JP2003119557A - 耐食性部材、耐食性部材の製造方法およびメチオニンの製造装置 - Google Patents

耐食性部材、耐食性部材の製造方法およびメチオニンの製造装置

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JP2003119557A
JP2003119557A JP2001314859A JP2001314859A JP2003119557A JP 2003119557 A JP2003119557 A JP 2003119557A JP 2001314859 A JP2001314859 A JP 2001314859A JP 2001314859 A JP2001314859 A JP 2001314859A JP 2003119557 A JP2003119557 A JP 2003119557A
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JP
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corrosion
corrosion resistant
film
coating
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JP2001314859A
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Yoshihisa Tokumasu
徳増善久
Kazuo Fujita
藤田和夫
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Sumitomo Chemical Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 腐食雰囲気下、特に5−(β−メチルメルカ
プトエチル)ヒダントインを炭酸カリウム存在下に加水
分解してメチオニンを製造する工程に使用される装置内
の腐食雰囲気下であっても、耐食性に優れる耐食性部
材、耐食性部材の製造方法および前記耐食性部材からな
るメチオニンの製造装置を提供することである。 【解決手段】 本発明の耐食性部材は、ステンレス鋼基
材上にアンダーコートとして形成された中間皮膜と、こ
の中間皮膜上に形成され封孔処理されたZrO 2皮膜と
を備えている。この耐食性部材の製造方法は、ステンレ
ス鋼基材上に溶射によりアンダーコートとして中間皮膜
を形成する工程と、この中間皮膜上に溶射によりZrO
2皮膜を形成する工程と、このZrO2皮膜を封孔処理す
る工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、腐食雰囲気下、特
に5−(β−メチルメルカプトエチル)ヒダントインを
炭酸カリウムの存在下で加水分解してメチオニンを製造
する工程に使用される装置内の腐食雰囲気下で使用する
のに適した耐食性部材、耐食性部材の製造方法および前
記耐食性部材からなるメチオニンの製造装置に関する。
【従来の技術】
【0002】一般に、腐食を受けやすい雰囲気下で使用
される材料には、ステンレス鋼が用いられることが多
い。しかしながら、激しい腐食を受ける雰囲気下、例え
ばメチオニンの製造工程の一部である加水分解工程など
においては、厚み3mm程度のSUS304を使用した
加水分解反応器が腐食により数ヶ月で貫通してしまうこ
ともある。
【0003】上記のメチオニン製造における加水分解工
程は、5−(β−メチルメルカプトエチル)ヒダントイ
ンを炭酸カリウム存在下に加水分解してメチオニンを製
造するものである。この加水分解反応は、一般に圧力が
約5〜15kg/cm2G、温度が約150〜200℃
の反応条件下で行われている。この加水分解条件におい
ては、使用される装置が、雰囲気中の液相、気相を問わ
ず極めて激しい腐食を受ける。
【0004】このような課題を解決し耐食性を向上させ
るために、本出願人は先に、装置材料としてCr元素2
1.0〜30.0%、Ni元素4.5〜11.0%、M
o元素2.5〜5.0%、N元素0.05〜0.35%
を含有するステンレス鋼を使用するメチオニンの製造方
法を提案した(特開平11−217370号公報)。
【0005】しかしながら、上記装置材料を使用した場
合であっても、徐々にではあるが、0.1〜0.2(m
m/年)程度の腐食速度で腐食が進行する。特に装置材
料の溶接部分が腐食を受けやすい傾向にある。したがっ
て、長期の使用期間中には、定期点検などを頻繁に行う
ことが必要であり、また、一定期間ごとに腐食部分の溶
接補修などを行う必要があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、腐食
雰囲気下、特に5−(β−メチルメルカプトエチル)ヒ
ダントインを炭酸カリウム存在下に加水分解してメチオ
ニンを製造する工程に使用される装置内の腐食雰囲気下
であっても、耐食性に優れる耐食性部材、耐食性部材の
製造方法および前記耐食性部材からなるメチオニンの製
造装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の耐食性部材は、
特に高腐食雰囲気下で使用するのに適した耐食性部材で
あって、ステンレス鋼基材上にアンダーコートとして形
成された中間皮膜と、この中間皮膜上に形成され封孔処
理されたZrO2皮膜とを備えたことを特徴とする。こ
こで、アンダーコートとして形成された前記中間皮膜
は、基材とZrO 2皮膜の両方に対して密着性を有する
ものが使用される。これにより、ステンレス鋼基材に、
封孔処理されたZrO2皮膜による優れた耐食性を付与
することができ、しかも前記中間皮膜により基材とZr
2皮膜との高い密着性を得ることができる。
【0008】本発明における前記中間皮膜はFe−Cr
合金であるのが好ましい。このFe−Cr合金は、基材
であるステンレス鋼とZrO2皮膜の両方に対して密着
性が優れるだけでなく、Fe−Cr合金自体が耐食性に
優れているので、これにより得られる耐食性部材は、よ
り耐食性が優れたものとなる。
【0009】本発明における前記ステンレス鋼基材はC
r元素21.0〜30.0%、Ni元素4.5〜11.
