JP2008151675A - Device for testing delayed fracture - Google Patents

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JP2008151675A JP2006340713A JP2006340713A JP2008151675A JP 2008151675 A JP2008151675 A JP 2008151675A JP 2006340713 A JP2006340713 A JP 2006340713A JP 2006340713 A JP2006340713 A JP 2006340713A JP 2008151675 A JP2008151675 A JP 2008151675A
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Takeshi Seguchi
剛 瀬口
Masatoshi Oguro
雅俊 小黒
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably maintain test conditions and suppress deviations in the evaluation of delayed fracture in a device for testing delayed fracture. <P>SOLUTION: The device 10 comprises a load testing section 12 for dipping a test specimen 8 into a test liquid using a test vessel 20 and providing a tensile load; a circulation testing liquid tank 40 for circulating the test liquid between the vessel 20 and the tank 40 itself, a new liquid tank 60 for accommodating a new test liquid; and an opening/closing valve provided between the circulation testing liquid tank 40 and the new liquid tank 60; and a heater 60 provided in the circulation testing liquid tank 40 and connected to a thermal source 48 for a heater. The pH adjusting section 72 of a controller 70 controls the opening/closing valve 50 to adjust the pH value of a test liquid 82 based on the detected value of a pH detector 42; a temperature adjusting section 47 adjusts the thermal source 48 for a heater to control the temperature of the test liquid 82 based on the detected value of a test liquid thermometer 44. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は遅れ破壊試験装置に係り、特に、試験片に試験液を供給して鉄鋼材料の遅れ破壊特性を評価する遅れ破壊試験装置に関する。   The present invention relates to a delayed fracture test apparatus, and more particularly to a delayed fracture test apparatus that supplies a test liquid to a test piece to evaluate delayed fracture characteristics of a steel material.

高強度鉄鋼材料において、腐食環境下で引張応力を負荷すると、所定時間後に破壊を起こす応力腐食割れまたは遅れ破壊と呼ばれる現象が知られている。遅れ破壊の原因としては、酸洗い、メッキ処理等によって鋼材に水素が導入され、応力集中部において水素が堆積し、亀裂が発生し、発生した亀裂が粒界に沿って伝播する等のモデルが提案されている。   In high-strength steel materials, when tensile stress is applied in a corrosive environment, a phenomenon called stress corrosion cracking or delayed fracture that causes fracture after a predetermined time is known. The cause of delayed fracture is a model in which hydrogen is introduced into the steel material by pickling, plating, etc., hydrogen accumulates in the stress concentration part, cracks occur, and the cracks propagate along the grain boundaries. Proposed.

そして、遅れ破壊を加速評価して事前に危険予知する遅れ破壊試験装置として、試験片に定常的な引張応力を印加し、水素を導入するための試験液を試験片の応力集中部等に供給する手段を設ける等の工夫がされている。   And, as a delayed fracture test device that accelerates evaluation of delayed fracture and predicts danger in advance, it applies a constant tensile stress to the test piece and supplies the test liquid for introducing hydrogen to the stress concentration part etc. of the test piece There are some measures such as providing a means to do this.

例えば、特許文献1には、過酷な使用環境下を想定した応力腐食割れ試験を行う装置として、上・下つかみ装置に上下両端をそれぞれ取り付けられる試験片の中間部を液密かつ気密に覆う透明アクリルのカバーと、カバーに接続され、腐食性の液体をカバー内に循環させて供給する液体供給装置を備える構成が開示されている。ここで腐食性液体としては、硫化水素水、高温海水、アンモニア水等が挙げられている。   For example, in Patent Document 1, as a device for performing a stress corrosion cracking test assuming a harsh usage environment, a transparent covering airtightly and airtightly covers an intermediate portion of a test piece that can be attached to the upper and lower gripping devices, respectively. A configuration is disclosed that includes an acrylic cover and a liquid supply device that is connected to the cover and supplies a corrosive liquid in a circulating manner. Examples of the corrosive liquid include hydrogen sulfide water, high-temperature seawater, and ammonia water.

特開平3−287046号公報JP-A-3-287046

特許文献1の試験装置によれば、試験片に定常的引張応力を印加でき、また、試験片に腐食性の液体を循環させて供給することができる。ところで、遅れ破壊試験においては、水素の存在が関係するので、試験液のpH、温度等の条件を試験期間中一定にすることが好ましい。特許文献1の試験装置においては、液密、気密のアクリルケースに腐食性の液体を循環供給するが、時間と共にpHが変化する可能性があり、また、温度変化も生じ得る。したがって、遅れ破壊の評価結果にばらつきが生じる可能性がある。   According to the test apparatus of Patent Document 1, a steady tensile stress can be applied to a test piece, and a corrosive liquid can be circulated and supplied to the test piece. By the way, in the delayed fracture test, since the presence of hydrogen is involved, it is preferable that conditions such as pH and temperature of the test solution are made constant during the test period. In the test apparatus of Patent Document 1, a corrosive liquid is circulated and supplied to a liquid-tight and air-tight acrylic case. However, the pH may change with time, and a temperature change may also occur. Therefore, the evaluation result of delayed fracture may vary.

本発明の目的は、試験条件を安定に維持して、遅れ破壊の評価のばらつきを抑制できる遅れ破壊試験装置を提供することである。さらに他の目的は、常温の水中では従来1100MPa以下では遅れ破壊しないとされていたが、50℃以上の水中では遅れ破壊することについて評価することを可能とする遅れ破壊試験装置を提供することである。   An object of the present invention is to provide a delayed fracture test apparatus that can stably maintain test conditions and suppress variations in evaluation of delayed fracture. Yet another object is to provide a delayed fracture testing apparatus that can evaluate delayed fracture in water at room temperature of 50 ° C. or higher, which has been conventionally considered not to be delayed fractured in normal temperature water at 1100 MPa or lower. is there.

本発明に係る遅れ破壊試験装置は、試験片の周囲を試験液で満たすための容器であって、試験片を液漏れのしないように両端を外部に出して保持し、試験液の供給口と排出口とを有する試験容器と、試験容器に保持された試験片の両端に遅れ破壊試験用の負荷をかける負荷試験機と、試験容器の供給口と排出口との間に試験液循環路を介して接続され、試験容器の内容積よりも大量の試験液を収容できる循環試験液タンクと、循環試験液タンクに開閉弁を介して接続され、未使用試験液を収容する新液タンクと、循環試験液タンクに設けられるpH検出器と、pH検出器の検出値に基づいて開閉弁の開閉を制御し、試験容器に供給される試験液のpHを所定の範囲に調整するpH調整部と、を備えることを特徴とする。   The delayed fracture test apparatus according to the present invention is a container for filling the periphery of a test piece with a test solution, and holds both ends of the test piece outside so as not to leak the liquid. A test container having a discharge port, a load tester that applies a load for delayed fracture testing to both ends of the test piece held in the test container, and a test liquid circulation path between the supply port and the discharge port of the test container A circulating test solution tank that can be connected to the circulating test solution tank through an on-off valve, and can store an unused test solution; A pH detector provided in the circulating test solution tank, and a pH adjusting unit for controlling the opening and closing of the on-off valve based on the detection value of the pH detector and adjusting the pH of the test solution supplied to the test container to a predetermined range; It is characterized by providing.

