建築・土木で使われるSUS304の全解説：性質・耐食性・加工・設計上の注意点と代替材比較

2025年12月24日 最終更新日時 : 2025年12月24日 エバープレイ編集部

SUS304とは何か — 基本概説

SUS304は日本の表示で、もっとも一般的に使われるオーステナイト系ステンレス鋼の一つです。国際的にはAISI 304（あるいはUNS S30400）に相当し、Cr（クロム）約18％、Ni（ニッケル）約8％を主成分とするため「18-8ステンレス」とも呼ばれます。優れた耐食性、加工性、成形性を兼ね備え、建築・土木分野では手摺、外装、内装、配管、タンクなど広範な用途で利用されます。

化学成分と規格

代表的な化学成分は以下の通り（質量％、規格や品種により若干差があります）。

  • Cr（クロム）：約18.0–20.0％
  • Ni（ニッケル）：約8.0–10.5％
  • C（炭素）：≤0.08％（SUS304、低炭素のSUS304Lは≤0.03％）
  • Mn（マンガン）：≤2.0％程度
  • Si（ケイ素）：≤1.0％程度
  • P（リン）およびS（硫黄）：微量（規格で制限）

SUS304の物理・機械的性質は製品形状（板、棒、鋼管）や熱処理状態により変わりますが、一般的な特性としては比重約7.9 g/cm3、弾性係数約193 GPa、熱膨張係数は20℃付近で約17·10^-6 /K程度です。

機械的性質（目安）

  • 引張強さ：製品・状態で異なるが概ね約500–700 MPaの範囲
  • 耐力（0.2%オフセット）：約200–310 MPa（板厚や加工履歴で変動）
  • 延性：高く、冷間加工で加工硬化する特性を持つ

これらの数値は設計に使用する際は必ず供給元の材質証明書（mill test certificate）やJIS/ASTMなどの規格値を確認してください。

耐食性の特徴と限界

SUS304は大気環境や多くの化学雰囲気、食品設備や医療機器など中性～弱酸性領域で良好な耐食性を示します。クロムにより表面に不動態皮膜が形成され、これが耐食性の基礎です。

しかし下記のような条件では注意が必要です：

  • 塩化物イオン（Cl−）の存在：海岸近傍や塩化物を含む洗浄環境では孔食や応力腐食割れ（SCC：stress corrosion cracking）のリスクが高まる。耐食性が不十分な場面ではSUS316（Mo添加）などの耐孔食性の高い材料が推奨される。
  • 高温下での脆弱化：炭素含有量のため溶接熱影響部や425–870℃付近の範囲で析出物ができると粒界腐食（intergranular corrosion）を起こすことがある。これを避けるため厚板や溶接部には低炭素種（304L）やTi/Nbで安定化した鋼が用いられる。
  • クレービング（すきま腐食）や不適切な設計による局部的な腐食促進

建築・土木での代表的な用途

  • 手摺・ガードレール、階段、バルコニー：外観と耐久性を両立するためによく採用される。
  • 外装パネル・ファサード：耐候性と美観維持のために用いられるが、海沿いや工業地帯では材種選定に注意。
  • 配管・ダクト：給排水や換気ダクト、給水配管の一部に使用される。
  • タンク・容器：食品・飲料関連の貯蔵・加工設備に適する。
  • 固定具・ボルト類：構造用にはSUS304が使われることもあるが、海岸部や厳しい環境ではSUS316に置き換えられることが多い。

設計上の注意点（建築・土木向け）

  • 環境評価：設置場所の塩害レベル、排気ガス（SOx/NOx）、工場近接などを考慮し、SUS304が適切かどうか検討する。海岸近くや塩水に曝される箇所ではSUS316や高耐食材の採用を検討。
  • ディテール設計：水が溜まる箇所やすき間（クレバス）を作らない、排水と乾燥を容易にする勾配や孔を設けるなどのディテールを採用することで局部的な腐食を防止できる。
  • 異種金属接触：碳素鋼や亜鉛めっき鋼との直接接触でガルバニック腐食が起きる可能性があるため、絶縁材の挿入や接触部設計に注意する。
  • 表面仕上げと清掃計画：錆斑や汚れの定着を防ぐために適切な仕上げ（ヘアライン、ミラー、電解研磨等）を選び、定期点検・洗浄計画を定める。

