JP2824174B2 - 耐水素吸収性に優れたチタン材 - Google Patents
耐水素吸収性に優れたチタン材Info
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Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、硫化水素水溶液中にお
ける耐水素吸収性に優れたチタン材に関するものであ
り、特には冷間圧延チタン材のように、表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを不可避的に有す
るチタン材において、炭化チタン、窒化チタン若しくは
炭窒化チタンにより被覆された面積を全表面積に対して
１．０％以下に削減したことを特徴とするチタン材に関
するものである。本チタン材は、石油精製プラントの脱
硫関連設備用部材として有用である。
ける耐水素吸収性に優れたチタン材に関するものであ
り、特には冷間圧延チタン材のように、表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを不可避的に有す
るチタン材において、炭化チタン、窒化チタン若しくは
炭窒化チタンにより被覆された面積を全表面積に対して
１．０％以下に削減したことを特徴とするチタン材に関
するものである。本チタン材は、石油精製プラントの脱
硫関連設備用部材として有用である。
【０００２】
【従来の技術】チタンは、その優れた耐食性が故に工業
用材料として化学プラント、発電プラントおよび海水淡
水化プラント等に幅広く使用されている。さらに、比強
度も高いことから航空機等の材料としても使用されてい
る。
用材料として化学プラント、発電プラントおよび海水淡
水化プラント等に幅広く使用されている。さらに、比強
度も高いことから航空機等の材料としても使用されてい
る。
【０００３】一方、チタンの欠点としては、水素吸収に
よる脆化を挙げることができる。チタンは、その表面に
水素分子若しくは原子が存在すると容易に水素を吸収
し、そのため脆いチタン水素化物が内部に形成される。
そして、この水素化物の量が多くなるにしたがい、チタ
ンは脆化し、最終的には非常に僅かな力で破断してしま
う。チタンが水素を吸収する環境は、例えば発電プラン
トのタービンブレードのような高温水蒸気中や化学プラ
ント等の高温の水素ガス中である。
よる脆化を挙げることができる。チタンは、その表面に
水素分子若しくは原子が存在すると容易に水素を吸収
し、そのため脆いチタン水素化物が内部に形成される。
そして、この水素化物の量が多くなるにしたがい、チタ
ンは脆化し、最終的には非常に僅かな力で破断してしま
う。チタンが水素を吸収する環境は、例えば発電プラン
トのタービンブレードのような高温水蒸気中や化学プラ
ント等の高温の水素ガス中である。
【０００４】この他、酸等の水溶液中でもチタンの水素
吸収が起こる。これは、陰極防食、ガルバニックコロー
ジョンやチタン自体の腐食の際、カソード反応としてチ
タン表面で２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 の反応が起こり、発生
した水素の一部がチタンに吸収されるためである。この
ような水溶液中でのチタンの水素吸収に関する文献は非
常に多くあり、またこれを防ぐ方法として、例えば特開
昭６３−２１０２８６や特開平３−２４З７５９に示さ
れているように、チタン表面に厚い酸化チタン皮膜や窒
化チタン層を形成する方法が知られている。
吸収が起こる。これは、陰極防食、ガルバニックコロー
ジョンやチタン自体の腐食の際、カソード反応としてチ
タン表面で２Ｈ+ ＋２ｅ- →Ｈ2 の反応が起こり、発生
した水素の一部がチタンに吸収されるためである。この
ような水溶液中でのチタンの水素吸収に関する文献は非
常に多くあり、またこれを防ぐ方法として、例えば特開
昭６３−２１０２８６や特開平３−２４З７５９に示さ
れているように、チタン表面に厚い酸化チタン皮膜や窒
化チタン層を形成する方法が知られている。
【０００５】一方、同じ水溶液中でも硫化水素水溶液中
でのチタンの水素吸収挙動はほとんど知られていない。
本発明者の知る限りでは、「防食技術」２９（１９８
０）１１３〜１２１頁、「ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ」ｖｏ
ｌ．３５、Ｎｏ．８（１９７９）３７８〜３８２頁及び
「神戸製鋼技法」ｖｏｌ．３５、Ｎｏ．４、６３〜６６
頁の文献が存在するのみであり、しかもこれらは硫化水