また、本発明に係る遅れ破壊試験装置において、循環試験液タンクに設けられるヒータと、循環試験液タンクに設けられる試験液温度計と、試験液温度計の検出値に基づいてヒータの通電を制御し、試験容器に供給される試験液の温度を所定の範囲に調整する温度調整部と、を備えることが好ましい。   Further, in the delayed fracture test apparatus according to the present invention, the heater provided in the circulating test liquid tank, the test liquid thermometer provided in the circulating test liquid tank, and energization of the heater are controlled based on the detected value of the test liquid thermometer. And a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the test solution supplied to the test container within a predetermined range.

また、本発明に係る遅れ破壊試験装置において、新液タンクは、試験液としての水または酸性液を収容し、循環試験液タンク及び試験容器には水または酸性液が循環し、温度調整部は、試験容器に供給される試験液としての水または酸性液の温度を50℃以上100℃以下に調整することが好ましい。   Moreover, in the delayed fracture test apparatus according to the present invention, the new liquid tank contains water or acidic liquid as the test liquid, the water or acidic liquid circulates in the circulating test liquid tank and the test container, and the temperature adjusting unit is It is preferable to adjust the temperature of water or acidic liquid as the test liquid supplied to the test container to 50 ° C. or higher and 100 ° C. or lower.

また、本発明に係る遅れ破壊試験装置において、試験容器は、試験容器中の試験液体積V1と,試験容器中の試験片が試験液に接触する面積Aとの比である比液量V1/Aが、30mm以上60mm以下であることが好ましい。   In the delayed fracture test apparatus according to the present invention, the test container has a specific liquid volume V1 / which is a ratio of the test liquid volume V1 in the test container and the area A where the test piece in the test container contacts the test liquid. It is preferable that A is 30 mm or more and 60 mm or less.

また、本発明に係る遅れ破壊試験装置において、循環試験液タンクに収容される循環試験液体積V2と、試験容器中の試験液体積V1との比であるV2/V1が、150倍以上300倍以下であることが好ましい。   In the delayed fracture test apparatus according to the present invention, V2 / V1, which is a ratio of the circulating test solution volume V2 accommodated in the circulating test solution tank and the test solution volume V1 in the test container, is 150 times or more and 300 times. The following is preferable.

上記構成により、遅れ破壊試験装置は、負荷試験機にかけられるように試験片の両端を外部に出し、液漏れのしないように試験片の周囲を試験液で満たす試験容器と、循環試験液タンクとの間を試験液循環路で接続し、循環試験液タンクには開閉弁を介して新液タンクが接続される。そして循環試験液タンクのpHに応じて開閉弁を開閉し、試験容器に供給される試験液のpHを所定範囲に調整する。これにより、遅れ破壊試験中において、試験片は、所定範囲のpHを維持する試験液に曝されることになり、試験条件を安定に維持して、遅れ破壊評価結果のばらつきを抑制できる。   With the above configuration, the delayed fracture test apparatus has a test container in which both ends of the test piece are exposed to the outside so as to be applied to a load tester, and the periphery of the test piece is filled with the test solution so as not to leak, Are connected by a test liquid circulation path, and a new liquid tank is connected to the circulating test liquid tank via an on-off valve. Then, the open / close valve is opened / closed according to the pH of the circulating test solution tank, and the pH of the test solution supplied to the test container is adjusted to a predetermined range. As a result, during the delayed fracture test, the test piece is exposed to a test solution that maintains a pH within a predetermined range, and the test conditions can be stably maintained and variations in the delayed fracture evaluation result can be suppressed.

また、循環試験液タンクにはヒータと、試験液温度計とが設けられ、試験液温度計の検出値に基づいてヒータの通電を制御し、試験容器に供給される試験液の温度を所定の範囲に調整するので、遅れ破壊試験中において、試験片は、所定範囲の温度を維持する試験液に曝されることになり、試験条件を安定に維持でき、遅れ破壊評価結果のばらつきを抑制できる。   In addition, the circulating test liquid tank is provided with a heater and a test liquid thermometer, and energization of the heater is controlled based on the detected value of the test liquid thermometer, and the temperature of the test liquid supplied to the test container is set to a predetermined value. Because it is adjusted to the range, during the delayed fracture test, the test piece will be exposed to the test solution that maintains the temperature in the predetermined range, so that the test conditions can be stably maintained, and variation in the delayed fracture evaluation results can be suppressed. .

また、特に、試験液を水とする場合には、水の温度を50℃以上100℃以下に調整する。大気遮断の下で、約50℃以上の水に鉄を置くと、Feの腐食反応とH2発生反応とが生じることが知られている。この現象はシコール反応と呼ばれているが、上記条件を維持することで、シコール反応による遅れ破壊試験を評価することができる。 In particular, when the test solution is water, the temperature of the water is adjusted to 50 ° C. or more and 100 ° C. or less. It is known that when iron is placed in water at about 50 ° C. or higher under atmospheric shutoff, an Fe corrosion reaction and an H 2 generation reaction occur. Although this phenomenon is called a sicol reaction, a delayed fracture test based on the sicol reaction can be evaluated by maintaining the above conditions.

また、試験容器中の試験液体積V1と,試験容器中の試験片が試験液に接触する面積Aとの比である比液量V1/Aを、30mm以上60mm以下とするので、試験片の周囲面積にわたって十分な量の試験液が供給される。これにより、試験片の表面から局部的な反応が生じても、試験液は十分に均一化され、試験条件を安定に維持して、遅れ破壊の評価のばらつきを抑制できる。経験では、この比液量の範囲であれば、試験容器中の試験液のpH変化を、1日当り0.5程度に抑制できる。   Moreover, since the specific liquid amount V1 / A which is the ratio of the test liquid volume V1 in the test container and the area A where the test piece in the test container contacts the test liquid is set to 30 mm or more and 60 mm or less, A sufficient amount of test solution is supplied over the surrounding area. Thereby, even if a local reaction occurs from the surface of the test piece, the test solution is sufficiently uniformed, the test conditions are stably maintained, and the variation in evaluation of delayed fracture can be suppressed. Experience has shown that the change in pH of the test solution in the test container can be suppressed to about 0.5 per day within the range of this specific solution amount.

また、循環試験液タンクに収容される循環試験液体積V2と、試験容器中の試験液体積V1との比であるV2/V1を、150倍以上300倍以下とするので、試験容器中の試験液のpHはほぼ一定に保たれる。これにより、試験片の表面から局部的な反応が生じ、pHが変化しても、試験容器よりも容量の大きい循環試験液タンクからの試験液の供給によって十分に均一化され、試験条件を安定に維持して、遅れ破壊の評価のばらつきを抑制できる。経験では、この体積比の範囲であれば、試験容器中の試験液のpH変化を、3日当り0.5程度に抑制できる。   In addition, since the ratio V2 / V1, which is the ratio of the circulating test solution volume V2 stored in the circulating test solution tank and the test solution volume V1 in the test vessel, is 150 times or more and 300 times or less, the test in the test vessel The pH of the liquid is kept almost constant. As a result, a local reaction occurs from the surface of the test piece, and even if the pH changes, it is sufficiently uniformed by supplying the test solution from the circulating test solution tank that has a larger capacity than the test vessel, and the test conditions are stabilized. Thus, variation in delayed fracture evaluation can be suppressed. Experience has shown that, within this volume ratio range, the pH change of the test solution in the test container can be suppressed to about 0.5 per 3 days.

