インコネルとインコロイは、ニッケル基合金の異なる 系統であり、重複する部分もありますが、技術的な 役割は異なります。インコネル合金は、非常に高い強度と、高温での酸化や腐食に対する卓越した耐性を持つように設計されたニッケルリッチな超合金で、通常50%以上のニッケルと、ニオブ、モリブデン、コバルトなどの強化元素を含んでいます。インコロイ合金は、ニッケル、鉄、クロムをバランスよく配合し、浸炭、窒化、および多くの腐食性化学環境に対して優れた耐性を示すと同時に、コストと熱安定性を最適化し、中温から高温での長期間の使用に耐えるようにします。高温構造用途や厳しい腐食性媒体には、一般的にインコネルが選択される。工業炉、石油化学ヒーター、および耐浸炭性と経済性が重要な一部の化学プロセス機器には、インコロイグレードの方が理にかなっていることが多い。
1.クイック比較スナップショット
| 特徴 | インコネル（ニッケル基超合金） | インコロイ（ニッケル-鉄-クロム合金） |
|---|---|---|
| 代表的なニッケル含有量 | 高値、多くの場合>50%（グレードにより異なる） | 中程度、一般的な800シリーズは30%～40% |
| 温度能力 | 非常に高温で、多くのグレードが700℃以上で使用可能 | 良好～高温、グレードにより600℃～900℃に最適化 |
| 代表的な強み | 高く、多くの析出硬化鋼種 (718、625) | 中～高、多くの固溶体または安定化タイプ |
| 耐食性 | 過酷な酸化・還元環境にも耐える | 浸炭、窒化、塩化物環境において非常に優れている。 |
| 代表的な用途 | 航空エンジン、高温プロセス、化学プラント、海洋 | 石油化学ヒーター、熱交換器、炉部品、調理器具 |
| コスト | 通常はもっと高い | 同等のインコネル鋼種より一般的に低い |
このスナップショットは、大まかな傾向を反映したものである。
2.商標と歴史的背景
この2つの名称は、それぞれ異なる開発の歴史を持つエンジニアード・ニッケル合金のファミリーを指す業界商標として、今日機能しています。インコネル（INCONEL）ブランドは、酸素を含む高温環境下での耐酸化性と耐食性のために開発されたニッケルクロム合金の研究に端を発します。INCOLOYファミリーは、炉やプロセス機器向けに、バランスのとれた熱安定性と耐浸炭性、耐酸化性を備えたニッケル-鉄-クロム合金を開発したことに端を発します。各グレードの化学的性質、機械的性質、推奨用途を説明したデータシートや技術公報が、メーカー、材料メーカー、規格委員会から発行されています。
3 代表的な等級とUNS番号
実際には、エンジニアは姓名だけでなく、特定の等級を指す。代表的なものを挙げる：
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インコネル 共通グレード
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インコネル625:UNS N06625。高強度、高耐食性で、極低温から約982℃まで、多くの雰囲気で使用可能。
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インコネル718: UNS N07718.時効硬化性で約700℃まで高強度。航空宇宙部品や高応力部品に広く使用されている。
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インコネル C-276：UNS N10276。高酸化性、高還元性の化学媒体中における卓越した耐食性。
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インコロイ 共通グレード
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インコロイ800 / 800H / 800HT:NS N08800、N08810、N08811。ニッケル-鉄-クロム系で、高温での熱安定性と耐浸炭性を目的として設計されています。
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インコロイ825UNS N08825.多くのプロセス環境において、酸による腐食や応力腐食割れに対する優れた耐性がある。
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比較する場合は、機械的限界と化学的性質について、常に正確なUNSまたはW.Nrを参照してください。
4 化学と合金化戦略
設計目標が異なれば、化学的性質も異なる。以下は、典型的な代表グレードを比較した簡易組成表である。パーセンテージはメーカーのデータシートからの概算値です。
| エレメント／グレード | インコネル625（代表値） | インコネル718（代表値） | インコロイ800（代表値） | インコロイ825（代表値） |
|---|---|---|---|---|
| ニッケル（Ni） | ~58～63%まで | ~50から55% | ~30～35%まで | ~38～46%まで |
| クロム（Cr） | ~20～23%まで | ~17～21%まで | ~19～23%まで | ~19～23%まで |
| 鉄（Fe） | バランス（～5～10%） | バランス（～18～20%） | バランス（～40～50%） | バランス（～30～40%） |
| モリブデン (Mo) | ~8〜10% | ~2.8～3.3% | 1%へのトレース | ~2.5～3.5% |
| ニオブ（Nb）またはコロンビウム（Cb） | ~3.5～4.5%（625：Nb+Taマイナー） | ~4.75～5.5%（718：Nb、Ti） | トレース | 小さなトレース |
| カーボン（C） | 0.05%最大 | ~最大0.04%（変動あり） | ~最大0.10% | ~最大0.05% |