素水溶液中でチタンと異種金属が接触した場合での水素
吸収を主に扱うだけであり、また、水素吸収防止策につ
いては全く述べられていない。
でのチタンの水素吸収挙動はほとんど知られていない。
本発明者の知る限りでは、「防食技術」２９（１９８
０）１１３〜１２１頁、「ＣＯＲＲＯＳＩＯＮ」ｖｏ
ｌ．３５、Ｎｏ．８（１９７９）３７８〜３８２頁及び
「神戸製鋼技法」ｖｏｌ．３５、Ｎｏ．４、６３〜６６
頁の文献が存在するのみであり、しかもこれらは硫化水
素水溶液中でチタンと異種金属が接触した場合での水素
吸収を主に扱うだけであり、また、水素吸収防止策につ
いては全く述べられていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、石油精製プ
ラントでは、原油中の硫黄を取り除く必要があることか
ら、原油をナフサ、灯・軽油、重油等に分留した留分に
水素を添加し硫化水素の形で分離する。分離された硫化
水素は水素ガスや水素化処理された留分等の流体ととも
に配管や熱交換器の管内部を流れる。石油精製等のプラ
ントで使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主で
あるが、これらは一般に冷間圧延−焼鈍工程を繰り返し
て製造された冷間圧延チタン材である。硫化水素溶液中
に通常のこうした冷間圧延チタン材を異種金属と接触さ
せず単独で浸漬させても水素吸収が激しく起こることが
見出された。硫化水素を含む溶液は、一般に腐食性が強
く銅合金やステンレス鋼等の通常の金属材料では耐久性
がない。従って、この環境に対しては現在のところ、一
般の耐食性の点では全く問題ないが、水素吸収を起こす
チタン材をそれを承知で脆化に注意を払いつつ使用する
か、或いは安価な炭素鋼を用い、短期間で頻繁に交換す
る方法しかない。しかしながら、炭素鋼管等を頻繁に交
換することは面倒であり、作業の休止の点からも問題が
多く、耐食性に優れる一般チタン材を使用することへの
要望が存在する。
ラントでは、原油中の硫黄を取り除く必要があることか
ら、原油をナフサ、灯・軽油、重油等に分留した留分に
水素を添加し硫化水素の形で分離する。分離された硫化
水素は水素ガスや水素化処理された留分等の流体ととも
に配管や熱交換器の管内部を流れる。石油精製等のプラ
ントで使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主で
あるが、これらは一般に冷間圧延−焼鈍工程を繰り返し
て製造された冷間圧延チタン材である。硫化水素溶液中
に通常のこうした冷間圧延チタン材を異種金属と接触さ
せず単独で浸漬させても水素吸収が激しく起こることが
見出された。硫化水素を含む溶液は、一般に腐食性が強
く銅合金やステンレス鋼等の通常の金属材料では耐久性
がない。従って、この環境に対しては現在のところ、一
般の耐食性の点では全く問題ないが、水素吸収を起こす
チタン材をそれを承知で脆化に注意を払いつつ使用する
か、或いは安価な炭素鋼を用い、短期間で頻繁に交換す
る方法しかない。しかしながら、炭素鋼管等を頻繁に交
換することは面倒であり、作業の休止の点からも問題が
多く、耐食性に優れる一般チタン材を使用することへの
要望が存在する。
【０００７】本発明の課題は、硫化水素水溶液中におい
て優れた耐水素吸収性を示すチタン材を開発することで
ある。
て優れた耐水素吸収性を示すチタン材を開発することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、硫化水素
水溶液中でのチタンの水素吸収を減少させ、その寿命を
いかに延ばすかについて鋭意研究した結果、チタンの表
面状態と水素吸収速度との間に重大な関係があることを
ここに初めて見出し、本発明を完成するに至った。
水溶液中でのチタンの水素吸収を減少させ、その寿命を
いかに延ばすかについて鋭意研究した結果、チタンの表
面状態と水素吸収速度との間に重大な関係があることを
ここに初めて見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】前述したように、石油精製等のプラントで
使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主である
が、これらは通常冷間圧延−焼鈍工程を繰り返して製造
されるため、例えば「材料とプロセス」Ｎｏ．５，ｖｏ
ｌ．２（１９８９）、１３２０頁や特開平１−１５９３
６４号に記載されているように、チタン表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンが不可避的に形成