以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。以下における寸法、材料等は、説明のための1例であり、用途に応じ、適宜変更が可能である。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The dimensions, materials, and the like in the following are examples for explanation, and can be appropriately changed depending on the application.

図1は、遅れ破壊試験装置10の構成を示す図である。図1には、遅れ破壊試験装置10の構成要素ではないが、試験の対象である試験片8が示されている。遅れ破壊試験装置10は、試験片に定常的な引張負荷を与え、試験液に浸漬して保持し、時間経過によって応力腐食破壊が生じる様子を試験する装置である。遅れ破壊試験装置10は、試験片8を試験液に浸漬し引張負荷を与える負荷試験部12と、試験液を循環させるための循環試験液タンク40と、新しい試験液を収容する新液タンク60と、試験液の状態を所定条件に保持するための制御部70を含んで構成される。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the delayed fracture test apparatus 10. FIG. 1 shows a test piece 8 which is not a constituent element of the delayed fracture test apparatus 10 but is a test target. The delayed fracture test device 10 is a device that applies a constant tensile load to a test piece, holds the test piece immersed in a test solution, and tests how stress corrosion fracture occurs over time. The delayed fracture test apparatus 10 includes a load test unit 12 that immerses the test piece 8 in a test solution and applies a tensile load, a circulating test solution tank 40 for circulating the test solution, and a new solution tank 60 that stores a new test solution. And a control unit 70 for maintaining the state of the test solution at a predetermined condition.

負荷試験部12は、試験片8を液漏れしないように両端を外部に出して保持する試験容器20と、試験容器20から両端が出ている試験片の両端をそれぞれ掴み、その間に所定の引張負荷を与える負荷印加部14,16とを含む。負荷印加部14,16は、例えばロードセル等で試験片8の両端に一定の引張力を与えるようにしながら、試験片8の長さの変化が現れるときにはこれを検出する検出機能を有するものとして構成することができる。   The load test section 12 holds both ends of the test container 20 that holds both ends to the outside so that the test piece 8 does not leak, and both ends of the test piece that protrudes from the test container 20, and a predetermined tensile force therebetween. And load application units 14 and 16 for applying loads. The load application units 14 and 16 are configured to have a detection function of detecting a change in the length of the test piece 8 while applying a constant tensile force to both ends of the test piece 8 with a load cell, for example. can do.

図2は、試験容器20の詳細な構成を示す図である。試験容器20は、外形が円筒形で、内部に試験液を収容するための空間である試験液室23を有する筐体22からなり、筐体22の外周には、試験液室23と連通する試験液供給口24と試験液排出口26とが設けられる。また、試験片8の両端から液漏れしないように、試験片8を保持する部分にはシール部材28が設けられる。かかる試験容器20としては、内部の状況が観察できるように、例えば、透明なアクリル樹脂を成形したものを用いることができる。   FIG. 2 is a diagram showing a detailed configuration of the test container 20. The test container 20 includes a casing 22 having a cylindrical outer shape and a test liquid chamber 23 that is a space for containing a test liquid therein. The outer periphery of the casing 22 communicates with the test liquid chamber 23. A test liquid supply port 24 and a test liquid discharge port 26 are provided. Further, a seal member 28 is provided at a portion for holding the test piece 8 so that liquid does not leak from both ends of the test piece 8. As this test container 20, what shape | molded the transparent acrylic resin can be used so that an internal condition can be observed, for example.

試験容器20において、試験液排出口26が上部に近い位置に設けられ、試験液供給口24はそれよりも低い位置に設けられる。これにより、酸素を含む空気を巻きこまずにゆっくりと試験液を試験容器20に充満させることができる。図1に示されるように、試験液供給口24と循環試験液タンク40の底部に設けられる供給口41との間は、供給パイプ30で接続される。また、試験液排出口26は、戻りパイプ32の一方端に接続され、戻りパイプ32の他方端は、循環試験液タンク40の上部で開口する。したがって、試験液は、循環試験液タンク40の供給口41から供給パイプ30を経由して、試験容器20の試験液供給口24より試験容器20の試験液室23に供給される。そして試験液室23から試験液排出口26を経て戻しパイプ32によって循環試験液タンク40の上方に導かれ、循環試験液タンク40の中に注がれる。このようにして、試験液が試験容器20と循環試験液タンク40の間を循環する。   In the test container 20, the test liquid discharge port 26 is provided at a position close to the upper part, and the test liquid supply port 24 is provided at a position lower than that. Thereby, the test solution 20 can be slowly filled with the test solution 20 without involving air containing oxygen. As shown in FIG. 1, a supply pipe 30 connects between the test solution supply port 24 and a supply port 41 provided at the bottom of the circulating test solution tank 40. The test liquid discharge port 26 is connected to one end of the return pipe 32, and the other end of the return pipe 32 opens at the upper part of the circulating test liquid tank 40. Therefore, the test liquid is supplied from the test liquid supply port 24 of the test container 20 to the test liquid chamber 23 of the test container 20 via the supply pipe 30 from the supply port 41 of the circulating test liquid tank 40. Then, the liquid is guided from the test liquid chamber 23 through the test liquid discharge port 26 to the upper part of the circulating test liquid tank 40 by the return pipe 32 and poured into the circulating test liquid tank 40. In this way, the test liquid circulates between the test container 20 and the circulating test liquid tank 40.

なお、試験片8としては、図2に示されるように、円柱状に成形され、切欠部4を有する丸棒材とし、両端にネジ部6,7が設けられるものが用いられる。このネジ部6,7が、それぞれ負荷試験部12の負荷印加部14,16に接続され、負荷試験部12の機能により、試験片8の両端の間に所定の引張力負荷が印加される。   In addition, as the test piece 8, as shown in FIG. 2, a round bar material that is formed in a cylindrical shape and has a notch portion 4 and that has screw portions 6 and 7 at both ends is used. These screw parts 6 and 7 are connected to load application parts 14 and 16 of the load test part 12, respectively, and a predetermined tensile force load is applied between both ends of the test piece 8 by the function of the load test part 12.

試験容器20の試験液室23には、図1に示されるように試験液80が満たされ、試験片8の周囲がこの試験液に曝される。ここで、試験容器20の中には空気が残らないように試験液80が満たされる。試験片8は、負荷試験部12の機能により引張力負荷が印加され、試験容器20は、上記のように気密、液密に保たれるので、試験片8の試験状況としては、その外周が酸素欠乏状態で試験液に曝された状態で、引張力負荷が印加されていることになる。つまり、水素発生反応を助長し、遅れ破壊が起こりやすい試験状況とされる。   The test solution chamber 23 of the test container 20 is filled with the test solution 80 as shown in FIG. 1, and the periphery of the test piece 8 is exposed to the test solution. Here, the test solution 80 is filled so that no air remains in the test container 20. The test piece 8 is applied with a tensile load by the function of the load test unit 12 and the test container 20 is kept airtight and liquid-tight as described above. A tensile force load is applied in a state where the test solution is exposed in an oxygen-deficient state. In other words, the test situation facilitates the hydrogen generation reaction and is likely to cause delayed fracture.

