JP2015025736A - 鋭敏化度測定装置及び鋭敏化度測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ステンレス鋼の鋭敏化度測定装置において、より簡易に鋭敏化度の測定が可能なことである。【解決手段】ステンレス鋼の鋭敏化度測定装置１０は、ステンレス鋼で形成された被測定物１２と接触させる銅製ホルダ１４と、被測定物１２の測定面１２ａ及び銅製ホルダ１４と接触させる硫酸溶液１６と、被測定物１２及び銅製ホルダ１４と絶縁させると共に、硫酸溶液１６と接触させるステンレス電極１８と、被測定物１２とステンレス電極１８とに電気的接続され、被測定物１２とステンレス電極１８との間の電流を測定する電流計２２とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、鋭敏化度測定装置及び鋭敏化度測定方法に係り、特に、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定するための鋭敏化度測定装置及び鋭敏化度測定方法に関する。

従来、ステンレス鋼の粒界腐食について、クロム炭化物の粒界析出・成長に伴う結晶粒界近傍におけるクロム欠乏域の生成に起因して特定の環境で結晶粒界に沿った腐食が生じることが知られている。このような結晶粒界近傍のクロム濃度が減少して耐食性が低下する現象を、一般に鋭敏化と呼んでいる。例えば、ステンレス鋼製溶接構造物を海洋性湿潤大気環境下で使用すると、溶接作業によりステンレス鋼の鋭敏化が起きていれば湿潤大気応力腐食割れが生じる可能性がある。

このようなステンレス鋼の鋭敏化度を測定する方法として、特許文献１には、ステンレス鋼を酸溶液に接触させ、ポテンショスタットや電位掃引装置等でステンレス鋼をアノード分極した後に、逆掃引分極してステンレス鋼の鋭敏化度を測定する方法が記載されている。

特開昭５７−２８２４６号公報

ところで、特許文献１に記載されているようなステンレス鋼の鋭敏化度測定方法の場合には、ステンレス鋼にアノード分極や逆掃引分極を生じさせるためのポテンショスタットや電位掃引装置等が必要になるので、鋭敏化度測定装置の構成が複雑となり、鋭敏化度測定方法が煩雑になる可能性がある。

そこで本発明の目的は、より簡易にステンレス鋼の鋭敏化度の測定が可能な鋭敏化度測定装置及び鋭敏化度測定方法を提供することである。

本発明に係る鋭敏化度測定装置は、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定する鋭敏化度測定装置であって、前記ステンレス鋼で形成された被測定物と接触させる銅体と、前記被測定物の測定面及び前記銅体と接触させる硫酸溶液と、前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液と接触させるステンレス電極と、前記被測定物と前記ステンレス電極とに電気的接続され、前記被測定物と前記ステンレス電極との間の電流を測定する電流測定手段と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋭敏化度測定装置において、前記銅体は、前記硫酸溶液が入れられる貫通孔を有する銅製ホルダであることを特徴とする。

本発明に係る鋭敏化度測定装置において、前記銅製ホルダの貫通孔には、絶縁材料で形成され、前記硫酸溶液を保持した硫酸溶液保持体が入れられることを特徴とする。

本発明に係る鋭敏化度測定装置において、前記硫酸溶液保持体は、前記銅製ホルダの貫通孔からはみ出して設けられており、前記硫酸溶液保持体の外周縁が前記銅製ホルダと前記ステンレス電極とにより挟持されていることを特徴とする。

本発明に係る鋭敏化度測定装置は、前記被測定物に配置され、筒状に合成樹脂で形成された合成樹脂製ホルダを備え、前記銅体は、前記合成樹脂製ホルダの筒内に前記被測定物と接触させて置かれる銅片であり、前記硫酸溶液は、前記合成樹脂製ホルダの筒内に入れられることを特徴とする。

本発明に係る鋭敏化度測定方法は、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定する鋭敏化度測定方法であって、前記ステンレス鋼で形成された前記被測定物に銅体を接触させて配置し、前記被測定物の自然酸化皮膜を除去した測定面と前記銅体とに硫酸溶液を接触させ、前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液に接触させてステンレス電極を配置し、前記被測定物と前記ステンレス電極との間に流れる第１の電流を測定する第１の電流測定工程と、前記第１の電流測定工程の後に、前記ステンレス電極を取り外して前記硫酸溶液を除去し、前記被測定物の測定面を酸性水溶液で不動態化処理する不動態化処理工程と、不動態化処理工程の後に、前記被測定物の不動態化処理された測定面と前記銅体とに前記硫酸溶液を接触させ、前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液に接触させて前記ステンレス電極を配置し、前記被測定物と前記ステンレス電極との間を流れる第２の電流を測定する第２の電流測定工程と、前記第１の電流の最大電流値Ｘに対する前記第２の電流の最大電流値Ｙの比（Ｙ／Ｘ）で前記被測定物の鋭敏化度を算出する鋭敏化度算出工程と、を備えることを特徴とする。