される。これらのチタン化合物はチタンの耐食性を向上
させることや、特開昭６３−２１０２８６号や特開平３
−２４３７５９号に示されているように耐水素吸収にも
効果があると考えられていたため、一般には除去するこ
となくそのまま使用されてきた。ところが、実際には従
来の定見とは全く異なり、硫化水素水溶液では、これら
のチタン化合物はチタンの水素吸収を逆に著しく促進さ
せていることが判明した。以上のことから、チタン表面
上に存在する炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタン
の量が極力少ないことが、硫化水素水溶液中での耐水素
吸収に望ましいわけである。本発明者らの研究の結果、
炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンで覆われ
た面積がチタンの全表面積に対し１．０％以下になると
明白に水素吸収量が低減する事が判明した。
使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主である
が、これらは通常冷間圧延−焼鈍工程を繰り返して製造
されるため、例えば「材料とプロセス」Ｎｏ．５，ｖｏ
ｌ．２（１９８９）、１３２０頁や特開平１−１５９３
６４号に記載されているように、チタン表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンが不可避的に形成
される。これらのチタン化合物はチタンの耐食性を向上
させることや、特開昭６３−２１０２８６号や特開平３
−２４３７５９号に示されているように耐水素吸収にも
効果があると考えられていたため、一般には除去するこ
となくそのまま使用されてきた。ところが、実際には従
来の定見とは全く異なり、硫化水素水溶液では、これら
のチタン化合物はチタンの水素吸収を逆に著しく促進さ
せていることが判明した。以上のことから、チタン表面
上に存在する炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタン
の量が極力少ないことが、硫化水素水溶液中での耐水素
吸収に望ましいわけである。本発明者らの研究の結果、
炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンで覆われ
た面積がチタンの全表面積に対し１．０％以下になると
明白に水素吸収量が低減する事が判明した。
【００１０】この予想外の知見に基づいて、本発明は、
（１）炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを
表面に有するチタン材において、炭化チタン、窒化チタ
ン若しくは炭窒化チタンにより被覆された面積が全表面
積に対し１．０％以下であることを特徴とする硫化水素
水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタン材を提供す
る。
（１）炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを
表面に有するチタン材において、炭化チタン、窒化チタ
ン若しくは炭窒化チタンにより被覆された面積が全表面
積に対し１．０％以下であることを特徴とする硫化水素
水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタン材を提供す
る。
【００１１】更に、表面上に深い傷が存在すると、その
部分が活性点となり、水素が吸収されることも本研究者
らにより明らかとなった。更には、表面が粗いと水素吸
収が起こりやすいことも見出された。こうした知見に基
づいて、本発明は、（２）表面に深さ１０μｍ以上の傷
がないことを特徴とする上記１の硫化水素水溶液中での
耐水素吸収性に優れたチタン材及び（３）表面粗さＲｍ
ａｘが３．０μｍ以下であることを特徴とする上記１或
いは２の硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチ
タン材をも提供する。
部分が活性点となり、水素が吸収されることも本研究者
らにより明らかとなった。更には、表面が粗いと水素吸
収が起こりやすいことも見出された。こうした知見に基
づいて、本発明は、（２）表面に深さ１０μｍ以上の傷
がないことを特徴とする上記１の硫化水素水溶液中での
耐水素吸収性に優れたチタン材及び（３）表面粗さＲｍ
ａｘが３．０μｍ以下であることを特徴とする上記１或
いは２の硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチ
タン材をも提供する。
【００１２】
【作用】硫化水素水溶液中でのチタンの水素吸収メカニ
ズムの詳細は不明であるが、本発明者らが実施した電気
化学的調査では、図１に示す硫化水素水溶液中のチタン
の分極曲線（条件：Ｈ2 Ｓ＝６．１６ｗｔ％、温度＝９
０℃）からわかるように、チタン冷間圧延材を酸洗する
ことにより表面の炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チ
タンを除去したチタン材（酸洗材）は、それらが存在す
るチタン材（無処理材）に比べカソード分極時の電流量
が小さい。この場合のカソード反応は、２Ｈ2 Ｓ＋２ｅ
→Ｈ2 ＋２ＨＳ- と考えられ、カソード分極時の電流量
が小さいことは、チタン上での水素ガスの発生が起きに
くいことを意味すると考えられ、結果としてチタンヘの
水素吸収は起きにくくなる。
ズムの詳細は不明であるが、本発明者らが実施した電気
化学的調査では、図１に示す硫化水素水溶液中のチタン
の分極曲線（条件：Ｈ2 Ｓ＝６．１６ｗｔ％、温度＝９
０℃）からわかるように、チタン冷間圧延材を酸洗する
ことにより表面の炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チ
タンを除去したチタン材（酸洗材）は、それらが存在す
るチタン材（無処理材）に比べカソード分極時の電流量
が小さい。この場合のカソード反応は、２Ｈ2 Ｓ＋２ｅ
→Ｈ2 ＋２ＨＳ- と考えられ、カソード分極時の電流量
が小さいことは、チタン上での水素ガスの発生が起きに
くいことを意味すると考えられ、結果としてチタンヘの
水素吸収は起きにくくなる。
【００１３】つまり、図１は、チタン表面に炭化チタ
ン、窒化チタン及び炭窒化チタンが存在すると、その表
面部分が活性点となり、２Ｈ2 Ｓ＋２ｅ→Ｈ2 ＋２ＨＳ
- の反応が活発に起こるようになることを示している。
なお、湿潤な硫化水素ガスの環境下においても同様な現
象が発生するので、本発明のチタン材は、このような環
境に適用できることは言うまでもなく、このような環境
に使用する材料のすべてを包含するものである。
ン、窒化チタン及び炭窒化チタンが存在すると、その表
面部分が活性点となり、２Ｈ2 Ｓ＋２ｅ→Ｈ2 ＋２ＨＳ
- の反応が活発に起こるようになることを示している。
なお、湿潤な硫化水素ガスの環境下においても同様な現
象が発生するので、本発明のチタン材は、このような環
境に適用できることは言うまでもなく、このような環境
に使用する材料のすべてを包含するものである。
【００１４】以上のことから、チタン表面上に存在する
炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタンの量が極力少
ないことが硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に望まし
いわけである。炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化
チタンで覆われた面積がチタンの全表面積に対し１．０
％以下になると明白に水素吸収量が低減することが判明
した。
炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタンの量が極力少
ないことが硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に望まし
いわけである。炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化
チタンで覆われた面積がチタンの全表面積に対し１．０
％以下になると明白に水素吸収量が低減することが判明
した。
【００１５】更に、たとえチタン表面から炭化チタン、
窒化チタン及び炭窒化チタンを除去しても、チタン表面
に取り扱い等により発生した傷が存在すると、その部分
が活性点となり、水素が吸収されることが明らかとなっ
た。図２に、硫化水素水溶液中に浸漬した傷が存在する
チタン材の断面ミクロ組織を示す。水素化物が傷を中心
に放射線状に伸びているのが観察される。傷の深さが１
０μｍを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、好ましくは、チタン
上の傷の深さは１０μｍ以下にする必要がある。
窒化チタン及び炭窒化チタンを除去しても、チタン表面
に取り扱い等により発生した傷が存在すると、その部分
が活性点となり、水素が吸収されることが明らかとなっ
