JPH0654289B2 - 装置材料の水素侵食の検出方法 - Google Patents

装置材料の水素侵食の検出方法

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JPH0654289B2
JPH0654289B2 JP18921988A JP18921988A JPH0654289B2 JP H0654289 B2 JPH0654289 B2 JP H0654289B2 JP 18921988 A JP18921988 A JP 18921988A JP 18921988 A JP18921988 A JP 18921988A JP H0654289 B2 JPH0654289 B2 JP H0654289B2
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順一 下村
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、石油精製、石油化学、化学、石炭液化、石炭
ガス化等の工場における高温高圧水素環境で操業される
装置材料に発生する水素侵食の検知方法に関する。
<従来の技術> 化学、石油精製、石油化学、石炭のガス化液化工場の高
温高圧水素環境で操業される装置の鋼製の圧力容器、配
管には、使用材料の化学組成、製造条件、操業条件によ
っては、長時間の操業により材料に水素侵食が発生して
材質が劣化することがあり、安全操業上大きな問題とな
っている。
これは、ミクロには鋼中の炭化物と鋼中に浸入してきた
水素が反応して、粒界にメタンガス気泡を生ずる現象で
あり、マクロには、材料に特有の潜伏期の後に、急激に
靭性、延性等の機械的性質が劣化することが特徴であ
る。
高温高圧水素環境で操業される圧力容器、配管の材料に
はCr−Mo鋼が使用されるが、その選定にあたって
は、通常、実操業における水素侵食に起因する事故等の
経験をもとに、鋼種毎に水素侵食の発生しない上限の温
度、水素圧力を規定したネルソン線図が参考にされてき
た。
しかし、最近の製鋼技術の発展に伴う不純物元素の低
減、水素侵食の研究の進展により、同一鋼種のCr−M
o鋼であっても、著しく水素侵食感受性の異なる材料が
製造され始めた。また、経済性の面からプラント類を従
来の経験を超えた長期間使用したいという気運にもかか
わらず、ネルソン線図では、安全運転のための上限の温
度、水素圧力が単一の曲線で規定されているのみで時間
の項がないこと等、不十分な点が多い。このため、旧来
のネルソン線図によっていては、現行の材料、使用期間
等の変化に対応でき難くなっている。
以上の理由により、個々の装置毎に、水素侵食の発生の
有無を検知する技術の確立が求められている。
従来、水素侵食の検知方法としては、特開昭62−22
3663号公報、特開昭61−25047号公報、特開
昭60−98365号公報および特開昭58−3994
5号公報に開示された技術が知られている。
<発明が解決しようとする課題> 上述した様に、装置材料の水素侵食の検知方法が提案さ
れている。しかし、これらはいずれも比較的大がかりな
装置を必要としており、圧力容器、配管の検査現場で使
用するには簡便さに欠け、また経済的ではない。
加えて、例えば特開昭60−98365号公報に開示さ
れている方法は工場の圧力容器に適用しようとした場
合、ノズル付近のように複雑な形状の部位では測定でき
ないことがあるという問題がある。
また、非破壊検査で多用されている超音波法は、装置材
料の水素侵食によって発生するメタン気泡の径が1μm
程度であるため、適用出来ない。
そこで、簡便で経済的な、水素侵食の発生の有無を検知
する技術の確立が切望されている。
本発明は、上記の経済的、社会的要請に応じ、従来技術
の不十分な点を考慮してなされたもので、高温高圧水素
環境に長時間曝される圧力容器や配管に生じる水素侵食
の発生の有無を、簡便に検知する方法を提供することを
目的とする。
なお、水素侵食の簡便な検知方法として、スンプ試料の
観察による方法も考えられるが、この方法は装置材料の
一部を削りとる必要があり、安全性の面から適切な方法
とは言い難い。
<課題を解決するための手段> 水素侵食が発生している装置材料では、水素が飽和し、
また、メタン気泡が発生しているため、電解水素チャー
ジ法によって鋼中に水素を侵入させると、その水素は容
易にメタンガス中に遊離し、気泡の圧力を高め、装置材
料表面に膨れを生じさせる。一方、水素侵食を受けてい
ない装置材料では、水素は飽和してなく、また、メタン