0%、Mo元素2.5〜5.0%、N元素0.05〜
0.35%を含有するものであるのが好ましい。この組
成のステンレス鋼は耐食性が優れているので、本発明に
より得られる耐食性部材の耐久性がより向上する。
【0010】本発明の耐食性部材の製造方法は、特に高
腐食雰囲気下で使用するのに適した耐食性部材の製造方
法であって、ステンレス鋼基材上に溶射によりアンダー
コートとして中間皮膜を形成する工程と、この中間皮膜
上に溶射によりZrO2皮膜を形成する工程と、このZ
rO2皮膜を封孔処理する工程とからなることを特徴と
する。
【0011】本発明のメチオニンの製造装置は、5−
(β−メチルメルカプトエチル)ヒダントインを炭酸カ
リウムの存在下で加水分解してメチオニンを製造する工
程に使用される装置であって、この装置が前記耐食性部
材からなることを特徴とする。
【0012】なお、本発明において「装置」とは、メチ
オニン製造装置の一部または全部のことをいい、例えば
加水分解処理を行う処理槽、この処理槽に付属する配
管、弁などを含む。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を詳細
に説明する。本発明の耐食性部材は、高腐食雰囲気下で
使用するのに適した耐食性部材であって、ステンレス鋼
基材上にアンダーコートとして形成された中間皮膜と、
この中間皮膜上に形成され封孔処理されたZrO2皮膜
とを備えたものである。
【0014】前記高腐食雰囲気とは、SUS304など
のように一般に耐食性部材として使用されるステンレス
鋼がこの雰囲気中に曝されると激しい腐食を受けるよう
な雰囲気のことをいい、具体的には、例えば前記した5
−(β−メチルメルカプトエチル)ヒダントインを炭酸
カリウム存在下に加水分解してメチオニンを製造する工
程に使用される装置内雰囲気などのことをいう。
【0015】前記基材としては、ステンレス鋼であれば
特に限定されないが、好ましくはCr元素21.0〜3
0.0%、Ni元素4.5〜11.0%、Mo元素2.
5〜5.0%、N元素0.05〜0.35%を含有する
ものが良い。このような組成を有する市販のステンレス
鋼としては、例えばSUS329J4L、SCS10、
UNS S39274、UNS S32750などが挙
げられ、これらの使用が経済的である。
【0016】アンダーコートとして形成される前記中間
皮膜は、基材とZrO2皮膜の両方に対して密着性を有
するものであれば特に限定されないが、好ましくはFe
−Cr合金であるのが良い。Fe−Cr合金は、それ自
体が優れた耐食性を有しているからである。このFe−
Cr合金に含まれるFeとCrの比率は、Fe/Crが
20/80〜30/70程度であるのが好ましい。
【0017】本発明において、前記中間皮膜およびZr
2皮膜は例えば溶射により形成することができる。こ
の溶射方法としては、特に限定されず、例えば大気プラ
ズマ溶射、フレーム溶射などを使用することができる。
また、溶射前には、基材と中間被膜との密着性を向上さ
せるために、ステンレス鋼基材にブラスト法などによっ
て前処理を行うのが好ましい。
【0018】溶射条件としては、大気プラズマ溶射によ
る場合、熱源の温度は5000〜8000℃程度、粒子
速度は150〜200m/秒程度とするのが一般的であ
る。また、中間被膜およびZrO2皮膜のそれぞれの厚
みは、溶射時間などにより調節することができ、特に限
定されないが、好ましくは前記中間皮膜の厚みが約50
〜100μmで、前記ZrO2皮膜の厚みが約50〜1
50μmであるのがよい。これらの膜厚が過度に薄いと
十分な耐食性が得られず、過度に厚いと皮膜の密着性が
低下するので好ましくない。
【0019】上記のような方法により得られたZrO2
皮膜は、通常、多くの気孔部分が存在するため、このま
までは優れた耐食性は得られない。そこで、ZrO2
膜上に残存する気孔部分を封孔剤により封孔処理する。
この封孔剤としては、ZrO 2皮膜に良く浸透し、Zr
2皮膜に悪影響を及ぼさず、耐食性を有するものであ
れば特に限定されない。これらの条件を満足する有機系