た。図２に、硫化水素水溶液中に浸漬した傷が存在する
チタン材の断面ミクロ組織を示す。水素化物が傷を中心
に放射線状に伸びているのが観察される。傷の深さが１
０μｍを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、好ましくは、チタン
上の傷の深さは１０μｍ以下にする必要がある。
【００１６】チタン表面上に存在する炭化チタン、窒化
チタン及び炭窒化チタンの量についての要件並びに表面
における傷要件を満足しても、チタンの表面が粗いと水
素吸収が起こる。従って、好ましくは、表面粗さＲｍａ
ｘが３．０μｍ以下であることが必要である。
チタン及び炭窒化チタンの量についての要件並びに表面
における傷要件を満足しても、チタンの表面が粗いと水
素吸収が起こる。従って、好ましくは、表面粗さＲｍａ
ｘが３．０μｍ以下であることが必要である。
【００１７】一般冷間圧延チタン材のようなチタン材表
面にある窒化チタン、炭化チタン及び炭窒化チタンを除
去する方法としては、通常は、酸洗、表面研磨等が用い
られるが、その他の方法として、７５０℃以上で長時間
熱処理することによっても、表面にある窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンをチタン内部ヘの拡散により
無くすことができる。また、冷間圧延や焼鈍条件の適切
な組み合わせによっても、チタン表面に窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを形成させないようにするこ
ともできる。
面にある窒化チタン、炭化チタン及び炭窒化チタンを除
去する方法としては、通常は、酸洗、表面研磨等が用い
られるが、その他の方法として、７５０℃以上で長時間
熱処理することによっても、表面にある窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンをチタン内部ヘの拡散により
無くすことができる。また、冷間圧延や焼鈍条件の適切
な組み合わせによっても、チタン表面に窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを形成させないようにするこ
ともできる。
【００１８】本発明は、上記のような一般冷間圧延チタ
ン材のみならず、炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒
化チタンを表面に有する純チタン材及びチタン合金材全
般を対象とする。要は、その表面に存在する炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆された
面積が全表面積に対し１．０％以下となるよう酸洗等の
手段によりそれらを除去すれば良い。本チタン材は、石
油精製プラントの脱硫関連設備用の管材、板材部材やそ
の他の硫化水素保管及び移送容器材として有用である。
ン材のみならず、炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒
化チタンを表面に有する純チタン材及びチタン合金材全
般を対象とする。要は、その表面に存在する炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆された
面積が全表面積に対し１．０％以下となるよう酸洗等の
手段によりそれらを除去すれば良い。本チタン材は、石
油精製プラントの脱硫関連設備用の管材、板材部材やそ
の他の硫化水素保管及び移送容器材として有用である。
【００１９】
【実施例】本発明の有用性を以下の実施例及び比較例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２０】（実施例及び比較例）供試材は、表１に示
すように、ガス窒化法、ガス炭化法若しくは圧延＋焼鈍
法により作製した。ガス窒化及びガス炭化法では、予め
酸洗により表面の異物を取り除いたチタン板（その分析
値を表２に示す）を、窒素ガス若しくはメタンガス中で
１０００℃に加熱し、チタン全面に窒化チタン若しくは
炭化チタンを形成させた後、マスキングし、電解エッチ
ングや酸洗によりマスキング以外の表面部分を削除し、
目的とする窒化チタン若しくは炭化チタンの面積％を有
する供試材を得た（サンプルＮｏ．１〜１２）。
すように、ガス窒化法、ガス炭化法若しくは圧延＋焼鈍
法により作製した。ガス窒化及びガス炭化法では、予め
酸洗により表面の異物を取り除いたチタン板（その分析
値を表２に示す）を、窒素ガス若しくはメタンガス中で
１０００℃に加熱し、チタン全面に窒化チタン若しくは