試験容器20の試験液室23の容積は、試験片8の外周が十分に試験液80に曝されて外周において腐食反応が生じたときに、特に酸性試験液についてその結果としてのpHが変化しにくいように、十分な量を確保できることが好ましい。すなわち、(試験液室23の中の試験液80の体積)V1/(試験片8が試験液80に曝される外周面積)Aの比が十分に大きいことが好ましい。このV1/Aを、比液量と呼ぶことにすると、比液量は、厚さの次元を有し、試験片8の外表面からの試験液80の液厚さを示すことになる。   The volume of the test solution chamber 23 of the test container 20 is such that when the outer periphery of the test piece 8 is sufficiently exposed to the test solution 80 and a corrosion reaction occurs on the outer periphery, the resulting pH changes particularly for the acidic test solution. It is preferable that a sufficient amount can be secured so that it is difficult. That is, it is preferable that the ratio of (volume of the test solution 80 in the test solution chamber 23) V1 / (peripheral area where the test piece 8 is exposed to the test solution 80) A is sufficiently large. When this V1 / A is called a specific liquid amount, the specific liquid amount has a thickness dimension, and indicates the liquid thickness of the test liquid 80 from the outer surface of the test piece 8.

具体的寸法の一例を上げると、試験片8の外径を8mmとして、試験液室23の内径が38mm、高さが55mmとすることができる。このとき、(試験片8が試験液80に曝される外周面積)Aは、π×8mm×55mmで計算され、約1380mm2である。一方、(試験液室23の中の試験液80の体積)V1は、(π/4)×{(38)2−(8)2}mm2×55mmで計算され、約59,580mm3である。この場合の比容積(V1/A)は、約43mmである。つまり、試験片8の外周は、およそ43mmの試験液80の厚さで囲まれていることになる。 As an example of specific dimensions, the outer diameter of the test piece 8 can be 8 mm, the inner diameter of the test liquid chamber 23 can be 38 mm, and the height can be 55 mm. At this time, (the outer peripheral area where the test piece 8 is exposed to the test solution 80) A is calculated by π × 8 mm × 55 mm and is about 1380 mm 2 . On the other hand, (volume of the test solution 80 in the test solution chamber 23) V1 is calculated by (π / 4) × {(38) 2 − (8) 2 } mm 2 × 55 mm, and about 59,580 mm 3 . is there. The specific volume (V1 / A) in this case is about 43 mm. That is, the outer periphery of the test piece 8 is surrounded by the thickness of the test solution 80 of about 43 mm.

試験片8を試験液80に曝したとき、特に、酸性試験液の場合、腐食反応によって試験液80のpHが変化するが、比液量が十分あれば、pHの変化等を抑制することができる。循環試験液タンク40との間の試験液の循環がない状態で、試験容器20の中の試験液80のpH変化と比液量との関係を調べると、試験液80が酸性試験液の場合、比液量が30mm以上60mm以下とすることで、試験容器20中の試験液80のpH変化を、1日当り0.5程度に抑制できる。   When the test piece 8 is exposed to the test solution 80, particularly in the case of an acidic test solution, the pH of the test solution 80 changes due to a corrosion reaction. it can. When the relationship between the pH change of the test liquid 80 in the test container 20 and the specific liquid amount is examined in a state where there is no circulation of the test liquid between the circulating test liquid tank 40 and the test liquid 80 is an acidic test liquid. When the specific liquid amount is 30 mm or more and 60 mm or less, the pH change of the test solution 80 in the test container 20 can be suppressed to about 0.5 per day.

また、試験液80の温度を室温よりも高くして応力腐食試験を行いたい場合にも、比容積が大きいほど、熱が放散される試験容器20の外壁部から試験片8までの距離が長くなるので、試験液80の温度の低下を少なくすることができる。   Further, when the stress corrosion test is to be performed with the temperature of the test solution 80 higher than room temperature, the distance from the outer wall portion of the test container 20 where the heat is dissipated to the test piece 8 becomes longer as the specific volume increases. As a result, the decrease in the temperature of the test solution 80 can be reduced.

図1に戻り、循環試験液タンク40は、試験容器20に供給される試験液の状態を試験期間の間、ほぼ同じ条件に維持するための機能を有する試験液バッファタンクである。この機能は、2つの方法によって実現される。   Returning to FIG. 1, the circulating test solution tank 40 is a test solution buffer tank having a function for maintaining the state of the test solution supplied to the test container 20 at substantially the same condition during the test period. This function is realized by two methods.

1つは、試験容器20との間で試験液を循環させることで、試験容器20の中において腐食反応によって生じる試験液の状態の変化を均一化する。そのために、循環試験液タンク40に収容される試験液の容積V2は、試験容器20の試験液室23の容積よりも十分大きく設定される。一例を上げると、試験容器20の大きさを上記の例として、循環試験液タンク40の試験液容積部分の大きさは、縦235mm、横135mm、高さ350mmの直方形で、その容積V2は、235mm×135mm×350mmで計算され、約11,103,750mm3となる。上記のV1を用いると、(循環試験液タンク40の試験液容積)V2/(試験容器20の試験液容積)V1は、約186倍である。 One is to circulate the test liquid between the test container 20 and uniformize the change in the state of the test liquid caused by the corrosion reaction in the test container 20. Therefore, the volume V2 of the test liquid stored in the circulating test liquid tank 40 is set sufficiently larger than the volume of the test liquid chamber 23 of the test container 20. As an example, taking the size of the test container 20 as the above example, the size of the test liquid volume portion of the circulating test liquid tank 40 is a rectangular shape of 235 mm in length, 135 mm in width, and 350 mm in height, and its volume V2 is It is calculated by 235 mm × 135 mm × 350 mm, and becomes about 11,103,750 mm 3 . When V1 is used, (the test liquid volume of the circulating test liquid tank 40) V2 / (the test liquid volume of the test container 20) V1 is about 186 times.

試験容器20の中の試験液80を、循環試験液タンク40の中の試験液82との間で循環させることで、V2/V1が十分大きければ、試験容器20の中の試験液80のpHの変化等を抑制することができる。試験容器20と循環試験液タンク40との間で試験液を循環させる状態で、試験容器20の中の試験液80のpH変化とV2/V1の大きさとの関係を調べると、試験液80が酸性試験液の場合、V2/V1が150倍以上300倍以下とすることで、試験容器20中の試験液80のpH変化を、3日当り0.5程度に抑制できる。   If V2 / V1 is sufficiently large by circulating the test liquid 80 in the test container 20 between the test liquid 80 and the test liquid 82 in the circulating test liquid tank 40, the pH of the test liquid 80 in the test container 20 will be described. Can be suppressed. When the relationship between the change in pH of the test liquid 80 in the test container 20 and the magnitude of V2 / V1 is examined in a state where the test liquid is circulated between the test container 20 and the circulating test liquid tank 40, the test liquid 80 is obtained. In the case of an acidic test solution, when V2 / V1 is 150 times or more and 300 times or less, the pH change of the test solution 80 in the test container 20 can be suppressed to about 0.5 per three days.

同様に、試験液80の温度を室温よりも高くして応力腐食試験を行いたい場合にも、V2/V1が大きいほど、試験容器20における試験液80の温度低下を少なくすることができる。例えば、循環試験液タンク40において室温より高い試験液82を収容し、試験容器20と循環試験液タンク40との間で試験液を循環させれば、V2/V1が大きいほど、試験容器20において試験液80の温度低下があっても、循環試験液タンク40に戻して循環させることで、全体の温度を均一化できる。   Similarly, when the stress corrosion test is performed with the temperature of the test solution 80 higher than room temperature, the temperature drop of the test solution 80 in the test container 20 can be reduced as V2 / V1 increases. For example, if the test liquid 82 higher than room temperature is stored in the circulating test liquid tank 40 and the test liquid is circulated between the test container 20 and the circulating test liquid tank 40, the larger V2 / V1 is, Even if the temperature of the test solution 80 is lowered, the whole temperature can be made uniform by returning it to the circulation test solution tank 40 and circulating it.

