SUS316とSUS316Lの違いは炭素量だけだ。SUS316がC≦0.08%に対してSUS316LはC≦0.030%。この差は常温では性能にほとんど出ないが、溶接した後に塩化物環境に置くと決定的になる。溶接部に発生する「鋭敏化」と、それをLグレードがどう防ぐかを順番に見ていく。
SUS316とSUS316Lの成分比較
核心： SUS316はSUS304にMo（モリブデン）2〜3%を添加した材料。Moが不動態皮膜を補強し、塩化物イオン（Cl⁻）による孔食・隙間腐食に対する耐性を上げる。SUS316LはそのLow-carbon版で、C≦0.030%に下げることで溶接時のCr₂₃C₆炭化物析出（鋭敏化）を防ぐ。
| 元素 | SUS316 | SUS316L | ポイント |
|---|---|---|---|
| C (%) | ≦0.08 | ≦0.030 | Lグレードの本質。低炭素で鋭敏化を抑える |
| Cr (%) | 16〜18 | 16〜18 | 同等。不動態皮膜の基盤 |
| Ni (%) | 10〜14 | 12〜15 | 316Lがやや高い（低炭素による強度低下を補う） |
| Mo (%) | 2〜3 | 2〜3 | SUS304との最大の違い。Mo不在の304では塩化物に弱い |
鋭敏化とは何か
ポイント
ステンレスを400〜900℃に加熱（溶接が典型）すると、炭素がCrと結合してCr₂₃C₆（クロム炭化物）が粒界に析出する。炭化物の周囲はCrが枯渇した「Cr欠乏層」になり、不動態皮膜が維持できなくなる。この状態を「鋭敏化」という。鋭敏化した部位は塩化物環境で優先的に腐食され、溶接ビード沿いに孔食が走る。SUS316Lは炭素量を0.030%以下に絞ることで、析出する炭化物量を下げてCr欠乏を防ぐ。
機械的性質の比較
| 性質 | SUS316 | SUS316L |
|---|---|---|
| 引張強さ（N/mm²） | ≧520 | ≧480 |
| 耐力（N/mm²） | ≧205 | ≧175 |
| 伸び（%） | ≧40 | ≧40 |
| 硬さ | ≦217HBW | ≦217HBW |
| 溶接後の鋭敏化リスク | 高い | 低い |
耐力がSUS316比で30 N/mm²低い点がSUS316Lの唯一の弱点。設計応力が高い構造物では断面積を増やして対応するか、厚さを見直す。
Moが塩化物に強い理由
注意
Moは「添加すれば強くなる」単純な強化元素ではない。塩化物イオンが不動態皮膜を局所的に破壊したとき、CrとMoが協力して新しい皮膜を再生成する速度が上がる仕組みだ。孔食の「起始」を遅らせる効果が主体で、一度大きく孔食が進行した後では力を発揮しにくい。Mo添加の効果は「予防」であって「治療」ではない。
SUS304・SUS316・SUS316L 耐食性比較
使い分けフロー
| 使用条件 | 推奨 | 理由 |
|---|---|---|
| 溶接しない（切削・板金のみ） | SUS316 | 耐力205 N/mm²が使える。コスト有利 |
| 溶接後に塩化物・酸性薬品環境 | SUS316L | 鋭敏化防止が最優先 |
| 医療インプラント・手術器具 | SUS316L | ISO 5832-1で要求。体液のCl⁻に対応 |
| 海水環境・船舶部品 | SUS316L | 塩化物3.5%の環境で溶接部を守る |
| 高温（500℃以上）環境 | SUS316H | 高炭素版。高温クリープ強度が必要 |
| 低温（−196℃以下）環境 | SUS316L | 低炭素で低温靱性確保。LNG配管の標準 |
JIS・海外規格対応表
| JIS | ASTM/UNS | EN | 特徴 |
|---|---|---|---|
| SUS316 | 316 / S31600 | 1.4401 | Mo添加・耐塩化物標準グレード |