| その他の追加 | Co、Ti、Al 小 | 析出用Ti、Al、Nb | Al、Ti限定 | Cu小、Co微量 |
注：正確な限界値は仕様と製品形態によって異なる。インコネルの技術者は、ニオブやモリブデンなどの元素を固溶強化と析出強化に利用し、局部腐食に対する有益な耐性を提供しています。インコロイの化学組成は、コスト、熱膨張、浸炭環境での性能のバランスを取るため、ニッケルを低く、鉄を高くしています。
5.微細構造と強化メカニズム
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インコネル 718のような析出硬化型鋼種は、制御された熱処理によっ てガンマプライムおよびガンマダブルプライム析出物が 生成され、高い降伏強度とクリープ強度が得られる。MoやNbなどの固溶元素は高温安定性と耐孔食性を与えます。625のような析出しない鋼種は、固溶体硬化と冷間加工によって強度を得ます。
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インコロイ 800シリーズのような合金は一般的にオーステナイト系で、長時間の暴露下でシグマ相が形成されにくい固溶体およびミクロ組織の安定性に依存している。800Hと800HTは、炭素を制御し、チタンとアルミニウムを少量添加することにより、耐クリープ性を向上させるように改良されている。長時間の高温下でのインコロイの組織安定性は、炉での使用において重要な利点である。
ミクロ組織を理解することは、熱処理、溶接手順、クリープまたは繰り返し熱サービスにおける期待寿命を指定するために不可欠である。
6.機械的特性と温度限界
以下は、一般的な商業的条件における代表的な機械的値である。値は製品の形状、熱処理、試験方法によって異なる。
| プロパティ | インコネル625（焼きなまし） | インコネル718（エージング） | インコロイ800（焼きなまし） | インコロイ800H（焼きなまし） |
|---|---|---|---|---|
| 常温引張強さ（MPa） | ~520から760 | ~950～1,250ドル | ~520から700 | ~550から760 |
| 降伏強さ 0.2% (MPa) | ~220から410 | ~500から1000 | ~180から300 | ~200から350 |
| 典型的な使用可能温度範囲 | 980℃までの極低温 | 700℃までの極低温で高強度を実現 | 連続使用温度～700°C～850°C | 850℃までのクリープ強度の向上 |
| 耐クリープ性 | 特に適度な高温で良好 | 適切に熟成させれば素晴らしい | 中程度から良好、800H/800HTで改善 | クリープ性能の向上 |
設計者は、温度における具体的な許容応力について、サプライヤーのデータシートおよび該当する規格を参照する必要があります。
7 耐食性と使用環境
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一般的な腐食と孔食:ニッケルとモリブデンを多く含むインコネル鋼種は、通常、塩化物や還元性の酸に対して優れた耐性を示す。インコネルC-276と625は、海水と多くの酸に対する耐孔食性と耐隙間腐食性に優れている。
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浸炭および窒化雰囲気:インコロイ800は、炭化物やシグマ相の脆化を最小限に抑える合金バランスにより、炉や一部の化学処理で一般的な浸炭窒化環境において優れた性能を発揮します。このため、インコロイはヒーターチューブ、マッフル、その他の炉部品によく使用されます。
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応力腐食割れ:特定の塩化物環境と高い引張応力に対しては、ニッケルリッチなインコネルがより優れた耐性を示す可能性があるが、その選定には試験データと現場での履歴を参照する必要がある。インコロイ825は、酸性ガスや塩化物を多く 含む環境で使用され、適度な温度で局部腐 食や応力腐食割れに対する耐性が要求される場 合に使用される。
材料の選定は、実際のプロセスの化学的性質、温度、流況、予想される機械的応力に基づいて行う必要がある。
8 製造、溶接、成形、接合
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溶接:インコネルとインコロイの多くの鋼種は、適合 するフィラー合金と容易に溶接できる。インコネル718は、時効硬化を回復させるた めに、管理された熱サイクルと溶接後の熱 処理が必要である。インコネル625およびC-276は、一般に溶接が容易で、HAZ耐食性に優れている。
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成形:インコロイ800系は、冷間成形特性に優れ、引抜きや圧延で管や板にすることができる。析出硬化性のインコネル合金は、硬化した状態での重 冷間成形には限界がある。
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熱処理:インコネル718の場合、特定の溶体化処理と時効処理により最大強度が得られる。インコロイ800Hと800HTは、基本的に析出硬化を起こ すよりも、結晶粒組織を安定させ、クリープ強度を 最適化する目的で熱処理される。推奨されるサイクルについては、供給元の技 術資料に従うこと。
適切な加工方法には、適切な溶接手順、パス間 温度の管理、必要に応じて加工後の応力除去が含ま れる。
9.規格、仕様、試験要件
どちらのファミリーを指定する場合も、正しい規格とヒートナンバーを含めること。代表的な参考文献は以下の通り：