炭化チタンを形成させた後、マスキングし、電解エッチ
ングや酸洗によりマスキング以外の表面部分を削除し、
目的とする窒化チタン若しくは炭化チタンの面積％を有
する供試材を得た（サンプルＮｏ．１〜１２）。
【００２１】
【表１】
【００２２】
【表２】
【００２３】圧延＋焼鈍による方法では、特願昭６３−
１０６１４９に記載されている方法に従い供試材を作製
した（サンプルＮｏ．１３）。サンプルＮｏ．１３の表
面ＳＥＭ像を図３に示す。窒化チタン、炭化チタン及び
炭窒化チタンが存在する場所は、チタンがかぶった場所
であり、この部分の面積が全体の面積に占める割合はお
およそ１５％であった。これを酸洗して窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを除去したのがサンプルＮ
ｏ．１４である。酸洗により表面の異物を除去したチタ
ン元材をサンプルＮｏ．１５として用意した。
１０６１４９に記載されている方法に従い供試材を作製
した（サンプルＮｏ．１３）。サンプルＮｏ．１３の表
面ＳＥＭ像を図３に示す。窒化チタン、炭化チタン及び
炭窒化チタンが存在する場所は、チタンがかぶった場所
であり、この部分の面積が全体の面積に占める割合はお
およそ１５％であった。これを酸洗して窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを除去したのがサンプルＮ
ｏ．１４である。酸洗により表面の異物を除去したチタ
ン元材をサンプルＮｏ．１５として用意した。
【００２４】用いた硫化水素水溶液の組成を表３に示
す。これは、実際稼動中の石油精製プラントから採取し
た溶液である。この溶液を密閉式の容器に供試材と共に
入れ、１１０℃に加熱し、２ケ月間浸漬した。結果を表
４に示す。
す。これは、実際稼動中の石油精製プラントから採取し
た溶液である。この溶液を密閉式の容器に供試材と共に
入れ、１１０℃に加熱し、２ケ月間浸漬した。結果を表
４に示す。
【００２５】
【表３】
【００２６】
【表４】
【００２７】酸洗により表面の異物を除去したチタン材
（元材：Ｎｏ．１５）は、試験前の水素濃度が２２ｐｐ
ｍで試験後は２４ｐｐｍであり、２ｐｐｍの濃度の水素
を吸収した。これに対し、Ｎｏ．１の窒化チタンを形成
させたものや、Ｎｏ．７の炭化チタンを形成させたもの
は、６０〜７０ｐｐｍの水素吸収が起きている。窒化チ
タン若しくは炭化チタンの面積を減少させてゆくと、そ
の面積割合が１０％までは水素吸収量はあまり減少しな
いが、面積割合が１％や０．５％になると水素吸収量が
非常に少なくなる（Ｎｏ．４〜５、Ｎｏ．１０〜１
１）。更に、すべての窒化チタン若しくは炭化チタンを
取り去った供試材（Ｎｏ．６、Ｎｏ．１２）は、ほとん
ど水素吸収が起きていないことがわかる。
（元材：Ｎｏ．１５）は、試験前の水素濃度が２２ｐｐ
ｍで試験後は２４ｐｐｍであり、２ｐｐｍの濃度の水素
を吸収した。これに対し、Ｎｏ．１の窒化チタンを形成
させたものや、Ｎｏ．７の炭化チタンを形成させたもの
は、６０〜７０ｐｐｍの水素吸収が起きている。窒化チ
タン若しくは炭化チタンの面積を減少させてゆくと、そ
の面積割合が１０％までは水素吸収量はあまり減少しな
いが、面積割合が１％や０．５％になると水素吸収量が
非常に少なくなる（Ｎｏ．４〜５、Ｎｏ．１０〜１
１）。更に、すべての窒化チタン若しくは炭化チタンを
取り去った供試材（Ｎｏ．６、Ｎｏ．１２）は、ほとん
ど水素吸収が起きていないことがわかる。
【００２８】次に、一定条件下で冷間圧延と焼鈍したチ
タン材（Ｎｏ．１３）は、その表面に炭化チタン、窒化
チタン及び炭窒化チタンの１種以上からなる化合物が形
成されるが、この供試材の水素吸収量は１４２ｐｐｍと
やはり高い。これを酸洗し、表面にある炭化チタン、窒
化チタン及び炭窒化チタンの化合物（混合物）を削除し
た供試材（Ｎｏ．１４）は、ほとんど水素を吸収してい
ない。
タン材（Ｎｏ．１３）は、その表面に炭化チタン、窒化
チタン及び炭窒化チタンの１種以上からなる化合物が形
成されるが、この供試材の水素吸収量は１４２ｐｐｍと
やはり高い。これを酸洗し、表面にある炭化チタン、窒
化チタン及び炭窒化チタンの化合物（混合物）を削除し
た供試材（Ｎｏ．１４）は、ほとんど水素を吸収してい
ない。
【００２９】以上から、炭化チタン、窒化チタン若しく
は炭窒化チタンの存在する面積をチタン表面の１．０％
以内に制御することにより、硫化水素水溶液中での水素
吸収量が格段に低いチタン材が得られることがわかる。
は炭窒化チタンの存在する面積をチタン表面の１．０％
以内に制御することにより、硫化水素水溶液中での水素