本発明に係る鋭敏化度測定方法は、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定する鋭敏化度測定方法であって、前記ステンレス鋼で形成された前記被測定物に銅体を接触させて配置し、前記被測定物の自然酸化皮膜を除去した測定面と前記銅体とに硫酸溶液を接触させ、前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液に接触させてステンレス電極を配置し、前記被測定物と前記ステンレス電極との間に流れる最大電流値を測定することを特徴とする。

上記構成によれば、ポテンショスタット等の機器を必要とせず、より簡易な構成でステンレス鋼の鋭敏化度を測定することが可能となる。

本発明の実施の形態において、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定するための鋭敏化度測定装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態において、銅製ホルダの構成を示す平面図である。 本発明の実施の形態において、他の鋭敏化度測定装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態において、別な鋭敏化度測定装置の構成を示す図である。 本発明の実施の形態において、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定するための鋭敏化度測定方法を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態において、ステンレス鋼における鋭敏化材と非鋭敏化材との硫酸環境下におけるアノード分極曲線を示すグラフである。 本発明の実施の形態において、被測定物の鋭敏化度の算出方法を示す図である。 本発明の実施の形態において、鋭敏化材と非鋭敏化材との電流測定結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態において、鋭敏化材における不動態化前後の電流測定結果を示すグラフである。 本発明の実施の形態において、ＥＰＲ法による電流密度の測定結果を示すグラフである。

以下に本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定するための鋭敏化度測定装置１０の構成を示す図である。

被測定物１２は、例えば、ＳＵＳ３０４等のオーステナイト系ステンレス鋼等で形成されている。被測定物１２には、例えば、局所的に鋭敏化する可能性がある溶接補修したステンレス鋼部材等が用いられる。

銅製ホルダ１４は、被測定物１２に接触させて配置される。銅製ホルダ１４は、被測定物１２の電位をステンレス鋼の電位より高めるための銅体としての機能を有している。銅製ホルダ１４は、純銅または銅合金で形成されている。

図２は、銅製ホルダ１４の構成を示す平面図である。銅製ホルダ１４は、例えば、矩形状に形成されており、幅Ａは２０ｍｍから２５ｍｍ、長さＢは２０ｍｍから３０ｍｍであり、厚みは１ｍｍから２ｍｍである。銅製ホルダ１４は、その中央部に貫通孔１５を有している。貫通孔１５は、丸穴や角穴等で形成されている。貫通孔１５の孔径Ｃについては、例えば、１０ｍｍから１５ｍｍである。銅製ホルダ１４には、円筒状や角筒状等の筒状ホルダを用いることも可能である。銅製ホルダ１４は、その貫通孔１５が被測定物１２の測定面１２ａに位置するように配置される。

再び、図１に戻り、硫酸溶液１６は、被測定物１２の測定面１２ａ及び銅製ホルダ１４と接触させるために、銅製ホルダ１４の貫通孔１５に入れられる。硫酸溶液１６には、例えば、硫酸と硫酸銅とを含む溶液、硫酸とチオシアン酸カリウムとを含む溶液等を用いることが可能である。また、被測定物１２と銅製ホルダ１４との間から硫酸溶液１６が漏れないように、銅製ホルダ１４の側縁を合成樹脂等のシール材（図示せず）でシールすることが好ましい。

硫酸溶液１６を銅製ホルダ１４の貫通孔１５に入れることにより、被測定物１２と銅製ホルダ１４とが硫酸溶液１６と接触するので、被測定物１２の電位を、被測定物１２と銅製ホルダ１４との異種金属接触電位に保つことが可能になる。すなわち、銅はステンレス鋼よりも硫酸溶液１６に接触または浸漬させたときの電位が高くなるので、被測定物１２の電位をステンレス鋼の電位より高くすることが可能になる。例えば、硫酸環境下のステンレス鋼の電位は約−０．２（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）であるが、ステンレス鋼と銅とを接触させたものの電位は約０．４（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）になる。

ステンレス電極１８は、被測定物１２及び銅製ホルダ１４と絶縁させると共に、硫酸溶液１６と接触させて配置される。ステンレス電極１８については、被測定物１２と同じ材質のステンレス鋼を用いることが好ましいが、被測定物１２と異なる材質のステンレス鋼を用いてもよい。ステンレス電極１８と銅製ホルダ１４との間には、例えば、銅製ホルダ１４の貫通孔１５と略同じ大きさの穴を有する合成樹脂製の絶縁シート２０が挿入される。

