PMI試験 XRF vs OES 解釈ガイド：ステンレス継手向け

なぜこれが重要なのか

ポジティブマテリアルアイデンティフィケーション（PMI）は、継手の合金グレードがMTCと一致することを確認するためにバイヤーが使用する非破壊検査方法です。現場で使用される2つの方法は、X線蛍光分析（XRF）と発光分光分析（OES）です。それぞれに厳しい限界があります。XRFは炭素を読み取れないため、316と316Lの区別ができません。これらの限界を理解せずにPMIレポートを読むことは、誤ったグレードの材料が受け入れられ、そのまま使用される最も一般的な原因です。このPMI試験ガイドでは、XRFとOESの解釈の違いと、発注書に何を記載すべきかを説明します。

規律あるPMI試験のワークフロー（スクリーニングにはXRF、炭素が重要な場合はOES）は、すべての合金継手購入を保護します。

方法別の内訳

XRF（X線蛍光分析） ハンドヘルドXRFガンはX線で試料を励起し、各元素の蛍光を読み取ります。最も一般的なPMIツールであり、ポータブルで高速（5〜30秒）、試料を損傷しません。限界：マグネシウムより軽い元素を確実に検出できないため、炭素を定量化できません。つまり、XRFは316の化学組成を確認できても、炭素含有量が≤0.030％（316L）か最大0.08％（316）かを判別できません。Cr、Ni、Mo、Mn、Cu、Ti、Nb、V、W、Feは読み取れます。

OES（発光分光分析） スパークまたはアークが試料表面に小さなクレーターを蒸発させ、プラズマからの光を元素波長に分割し、強度を濃度に変換します。ポータブルOES（アルゴンパージ付き）は炭素を約0.01％まで読み取れ、さらにB、P、S、Si、Alも読み取れます。トレードオフ：OESは小さな（約3 mm）燃焼痕を残し、アルゴンボンベが必要です。

LIBS（レーザー誘起ブレークダウン分光法） は、炭素に敏感なPMIでますます使用される第3の方法です。OESよりも高速に炭素を読み取れますが、検出限界はやや高くなります。

レポートの読み方

適切なPMIレポートには以下が記載されている必要があります：

• 機器のメーカー、型式、シリアル番号
• 校正証明書の参照番号と日付
• 試験方法（XRF/OES/LIBS）と規格（グレード識別にはASTM E1476、ステンレスXRFにはASTM E572）
• ヒート番号と個片ID
• 測定値と規格範囲を示す元素表
• 個片ごとの合格/不合格
• オペレーター名と資格（ASNT TC-1A レベルIIが一般的）

316 vs 316L — 炭素の問題

ASTM A403 WP316の炭素限度は最大0.08％、WP316Lは最大0.030％です。現場のXRFでは区別できません。許容されるワークフローは以下の通りです：

• 個片ごとにOES（またはLIBS）を使用して炭素を直接読み取る、または
• XRFでCr/Ni/Moを確認し、かつヒートからのトレーサブルなミル化学組成（炭素報告あり）を要求する。

同じ論理は、炭素が規格を定義する304 vs 304L、321 vs 347、および低合金クロムモリブデングレードにも適用されます。

よくあるバイヤーの間違い

• 炭素を示していない316L材料のXRFレポートを受け入れる — 結果は未確認です。
• %信頼度（機器のマッチスコア）とグレード確認を混同する；ガンは実際には規格内でなくても「最も近い」とマッチする可能性があります。
• 検証サンプルをスキップする — 各シフトの開始時には必ず既知の参照サンプルを含めてください。
• 校正証明書を要求しない；校正されていないガンは偏った数値を示します。
• 安全上重要なサービスのためにヒートあたり1個のみサンプリングする；API 578や多くのクライアント仕様では、合金材料に対して100％PMIを要求します。

バイヤーのチェックリスト

• [ ] 用途に応じた方法の指定（炭素が重要な場合はOESまたはLIBS）
• [ ] サンプリング計画の記載（重要な場合は個片ごと、一般的な場合はヒートごと）
• [ ] 12ヶ月以内の校正証明書
• [ ] オペレーター資格の記載
• [ ] 規格範囲と個片ごとの合格/不合格を示す元素表
• [ ] 参照サンプルデータの添付
• [ ] MTCのヒート番号と相互参照されたレポート

サンプル発注書条項

「すべてのステンレスおよび合金材料に対して、全数のPMIを要求する。方法：炭素が判定基準を定義するグレード（例：304L、316L、P11、P22、P91）にはOESまたはLIBS。ミル化学組成で炭素が確認されている標準ステンレスのグレードスクリーニングにはXRFを許容する。PMIレポートには元素表、機器校正証明書、およびASNT TC-1A レベルIIオペレーター資格を添付して提出すること。」

当社では、ステンレス304/304L、316/316L、二相ステンレス2205、クロムモリブデングレードのシームレス突合せ溶接配管継手および鍛造フランジを取り扱っています。サンプルPMIレポートをご希望の場合は、お問い合わせページからリクエストいただくか、証明書ページで過去のレポートをご覧ください。

出典

• Thermo Fisher PMI XRF vs OES vs LIBS: https://www.thermofisher.com/blog/metals/pmi-technologies-whats-the-difference-between-xrf-libs-and-oes/
• API 578 PMI overview (Piping World): https://www.piping-world.com/guidelines-for-positive-material-identification-pmi
• Element Materials PMI service: https://www.element.com/materials-testing-services/positive-material-identification-pmi-testing
• Eastern Applied XRF vs OES: https://www.easternapplied.com/xrf-technology-blog/alloy-analysis-xrf-oes-options
• Acuren PMI services: https://www.acuren.com/engineering/field-engineering/positive-material-identification/