加工・成形・溶接のポイント

SUS304は延性が高く、冷間加工やスタンピング、曲げ加工に適しています。ただし加工硬化により成形性が低下するため、プレスや曲げの際には適切な金型設計と加工順序の最適化が必要です。必要に応じて中間アニール（焼なまし）を行うことで加工性を回復できます。

溶接は比較的容易で、充填材にはER308/ER308L系が一般的に使われます。溶接による高温領域では前述の炭素による感受性（粒界腐食）が問題となることがあるため、特に薄肉では一般的に問題になりにくいが、厚板や高温で使用する場合は低炭素種（304L）や溶接後の溶体化処理（solution annealing）を検討します。

溶接収縮変形や熱影響を最小限にするための施工管理（熱入力の制御、溶接順序、仮付け法など）も重要です。

表面仕上げ・パッシベーション・メンテナンス

  • 仕上げ：建築用途ではヘアライン（Brushed）、ミラー（鏡面）、サテンなどさまざまな仕上げが使われる。外装や手摺にはザラツキが少なく汚れがつきにくい仕上げが好まれる。
  • 電解研磨（Electropolishing）：微細な凹凸を除去して不動態皮膜を改善し、耐食性と光沢を向上させる。特に食品・医薬分野や外装での耐久性が重要な場合に有効。
  • 化学的パッシベーション：硝酸やクエン酸系処理で表面の鉄分を除去し、安定した不動態膜を形成する。施工後は流水で十分に洗浄する。
  • 清掃：汚れや塩分の堆積を防ぐために定期的な洗浄（真水や中性洗剤）が推奨される。酸性・塩素系洗剤は表面を傷める場合があるので注意。

耐久性・寿命設計と維持管理

SUS304は適切な環境であれば長期にわたり美観と機能を維持します。建築・土木設計においては目標寿命（例：30年、50年）と必要なメンテナンス頻度を早期に決め、コスト評価（初期費用 vs 維持費）を行うことが重要です。例えば海岸地域では初期費用が高くともSUS316を採用した方が長期的には有利になるケースがあります。

腐食トラブルの予防策

  • 材料選定の徹底：設置環境に応じてSUS304、304L、316、436など適切なグレードを選ぶ。
  • 機械的設計：水の滞留防止、掃除・点検の容易化、脱落しやすい部材の防止。
  • 施工管理：溶接後のバリ取りとパッシベーション、溶接手順書に基づく施工。
  • 異材接触の回避：電気的絶縁や防食処理でガルバニック腐食を抑制。

代替材料と比較

  • SUS316（18Cr-12Ni-Mo）：塩化物環境や海岸部での耐孔食性・耐SCC性が優れる。コストは高め。
  • デュプレックス系ステンレス：耐応力腐食割れと強度が高く、薄肉化設計に有利。ただし加工・溶接に注意が必要。
  • 被覆鋼（めっき・コーティング）：初期費用を抑える代替だが、傷や剥がれで局部腐食が進行するリスクがある。

環境・リサイクル性・持続可能性

ステンレス鋼は高いリサイクル率を持ち、SUS304もリサイクル材として再利用されることが多い。建築材として解体・リサイクルを見越した設計は、ライフサイクル評価（LCA）上で有利になります。また、耐久性が高いため長寿命化によりトータルの環境負荷を低減できます。

実務的なチェックリスト（設計〜施工〜維持）

  • 設計段階：設置環境の塩害度評価、材種選定理由の明記、ディテールでの水抜き設計、異種金属の分離。
  • 施工段階：材質証明書の確認、溶接管理、パッシベーション工程の実施、目視と非破壊検査。
  • 維持管理：定期点検（外観、腐食斑の確認）、清掃計画と記録。

まとめ

SUS304は建築・土木分野で最も広く使われるステンレス鋼の一つで、加工性・耐食性・美観のバランスに優れます。しかし、塩化物環境や高温下での粒界腐食・応力腐食割れのリスクがあるため、用途や設置条件を慎重に評価し、必要に応じて304Lや316、デュプレックス等の代替材を検討することが重要です。設計段階での環境評価、適切なディテール設計、施工管理、そして定期的な維持管理が長期耐久性を確保する鍵となります。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
前の記事
STPWの定義確認と執筆前のヒアリングNew!!
2025年12月24日
次の記事
Sトラップとは何か？仕組み・問題点・対策を建築・土木の視点で徹底解説New!!
2025年12月24日