それでは数ある耐熱性ニッケル合金の中から最適なものを選ぶにはどうしたら良いのでしょうか。

1200℃を超える雰囲気ならまずは高融点のものを選ぶ

　使用温度が1200℃を超える場合、まずはその温度に耐えなくてはなりません。使用温度より50℃程度以上高い融点を持つ合金から選びましょう。そのためには使用温度をある程度正確に押さえておくことも重要です。なお、これほど高温となると対象となる雰囲気内でばらつきがあるものです。できるだけ温度分布を調べ、選定ミスを防ぎましょう。

主な耐熱合金の融点（参考）：正確には各メーカーのカタログを参照ください。

雰囲気内の成分も考慮する

　使用温度が1200℃以下の場合は、使用環境がどんな雰囲気で満たされているのか、あるいは雰囲気にどんな不純物が混じっているのかなども合金の選定に関わってきます。

窒素雰囲気

　例えば、インコネル601は優れた耐酸化性を持つ合金ですが、窒素リッチな還元性雰囲気には不向きです。これは、耐酸化性を持たせるために添加するアルミニウム成分が、一定の温度域で窒素と結びついて低融点化合物を作り、これが原因で割れを生じさせるからです。このため、インコネル600やハステロイXの方が無難であるとされます。

硫黄の含有

　重油などを熱源とする場合雰囲気に硫黄が多く含有されますが、硫黄も一定の温度域でニッケルと結びつき割れを生じます。これはサルファーアタックと呼ばれニッケル合金の大敵です。UMCo50などのコバルト合金もしくはMCアロイが向いているとされます。特にUMCo50は高価で切削加工性も悪いので、高温となる部位にだけ肉盛溶接する方案も考えられます。

大気雰囲気

　大気には酸素が含まれていますから使用温度における耐酸化性を考慮する必要があります。金属温度は雰囲気の内外でほぼ変わりませんから、例えば炉内の雰囲気を考慮して選定した合金が大気に曝される外表面の耐酸化性についても問題ないかは一応調べておきましょう。一方、シンプルな大気炉に対し必要以上に高性能な合金を用いることなく、コストパフォーマンスを十分考慮に入れて選定しましょう。

執筆者：桐岡 明

溶接工学技術コンサルタント

1981年慶應義塾大学機械工学科（溶接工学）卒。同年三菱金属（現三菱マテリアル）に入社。 以降一貫してニッケル合金製圧力容器・配管の製造技術管理に携わる。2001年より8年間、インドネシア製造子会社駐在（内3年間は代表取締役社長）の後、 営業子会社海外事業部門長（タイ子会社社長、シンガポール支店長を非常勤で兼務）。 インドネシア営業子会社設立、タイBOI取得、ISO2015年度版取得対応などを経験。 溶接技術者特別級、高圧ガス製造保安責任者の取得歴あり。現在は、溶接管理技術、新技術社会実装、安全衛生管理体制確立などを支援中。

⇦耐熱合金に要求される性能とは？

→圧力がかかる機器に用いる耐熱合金の選定とは？