技術開発ニュース No.170
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研 究 成 果
Results of Research Activities
アンモニア燃焼ガスの工業製品の金属材料への影響調査
Investigation of the effects of ammonia combustion gas on metallic materials in industrial products
アンモニアカーボンフリー燃料の工業活用における知見
脱炭素社会に向けて、燃焼時に CO2 を排出しないアンモニア燃料が期待されている
が、工業製品にアンモニア燃焼ガスが直接触れると、工業製品の金属に変性等の影響を与
える可能性がある。文献調査により、CrMo 鋼では伸び率の低下があることが、また暴
露試験により、窒化層は形成されないが酸化膜が形成されることが分かった。
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執筆者
先端技術応用研究所
先端技術ソリューショングループ
長 伸朗
（1）アンモニア燃焼ガスの成分
はじめに
アンモニア燃焼ガスはアンモニアと空気を混合して燃焼
させて発生させるものであり、主な成分は以下の 4 種類で
脱炭素社会の実現に向けて、産業分野においても燃焼時
ある。
に CO2 を排出しないアンモニア燃料が期待されている。し
①窒素（N₂）…アンモニア（NH₃）の燃焼主生成物で、最
熱する場合、工業製品の金属を変性させるなどの影響を与
②水蒸気（H₂O）…燃焼によって生成される。
える可能性がある。そこで、アンモニア燃焼ガスの工業製
③ NOx（窒素酸化物）…アンモニア燃焼で最大の注意点で
品の金属への影響を把握するために、大阪ガス株式会社の
あり、対策として低 NOx 燃焼技術や排ガス処理（SCR
先端技術研究所と共同で調査を実施した。
など）などがある。
かし、工業製品にアンモニア燃焼ガスを直接接触させて加
も多く出る成分である。
④未燃アンモニア（アンモニアスリップ）…燃え残ったア
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ンモニアである。
工業炉の概要
（2）未燃アンモニアとその濃度
未燃アンモニアは、臭気・環境影響のため極力抑える必
工業炉とは、自動車などの工業製品を製造する過程で材
要がある。この未燃アンモニアが工業製品の金属を変性さ
料を加熱・溶融・熱処理するための加熱設備のことであ
せる可能性がある。
る。金属・セラミックス・ガラス・化学など、さまざまな
工業炉においては、未燃アンモニアが多いと設備腐食・
産業で使われている。第 1 図と第 2 図に工業炉の外観と工
触媒劣化が発生するため、概ね 10 ～ 50 ppm 以下を目
業製品の一例を示す。
指すことが一般的とされている。一方、内閣府 SIP 報告書
加熱源として燃焼ガスや電気が使用され、燃焼ガスを工
「アンモニア燃焼の基礎特性解明と基盤技術開発」（大阪大
業製品に直接接触させたり、電気ヒータの輻射熱で間接的
学・2019 年）では、未燃アンモニアと NOx の合計値が最
に加熱させたりなど、加熱方式には様々な種類がある。
小になる未燃アンモニア濃度が 1,000 ～ 2,000ppm 程度
と報告されている。このため、本調査で取り扱う未燃アン
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アンモニア燃焼ガスの概要
アンモニア燃焼ガスとは、燃料としてアンモニア（NH₃）
を燃焼させたときに発生する排ガスのことであり、燃焼時
モニア濃度は 2,000ppm（0.2%）とした。
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文献調査
既往のアンモニアやアンモニア燃焼ガスの金属材料への
に特有の課題がある。
影響に関する論文等を調査し、従来の知見を整理した。そ
の文献の一覧が第 1 表である。
アンモニアガスによる腐食が大きいのは、アンモニア合
成などの高温高圧プロセスの金属素材であることから、第
1 表において、アンモニア濃度が 1％以上の高濃度での事
例が大半を占めた。また、全てが鉄とステンレスに関する
ものであり、アルミニウムに関するものはなかった。
一方、実際の工業炉で発生する未燃アンモニアを想定す
れば、アンモニア濃度が小さい 1％未満を対象とした文献
第 1 図 工業炉の一例
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技術開発ニュース 2026／No.170
第 2 図 工業製品の一例
は、大阪大学の事例のみであった。
この大阪大学の事例は、軟鋼・CrMo 鋼・19Cr-12Ni-
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