電流計２２は、被測定物１２とステンレス電極１８とに電気的に接続されており、被測定物１２とステンレス電極１８との間を流れる電流を測定する電流測定手段としての機能を有している。電流計２２には、無抵抗電流計等を用いることが可能である。

制御手段２４は、電流計２２等を制御する機能を有しており、一般的なコンピュータシステムで構成されている。制御手段２４は、被測定物１２とステンレス電極１８との間を流れる電流値を記憶する記憶部と、測定された電流値を演算する演算部と、演算された電流値に基づいて被測定物１２の鋭敏化度を評価する評価部と、を有している。

次に、他の鋭敏化度測定装置の構成について説明する。図３は、他の鋭敏化度測定装置３０の構成を示す図である。

鋭敏化度測定装置３０は、銅製ホルダ１４の貫通孔１５に硫酸溶液１６を保持した硫酸溶液保持体３２が入れられている点において鋭敏化度測定装置１０と相違している。なお、その他の構成については鋭敏化度測定装置１０と同様であるので、同じ符号を付け詳細な説明を省略する。

硫酸溶液保持体３２の基材は、絶縁材料で形成されており、硫酸溶液１６を含浸可能な材料で形成されている。硫酸溶液保持体３２の基材には、ろ紙、合成繊維からなる不織布等を用いることが可能である。硫酸溶液１６の含浸方法については、例えば、基材を硫酸溶液１６中に浸漬させてもよいし、更に真空引き等して含浸してもよい。

硫酸溶液保持体３２は、銅製ホルダ１４の貫通孔１５からはみ出すように設けられ、硫酸溶液保持体３２の外周縁が銅製ホルダ１４とステンレス電極１８とにより挟持されることが好ましい。これにより、銅製ホルダ１４とステンレス電極１８との間に絶縁シート２０等を用いる必要がないので装置構成をより簡易にすることが可能になる。

ステンレス電極１８の下面には、硫酸溶液保持体３２を押圧するための突起３４を設けることが好ましい。この突起３４で硫酸溶液保持体３２を押圧することで、硫酸溶液保持体３２を被測定物１２と銅製ホルダ１４とにより密着させることができるからである。

次に、別な鋭敏化度測定装置の構成について説明する。図４は、別な鋭敏化度測定装置４０の構成を示す図である。

鋭敏化度測定装置４０は、合成樹脂で形成された合成樹脂製ホルダ４２を用いており、銅体として銅片４４を用いている点において鋭敏化度測定装置１０、３０と相違している。なお、その他の構成については鋭敏化度測定装置１０、３０と同様であるので、同じ符号を付け詳細な説明を省略する。

合成樹脂製ホルダ４２は、アクリル樹脂等の合成樹脂で形成されており、被測定物１２に配置される。合成樹脂製ホルダ４２は、円筒状や角筒状等の筒状に形成されている。合成樹脂製ホルダ４２は、その筒内が被測定物１２の測定面１２ａに位置するように配置される。被測定物１２と合成樹脂製ホルダ４２とはシール材４６等でシールされることが好ましい。

合成樹脂製ホルダ４２の筒内には、銅片４４が被測定物１２と接触して置かれており、銅片４４が被測定物１２の電位をステンレス鋼の電位より高める銅体としての機能を有している。銅片４４は、純銅または銅合金で形成されている。銅片４４には、銅シート、銅箔、銅線等を用いることが可能である。合成樹脂製ホルダ４２の筒内には、硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２が入れられる。銅片４４と被測定物１２とに硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２を接触させることで、被測定物１２の電位を、銅と被測定物１２との異種金属接触電位に保つことが可能になる。そして、被測定物１２及び銅片４４と絶縁させると共に、硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２と接触させてステンレス電極１８が配置される。

次に、ステンレス鋼の鋭敏化度測定方法について説明する。図５は、ステンレス鋼の鋭敏化度を測定するための鋭敏化度測定方法を示すフローチャートである。

第１の電流測定工程（Ｓ１０）は、被測定物１２に銅製ホルダ１４または銅片４４等の銅体を接触させて配置し、被測定物１２の自然酸化皮膜を除去した測定面１２ａと、銅製ホルダ１４または銅片４４等の銅体とに硫酸溶液１６を接触させ、被測定物１２及び銅製ホルダ１４または銅片４４等の銅体と絶縁させると共に、硫酸溶液１６に接触させてステンレス電極１８を配置し、被測定物１２とステンレス電極１８との間に流れる第１の電流値を測定する工程である。