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特定のUNSに関するメーカーの技術情報およびデータシート。
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圧力部品および航空宇宙用ハードウェアのAMSおよびASTM材料仕様。例インコネル625のデータおよび調達に関するAMS 5666。
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例えば、引張についてはASTM E8、孔食・隙間腐食評価についてはASTM G48、特定の媒体中の腐食についてはASTM G28など。温度における圧力容器の許容応力については、規格委員会に問い合わせること。
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EN 10204/3.1または3.2によるサプライヤー証明書と工場試験報告書は、調達において一般的である。
正しい材料管理を確実にするため、発注書に完全なUNS、材料形状、熱処理を記入すること。
10.代表的なアプリケーションと業界事例
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インコネルの代表的な用途
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高温強度と耐酸化性が要求されるガスタービンおよび航空エンジン部品。
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強酸、ハロゲン化物環境、酸化性媒体を扱う化学プロセス装置で、孔食が懸念される場合、例えば化学反応器のインコネルC-276。
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優れた耐局部腐食性を必要とする海洋および海底システム。
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インコロイの代表的な用途
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耐浸炭性と寸法安定性により、炉部品、ラジアントチューブ、熱処理治具に使用される。
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石油化学プラントの熱交換器や配管では、バランスの取れたニッケル含有量と温度に対する優れた強度がインコロイのコスト効率を高めている。
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コストと十分な耐食性が鍵となる化学プロセス用途もあり、例えば酸性ガス環境ではインコロイ825が使用される。
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例：製油所のヒーターでは、浸炭性排ガス下で長寿命のインコロイ800HT管を使用する一方で、局部腐食のリスクが高い場合にはインコネルをクラッドやボルトに使用することがあります。
11 選考基準と決定マトリクス
この2つのファミリーのどちらかを選ぶ際には、以下の要素を考慮すること：
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プロセス化学:高酸化性またはハロゲン化物を多く含む流 れは、高NiおよびMoインコネルを好む。浸炭性または窒化性雰囲気は、インコロイ800系を好む。
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動作温度:600℃以上の極端な機械的負荷に対しては、イン コネルの析出硬化鋼種はより高いクリープ強度を 提供することができる。浸炭が問題となる600℃～850℃の範囲での長期熱安定性では、インコロイ800H/HTが勝ることが多い。
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機械的負荷:高温下での高い静荷重や繰返し荷重は、インコネル718や同様の高強度合金を必要とすることが多い。
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加工と溶接:適合する溶加材、溶接手順、溶接後の熱処理 が実用的かどうかを検討する。
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コストと調達:ニッケル含有量が原料コストを押し上げる。多くのプロジェクトは、ライフサイクルコストやメンテナンス間隔と初期価格のバランスをとっている。
意思決定マトリックス（簡略化）
| コンディション | 推奨家族 |
|---|---|
| 応力の高い高温構造 | インコネル (718, 625) |
| 厳しいケミカル・アタック、酸化性および還元性の混合酸 | インコネルC-276または625 |
| 炉心管、浸炭雰囲気 | インコロイ800H/HT |
| 予算に敏感、適度な腐食と温度 | インコロイ825または800シリーズ |
| 溶接可能な非時効硬化合金の必要性 | インコロイまたはインコネル625 |
腐食試験、サプライヤーのデータ、規格を常に確認すること。
12.供給、コスト、調達に関する考慮事項
ニッケルの市場価格と入手可能性は合金の選 択に影響する。ニッケルが多く、ニオブのような重要な合金元素 を含むインコネル鋼種は、一般的にインコロイ800系 よりもキログラム当たりの価格が高い。大量生産の場合、サプライヤーは需要と在庫を反映したリードタイムで材料を見積もる。重要な部品については、ミル試験報告書と第三者 検査を指定する必要がある。圧力機器については、トレーサブルな証明書と、該当する場合にはAMS/ASTM規格への準拠を要求する。