吸収量が格段に低いチタン材が得られることがわかる。
【００３０】次に、炭化チタン、窒化チタン若しくは炭
窒化チタンを酸洗により除去したチタン材に種々の傷を
付け、それを前記試験方法にて浸漬試験後水素吸収の有
無を観察した（サンプルＮｏ．１６〜２２）。
窒化チタンを酸洗により除去したチタン材に種々の傷を
付け、それを前記試験方法にて浸漬試験後水素吸収の有
無を観察した（サンプルＮｏ．１６〜２２）。
【００３１】その結果を表５に示す。傷の深さが浅いう
ちは、水素吸収が起きていないか、若しくは非常にわず
かしか水素吸収が起きていないのに対し、傷の深さが１
０μｍを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、チタン上の傷の深さ
は１０μｍ以下にする必要があることがわかる。
ちは、水素吸収が起きていないか、若しくは非常にわず
かしか水素吸収が起きていないのに対し、傷の深さが１
０μｍを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、チタン上の傷の深さ
は１０μｍ以下にする必要があることがわかる。
【００３２】
【表５】
【００３３】最後に、チタンの表面粗さと水素吸収の関
係について試験した。酸洗したチタン板を湿式にて１２
０番研摩からバフ研摩まで行った供試材（サンプルＡ〜
Ｅ）を作製し、これを硫化水素水溶液中に３７００時間
浸漬し水素濃度変化を測定した。使用した硫化水素水溶
液の分析値を表６に示す。結果を表７に示す。表面粗さ
Ｒｍａｘが、４．８μｍ及び３．１μｍ（サンプルＡ及
びＢ）の場合は、非常に多くの水素吸収が起こっている
のに対して、Ｒｍａｘが１．３μｍ，１．１μｍ及び
０．９μｍの場合（サンプルＣ〜Ｅ）には、より少ない
水素吸収量となっている。これより、チタンの表面粗さ
Ｒｍａｘは、３．０μｍ以下に規制する必要があること
がわかる。
係について試験した。酸洗したチタン板を湿式にて１２
０番研摩からバフ研摩まで行った供試材（サンプルＡ〜
Ｅ）を作製し、これを硫化水素水溶液中に３７００時間
浸漬し水素濃度変化を測定した。使用した硫化水素水溶
液の分析値を表６に示す。結果を表７に示す。表面粗さ
Ｒｍａｘが、４．８μｍ及び３．１μｍ（サンプルＡ及
びＢ）の場合は、非常に多くの水素吸収が起こっている
のに対して、Ｒｍａｘが１．３μｍ，１．１μｍ及び
０．９μｍの場合（サンプルＣ〜Ｅ）には、より少ない
水素吸収量となっている。これより、チタンの表面粗さ
Ｒｍａｘは、３．０μｍ以下に規制する必要があること
がわかる。
【００３４】
【表６】
【００３５】
【表７】
【００３６】
【発明の効果】本発明によれば、硫化水素水溶液中での
水素吸収量が格段に低いチタン材が得られる。石油精製
プラントにおいて、耐食性の良いチタン材の使用の実用
性を更に高めることに成功した。
水素吸収量が格段に低いチタン材が得られる。石油精製
プラントにおいて、耐食性の良いチタン材の使用の実用
性を更に高めることに成功した。
【図面の簡単な説明】
【図１】酸洗により炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化
チタンを除去したチタン材（酸洗材）とそれらが存在す
るチタン材（無処理材）との硫化水素水溶液中での分極
曲線を示すグラフである。
チタンを除去したチタン材（酸洗材）とそれらが存在す
るチタン材（無処理材）との硫化水素水溶液中での分極
曲線を示すグラフである。
【図２】硫化水素水溶液中に浸漬した、傷が存在するチ
タン材の断面のミクロ金属組織を示す顕微鏡写真である
（５０倍）。
タン材の断面のミクロ金属組織を示す顕微鏡写真である
（５０倍）。
【図３】比較例として圧延にてＴｉ（Ｃ，Ｎ）が形成さ
れたサンプルＮｏ．１３の表面ＳＥＭ像を示す表面金属
組織を示す顕微鏡写真である（１２００倍）。
れたサンプルＮｏ．１３の表面ＳＥＭ像を示す表面金属
組織を示す顕微鏡写真である（１２００倍）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C23F 17/00 C22F 1/18
Claims (3)
- 【請求項１】 炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化
チタンを表面に有するチタン材において、炭化チタン、
窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆された面積
が全表面積に対し１．０％以下であることを特徴とする
硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタン材。 - 【請求項２】 表面に深さ１０μｍ以上の傷がないこと
を特徴とする請求項１の硫化水素水溶液中での耐水素吸
収性に優れたチタン材。 - 【請求項３】 表面粗さＲｍａｘが３．０μｍ以下であ
ることを特徴とする請求項１或いは２の硫化水素水溶液
中での耐水素吸収性に優れたチタン材。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182896A JP2824174B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 耐水素吸収性に優れたチタン材 |
| US08/214,330 US5395461A (en) | 1992-06-18 | 1994-03-14 | Method of producing titanium material resistant to hydrogen absorption in aqueous hydrogen sulfide solution |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4182896A JP2824174B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 耐水素吸収性に優れたチタン材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH062175A JPH062175A (ja) | 1994-01-11 |
| JP2824174B2 true JP2824174B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=16126285
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4182896A Expired - Fee Related JP2824174B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 耐水素吸収性に優れたチタン材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2824174B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7951466B2 (en) | 2002-08-07 | 2011-05-31 | Kobe Steel, Ltd. | Titanium alloys excellent in hydrogen absorption-resistance |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4636319B2 (ja) | 2005-04-08 | 2011-02-23 | 住友金属工業株式会社 | Ｔｉ合金およびＴｉ合金部材とその製造方法 |
| JP4928584B2 (ja) * | 2009-06-03 | 2012-05-09 | 株式会社神戸製鋼所 | チタン板およびその製造方法ならびにプレート式熱交換器の熱交換部材の製造方法 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP4182896A patent/JP2824174B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7951466B2 (en) | 2002-08-07 | 2011-05-31 | Kobe Steel, Ltd. | Titanium alloys excellent in hydrogen absorption-resistance |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH062175A (ja) | 1994-01-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980825 |
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| R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
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