封孔剤としては、例えば主成分が、アクリル樹脂、フッ
素樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ナイロン、ポリウレタン樹脂、フ
ェノール樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシメラミン樹
脂、パラフィン、グリースなどを使用することができ
る。また、無機系の封孔剤としては、例えばシリコーン
樹脂などを使用することができる。封孔処理の方法とし
ては、例えば、上記封孔剤を適当な溶剤で溶解させたも
のを刷毛塗り、スプレーなどにより塗布する方法が使用
できる。これにより、極めて優れた耐食性部材が得られ
る。
【0020】上記のようにして得られた耐食性部材は、
前記したように、5−(β−メチルメルカプトエチル)
ヒダントインを炭酸カリウム存在下に加水分解してメチ
オニンを製造する工程に使用される装置に好適に使用す
ることができる。このような高腐食雰囲気下で長期間に
わたり使用した場合であっても、優れた耐食性を維持す
ることができる。
【0021】なお、本発明にいう「高腐食雰囲気」は、
上記一実施形態で示したメチオニンを製造する工程に使
用される装置内雰囲気に限定されず、その他の腐食雰囲
気、例えばSUS304などの一般的な耐食性部材が腐
食を受けるような雰囲気なども含む。
【0022】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明について説明す
るが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものでは
ない。
【0023】実施例1 <耐食性部材サンプルの作製>本実施例では、図1
(a)、(b)に示す耐食性部材を供試材料として用い
た。図1(a)は耐食性部材の平面図であり、(b)は
側面図である。ステンレス鋼基材1としては、SUS3
29J4L(厚み2mm)を用いた。この基材1を2枚
用意し、溶接部2において溶接した。ついで、溶接され
た基材1、1表面に、アルミナ系グリッドでブラスト法
による前処理を行った(空気圧:約10kg/c
2)。ついで、大気プラズマ溶射により基材1、1上
に中間皮膜3を形成した。中間皮膜3の材料としては、
Fe−Cr合金(Fe含有量20〜30重量%、Cr含
有量80〜70重量%)を用いた。ついで、大気プラズ
マ溶射により前記中間被膜3上にZrO2皮膜4を形成
した。最後に、封孔剤(フッ素樹脂であるポリテトラフ
ルオロエチレンを使用)を常温でZrO2皮膜4上に適
量刷毛塗りし乾燥させることによって封孔処理し、耐食
性部材サンプルを得た。
【0024】<耐食試験>上記で得られた耐食性部材サ
ンプルの耐食性を確認するために、5−(β−メチルメ
ルカプトエチル)ヒダントインを炭酸カリウムの存在下
で加水分解してメチオニンを製造する工程に使用される
加水分解装置内において、耐食試験(腐食速度の測定)
を行った。すなわち、前記加水分解装置内の液相部に前
記耐食性部材サンプルを浸漬した状態でメチオニンの製
造を1年間継続して実施した。試験前と1年後の溶射皮
膜の厚みを測定し、その差を腐食による皮膜減量とし、
1年あたりの皮膜減量を腐食速度として算出した。な
お、試験前の溶射皮膜の厚みは、予め皮膜形成前の基材
1の厚みをマイクロメータで測定しておき、皮膜形成後
に再度マイクロメータで基材1と皮膜との合計厚みを測
定し、その差を求めることにより測定した。また、試験
後の溶射皮膜の厚みは、サンプルの断面を顕微鏡観察す
ることにより測定した。測定結果を表1に示す。
【0025】実施例2 封孔剤としてアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)
を用いた他は、実施例1と同様にして腐食速度の測定を
行った。測定結果を表1に示す。
【0026】比較例1 実施例1と同様にして基材1、1上にFe−Cr合金に
よる皮膜を形成した。ついで、封孔剤(フッ素樹脂であ
るポリテトラフルオロエチレンを使用)を常温で前記皮