試験容器20に供給される試験液の状態を試験期間の間、ほぼ同じ条件に維持するための第2の方法として、循環試験液タンク40は、その中の試験液82のpHを調整し、また、試験液82の温度を調整する。   As a second method for maintaining the state of the test liquid supplied to the test container 20 at substantially the same condition during the test period, the circulating test liquid tank 40 adjusts the pH of the test liquid 82 therein, Further, the temperature of the test solution 82 is adjusted.

図1において、新液タンク60と、開閉弁50と、pH検出器42とは、循環試験液タンク40の中の試験液82のpHを調整するためのものである。ヒータ46と、ヒータ用熱源48と、試験液温度計44とは、循環試験液タンク40の中の試験液82の温度を調整するためのものである。制御部70は、pH調整と温度調整とを実行する機能を有し、pH検出器42の検出値に基づいて開閉弁50を制御して試験液82のpH調整を行うpH調整部72と、試験液温度計44の検出値に基づいてヒータ用熱源48を調整して試験液82の温度調整を行う温度調整部74を含んで構成される。ここで新液とは、試験液が中性の場合、未使用の中性試験液であり、試験液が酸性の場合は、塩酸または硝酸または硫酸とする。   In FIG. 1, a new liquid tank 60, an on-off valve 50, and a pH detector 42 are for adjusting the pH of the test liquid 82 in the circulating test liquid tank 40. The heater 46, the heater heat source 48, and the test liquid thermometer 44 are for adjusting the temperature of the test liquid 82 in the circulating test liquid tank 40. The control unit 70 has a function of performing pH adjustment and temperature adjustment, and controls the on-off valve 50 based on the detection value of the pH detector 42 to adjust the pH of the test solution 82; A temperature adjustment unit 74 that adjusts the temperature of the test liquid 82 by adjusting the heater heat source 48 based on the detected value of the test liquid thermometer 44 is configured. Here, the new solution is an unused neutral test solution when the test solution is neutral, and is hydrochloric acid, nitric acid or sulfuric acid when the test solution is acidic.

新液タンク60は、未使用の試験液84を収容する容器である。未使用の試験液とは、上記の新液で、未使用の中性試験液あるいは塩酸、硝酸、硫酸である。開閉弁50は、新液タンク60と循環試験液タンク40とを接続する流路の間に設けられる電磁流体制御弁で、制御部70の指令に応じて開閉し、開くときに新液タンク60の中の未使用の試験液84を循環試験液タンク40に供給することができる。pH検出器42は、試験液82のpHを検出し、制御部70にその検出値を出力する電気信号式計測器である。   The new liquid tank 60 is a container for storing an unused test liquid 84. The unused test solution is the above-described new solution, and is an unused neutral test solution, hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid. The on-off valve 50 is an electromagnetic fluid control valve provided between the flow path connecting the new liquid tank 60 and the circulating test liquid tank 40. The open / close valve 50 opens and closes in response to a command from the control unit 70 and opens the new liquid tank 60. The unused test solution 84 can be supplied to the circulating test solution tank 40. The pH detector 42 is an electric signal type measuring device that detects the pH of the test solution 82 and outputs the detected value to the control unit 70.

ヒータ46は、ヒータ用熱源48から供給される熱によって、循環試験液タンク40の中の試験液82を加熱する機能を有するもので、ヒータ用熱源48を電源とするときは、抵抗加熱型ヒータとすることができる。ヒータ用熱源48を温水等の高温流体媒体とするときは、ヒータ46を加熱流体と試験液82との間で熱交換を行う熱交換器とすることができる。試験液温度計44は、試験液82の液温を検出し、制御部70にその検出値を出力する電気信号式温度計である。   The heater 46 has a function of heating the test liquid 82 in the circulating test liquid tank 40 by heat supplied from the heater heat source 48. When the heater heat source 48 is used as a power source, a resistance heating heater is used. It can be. When the heater heat source 48 is a high-temperature fluid medium such as hot water, the heater 46 can be a heat exchanger that exchanges heat between the heating fluid and the test liquid 82. The test liquid thermometer 44 is an electric signal thermometer that detects the liquid temperature of the test liquid 82 and outputs the detected value to the control unit 70.

制御部70のpH調整部72は、pH検出器42の検出値に基づき、その検出値が所定の閾値範囲を超えるときに、開閉弁50を開けて、循環試験液タンク40の中の試験液82のpHを所定の閾値範囲に維持する機能を有する。腐食反応が生じると、試験容器20の中の試験液80のpHが変化し、それに応じて循環試験液タンク40の中の試験液82のpHも変化し、新液タンク60の中に収容されている未使用の試験液84のpH、すなわち未使用の中性試験液のpH、または塩酸、硝酸、硫酸のpHとの間に相違が生じる。そこで開閉弁50を開けて、未使用の試験液84である未使用の中性試験液、または塩酸、硝酸、硫酸を循環試験液タンク40の中に補充することで、pHの変化を抑制することができる。   Based on the detected value of the pH detector 42, the pH adjusting unit 72 of the control unit 70 opens the on-off valve 50 when the detected value exceeds a predetermined threshold range, and the test solution in the circulating test solution tank 40 is opened. It has a function of maintaining the pH of 82 within a predetermined threshold range. When the corrosion reaction occurs, the pH of the test solution 80 in the test container 20 changes, and the pH of the test solution 82 in the circulating test solution tank 40 changes accordingly, and is stored in the new solution tank 60. There is a difference between the pH of the unused test solution 84, that is, the pH of the unused neutral test solution, or the pH of hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid. Therefore, the change in pH is suppressed by opening the on-off valve 50 and refilling the circulating test solution tank 40 with an unused neutral test solution that is an unused test solution 84 or hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid. be able to.

なお、未使用の試験液84である未使用の中性試験液、または塩酸、硝酸、硫酸を補充することで、循環試験液タンク40の中に収容されている試験液82の容積が増加しすぎるのを防止するため、図示されていないドレイン弁を適宜開けて、循環試験液タンク40の中の試験液82を外部に排出することが好ましい。   In addition, the volume of the test liquid 82 accommodated in the circulation test liquid tank 40 increases by replenishing the unused neutral test liquid that is the unused test liquid 84 or hydrochloric acid, nitric acid, and sulfuric acid. In order to prevent the excess, it is preferable to open a drain valve (not shown) as appropriate to discharge the test solution 82 in the circulating test solution tank 40 to the outside.