まず、被測定物１２の測定面１２ａを機械研磨等で研磨して、測定面１２ａの自然酸化皮膜を除去する。鋭敏化度測定装置１０を用いる場合には、被測定物１２の上に銅製ホルダ１４を配置する。銅製ホルダ１４は、その貫通孔１５が被測定物１２の測定面１２ａに位置するように位置決めされる。銅製ホルダ１４の貫通孔１５に硫酸溶液１６を入れる。銅製ホルダ１４の上に、硫酸溶液１６と接触させると共に、銅製ホルダ１４と絶縁シート２０等で絶縁された状態でステンレス電極１８を配置する。被測定物１２とステンレス電極１８とを電流計２２を介して電気的に接続し、被測定物１２と、硫酸溶液１６と、ステンレス電極１８と、電流計２２とにより構成される回路を流れる第１の電流を測定する。鋭敏化度測定装置３０を用いる場合には、銅製ホルダ１４の貫通孔１５に硫酸溶液保持体３２を挿入する。

鋭敏化度測定装置４０を用いる場合には、被測定物１２の上に合成樹脂製ホルダ４２を配置する。合成樹脂製ホルダ４２は、その筒内が被測定物１２の測定面１２ａに位置するように位置決めされる。被測定物１２の測定面１２ａと接触するようにして銅片４４を配置する。そして、合成樹脂製ホルダ４２の筒内に硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２を入れる。硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２と接触させてステンレス電極１８を配置する。被測定物１２とステンレス電極１８とを電流計２２を介して電気的に接続し、被測定物１２と、硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２と、ステンレス電極１８と、電流計２２とにより構成される回路を流れる第１の電流を測定する。

被測定物１２の電位については、被測定物１２が銅製ホルダ１４や銅片４４と接触していることからステンレス鋼と銅との異種金属接触電位に保たれ、ステンレス鋼の電位よりも高くなる。その結果、被測定物１２とステンレス電極１８との間には電位差が生じるので、被測定物１２とステンレス電極１８との間に電流が流れる。電流測定時間については、例えば、１分間から１０分間である。

次に、被測定物１２として鋭敏化材と非鋭敏化材とを用いた場合における第１の電流の大きさの相違について説明する。図６は、ステンレス鋼における鋭敏化材と非鋭敏化材との硫酸環境下におけるアノード分極曲線を示すグラフである。図６のグラフでは、横軸に電流密度を取り、縦軸に電位を取り、鋭敏化材と非鋭敏化材のアノード分極曲線を実線で表している。非鋭敏化材にはＳＵＳ３０４（１９質量％Ｃｒ−８質量％Ｎｉ）を用い、鋭敏化材には、鋭敏化によるＣｒ欠乏を模擬した鋼（７．５質量％Ｃｒ−９．５質量％Ｎｉ）を用いている。

非鋭敏化材では、電位が−０．２（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）から０（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）が腐食域（横軸に示す電流が流れる）であり、それ以上の高い電位では不動態化して電流が流れない（すなわち、不動態化して腐食しない）。一方、鋭敏化材の場合には、−０．２（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）から０．６（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）までは電流が流れるが、それ以上の高い電位では電流が殆ど流れず不動態化する。また、−０．１（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）から０．６（Ｖ ｖｓ ＳＨＥ）までの範囲では、鋭敏化材の電流密度は、非鋭敏化材の電流密度よりも大きくなっている。

このように、硫酸環境下においては、鋭敏化材の活性態域の電位は、非鋭敏化材の活性態域の電位よりも高い電位であり、鋭敏化材の活性態域の電位では、鋭敏化材では大きな電流が流れ、非鋭敏化材ではほとんど電流が流れないことになる。

被測定物１２を硫酸溶液１６に接触させた状態で、被測定物１２と、被測定物１２より電位の高い銅製ホルダ１４や銅片４４等の銅体とを接触させることにより、異種金属接触電位により被測定物１２の電位がステンレス鋼の電位（浸漬電位、自然電位）より高い電位に保持される。その結果、被測定物１２の電位は、鋭敏化材の活性態域の電位に保持されるので、鋭敏化された被測定物１２では鋭敏化されていない被測定物１２より大きな電流が流れる。また、鋭敏化の度合が大きいほど腐食されやすくなるので、より多くの電流が流れることなる。

不動態化処理工程（Ｓ１２）は、第１の電流測定工程（Ｓ１０）の後に、被測定物１２の測定面１２ａを不動態化処理する工程である。第１の電流測定工程（Ｓ１０）の後に、ステンレス電極１８を取り外して硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２を除去する。次に、被測定物１２の測定面１２ａを不動態化処理して不動態皮膜を形成する。不動態化処理については、例えば、硝酸や過酸化水素等を含む酸性水溶液を浸した脱脂綿等で被測定物１２の測定面１２ａを拭くことで可能である。

