高温での耐酸化性、極低温での卓越した靭性、 予測可能な溶接結果を必要とする高強度チュー ブには、21-6-9ステンレス鋼チューブ(UNS S21900、Nitronic 40または類似の商品名で販売されることもあ る)が最有力候補である。21-6-9ステンレス鋼チューブは、適切な成形と 溶接を施せば、高い機械的強度と優れた耐食 性、信頼性の高い加工特性を併せ持つ。航空宇宙用油圧ライン、極低温システム、プロ セスプラント用機器チューブ、要求の厳しい産業用配管な ど、強度対重量、熱安定性、長寿命が設計の主要な要 素となる場合には、この合金を使用する。

1.21-6-9ステンレス鋼とは？

21-6-9はオーステナイト系ステンレス合金で、その名称は公称合金量に由来する：およそ21%のクロム、6%のニッケル、9%のマンガンに加え、強化のために制御された量の窒素を含む。一般的にUNS番号 S21900 また、ナイトロニック40や、以下のような航空宇宙材料仕様と歴史的または業界的なつながりがある。 AMS 5561/5562.制御された窒素含有量が鍵で、オーステナイト組織と極低温靭性を維持しながら、降伏強度と引張強度を高める。

2.21-6-9が主流のオーステナイトと異なる性能を示す理由

21-6-9は、「普通の」ステンレス鋼種とは異なる2つの特徴がある：

• マンガン含有量の増加は、高ニッケルだけに頼ることなく、オーステナイト結晶構造を支える。これにより、コストが削減され、特定の機械的挙動が改善される。

• 窒素は強化剤と安定剤の両方の働きをする。オーステナイト格子中の窒素原子は、降伏強度を高め、ひずみ時効を遅らせると同時に、非常に低い温度でも延性と耐衝撃性を維持する。これらの特性により、この合金は靭性と強度の両方が軽量で要求される場合に魅力的な材料となる。

3.典型的な化学組成（公称）

注意事項正確な範囲は生産者や仕様によって異なる場合があります。ご購入の際は必ず製造証明書をご請求ください。

4.機械的特性 - チューブに求められるもの

メーカーは通常、焼鈍および冷間加工条件での値を公表している。次の表は典型的な最小値と傾向を示している。

実用上の注意：この合金は加工硬化率が高いため、絞り加工や冷間仕上げ加工後の強度が高い。この特性は、最終的な成形工程によって有益にも困難にもなる。

5.腐食および酸化挙動

21-6-9は、通常のオーステナイト系鋼種に比べ、大気腐食に強く、高温での耐酸化性に優れています。この組み合わせは、高クロムと合金の安定化されたオーステナイト系マトリックスに起因する。炭素含有量が低いため、溶接後の鋭敏化や粒界攻撃を防ぐことができます。多くのプロセス環境や清浄な空気に曝される場合、この合金はより高価なニッケルリッチ・ステンレス鋼と十分に競合します。

6.温度範囲と極低温性能

特筆すべき特性のひとつは、極低温における優れた靭性である。報告書やデータシートによれば、典型的な使用最低温度よりかなり低い温度まで衝撃強度が保持されており、この合金は極低温配管や液化ガスサービスや宇宙関連のハードウェアに使用される部品に適している。高温側では、多くの高温用途において、単純なオーステナイト系よりも耐酸化性と耐スケーリング性に優れています。

7.チューブの製造ルートと仕上げ

製造方法

• シームレス冷間引抜管：厳しい公差、優れた表面品位、優れた機械的特性が必要な場合に適しています。

• 溶接および冷間エキスパンド・チューブ：シームレスの供給が制限されるような大口径 に使用される。

• アニール処理、溶体化処理、酸洗処理：最高の耐食性と均一なミクロ組織を提供する。

一般的な表面仕上げ

• BA（光輝焼鈍）

• 2Bミル仕上げ

• 機械研磨（鏡面仕上げまで）

• 重要な耐食性のための電解研磨と不動態化処理

表面の選択は、チューブ内部の腐食性能と摩擦挙動の両方に影響します。油圧ラインや計器ラインでは、内面を光沢アニールまたは電解研磨することで、汚染を回避し、層流を促進することができます。

8.成形、曲げ、冷間加工の指導

21-6-9は成形可能であるが、その高い降伏強度は、成形力が304/316に使用されるものよりも高くなければならないことを意味する。ベストプラクティス：

• 大きな変形後の予熱または中間焼鈍は、割れを防止し、加工硬化を緩和する。

• 管の小半径曲げにはマンドレル曲げを使用し、しわや潰れを防いでください。

• 絞り加工や冷間リダクション加工を行う場合は、潤滑とダイスのセットアップを管理し、傷を最小限に抑え、安定した肉厚を実現する。

この合金は加工硬化が早いため、完成部品に高い靭性が要求される場合は、追加の冷間ひずみを最小限に抑える最終成形で仕上げる成形順序を設計する。

9.溶接、ろう付け、接合

21-6-9は一般的な溶融プロセスで良好に溶接される。信頼性の高い接合のポイント

• 溶接部の強度および耐食性が母合金と一致しなけれ ばならない場合は、適合する溶加材を使用する。多くの用途では、309または特別に適合したニッ ケル鉄フィラーが選択される。