ここで、遅れ破壊試験に用いられる試験液と、そのpH調整、温度調整について説明する。遅れ破壊現象は、上記のように水素の存在が原因の1つと考えられている。したがって、遅れ破壊試験に用いられる試験液としては、鋼との腐食反応によって鋼に水素を導入できる液が用いられる。例えば、上記の特許文献1に挙げられている硫化水素水、高温海水、アンモニア水等の腐食性試験液のほか、水、塩酸、硝酸、硫酸、あるいは酸等を加えて適当なpHに調整した水等が用いられる。また、試験片が実際に置かれる環境条件下で遅れ破壊が生じるか否かを確かめるために、試験片が置かれる酸性雨に近い液体、潤滑油に近い液体等が用いられる。   Here, the test solution used for the delayed fracture test, its pH adjustment, and temperature adjustment will be described. As described above, the delayed fracture phenomenon is considered to be caused by the presence of hydrogen. Accordingly, a liquid that can introduce hydrogen into steel by a corrosion reaction with steel is used as a test liquid used in the delayed fracture test. For example, in addition to corrosive test solutions such as hydrogen sulfide water, high-temperature seawater, and ammonia water listed in Patent Document 1, water, hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, or acid is added to adjust to an appropriate pH. Water or the like is used. Further, in order to check whether or not delayed fracture occurs under the environmental conditions where the test piece is actually placed, a liquid close to acid rain, a liquid close to lubricating oil, or the like on which the test piece is placed is used.

試験片として鉄鋼材料、特に高強度鋼において遅れ破壊現象が生じることが指摘されている。ここで、遅れ破壊試験を行うと、試験液によって鋼材が腐食されて変色するが、その変色に2種類あることが分かってきている。1つはFe23の赤錆系で、もう1つはFe34の黒錆系である。黒錆系の生成は、シコール反応によるものである。ここで、シコール反応とは、シコール氏によって指摘されたもので、1)大気遮断の下で、2)50℃以上で、3)水分の存在の下で、Feの加水分解反応において、H2発生反応が生じるものであり、赤錆が生成する反応よりも多量の水素が発生する。図3に、赤錆系、黒錆系の腐食についての反応の様子を示す。 It has been pointed out that a delayed fracture phenomenon occurs in steel materials, particularly high-strength steel, as test specimens. Here, when a delayed fracture test is performed, the steel material is corroded and discolored by the test solution, and it has been found that there are two types of discoloration. One is Fe 2 O 3 red rust and the other is Fe 3 O 4 black rust. The formation of black rust is due to the Sicol reaction. Here, the Sicol reaction was pointed out by Mr. Sikor. 1) Under atmospheric blocking, 2) Above 50 ° C., 3) In the presence of moisture, in the hydrolysis reaction of Fe, H 2 A generation reaction occurs, and a larger amount of hydrogen is generated than a reaction in which red rust is generated. FIG. 3 shows the reaction of red rust and black rust corrosion.

このように、遅れ破壊の評価を行う場合、常温の水中では遅れ破壊しない強度レベルの鋼材でも、シコール反応が生じる50℃以上の水中では水素発生反応を伴うため、遅れ破壊する可能性がある。したがって、その試験を行う必要があり、その場合には、上記のように、大気遮断の下で、50℃以上の水に、引張力が負荷された試験片をさらす必要がある。この場合には、試験液は、50℃以上の水となる。   As described above, when evaluating delayed fracture, even a steel material having a strength level that does not cause delayed fracture in water at room temperature is accompanied by a hydrogen generation reaction in water at 50 ° C. or higher where a sicol reaction occurs. Therefore, it is necessary to perform the test. In this case, as described above, it is necessary to expose the test piece loaded with a tensile force to water at 50 ° C. or higher under an atmospheric cutoff. In this case, the test solution is water at 50 ° C. or higher.

したがって、遅れ破壊試験に用いられる試験液としては、実環境を想定して、たとえば、酸性液、塩水、50℃以上の水等が好ましい。   Therefore, as a test solution used in the delayed fracture test, for example, an acidic solution, salt water, water at 50 ° C. or higher is preferable, assuming an actual environment.

試験液を酸性液として、塩酸、硝酸、硫酸等を用いるときは、腐食反応により、pHが変化するので、試験期間に渡って腐食の条件を一定に維持するには、pHを所定の範囲に調整することが好ましい。例えば、pHを、3±0.5程度に調整する場合に、図1における新液タンク60における未使用の試験液は、pH1以下の塩酸、硝酸、硫酸等とし、制御部70のpH調整部72は、pH検出器42の検出値がpHで3±0.5の範囲を超えるときに、開閉弁50を開けて、pH1以下の未使用の試験液84を循環試験液タンク40に補充して調整する。   When using hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. as the test solution, the pH changes due to the corrosion reaction.To maintain the corrosion conditions constant over the test period, keep the pH within the specified range. It is preferable to adjust. For example, when the pH is adjusted to about 3 ± 0.5, the unused test solution in the new solution tank 60 in FIG. 1 is hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid or the like having a pH of 1 or less. 72, when the detected value of the pH detector 42 exceeds the range of 3 ± 0.5, the on-off valve 50 is opened to replenish the circulating test solution tank 40 with an unused test solution 84 having a pH of 1 or less. Adjust.

また、制御部70の温度調整部74は、試験液温度計44の検出値に応じてヒータ46を用いて試験液82の温度を所定の範囲に調整することができる。試験液に、塩酸、硝酸、硫酸等の強酸を用いるとき、これらを高温にすると、試験環境の危険性が増す可能性があるので、所定の温度範囲としては、室温±5℃程度が好ましい。   Further, the temperature adjustment unit 74 of the control unit 70 can adjust the temperature of the test solution 82 within a predetermined range using the heater 46 according to the detection value of the test solution thermometer 44. When strong acids such as hydrochloric acid, nitric acid, sulfuric acid, etc. are used for the test solution, if these are heated to high temperatures, the risk of the test environment may increase. Therefore, the predetermined temperature range is preferably about room temperature ± 5 ° C.

試験液を塩水とするときは、未使用の試験液84のpHを6程度とし、開閉弁50の作動のための閾値範囲をpHで、6±0.5程度とすることができる。温度調整については、沸騰すると試験条件が不安定になることが考えられるので、常温から沸点以下の間に試験温度を設定し、ヒータ46の作動のための所定の温度範囲を(試験温度±5℃)程度とすることができる。   When the test solution is salt water, the pH of the unused test solution 84 can be set to about 6, and the threshold range for the operation of the on-off valve 50 can be set to about 6 ± 0.5. Regarding temperature adjustment, it is considered that the test conditions become unstable when boiling, so a test temperature is set between room temperature and below the boiling point, and a predetermined temperature range for the operation of the heater 46 (test temperature ± 5) is set. ° C) degree.

シコール反応を想定して試験液を水とするときは、未使用の試験液84のpHを7ないし8の間とし、開閉弁50の作動のための閾値範囲をpHで、(7ないし8)±0.5程度とすることができる。温度調整については、50℃以上100℃以下の間に試験温度を設定し、ヒータ46の作動のための所定の温度範囲を(試験温度±5℃)程度とすることができる。試験温度を100℃以下とするのは、沸騰による試験液の蒸発等の試験条件の不安定性を避けるためである。   When water is used as the test solution assuming a Sicol reaction, the pH of the unused test solution 84 is between 7 and 8, and the threshold range for the operation of the on-off valve 50 is pH (7 to 8). It can be about ± 0.5. For temperature adjustment, a test temperature can be set between 50 ° C. and 100 ° C., and a predetermined temperature range for the operation of the heater 46 can be set to about (test temperature ± 5 ° C.). The reason for setting the test temperature to 100 ° C. or less is to avoid instability of test conditions such as evaporation of the test liquid due to boiling.