13.環境、ライフサイクル、修理に関する考慮事項
ニッケル合金のリサイクルは一般的だが、エネル ギーを大量に消費する。現場での部品の補修手順では、適合したフィ ラー合金と適格な溶接手順が一般的である。表面処理、クラッディング、コーティングは、基 礎合金の選択だけでは限界がある場合、寿命を延 ばす可能性がある。ある化学プラントでは、炭素鋼にインコ ネルをライニングまたはクラッディングするこ とで、超合金の完全なコンポーネントを製造 するよりも経済的に有利になった。ダウン・タイム、スペア・パーツ、修理可能性を含む、全ライフ・サイクル・コストを評価する。
14.調達のための実用仕様チェックリスト
発注書を発行する際には、以下の項目を含めること：
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正確なUNS番号と商品名（例：Inconel 625 - UNS N06625）。
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製品の形状と寸法。
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熱処理条件と硬度限界。
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必要な機械的特性と試験方法（ASTM E8 引張、硬度）。
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該当する場合は、腐食試験要件（ASTM G48、API、または顧客指定の試験）。
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トレーサビリティと証明書レベル（EN 10204 3.1または同等品）。
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溶接フィラーの仕様と資格要件。
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表面状態および寸法に関する検査および受入基準。
完全な情報を提供することで、材料の不一致やコストのかかる手戻りのリスクを減らすことができる。
15 よくある質問
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インコネルとインコロイは互換性がありますか？
両者は成分的にニッケルを共有してい るが、合金バランスも使用範囲も異なる。徹底的な特性比較と適格性試験 を行った上で代替してください。 -
浸炭に強い合金は？
インコロイ800系は浸炭窒化環境用に開発されたもので、このような炉条件では一般的に優れた性能を発揮する。 -
高温ではどちらが強いか？
ある種のインコネル鋼種、特に718のような時効硬化性インコネル鋼種は、正しく熱処理された場合、より高い高温強度と耐クリープ性を持つ。 -
インコネルはインコロイより高価ですか？
ニッケル含有量が高く、戦略的な合金元素を含んでいるため、一般的にはそうである。価格は市場のニッケル価格によって変動する。 -
インコネル625とインコロイ800の溶接は可能ですか？
異種合金の溶接は、正しい溶加材の選択と 適格な手順があれば可能だが、HAZの挙動 と熱膨張の違いを考慮しなければならない。試験溶接と手順認定を推奨する。 -
仕様の参考にすべき規格は？
AMS、ASTM、EN規格のようなメーカーの技術公報や業界仕様と、UNS番号を明確にするために使用する。インコネル625については、AMS 5666がよく参照される。 -
どの合金が海水に適しているか？
高ニッケル、高モリブデン含有インコネル鋼種は、一般的に多くのインコロイ鋼種よりも塩化物環境下での耐孔食性、耐隙間攻撃性に優れています。特定の用途については、実地試験をお勧めします。 -
インコネル718の溶接後熱処理はどの程度重要ですか？
非常に重要である。718は、管理された時効処理中に形成される析出物 から強度を得る。溶接後の熱サイクルと時効は、機械的特性を回復し、割れ感受性を低下させます。 -
インコロイ合金は応力腐食割れに強いですか？
825のような一部のインコロイグレードは、特 に酸塩化物環境において優れた耐性を示す。しかし、応力、温度、特定の化学的性質を評価する必要があります。 -
クラッディングとフルアロイ構造のどちらを選ぶべきか？
炭素鋼にインコネルまたはインコロイの薄 膜を被覆することは、サービスによっては経済 的である。選択は、機械的負荷、腐食の程度、施工性に依存する。ライフサイクル・コスト・モデルやサプライヤーのガイダンスを参考にしてください。
16 エンジニアと調達に関する最終勧告
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調達書類には、正確なUNSと製品形式を明記すること。
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合金の選択は、馴染みのあるブランドよりも、プロセスの化学的性質や使用温度に合わせる。
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安全または圧力封じ込めに関わる場合は、製造所の試験証明書と適切な非破壊検査を要求する。
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不確かな場合は、実際のプロセス条件下で小規模腐食クーポンまたはループ試験を委託し、選択を検証する。メーカーのテクニカル・サービスもしばしば支援できる。
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