1. はじめに
ステンレス鋼は、その優れた耐食性から広範な産業分野で使用されている代表的な金属材料である。化学プラント、食品製造、医療機器、建築構造物など、腐食が許されない環境下において信頼性の高い材料として評価されている。その耐食性の主な要因は、表面に形成される「不動態皮膜」と呼ばれる極めて薄く緻密な酸化クロムの膜によるものであり、この膜が金属の腐食を防いでいる。
しかしながら、この不動態皮膜は絶対的なものではなく、特定の環境条件下において破壊、あるいは局所的に劣化することで腐食が発生する。特にステンレス鋼の母材、すなわち加工や熱処理を受けていない部分で生じる腐食を「母材腐食」と呼ぶ。以下では、母材腐食のメカニズム、原因、主な腐食形態、対策について詳述する。
2. 母材腐食の原因
(1) 不動態皮膜の破壊
ステンレス鋼の耐食性は、不動態皮膜によって維持されている。この皮膜は空気中の酸素によって自然に形成されるが、塩化物イオン（Cl⁻）、硫黄化合物、強酸・強アルカリ環境などの存在により破壊されることがある。皮膜が破壊されると、その部分が腐食の進行点となる。
(2) 表面汚染や付着物
塩分、油、鉄粉、化学薬品などの汚染物質が母材表面に付着すると、局部的な腐食セルが形成され、点食や隙間腐食の原因となる。特に、食品工場や沿岸地域などでは塩分の付着が問題となることが多い。
(3) 酸素濃淡差
溶存酸素の分布が不均一になると、酸素濃度の高い部分がカソード、低い部分がアノードとなり、腐食電池が形成される。これにより局部腐食が進行する。水たまりや汚れがこれを誘発する。
3. 母材腐食の主な形態
(1) 点食（ピッティング腐食）
ステンレス鋼で最もよく見られる局部腐食の一種。塩化物イオンなどによって不動態皮膜が局所的に破壊され、金属内部へ深く狭く浸食される。外観では小さな孔であっても、内部に向かって深く進行するため、機械的強度が大きく低下するおそれがある。
(2) 隙間腐食（クリービス腐食）
ガスケット、ボルト、重ね継手などの狭い隙間で発生。隙間内では酸素供給が乏しくなり、そこがアノードとなって腐食が進行する。点検が困難な場所で発生しやすく、実用上厄介な腐食である。
(3) 全面腐食（均一腐食）
比較的まれではあるが、強酸や強アルカリ環境に長期間暴露されることで、不動態皮膜が維持されず、ステンレス鋼全体が均等に腐食することがある。このような場合、母材の厚さ全体が減少し、構造的な問題を引き起こす。
(4) 微生物腐食（MIC）
特定の環境、特に湿度の高い場所や水系環境では、硫酸還元菌や鉄酸化菌などの微生物によって腐食が誘発されることがある。微生物が生成する代謝物が不動態皮膜を破壊する。
4. 母材腐食の評価と検出
腐食の初期段階では外観上明確な変化が見られないこともあるため、以下のような方法で評価を行う必要がある：
- 外観検査（変色、孔食の有無）
- 非破壊検査（渦流探傷、超音波厚さ測定）
- 表面分析（SEM、XPS、AESによる皮膜調査）
- 腐食試験（ASTM G48、JIS G0570など）
5. 母材腐食の防止対策
(1) 材料の選定
使用環境に応じて、適切なステンレス鋼種を選ぶことが基本である。たとえば、塩化物の多い環境ではSUS304ではなく、モリブデンを含有したSUS316、さらに高耐食性のSUS317Lや二相ステンレス鋼（SUS329J4Lなど）を用いる。
(2) 表面処理
酸洗いや電解研磨、パッシベーション処理などにより、表面の酸化スケールや異物を除去し、不動態皮膜の形成を促す。これにより、皮膜の均質性が高まり、局部的な腐食リスクを低減できる。
(3) 清掃と保守管理
使用中は定期的に清掃を行い、塩分や汚染物を除去する。特に食品機械や化学プラントでは洗浄水の管理や洗浄手順の標準化が重要である。
(4) 排水・換気・構造設計
水が溜まりにくい設計、換気の良い配置、隙間や接合部の簡素化など、腐食因子が溜まりにくい設計上の配慮が求められる。
6. まとめ
ステンレス鋼は優れた耐食性を持つものの、使用環境や管理状況によっては母材腐食が進行する可能性がある。特に不動態皮膜の破壊や、汚染物の付着、酸素濃淡差などが母材腐食を引き起こす要因となる。腐食の形態には点食、隙間腐食、全面腐食などがあり、それぞれに応じた対策が必要である。
腐食の防止には、適切な材料選定、表面処理、構造設計、日常の清掃・保守など、複合的な対策を講じることが重要である。ステンレス鋼は「錆びない」金属ではなく、「錆びにくい」金属であるという理解のもと、科学的かつ実践的な管理を行うことが、腐食の最小化につながる。