上記遅れ破壊試験装置10を用いて試験を行った結果について以下に説明する。なお、以下では図1、図2における符号を用いて説明する。   The results of testing using the delayed fracture test apparatus 10 will be described below. In the following description, the reference numerals in FIGS. 1 and 2 are used.

試験片の材料としては、図4に示すように、JISのG4105に準じた成分の鋼材を用いた。試験片の機械的特性は、図5に示すように、11.9T級の高強度鋼である。ここで、11.9Tとは、1100MPa以上の引張強度を示す。図5に示すように、試験片の引張強度は、1190MPaである。0.2%耐力とは、歪が0.2%のときのオフセット応力を示し、図5では、1082MPaである。粒度No.は、JISで規定されている方法によって表される結晶粒の大きさで、粒度No.が大きいほど結晶粒が細かくなる。   As a material of the test piece, as shown in FIG. 4, a steel material having a component conforming to JIS G4105 was used. As shown in FIG. 5, the mechanical properties of the test piece are 11.9T class high strength steel. Here, 11.9T indicates a tensile strength of 1100 MPa or more. As shown in FIG. 5, the tensile strength of the test piece is 1190 MPa. The 0.2% proof stress indicates an offset stress when the strain is 0.2%, and is 1082 MPa in FIG. Particle size No. Is the size of the crystal grain represented by the method defined in JIS. The larger the is, the finer the crystal grains.

試験片の形状は、図2に示すように、直径8mmの丸棒で、中央部に応力集中のための切欠部4を設け、両端にM8のネジ部6,7を形成したものである。   As shown in FIG. 2, the shape of the test piece is a round bar having a diameter of 8 mm, in which a notch portion 4 for stress concentration is provided at the center portion, and M8 screw portions 6 and 7 are formed at both ends.

試験液としては、常温の水と、80℃の水とを用いた。それぞれについて、ヒータ46の作動を制御し、循環試験液タンク40の試験液82の温度を調整して、試験容器20に供給される試験液の温度を、常温±5℃、80℃±5℃とした。常温としては、例えば25℃とすることができる。また、それぞれについて、開閉弁50の作動を制御し、循環試験液タンク40の試験液82のpHを調整して、試験容器20に供給される試験液のpHを、7±0.5、または、8±0.5とした。   As the test solution, water at normal temperature and water at 80 ° C. were used. For each, the operation of the heater 46 is controlled, the temperature of the test liquid 82 in the circulating test liquid tank 40 is adjusted, and the temperature of the test liquid supplied to the test container 20 is set to room temperature ± 5 ° C., 80 ° C. ± 5 ° C. It was. As room temperature, it can be 25 degreeC, for example. For each, the operation of the on-off valve 50 is controlled to adjust the pH of the test liquid 82 in the circulating test liquid tank 40 so that the pH of the test liquid supplied to the test container 20 is 7 ± 0.5, or 8 ± 0.5.

そして、負荷試験部12において、応力比0.95σ、すなわち引張強度の95%の応力に相当する引張力を試験片8の両端のネジ部6,7の間に印加して数百時間保持した。その結果、試験液に80℃の水を用いた場合に、試験片は100時間以下で破断し、試験液に常温の水を用いた場合に、試験片は数百時間でも破断しなかった。   In the load test section 12, a tensile force corresponding to a stress ratio of 0.95σ, that is, a stress of 95% of the tensile strength is applied between the screw sections 6 and 7 at both ends of the test piece 8 and held for several hundred hours. . As a result, when water at 80 ° C. was used as the test solution, the test piece was broken in 100 hours or less, and when normal temperature water was used as the test solution, the test piece was not broken even after several hundred hours.

図6は、試験後の試験片の状態を模式的に示す図で、図6(a)が試験液に80℃の水を用いた場合、(b)が試験液に常温の水を用いた場合である。図6に示されるように、試験液に80℃の水を用いた図6(a)の場合に黒錆が生じているのに対し、試験片に常温の水を用いた図6(b)では黒錆が発生していない。   FIG. 6 is a diagram schematically showing the state of the test piece after the test. FIG. 6A shows a case where 80 ° C. water is used as the test solution, and FIG. 6B shows that normal temperature water is used as the test solution. Is the case. As shown in FIG. 6, black rust is generated in the case of FIG. 6A using 80 ° C. water as the test solution, whereas FIG. 6B using normal temperature water as the test piece. Then, black rust has not occurred.

図7は、試験後の試験片について拡散性水素量を測定した結果を示す図である。ここでは、横軸に試験片が破断した破断時間をとり、縦軸に拡散性水素量を質量ppmで示してある。ここで、○印は、試験液に80℃の水を用いた試験片の実験結果を示し、△印は、試験液に常温の水を用いた試験片の実験結果を示す。△印のデータに矢印が加えられているのは、その試験時間では破断が生じていず、破断時間がもっと長いこと、もしくは破断しないものであることを示すためである。この実験結果は、図7のように、従来の遅れ破壊の定義において、11.9T級の強度レベルの鋼材においては、水中で遅れ破壊が生じないとされていたことと異なるものであるが、シコール反応が生じる50℃以上の水中では遅れ破壊が生じることを示すものである。   FIG. 7 is a diagram showing the results of measuring the amount of diffusible hydrogen for the test piece after the test. Here, the abscissa indicates the rupture time when the test piece is ruptured, and the ordinate indicates the amount of diffusible hydrogen in mass ppm. Here, ◯ indicates the experimental result of a test piece using 80 ° C. water as the test solution, and Δ indicates the experimental result of the test piece using normal temperature water as the test solution. The reason why the arrow mark is added to the data indicated by Δ is to indicate that no fracture occurred during the test time, and that the fracture time is longer or not broken. This experimental result is different from that in the conventional definition of delayed fracture as shown in FIG. 7, in the steel material having the strength level of 11.9T class, delayed fracture does not occur in water. This indicates that delayed destruction occurs in water at 50 ° C. or higher where a sycol reaction occurs.

拡散性水素量は、試験片をアルゴン雰囲気中の加熱炉に入れて、一定の昇温速度で加熱して温度範囲を変化させ、アルゴン中に放出される水素の濃度をガスクロマトグラフ方式の分析装置によって検出する方法によって測定した。図7に示されるように、試験液に80℃の水を用いて数十時間で破断した試験片の方が、試験液に常温の水を用いて数百時間でも破断しなかった試験片よりも、拡散性水素量が多い。   The amount of diffusible hydrogen is measured by placing the test piece in a heating furnace in an argon atmosphere and heating it at a constant heating rate to change the temperature range. Measured by the method detected by As shown in FIG. 7, the test piece that was ruptured in several tens of hours using 80 ° C. water as the test solution was more intensive than the test piece that was not broken in several hundred hours using normal temperature water as the test solution. However, the amount of diffusible hydrogen is large.

図6、図7の結果から、試験液に80℃の水を用いて密閉された試験容器の中で引張力の負荷が印加された試験片は数十時間で破断し、かつ、破断後の試験片には黒錆が発生し、拡散性水素が多量に検出されることが分かった。この破断の原因は、図3に関連して、シコール反応によるH2発生反応によるものと推定される。 From the results of FIG. 6 and FIG. 7, the test piece to which the load of the tensile force was applied in the test vessel sealed with 80 ° C. water as the test solution broke in tens of hours, and after the break It was found that black rust was generated on the test piece and a large amount of diffusible hydrogen was detected. The cause of this breakage is presumed to be due to the H 2 generation reaction due to the Sicol reaction in relation to FIG.