• 炭素含有量が低いと、溶 接後の粒界腐食のリスクが低減するが、 溶接後の熱処理が必要になることはまれで、 窒素強化の効果が減少する可能性がある。

• ろう付けの際は、耐食性を侵すフラックスの残留を避けるため、フラックスの管理とろう付け後の洗浄を行う。

溶接パラメータは、WPS（溶接手順仕様書）試 験で確立し、必要な場合は、航空宇宙または圧 力部品に適用される規格に従って認定されなければな らない。

10.加工および製作に関する注意事項

加工硬化と合金の靭性により、機械加工は低強度ステンレ ス鋼の加工よりも難しい場合がある。ヒント

• 強固な固定具、ポジティブフィード、低速カッタにより、加工硬化を低減します。

• 高流量クーラントとシャープなツーリングにより、工具寿命が向上。

• 深穴加工や公差が厳しい場合は、可能であれば応力除去や焼鈍後の仕上げ加工を検討する。

11.代表的なチューブのサイズ、肉厚、公差

下記は代表的なものです。実際の在庫リストは工場や販売店によって異なります。

公差および仕上げは様々であるため、仕様に合 わせて注文し、重要なシステムについては認証された 機械的および化学的試験報告書を要求すること。一般的な航空宇宙用チューブの公差は厳しく、多くの場合、継ぎ目のない引き抜き加工が必要です。

12.重要なチューブの検査・試験プロトコル

信頼性とトレーサビリティを確保するために、必要である：

• 工場の化学分析証明書（ヒート番号まで追跡可能）

• 引張および降伏試験報告書

• 極低温用途の硬さおよび衝撃試験

• 必要に応じて非破壊検査：渦電流検査、静水圧検査、密閉システムのヘリウムリーク検査

• 寸法および表面仕上げ検査

航空宇宙またはセーフティ・クリティカルな用途の場合は、関連するAMSまたはASTM仕様への準拠を要求し、文書化された受入基準を用いて受入検査を実施する。

13.一般的なアプリケーションとアプリケーション固有の設計ノート

航空宇宙用油圧・燃料ライン

• 小径の高強度油圧ラインには、シームレス冷間引抜 21-6-9チューブを使用してください。

• 利点：エンジン隣接温度で優れた強度と耐酸化性。必要な場合はAMS 5561/5562を指定してください。

極低温配管と宇宙用ハードウェア

• 低温靭性により、部品は液化ガスや宇宙環境でも確実に動作します。不純物を制御し、製造における脆化相を回避します。

工業用およびプロセス用計装機器

• 薄肉器具用チューブは、重い壁を必要とせず、圧力に耐える高い強度を備えています。

公害防止と化学処理

• 耐酸化性と耐空気腐食性に優れ、高温または酸化性のプロセスダクトやチューブに適している。

構造部品および特殊部品

• 強度対重量と耐食性が要求される場合、21-6-9は設計によってはより高価なニッケル合金に取って代わることができる。

14.比較スナップショット：21-6-9と304および316ステンレスの比較

技術者は、環境、要求される降伏強さ、およびコス ト目標に基づいて選択すべきである。重量と靭性が重要な高強度チューブの場合、21-6-9は304や316よりも優れていることが多い。

15.調達および工場価格に関する考慮事項

100%工場価格」を製品ページに掲載することで、購買者や検索エンジンを説得します：

• MOQ（最低発注量）、リードタイム、価格設定がEXW/FOB/CIFかどうかを明確に提示すること。

• 各SKUについて、ダウンロード可能な証明書と明確な製品仕様書を提供する。

• また、ご要望に応じて、証明書のサンプルもご提供します。

• 大量生産のバイヤーにとって、工場出荷時の価格設定は、トレーサビリティのある工場試験証明書や製造写真と組み合わせることで、最も説得力のあるものとなる。

交渉のヒント：工場や流通業者は、ヒートロッ ト、表面仕上げ、二次加工によって価格を決めるこ とが多い。標準的な直径のシームレス引き抜き長尺材を大量に購入すれば、最良の単価が得られる。市場データによると、流通業者からの少量購入は単価が高い。

