JP2013142170A

JP2013142170A - 水素脆化の防止方法

Info

Publication number: JP2013142170A
Application number: JP2012002832A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Saito; 博之齋藤; Atsumi Ueda; 充美植田
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2012-01-11
Filing date: 2012-01-11
Publication date: 2013-07-22

Abstract

【課題】高強度鋼などの鋼材における水素脆化が抑制する方法を提供する。
【解決手段】鋼材１０１の表面に、酵母菌からなる細菌叢１０２を付着させる。これにより鋼材の表面における電位を高くし、鋼材表面における還元反応を抑制するようにする。このとき、酵母菌は、水と共に鋼材の表面に付着させればよい。また、酵母菌は、ＭＴ８−１およびＢＹ４７４１の少なくとも１種類であればよい。このような酵母菌は、自然界で自己増殖している。
【選択図】図１

Description

本発明は、鋼材の水素による脆化を防止する水素脆化の防止方法に関する。

高強度鋼などの鋼材は、鉄骨などとして建築物やプラントなどの部材として用いられている。この鋼材が、構造体が配置されている環境の影響で発生した水素により脆化し、特性を失うことがあることが知られている。この、水素による金属部材の脆化は、水素脆化と呼ばれており、応力が加わっているなかで一定以上の水素が鋼材内に侵入して蓄積することによって生じる（非特許文献１参照）。

瀬出井優、「水素ガスパイプライン鋼管における水素脆性の評価」、東京大学平成２１年度卒業論文要旨、２０１０年。 http://web.uni-frankfurt.de/fb15/mikro/euroscarf/data/by.html.

以上に説明したように、鋼材においては、水素の侵入により起こる水素脆化が問題となる。例えば、水素ガスパイプラインでは、鋼管に限らず、ボルトなどの多くの部材に高強度鋼が用いられており、水素脆化は大きな問題となる。

本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、高強度鋼などの鋼材における水素脆化が抑制できるようにすることを目的とする。

本発明に係る水素脆化の防止方法は、鋼材の表面に酵母菌を付着させる。なお、酵母菌は、ＭＴ８−１およびＢＹ４７４１の少なくとも１種類であればよい。また、酵母菌は、水と共に鋼材の表面に付着させればよい。このとき、酵母菌は、亜鉛およびショ糖が溶解した水と共に鋼材の表面に付着させるとよい。

以上説明したことにより、本発明によれば、高強度鋼などの鋼材における水素脆化が抑制できるようになるという優れた効果が得られる。

図１は、本発明の実施の形態における水素脆化の防止方法を適用した鋼材１０１の表面の状態を模式的に示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。本実施の形態における水素脆化の防止方法は、鋼材の表面に酵母菌（出芽酵母）を付着させることで、鋼材の表面における電位を高くし、鋼材表面における水素イオンの還元反応を抑制するようにしたものである。例えば、図１に示すように、鋼材１０１の表面に、酵母菌からなる細菌叢１０２を付着させればよい。このとき、酵母菌は、水と共に鋼材の表面に付着させればよい。また、酵母菌は、ＭＴ８−１（Saccharomyces cerevisiae MT8-1）およびＢＹ４７４１の少なくとも１種類であればよい。このような酵母菌は、自然界で自己増殖している。

このように酵母菌を付着させることで、後述するように、鋼材の表面では電位が上昇し、水素イオンが水素に還元する反応が抑制され、結果として、鋼材における水素脆化が抑制できるようになる。この電位の上昇について、実験を行った結果について説明する。

実験として、上述の酵母菌を２固体／１ｍＬ程度の濃度とし、また、亜鉛２．６ｇ／ｍＬ，ショ糖３％とした水溶液（３０℃）に白金からなる金属電極を浸漬し、この電極を用いて電位を測定した。この電位測定で、電位の上昇が見られた。酵母菌ＭＴ８−１では、初期に３５３ｍＶであった測定電位が、２日後に４４６ｍＶとなった。また、酵母菌ＢＹ４７４１では、初期に３２７ｍＶであった測定電位が、２日後に４９６ｍＶとなった。なお、飽和銀塩化銀溶液の電位を０とした結果である。

これらの酵母菌は、野生種であるが、いずれの酵母菌を用いた実験においても、１００ｍＶ程度の電位上昇が確認された。なお、実験で用いた酵母菌ＭＴ８−１は、米国基準菌株保存機関（American Type Culture Collection：ＡＴＴＣ）で入手可能な株であり、ＢＹ４７４１は、Euroscarf（EUROpean Saccharomyces Cerevisiae ARchive for Functional Analysis）で入手可能な株である（非特許文献２参照）。

この結果は、電気化学的には、還元電位が上昇したものとなり、電極表面における水素イオンの還元反応を抑制しているものと考えられる。また、同様の電気化学的な反応系は、鋼材表面においても実現されるものと考えられる。また、酵母は、自然界で自己増殖するので、対象となる高強度鋼などの鋼材が複数ある場合でも、周囲で自己増殖し、各々の鋼材の電位を上昇させることができるものと考えられる。このように表面における電位が上昇すれば、表面における還元反応が抑制されて水素の発生が抑制され、鋼材に対する水素の侵入が抑制されるようになる。ひいては、鋼材における水素脆化が防止できるようになる。なお、酵母菌はｐＨ４程度の酸性状態でも生育できる。

以上に説明したように、本発明によれば、酵母菌の代謝などの活動により、鋼材表面の還元電位を上昇させることで、鋼材表面における還元反応による水素の発生を抑制するので、高強度鋼などの鋼材における水素脆化が抑制できるようになるという優れた効果が得られる。

なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。

１０１…鋼材、１０２…細菌叢。

Claims

鋼材の表面に酵母菌を付着させることを特徴とする水素脆化の防止方法。
請求項１記載の水素脆化の防止方法において、
前記酵母菌は、ＭＴ８−１およびＢＹ４７４１の少なくとも１種類であることを特徴とする水素脆化の防止方法。
請求項２記載の水素脆化の防止方法において、
前記酵母菌は、水と共に前記鋼材の表面に付着させることを特徴とする水素脆化の防止方法。
請求項３記載の水素脆化の防止方法において、
前記酵母菌は、亜鉛およびショ糖が溶解した前記水と共に前記鋼材の表面に付着させることを特徴とする水素脆化の防止方法。