膜上に適量刷毛塗りし乾燥させることによって封孔処理
し、耐食性部材サンプルを得た。この耐食性部材サンプ
ルを用いて実施例1と同様の耐食試験方法により腐食速
度の測定を行った。測定結果を表1に示す。
【0027】比較例2 封孔剤としてアクリル樹脂(ポリメタクリル酸メチル)
を用いた他は、比較例1と同様にしてFe−Cr合金に
よる皮膜を形成した。この耐食性部材サンプルを用いて
実施例1と同様の耐食試験方法により腐食速度の測定を
行った。測定結果を表1に示す。
【0028】比較例3 供試材料としてSUS329J4L(溶射による皮膜を
形成していない)を用いた他は、実施例1と同様の耐食
試験方法により腐食速度の測定を行った。測定結果を表
1に示す。
【0029】
【表1】
【0030】表1に示すように、実施例1および実施例
2は1年経過後も腐食が認められなかったことから、比
較例1〜3と比較して、極めて優れた耐食性を有するこ
とが確認できた。
【0031】
【発明の効果】本発明の耐食性部材は、ステンレス鋼基
材上にアンダーコートとして中間皮膜を有し、この中間
皮膜上に封孔処理されたZrO2皮膜を有しているの
で、たとえ高腐食雰囲気下で使用される場合であって
も、優れた耐食性を有するという効果がある。
【0032】また、本発明の耐食性部材の製造方法によ
れば、腐食雰囲気下で使用できる優れた耐食性部材を得
ることができるという効果がある。
【0033】本発明のメチオニンの製造装置によれば、
装置材料として前記耐食性部材を使用しているため、た
とえ5−(β−メチルメルカプトエチル)ヒダントイン
を炭酸カリウム存在下に加水分解してメチオニンを製造
する雰囲気下、すなわち高腐食雰囲気下であっても、装
置が腐食することがないので、長期間、安定して連続運
転ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は実施例において用いた耐食性部材サン
プルを示す平面図であり、(b)は実施例において用い
た耐食性部材サンプルを示す側面図である。
【符号の説明】
1 基材 2 溶接部 3 中間皮膜 4 ZrO2皮膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C22C 38/44 C22C 38/44 C23C 4/08 C23C 4/08 4/18 4/18 Fターム(参考) 4H006 AA04 AC46 AC52 BA02 BA32 BD83 BE60 TA04 TB52 TC34 4K031 AA01 AB03 CB07 CB11 CB42 DA01 DA04 FA08

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ステンレス鋼基材上にアンダーコートとし
    て形成された中間皮膜と、この中間皮膜上に形成され封
    孔処理されたZrO2皮膜とを備えたことを特徴とする
    耐食性部材。
  2. 【請求項2】前記中間皮膜がFe−Cr合金である請求
    項1記載の耐食性部材。
  3. 【請求項3】前記ステンレスがCr元素21.0〜3
    0.0%、Ni元素4.5〜11.0%、Mo元素2.
    5〜5.0%、N元素0.05〜0.35%を含有する
    ものである請求項1または2記載の耐食性部材。
  4. 【請求項4】ステンレス鋼基材上に溶射によりアンダー
    コートとして中間皮膜を形成する工程と、この中間皮膜
    上に溶射によりZrO2皮膜を形成する工程と、このZ
    rO2皮膜を封孔処理する工程とからなることを特徴と
    する耐食性部材の製造方法。
  5. 【請求項5】5−(β−メチルメルカプトエチル)ヒダ
    ントインを炭酸カリウムの存在下で加水分解してメチオ
    ニンを製造する工程に使用される装置であって、この装
    置が請求項1〜3のいずれかに記載の耐食性部材からな
    ることを特徴とするメチオニンの製造装置。
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