16.環境、取り扱い、保管に関するガイダンス

耐食性と表面外観を保つ：

• 乾燥した風通しの良い場所で保管すること。

• 異種金属の上に直接積み重ねることは避け、ガルバニック汚損の原因となる。

• 切り口を汚染や油膜から保護する。重要なシステムの場合は、適切な溶剤で洗浄し、組立前に不動態化処理を行う。

• 認定された金属リサイクル業者を通じてスクラップ合金をリサイクルすることで、材料価値を獲得し、廃棄物規制を遵守する。

17.エンジニアのための2つの技術テーブル

表A：代表的な機械的特性値（工場証明書の例）

表 B. 共通規格と同等品

航空宇宙や極低温作業では、AMSレベルの文書が必要になることが多い。

18.チューブを指定するエンジニアのための設計上の注意事項

• 肉厚の選択:バーストと疲労寿命を満たしながら、重量を最小限に抑えるための設計。21-6-9の高い強度は、頻繁に対304薄い壁を可能にします。

• 曲げ許容範囲:チューブ外径の3倍以下の半径にはマンドレル曲げを使用する。内面仕上げが重要な場合は、曲げ半径を大きくしてください。

• 参加:永続的なアッセンブリーには、適合したフィラーメタルと適格なWPSを使用した溶接継手を推奨する。取外し可能な接続の場合、21-6-9に適合する継手を選択し、継手メーカに適合性を要求する。

• テスト:圧力システムについては、規則で別段の定めがない限り、設計圧力の1.5倍で静水圧試験を行う。

• トレーサビリティ:検査記録にヒートナンバーを記載し、航空宇宙または安全システムのアセンブリにエンドツーエンドの証明書を照合する。

19.よくある質問

1. ステンレス鋼の21-6-9とはどういう意味ですか？
   公称組成は、クロム約21%、ニッケル約6%、マンガン約9%で、強化のために窒素が使用されている。この合金は一般的にUNS S21900で識別されます。

2. 21-6-9はナイトロニック40と同じですか？
   多くの商品名は重複している。ニトロニック40と21-6-9は、同様の窒素強化、高マン ガン・オーステナイト系化学物質であるが、正確 な組成とスペックはサプライヤーに確認すること。

3. 極低温用に21-6-9チューブを使用できますか？
   はい、この合金は極低温でも優れた靭性を維持し、適切に加工・認定されれば極低温配管に適しています。

4. 21-6-9と304や316との比較は？
   21-6-9は一般的に304や316よりも高い降伏強度と優れた高温耐酸化性を持っています。塩化物環境での耐食性は316よりも低いかもしれない;環境に応じて選択してください。

5. 21-6-9 チューブにはどのような製造オプションがあ りますか？
   シームレス冷間引抜鋼管、溶接・引抜鋼管、各種焼鈍・酸洗仕上げ鋼管。公差の厳しい航空宇宙用ラインでは、シームレス冷間引抜鋼管が一般的です。

6. 21-6-9は溶接しやすいですか？
   はい、一般的に標準的なGTAWおよびGMAW 工程で溶接可能です。適格な金属フィラーを使用し、重要なシス テムの溶接手順仕様に従うこと。

7. 溶接後の熱処理は必要か？
   チューブの場合、ほとんどの場合、PWHTは必 要ではなく、窒素強化硬度を低下させる可能性があ る。用途に適した規格に従ってください。圧力容器の場合は、法令を参照してください。

8. 引抜シームレス管に期待できる公差は？
   厳しい寸法公差を達成することも可能である。航空宇宙グレードの引抜管は、公差が最も厳し い場合が多い。

9. 21-6-9チューブはどのように保管すればよいですか？
   乾燥した風通しの良い場所に保管してください。染色を促進する可能性のある炭素鋼や塩分の多い環境との接触を避ける。トレーサビリティのため、ヒートナンバーのラベルを貼る。

10. バイヤーがニッケル合金ではなく21-6-9を選ぶ理由は？
    21-6-9は、多くのニッケル重合金よりも低コストで、標準的なステンレス鋼よりも高い強度と改善された耐酸化性という魅力的な妥協点を提供します。多くの用途において、ライフサイクルコストは21-6-9が有利です。

20.MWalloys製品ページのパッケージ内容

• ヒーロー高解像度画像、"UNS S21900 - 21-6-9 ステンレス鋼チューブ; シームレス & 溶接; 工場直販価格"

• クイックスペック構成スナップショット、一般的な外径/壁オプション、標準長さ

• ダウンロード:PDFデータシートとサンプル工場証明書

• 品質バッジ:AMS/UNSコンプライアンス、ISO工場写真、第三者ラボテスト

• テクニカルタブ組成表、機械的特性表、仕上げオプション

• 注文ウィジェットサイズ、仕上げ、長さ、数量を選択し、RFQを要求する。

• 関連コンテンツ: 曲げ加工、溶接ガイドライン、極低温設備に関するブログ記事

21.MWalloysのマーケティングに関する技術的な解説とアクションアイテムの終了

検索上位を目指し、コンバージョンをサポートする：

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22.情報源と有用なサプライヤー／仕様のページ

本記事の作成に使用した技術資料およびサプライヤー・データシートには、サプライヤー材料ページおよび航空宇宙用チューブ・データシートが含まれる。仕様適合性または最終設計につい ては、製造所証明書および該当するAMSまたはASTM規格を直接参照すること。代表的な参考文献TWメタルズ21-6-9鋼管製品ページ、Finetubes UNS S21900注記、Alleima材料データシート、21-6-9グレードに関するAZoM技術記事、Superior Tube合金データシート、Smiths Advanced鋼管シート。