この試験は、試験期間中、試験液のpHが一定の範囲に維持され、試験液の温度も一定の範囲に維持されているので、図7に示されるように、遅れ破壊の評価についてばらつきが少ない。このように、上記の遅れ破壊試験装置10によれば、高強度鋼において、試験液に50℃以上100℃未満の水を用いるときに遅れ破壊が生じることを、評価のばらつきを少なくして確かめることができた。   In this test, the pH of the test solution is maintained in a certain range during the test period, and the temperature of the test solution is also maintained in a certain range. Therefore, as shown in FIG. Few. As described above, according to the delayed fracture test apparatus 10 described above, it is confirmed by reducing the variation in evaluation that delayed fracture occurs in high-strength steel when water having a temperature of 50 ° C. or higher and lower than 100 ° C. is used. I was able to.

本発明に係る実施の形態において、遅れ破壊試験装置の構成を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the structure of a delayed fracture test apparatus. 本発明に係る実施の形態において、試験容器の詳細な構成を示す図である。In embodiment concerning this invention, it is a figure which shows the detailed structure of a test container. 本発明に係る実施の形態において、赤錆系の腐食、黒錆系についてシコール反応と推定したときの腐食についての反応の様子を説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure explaining the mode of reaction about corrosion when it estimates that it is a Sicol reaction about red rust type corrosion and black rust type. 本発明に係る実施の形態において用いた試験片の材料を説明する図である。It is a figure explaining the material of the test piece used in embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態において用いた試験片の機械的特性を説明する図である。It is a figure explaining the mechanical characteristic of the test piece used in embodiment which concerns on this invention. 本発明に係る実施の形態において、遅れ破壊試験後の試験片の状態を模式的に説明する図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which illustrates typically the state of the test piece after a delayed fracture test. 本発明に係る実施の形態において、遅れ破壊試験後の試験片について拡散性水素量を測定した結果を示す図である。In embodiment which concerns on this invention, it is a figure which shows the result of having measured the amount of diffusible hydrogen about the test piece after a delayed fracture test.

符号の説明Explanation of symbols

4 切欠部、6,7 ネジ部、8 試験片、10 遅れ破壊試験装置、12 負荷試験部、14,16 負荷印加部、20 試験容器、22 筐体、23 試験液室、24 試験液供給口、26 試験液排出口、28 シール部材、30 供給パイプ、32 戻りパイプ、40 循環試験液タンク、41 供給口、42 pH検出器、44 試験液温度計、46 ヒータ、48 ヒータ用熱源、50 開閉弁、60 新液タンク、70 制御部、72 pH調整部、74 温度調整部、80,82,84 試験液。   4 Notch part, 6, 7 Thread part, 8 Test piece, 10 Delayed fracture test device, 12 Load test part, 14, 16 Load application part, 20 Test container, 22 Case, 23 Test liquid chamber, 24 Test liquid supply port , 26 Test solution outlet, 28 Seal member, 30 Supply pipe, 32 Return pipe, 40 Circulating test solution tank, 41 Supply port, 42 pH detector, 44 Test solution thermometer, 46 Heater, 48 Heat source for heater, 50 Open / close Valve, 60 fresh solution tank, 70 control unit, 72 pH adjustment unit, 74 temperature adjustment unit, 80, 82, 84 test solution.

Claims (5)

試験片の周囲を試験液で満たすための容器であって、試験片を液漏れのしないように両端を外部に出して保持し、試験液の供給口と排出口とを有する試験容器と、
試験容器に保持された試験片の両端に遅れ破壊試験用の負荷をかける負荷試験機と、
試験容器の供給口と排出口との間に試験液循環路を介して接続され、試験容器の内容積よりも大量の試験液を収容できる循環試験液タンクと、
循環試験液タンクに開閉弁を介して接続され、未使用試験液を収容する新液タンクと、
循環試験液タンクに設けられるpH検出器と、
pH検出器の検出値に基づいて開閉弁の開閉を制御し、試験容器に供給される試験液のpHを所定の範囲に調整するpH調整部と、
を備えることを特徴とする遅れ破壊試験装置。
A container for filling the periphery of the test piece with the test solution, holding the test piece at both ends so as not to leak, and having a test solution supply port and a discharge port;
A load testing machine that applies a load for delayed fracture testing to both ends of a test piece held in a test container;
A circulating test solution tank connected between the supply port and the discharge port of the test vessel via a test solution circulation path and capable of storing a larger amount of test solution than the inner volume of the test vessel;
A new liquid tank that is connected to the circulating test liquid tank via an on-off valve and stores unused test liquid;
A pH detector provided in the circulating test liquid tank;
a pH adjusting unit that controls the opening and closing of the on-off valve based on the detection value of the pH detector, and adjusts the pH of the test solution supplied to the test container to a predetermined range;
A delayed fracture test apparatus comprising:
請求項1に記載の遅れ破壊試験装置において、
循環試験液タンクに設けられるヒータと、
循環試験液タンクに設けられる試験液温度計と、
試験液温度計の検出値に基づいてヒータの通電を制御し、試験容器に供給される試験液の温度を所定の範囲に調整する温度調整部と、
を備えることを特徴とする遅れ破壊試験装置。
In the delayed fracture test apparatus according to claim 1,
A heater provided in the circulating test liquid tank;
A test liquid thermometer installed in the circulating test liquid tank;
A temperature adjusting unit that controls energization of the heater based on the detected value of the test liquid thermometer, and adjusts the temperature of the test liquid supplied to the test container to a predetermined range;
A delayed fracture test apparatus comprising:
請求項2に記載の遅れ破壊試験装置において、
新液タンクは、試験液としての水または酸性液を収容し、
循環試験液タンク及び試験容器には水または酸性液が循環し、
温度調整部は、試験容器に供給される試験液としての水または酸性液の温度を50℃以上100℃以下に調整することを特徴とする遅れ破壊試験装置。
In the delayed fracture test apparatus according to claim 2,
The new liquid tank contains water or acidic liquid as the test liquid,
Water or acidic liquid circulates in the circulating test liquid tank and test container,
The temperature adjustment unit adjusts the temperature of water or an acidic solution as a test solution supplied to a test container to 50 ° C. or more and 100 ° C. or less, and a delayed fracture test apparatus characterized in that:
請求項1に記載の遅れ破壊試験装置において、
試験容器は、
試験容器中の試験液体積V1と,試験容器中の試験片が試験液に接触する面積Aとの比である比液量V1/Aが、30mm以上60mm以下であることを特徴とする遅れ破壊試験装置。
In the delayed fracture test apparatus according to claim 1,
The test container is
Delayed fracture characterized in that the specific liquid volume V1 / A, which is the ratio of the test liquid volume V1 in the test container to the area A where the test piece in the test container contacts the test liquid, is 30 mm or more and 60 mm or less. Test equipment.
請求項1に記載の遅れ破壊試験装置において、
循環試験液タンクに収容される循環試験液体積V2と、試験容器中の試験液体積V1との比であるV2/V1が、150倍以上300倍以下であることを特徴とする遅れ破壊試験装置。
In the delayed fracture test apparatus according to claim 1,
Delayed fracture test apparatus characterized in that V2 / V1, which is the ratio of the circulating test liquid volume V2 accommodated in the circulating test liquid tank and the test liquid volume V1 in the test container, is 150 to 300 times .
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