物の析出が制限されます。{0}}

熱処理: このグレードは、1010 ～ 1120 度の溶体化焼きなまし状態で使用され、その後急冷されます。{0}通常、高温での使用には溶接後の熱処理は必要ありません。-

検査: ボイラーと圧力部品の場合、溶接部の健全性を確認するために、通常、規定により非破壊検査が義務付けられています。{0}

SUS304Hと関連グレードの比較

学年	こんな方に最適	制限
SUS304	一般的な室温と穏やかなサービス	500度を超えるクリープ強度は保証されません
SUS304H	高温の空気と蒸気、クリープ負荷がかかった部品-	低い低温靱性、溶接時の鋭敏化のリスク-
SUS316H	高温と塩化物または硫黄の腐食	304Hよりも合金コストが高い
SUS310S	900度以上、強酸化サービス	4 つの中で最もコストが高く、熱疲労に対する感度が高い-

代表的な用途

ボイラー過熱器および再熱器管

高温プロセスの配管とマニホールド-

炉部品、ラジアントチューブ、熱処理設備-

発電プラントおよびプロセスプラントの熱交換器チューブ-

非腐食性高温使用における化学反応器内部--

よくある質問

Q1. SUS304H が高温用途に適しているのはなぜですか?{2}}
0.04 ～ 0.10 パーセントの制御された炭素範囲により、固溶体と炭化物の強化を通じてクリープ強度が得られます。{2}標準SUS304は500～800℃で継続荷重に対してクリープ現象を起こしますが、SUS304Hは形状を維持し、酸化クロムスケールは空気や蒸気中で酸化しにくい性質を持っています。

Q2. EN 1.4307はSUS304Hに相当しますか?
No. EN 1.4307 (X2CrNi18-9) は、最大炭素量が 0.030% の低炭素グレードである 304L の欧州指定です。- SUS304Hはハイカーボングレードです。 EN 10088-2 には 304H の直接のリストがないため、ヨーロッパのプロジェクトでは通常、ASTM TP304H がこの化学反応に指定されています。

Q3. SUS304Hの最高使用温度はどれくらいですか？
連続使用は空気中および蒸気中で約 870 度までが実用的ですが、寿命が短くなる代わりに約 925 度までの短期暴露が可能です。-圧力設計コードでは、設計応力をおよそ 816 度に制限しており、900 度を超えると、310S などのより高い合金グレードが必要になります。{6}}

Q4. SUS304H溶接時のトラブルを回避するには？
ER308H フィラーを使用して炭素レベルを調整し、入熱とパス間温度を制御し、不必要なマルチパス再加熱を回避します。- -必要に応じて、急冷しながら 1010 ～ 1120 度で溶接後の溶体化焼鈍を行い、耐食性を回復します。

Q5. SUS304Hは低温でも使用できますか？
お勧めしません。炭素含有量が増えると低温靱性が低下し、約 -40 度以下では衝撃を受けると脆くなる可能性があります。-極低温用途にはSUS304Lが最適です。

Q6. SUS304HとSUS316Hの違いは何ですか？
SUS316H には 2 ～ 3% のモリブデンが添加されており、合金コストは高くなりますが、高温腐食環境における塩化物や硫黄の攻撃に対する耐性が大幅に向上します。- SUS304H は、空気や蒸気などの高温で非攻撃性の雰囲気に対して、-費用対効果の高い選択肢です。-