| SUS316L | 316L / S31603 | 1.4404 | 低炭素・溶接向け・医療向け |
| SUS316H | 316H / S31609 | 1.4408 | 高炭素・高温強度重視 |
トラブル事例
SUS316で溶接した塩酸配管に孔食が走った
状況化学プラントの塩酸配管をSUS316で溶接施工。数カ月後、溶接ビード近傍に孔食が発生し緊急停止。配管全区間の交換を余儀なくされた。
原因SUS316はC≦0.08%あるため溶接時にCr₂₃C₆が粒界に析出。Moがあっても鋭敏化した粒界では不動態皮膜の再生が追いつかず、溶接部を起点に孔食が拡大した。
対策SUS316Lへ変更。溶接後のストラウス試験で鋭敏化なしを確認して運用再開。以後、同箇所での孔食は発生していない。
医療部品をSUS304で製作したら体液で隙間腐食が進行した
状況整形外科向けインプラントと接触する固定部品を「ステンレスなら問題ない」とSUS304で製造。体液接触6カ月後、接触部に隙間腐食が進行し組織反応が確認された。
原因体液の塩化物濃度は約0.9%。SUS304にはMoがなく、孔食電位が低い。医療用途はISO 5832-1でSUS316Lを明示要求しており、SUS304は規格外だった。
対策SUS316Lへ設計変更。ロット管理（化学成分・機械的性質の証明書取得）を導入し、規格認証を取得。その後、同種トラブルは発生していない。
316Lの耐力が足りない場合の対応
ポイント
SUS316Lの耐力は175 N/mm²（SUS316は205 N/mm²）。設計応力が150 N/mm²を超える構造物では安全係数が下がる。対応策は3つ：
- 板厚・断面積を増やす：設計段階で余裕を持たせる
- 溶接代を最小化する：GTAW・ビーム溶接などで入熱を抑え鋭敏化を低減→SUS316を使える余地が出る
- 析出硬化系ステンレスへ変更：SUS630（17-4PH）等で強度と耐食性を両立
用途別カード
化学プラント配管・タンク（316L）
酸・アルカリ・塩化物を含む薬液を扱う溶接構造。鋭敏化防止が最優先で、316Lが事実上の標準材。
医療機器・手術器具（316L）
体液はCl⁻を0.9%含む。ISO 5832-1で316Lを明示要求。316や304は規格適合しない。
海洋構造物・船舶（316L）
海水の塩化物濃度3.5%。溶接構造なら316L一択。溶接なし・小型部品なら316でもケースによる。
食品・製薬タンク（316L）
CIP洗浄で塩素系洗浄剤を使う。304では孔食リスクがあり、316Lが業界標準。
LNG・低温配管（316L）
−196℃環境。低炭素で低温靱性を確保。LNG設備の配管・バルブはSUS316Lが標準仕様。
選定チェックリスト
SUS316かSUS316Lか
- ☐ 溶接する → SUS316L（鋭敏化防止）
- ☐ 塩化物環境（海水・体液・食塩水）に置く → SUS316L
- ☐ 医療・医薬品・食品関連 → SUS316L（規格要求）
- ☐ 溶接なし・常温・非腐食環境 → SUS316でも可
- ☐ 耐力200 N/mm²以上が必要 → 断面積増加 or SUS316H or SUS630検討
- ☐ 高温運転（500℃以上） → SUS316H
SUS316とSUS316Lの結論
- 2つの違いは炭素量だけ（SUS316：C≦0.08% / SUS316L：C≦0.030%）。常温の非溶接用途では性能差はほぼ出ない。
- 溶接すると炭素量の差が鋭敏化の有無を決める。溶接後に塩化物環境に置くならSUS316Lを選ぶのが現場の基本判断。
- 耐力は316Lが30 N/mm²低い。強度設計に余裕があれば問題ないが、ギリギリの場合は断面見直しを先に行う。
- 医療・海水・LNG・食品の溶接構造は316Lが業界標準。規格で要求されている場合も多い。
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