第２の電流測定工程（Ｓ１４）は、不動態化処理工程（Ｓ１２）の後に、被測定物１２の不動態化処理された測定面１２ａと、銅製ホルダ１４または銅片４４等の銅体とに硫酸溶液１６を接触させ、被測定物１２及び銅製ホルダ１４または銅片４４等の銅体と絶縁させると共に、硫酸溶液１６に接触させてステンレス電極１８を配置し、被測定物１２とステンレス電極１８との間を流れる第２の電流を測定する工程である。

鋭敏化度測定装置１０を用いる場合には、被測定物１２の上に銅製ホルダ１４を配置する。銅製ホルダ１４は、その貫通孔１５が被測定物１２の不動態化処理された測定面１２ａに位置するように位置決めされる。銅製ホルダ１４の貫通孔１５に硫酸溶液１６を入れる。銅製ホルダ１４の上に、硫酸溶液１６と接触させると共に、銅製ホルダ１４と絶縁シート２０等で絶縁された状態でステンレス電極１８を配置する。被測定物１２とステンレス電極１８とを電流計２２を介して電気的に接続する。鋭敏化度測定装置３０を用いる場合には、銅製ホルダ１４の貫通孔１５に硫酸溶液保持体３２を挿入する。

鋭敏化度測定装置４０を用いる場合には、被測定物１２の上に合成樹脂製ホルダ４２を配置する。合成樹脂製ホルダ４２は、その筒内が被測定物１２の不動態化処理された測定面１２ａに位置するように位置決めされる。被測定物１２の不動態化処理された測定面１２ａと接触するようにして銅片４４を配置する。そして、合成樹脂製ホルダ４２の筒内に硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２を入れる。硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２と接触させてステンレス電極１８を配置する。被測定物１２とステンレス電極１８とを電流計２２を介して電気的に接続する。

このようにして、被測定物１２と、硫酸溶液１６または硫酸溶液保持体３２と、ステンレス電極１８と、電流計２２とにより回路が構成される。そして、被測定物１２とステンレス電極１８との間を流れる第２の電流を測定する。電流測定時間については、例えば、１分間から１０分間である。

鋭敏化されていない被測定物１２の場合には、被測定物１２の測定面１２ａに均一で緻密な不動態皮膜が形成されているため電流はほとんど流れない。これに対して鋭敏化されている被測定物１２の場合には、結晶粒界近傍のクロム欠乏域により不動態皮膜の形成が不均一で緻密な皮膜が形成され難くなるので腐食に伴う電流が流れる。また、鋭敏化の度合が大きいほど不動態皮膜の形成がより不均一で緻密な皮膜が形成され難くなるので腐食に伴うより大きな電流が流れる。

鋭敏化度算出工程（Ｓ１６）は、第１の電流の最大電流値Ｘに対する第２の電流の最大電流値Ｙの比（Ｙ／Ｘ）で被測定物１２の鋭敏化度を算出する工程である。

図７は、被測定物１２の鋭敏化度の算出方法を示す図である。第１の電流測定工程（Ｓ１０）による電流測定結果から第１の電流の最大電流値Ｘを求める。第２の電流測定工程（Ｓ１４）による電流測定結果から第２の電流の最大電流値Ｙを求める。そして、被測定物１２の鋭敏化度Ｒ値についてＲ（％）＝Ｙ／Ｘ×１００の式で算出する。鋭敏化度Ｒ値については、被測定物１２の鋭敏化の度合いが強いほど大きい値となる。このようにして鋭敏化度Ｒ値を算出して鋭敏化度を評価することにより、第１の電流測定時及び第２の電流測定時の測定誤差がキャンセルされるので評価精度が向上する。

また、予め求めておいた既知の鋭敏化させたステンレス鋼の鋭敏化度Ｒ値と比較することにより、被測定物１２の鋭敏化度を評価することが可能となる。

例えば、予め求めておいた既知の鋭敏化されたステンレス鋼において、低鋭敏化のステンレス鋼の鋭敏化度Ｒ値が５％より小さく、強鋭敏化のステンレス鋼の鋭敏化度Ｒ値が２０％より大きく、中程度の鋭敏化のステンレス鋼の鋭敏化度Ｒ値が５％以上２０％以下である場合について説明する。

