JP7401839B1 - 液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1] 本発明の一実施形態に係る液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法は、曲げ試験治具によって表面ひずみが付与された、参照用試験片及び評価用試験片をそれぞれ異なる圧力容器内に設置する設置工程と、カルバミン酸アンモニウムを3質量%以上含むアンモニア溶液を各上記圧力容器内に充填する充填工程と、各上記圧力容器内に酸素ガスを導入して加圧する加圧工程と、予め実施された試験において上記参照用試験片に応力腐食割れが発生した試験時間の間、加圧状態を維持する試験工程と、上記試験時間の経過後に応力腐食割れの発生の有無を確認する確認工程と、含み、上記参照用試験片の素材はビッカース硬さが230HV以上の鋼材、又は、ビッカース硬さが230HV以上の溶接熱影響部を含む溶接継手であり、上記曲げ試験治具における、上記参照用試験片及び上記評価用試験片と接触する部分は、ステンレス鋼製であり、上記参照用試験片及び上記評価用試験片は上記曲げ試験治具のそれぞれと電気的に導通しており、上記アンモニア溶液を構成する液体アンモニアの純度は99.9%以上であり、上記カルバミン酸アンモニウムの純度は97.0%以上であり、上記酸素ガスの純度は99.9%以上であり、上記確認工程で上記参照用試験片に応力腐食割れの発生が認められた場合に、上記評価用試験片の応力腐食割れの評価を有効とする。
[2] 上記[1]に記載の液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法において、上記加圧工程及び上記試験工程では、上記圧力容器内のO2分圧を0.5kgf/cm2以上5.0kgf/cm2以下としてもよい。
[3] 上記[1]又は[2]に記載の液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法において、上記表面ひずみは降伏ひずみの0.6倍以上であってもよい。
[4] 上記[1]~[3]のいずれかに記載の液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法において、上記曲げ試験治具は、4点曲げ試験治具であり、ステンレス鋼製のピンを介して、上記参照用試験片及び上記評価用試験片を定変位支持してもよい。
本発明の実施形態に係る液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法を説明する。本実施形態に係る液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法は、曲げ試験治具によって表面ひずみが付与された、参照用試験片及び評価用試験片をそれぞれ異なる圧力容器内に設置する設置工程と、カルバミン酸アンモニウムを3質量%以上含むアンモニア溶液を各圧力容器内に充填する充填工程と、各圧力容器内に酸素ガスを導入して加圧する加圧工程と、予め実施された試験において参照用試験片に応力腐食割れが発生した試験時間の間、加圧状態を維持する試験工程と、試験時間の経過後に応力腐食割れの発生の有無を確認する確認工程と、を含む。
設置工程では、曲げ試験治具3によって表面ひずみが付与された、参照用試験片及び評価用試験片をそれぞれ異なる圧力容器1内に設置する。
充填工程では、カルバミン酸アンモニウムを3質量%以上含むアンモニア溶液を圧力容器内に充填する。アンモニア溶液中のカルバミン酸アンモニウムの濃度が3質量%以上であれば、液体アンモニア中のSCCを促進することができる。アンモニア溶液中のカルバミン酸アンモニウムの濃度は4質量%以上又は5質量%以上であってもよい。カルバミン酸アンモニウムの濃度が高すぎても、液体アンモニア中のSCCを促進する効果は飽和する。したがって、アンモニア溶液中のカルバミン酸アンモニウムの濃度の上限は特段制限されない。アンモニア溶液中のカルバミン酸アンモニウムの濃度は、カルバミン酸アンモニウムの使用量の節約のために、例えば、10質量%以下とすることができる。
加圧工程では、酸素ガス(O2ガス)を圧力容器1内に導入して加圧する。加圧工程によって、3質量%以上のカルバミン酸アンモニウム、及びO2を含有するアンモニア溶液に参照用試験片及び評価用試験片が浸漬される。
試験工程では、予め実施された試験において参照用試験片に応力腐食割れが発生した試験時間の間、加圧状態を維持する。試験片2の形状、曲げ試験治具3の種類、及び圧力容器1内の環境(温度、圧力、アンモニア溶液成分等)等によって、参照用試験片に応力腐食割れが発生する時間は変動するが、試験時間は、例えば、720時間以上、例えば1000時間とすることができる。
確認工程では、試験時間の経過後に応力腐食割れの発生の有無を確認する。確認の際には、圧力容器1から参照用試験片及び評価用試験片を取り出す。確認工程では、アンモニア溶液に所定の試験時間浸漬された後の参照用試験片及び評価用試験片についてSCCの発生の有無を確認する。
表1にSCC試験条件と結果の一覧を示す。
2 試験片
3 曲げ試験治具(ステンレス製4点曲げ試験治具)
4 カルバミン酸アンモニウム
5 アンモニア溶液
6 ガスボンベ(液体アンモニア、O2)との接続配管
7 圧力ゲージとの接続配管
Claims (4)
- 曲げ試験治具によって表面ひずみが付与された、参照用試験片及び評価用試験片をそれぞれ異なる圧力容器内に設置する設置工程と、
カルバミン酸アンモニウムを3質量%以上含むアンモニア溶液を各前記圧力容器内に充填する充填工程と、
各前記圧力容器内に酸素ガスを導入して加圧する加圧工程と、
予め実施された試験において前記参照用試験片に応力腐食割れが発生した試験時間の間、加圧状態を維持する試験工程と、
前記試験時間の経過後に応力腐食割れの発生の有無を確認する確認工程と、
を含み、
前記参照用試験片の素材はビッカース硬さが230HV以上の鋼材、又は、ビッカース硬さが230HV以上の溶接熱影響部を含む溶接継手であり、
前記曲げ試験治具における、前記参照用試験片及び前記評価用試験片と接触する部分は、ステンレス鋼製であり、
前記参照用試験片及び前記評価用試験片は前記曲げ試験治具のそれぞれと電気的に導通しており、
前記アンモニア溶液を構成する液体アンモニアの純度は99.9%以上であり、
前記カルバミン酸アンモニウムの純度は97.0%以上であり、
前記酸素ガスの純度は99.9%以上であり、
前記確認工程で前記参照用試験片に応力腐食割れの発生が認められた場合に、前記評価用試験片の応力腐食割れの評価を有効とする、
液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法。 - 前記加圧工程及び前記試験工程では、前記圧力容器内のO2分圧を0.5kgf/cm2以上5.0kgf/cm2以下とする、
請求項1に記載の液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法。 - 前記表面ひずみは降伏ひずみの0.6倍以上である、
請求項1又は2に記載の液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法。 - 前記曲げ試験治具は、4点曲げ試験治具であり、ステンレス鋼製のピンを介して、前記参照用試験片及び前記評価用試験片を定変位支持する、
請求項1又は2に記載の液体アンモニア中応力腐食割れ特性の評価方法。
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