例えば、第１の電流測定と第２の電流測定とから求められた被測定物１２の鋭敏化度Ｒ値が５％より小さい結果が得られた場合には、被測定物１２は鋭敏化されていないか鋭敏化の程度は軽度と判断され、そのまま使用される。被測定物１２の鋭敏化度Ｒ値が２０％より大きい結果が得られた場合には、強鋭敏化されていると判断されて交換や対策等が行われる。また、被測定物１２の鋭敏化度Ｒ値が５％以上２０％以下である場合には、強鋭敏化している可能性があるためＪＩＳ Ｇ０５８０の「ステンレス鋼の電気化学的再活性化率の測定方法」（ＥＰＲ法：Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｏｔｅｎｔｉｏｋｉｎｅｔｉｃ Ｒｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）等の試験や金属組織観察等の詳細な調査が推奨される。

また、鋭敏化度Ｒ値と、ＥＰＲ法の再活性化率Ｒａ値とは、同程度に鋭敏化したステンレス鋼に対して略同じ値を示すことから、予め求めておいた既知の鋭敏化させたステンレス鋼について鋭敏化度Ｒ値を測定する代わりに、ＪＩＳ Ｇ０５８０のＥＰＲ法で測定した再活性化率Ｒａ値を用いることも可能である。例えば、既知の鋭敏化されたステンレス鋼についてＪＩＳ Ｇ０５８０のＥＰＲ法で測定した結果、低鋭敏化のステンレス鋼の再活性化率Ｒａ値が５％より小さく、強鋭敏化のステンレス鋼の再活性化率Ｒａ値が２０％より大きく、中程度の鋭敏化のステンレス鋼の再活性化率Ｒａ値が５％以上２０％以下であるとする。第１の電流測定と第２の電流測定とから求められた被測定物１２の鋭敏化度Ｒ値が５％より小さい結果が得られた場合には、再活性化率Ｒａ値が５％より小さいとして被測定物１２は鋭敏化されていないか鋭敏化の程度は軽度と判断される。鋭敏化度Ｒ値が２０％より大きい結果が得られた場合には、再活性化率Ｒａ値が２０％より大きいとして強鋭敏化されていると判断される。鋭敏化度Ｒ値が５％以上２０％以下である場合には、再活性化率Ｒａ値が５％以上２０％以下であるとして強鋭敏化している可能性があると判断される。

また、上記の鋭敏化度測定方法では、第１の電流測定工程（Ｓ１０）と、不動態化処理工程（Ｓ１２）と、第２の電流測定工程（Ｓ１４）と、鋭敏化度算出工程（Ｓ１６）とを行って被測定物１２の鋭敏化度を測定したが、不動態化処理工程（Ｓ１２）と、第２の電流測定工程（Ｓ１４）と、鋭敏化度算出工程（Ｓ１６）とを省略してより簡易的に被測定物１２の鋭敏化を評価することも可能である。

上述したように被測定物１２が鋭敏化されている場合には、被測定物１２が鋭敏化されていない場合よりも第１の電流値が大きくなることから、第１の電流値の大きさにより鋭敏化を評価することができる。例えば、第１の電流値の最大電流値が１００μＡ以下であれば鋭敏化が生じていない等の閾値を設けるようにしてもよい。また、予め求めておいた既知の鋭敏化させたステンレス鋼の第１の電流値と比較することにより、被測定物１２の鋭敏化を評価することが可能となる。

以上、上記構成によれば、ステンレス鋼で形成された被測定物と接触させる銅製ホルダや銅片等の銅体と、被測定物の測定面及び銅製ホルダや銅片等の銅体と接触させる硫酸溶液と、被測定物及び銅製ホルダや銅片等の銅体と絶縁されると共に、硫酸溶液と接触させるステンレス電極と、被測定物とステンレス電極とに電気的接続され、被測定物とステンレス電極との間を流れる電流を測定する電流計等の電流測定手段とを備えているので、ポテンショスタット等の機器を必要とせず、より簡易な構成で被測定物の鋭敏化度を評価することが可能となる。

鋭敏化材と非鋭敏化材とを用いてステンレス鋼の鋭敏化度の測定を行った。鋭敏化材及び非鋭敏化材には、ＳＵＳ３０４からなるステンレスシートを使用した。鋭敏化度の測定には、上記の図４に示す鋭敏化度測定装置４０を使用した。なお、鋭敏化材と非鋭敏化材については、事前に金属組織観察により鋭敏化の度合を確認した。

まず、ステンレスシートの測定面を＃６００のエメリ研磨紙で研磨し、自然酸化皮膜を除去した。ステンレスシートの測定面にアクリル製円筒体を配置した。アクリル製円筒体の中に銅箔を入れ、ステンレスシートと銅箔とを接触させた。銅箔を入れたアクリル製円筒体の中に、硫酸溶液を含浸させたろ紙を入れ、硫酸溶液を含浸させたろ紙をステンレス電極で押圧した。硫酸溶液には、０．５ｍｏｌ／Ｌ硫酸と０．０１ｍｏｌ／Ｌチオシアン酸カリウムとからなる溶液を使用した。ステンレスシートとステンレス電極とを無抵抗電流計に電気的に接続した。硫酸溶液を含浸させたろ紙をステンレス電極で押圧した状態で、ステンレスシートとステンレス電極との間に流れる電流を約３分間測定した。測定した電流値については、データロガに記録した。

図８は、鋭敏化材と非鋭敏化材との電流測定結果を示すグラフである。図８のグラフでは、横軸に測定時間（秒）を取り、右縦軸に電流（μＡ）を取り、左縦軸に電流密度（μＡ・ｃｍ^−２）を取り、鋭敏化材の電流値を実線で表し、非鋭敏化材の電流値を破線で表している。図８のグラフから鋭敏化材の最大電流値と、非鋭敏化材の最大電流値を求めたところ、鋭敏化材の最大電流値Ｘは３３６μＡであり、非鋭敏化材の最大電流値Ｘは６０μＡであった。

次に、ステンレス電極を取り外した後、硫酸溶液を含浸させたろ紙と、銅箔とをアクリル製円筒体から取り出した。そして、ステンレスシートの測定面を、硝酸を浸した脱脂綿で拭いて不動態化処理した。不動態化処理後に、再度、ステンレスシートの表面に銅箔を置き、硫酸溶液を含浸させたろ紙をアクリル製円筒体に入れてステンレス電極で押圧した。硫酸溶液を含浸させたろ紙をステンレス電極で押圧した状態で、ステンレスシートとステンレス電極との間に流れる電流を約３分間測定した。なお、非鋭敏化材については、不動態化処理後には均一で緻密な不動態皮膜が形成されて電流が流れないことから、不動態化処理後の電流測定については鋭敏化材のみ行った。

図９は、鋭敏化材における不動態化前後の電流測定結果を示すグラフである。図９のグラフにおいて、横軸に測定時間（秒）を取り、縦軸に電流（μＡ）を取り、不動態化前の電流値を実線で表し、不動態化後の電流値を破線で表している。図９のグラフから不動態化前の最大電流値と、不動態化後の最大電流値を求めたところ、不動態化前の最大電流値Ｘは３３６μＡであり、不動態化後の最大電流値Ｙは１４８μＡであった。そして、鋭敏化度Ｒ値＝Ｙ/Ｘ×１００を算出したところ４４％であった。

次に、比較のために、上記の鋭敏化材について、ＪＩＳ Ｇ０５８０の「ステンレス鋼の電気化学的再活性化率の測定方法」（ＥＰＲ法：Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｐｏｔｅｎｔｉｏｋｉｎｅｔｉｃ Ｒｅａｃｔｉｖａｔｉｏｎ）に準拠して測定した。測定装置については、ポテンショスタット、電位掃引装置、照合電極及び電解槽等を組み合わせて構成した。電解液には、０．５ｍｏｌ／Ｌ硫酸と０．０１ｍｏｌ／Ｌチオシアン酸カリウムとからなる溶液を使用した。

鋭敏化したステンレスシートを電解液に浸漬させた後に、電位計によりステンレスシートの電位が活性態にあることを確認してから、ポテンショスタットと電位掃引装置によってアノード分極した後、電位を逆方向に掃引し、再活性化後、再びアノード電流がゼロとなる電位を終点とし、往復アノード分極を行った。

図１０は、ＥＰＲ法による電流密度の測定結果を示すグラフである。図１０のグラフでは、横軸に電流密度（Ａ・ｃｍ^−２）を取り、縦軸に電位（Ｖ ｖｓ ＳＣＥ）を取り、往路と復路との電流密度を実線で表している。図１０のグラフから往路の活性態における最大アノード電流密度Ｓと、復路の活性態における最大アノード電流密度Ｔとを求めたところ、往路の最大アノード電流密度Ｓは９．３×１０^−３（Ａ・ｃｍ^−２）であり、復路の最大アノード電流密度Ｔは４．０×１０^−３（Ａ・ｃｍ^−２）であった。

次に、往路の活性態における最大アノード電流密度Ｓと、復路の活性態における最大アノード電流密度Ｔとから、再活性化率Ｒａ値（％）をＴ／Ｓ×１００の式から算出した。その結果、再活性化率Ｒａ値は４２．９％であった。

このように、上記の鋭敏化度測定方法で測定した鋭敏化度Ｒ値は、ＥＰＲ法で測定した再活性化率Ｒａ値と略同じ値であった。したがって、上記の鋭敏化度測定方法によれば、ポテンショスタット、電位掃引装置等を用いる必要がなく、より簡易な構成の装置でステンレス鋼の鋭敏化度を評価可能なことがわかった。

また、図８のグラフに示すように鋭敏化材の最大電流値Ｘは３３６μＡであり、非鋭敏化材の最大電流値Ｘは６０μＡであることから、鋭敏化材の最大電流値Ｘは、非鋭敏化材の最大電流値Ｘより大きくなり、ステンレスシートとステンレス電極との間に流れる最大電流値Ｘからも、ステンレス鋼の鋭敏化度を評価可能であることがわかった。

１０、３０、４０ 鋭敏化測定装置、１２ 被測定物、１４ 銅製ホルダ、１６ 硫酸溶液、１８ ステンレス電極、２０ 絶縁シート、２２ 電流計、２４ 制御手段、３２ 硫酸溶液保持体、４２ 合成樹脂製ホルダ、４４ 銅片、４６ シール材。

Claims (7)

1. ステンレス鋼の鋭敏化度を測定する鋭敏化度測定装置であって、
   前記ステンレス鋼で形成された被測定物と接触させる銅体と、
   前記被測定物の測定面及び前記銅体と接触させる硫酸溶液と、
   前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液と接触させるステンレス電極と、
   前記被測定物と前記ステンレス電極とに電気的接続され、前記被測定物と前記ステンレス電極との間の電流を測定する電流測定手段と、
   を備えることを特徴とする鋭敏化度測定装置。
2. 請求項１に記載の鋭敏化度測定装置であって、
   前記銅体は、前記硫酸溶液が入れられる貫通孔を有する銅製ホルダであることを特徴とする鋭敏化度測定装置。
3. 請求項２に記載の鋭敏化度測定装置であって、
   前記銅製ホルダの貫通孔には、絶縁材料で形成され、前記硫酸溶液を保持した硫酸溶液保持体が入れられることを特徴とする鋭敏化度測定装置。
4. 請求項３に記載の鋭敏化度測定装置であって、
   前記硫酸溶液保持体は、前記銅製ホルダの貫通孔からはみ出して設けられており、
   前記硫酸溶液保持体の外周縁が前記銅製ホルダと前記ステンレス電極とにより挟持されていることを特徴とする鋭敏化度測定装置。
5. 請求項１に記載の鋭敏化度測定装置であって、
   前記被測定物に配置され、筒状に合成樹脂で形成された合成樹脂製ホルダを備え、
   前記銅体は、前記合成樹脂製ホルダの筒内に前記被測定物と接触させて置かれる銅片であり、
   前記硫酸溶液は、前記合成樹脂製ホルダの筒内に入れられることを特徴とする鋭敏化度測定装置。
6. ステンレス鋼の鋭敏化度を測定する鋭敏化度測定方法であって、
   前記ステンレス鋼で形成された被測定物に銅体を接触させて配置し、前記被測定物の自然酸化皮膜を除去した測定面と前記銅体とに硫酸溶液を接触させ、前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液に接触させてステンレス電極を配置し、前記被測定物と前記ステンレス電極との間に流れる第１の電流を測定する第１の電流測定工程と、
   前記第１の電流測定工程の後に、前記ステンレス電極を取り外して前記硫酸溶液を除去し、前記被測定物の測定面を酸性水溶液で不動態化処理する不動態化処理工程と、
   不動態化処理工程の後に、前記被測定物の不動態化処理された測定面と前記銅体とに前記硫酸溶液を接触させ、前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液に接触させて前記ステンレス電極を配置し、前記被測定物と前記ステンレス電極との間を流れる第２の電流を測定する第２の電流測定工程と、
   前記第１の電流の最大電流値Ｘに対する前記第２の電流の最大電流値Ｙの比（Ｙ／Ｘ）で前記被測定物の鋭敏化度を算出する鋭敏化度算出工程と、
   を備えることを特徴とする鋭敏化度測定方法。
7. ステンレス鋼の鋭敏化度を測定する鋭敏化度測定方法であって、
   前記ステンレス鋼で形成された被測定物に銅体を接触させて配置し、前記被測定物の自然酸化皮膜を除去した測定面と前記銅体とに硫酸溶液を接触させ、前記被測定物及び前記銅体と絶縁させると共に、前記硫酸溶液に接触させてステンレス電極を配置し、前記被測定物と前記ステンレス電極との間に流れる最大電流値を測定することを特徴とする鋭敏化度測定方法。

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