気泡も存在しないため、侵入させた水素は容易には遊離
せず、従って装置材料表面に膨れは発生しない。本発明
は、上記の知見から構成されたものである。
即ち、本発明は、電解水素チャージ法により、60℃以
下の所定の電解液を用い、この電解液および鋼種に応じ
た電解電流密度および電解時間で装置材料の表面より強
制的に水素を侵入させ、装置表面の膨れの有無により、
水素侵食の発生の有無を知ることを特徴とする装置材料
の水素侵食の検出方法を提供するものである。
以下に、本発明を詳細に説明する。
本発明では、電解水素チャージ法(電解水素チャージ法
とは、電気化学的透過法による水素拡散法である。詳細
は、「鉄と鋼」第71年第8巻、1985年、P972
〜975およびジャーナル オブ ザ アイロン アン
ド スティール インスティテュート(Journal of The
Iron and Steel Institute),1969年10月,P1
369〜1370、参照)により、装置材料の表面より
強制的に水素を侵入させる。
電解液は、通常使用されている電解液であればいずれで
もよいが、例えば、(NaOH+NaCN)溶液、HC
l溶液、NaOH溶液、HSO溶液、(HSO
+As)溶液等を用いるとよい。
適切な電解電流密度は、電解液および鋼の種類によって
異なるが、電解液と鋼の組み合わせ毎の好ましい範囲を
第1表に示した。
各々、第1表に示した範囲外では、鋼に侵入させる水素
量が不適切となる。
電解液の温度は、60℃以下であればよい。
60℃超であると、鋼に侵入させる水素量が多すぎ、正
しい結果が得られない。
電解時間は、1時間以上が好ましい。1時間未満である
と、鋼に侵入させる水素量が足りなく、正しい結果が得
られない。
<実施例> 本発明を、実施例により、具体的に説明する。
(実施例1) 第2表に示した条件で水素暴露され、140℃にて測定
したシャルピー吸収エネルギーが第2表に示した値であ
るC−1/2Mo鋼の水素侵食材(メタン気泡発生)お
よび未侵食材(メタン気泡未発生)に、(0.1NNa
OH+0.1NNaCN)溶液を用い、第2表に示した
電解電流密度で、液温23℃で、水素を1時間侵入させ
た。その後、鋼材表面の膨れの発生の有無を観察した。
結果は第2表に示した。
(実施例2) 第3表に示した条件で水素暴露され、0℃にて測定した
シャルピー吸収エネルギーが第3表に示した値である2
・1/4Cr−1Mo鋼の水素侵食材および未侵食材
に、(0.1NNaOH+0.1NNaCN)溶液を用
い、第3表に示した電解電流密度で、液温23℃で、水
素を1時間侵入させた。その後、鋼材表面の膨れの発生
の有無を観察した。結果は第3表に示した。
(実施例3) 第4表に示した条件で水素暴露され、0℃にて測定した
シャルピー吸収エネルギーが第4表に示した値である2
・1/4Cr−1Mo鋼の水素侵食材および未侵食材
に、(0.1NHSO+100mg/lA
A2)溶液を用い、第4表に示した電解電流密度
で、液温23℃で、水素を1時間侵入させた。その後、
鋼材表面の膨れの発生の有無を観察した。結果は第4表
に示した。
(実施例4) 第5表に示した条件で水素暴露され、120℃にて測定
したシャルピー吸収エネルギーが第5表に示した値であ
る1・1/4Cr−1/2Mo鋼の水素侵食材および未
侵食材に、1NNaOH溶液を用い、第5表に示した電
解電流密度で、液温23℃で、水素を1時間侵入させ
た。その後、鋼材表面の膨れの発生の有無を観察した。
結果は第5表に示した。
(実施例5) 第6表に示した条件で水素暴露され、120℃にて測定
したシャルピー吸収エネルギーが第6表に示した値であ
る1Cr−1/2Mo鋼の水素侵食材に、0.1NH
SO溶液を用い、第6表に示した電解電流密度で、液
温23℃で、水素を1時間侵入させた。その後、鋼材表
面の膨れの発生の有無を観察した。結果は第6表に示し
た。
第2表〜第6表から明らかなように、水素未暴露(水素
暴露時間0,コントロール)に比べてシャルピー吸収エ
ネルギーが5kgf・m以上低下している水素侵食材で
は、第1表に示した電解電流密度で水素を1時間侵入さ
せると、鋼材表面に膨れが発生する。しかし、電解電流
密度が第1表に示した値よりも小さいと、水素侵食材で
あるにもかかわらず、鋼材表面に膨れは発生しない。
一方、水素未暴露や、水素未暴露に比べてシャルピー吸
収エネルギーの低下が5kgf・m未満の水素未侵食材
では、第1表に示した電解電流密度で水素を1時間侵入
させても、鋼材表面に膨れは発生しない。しかし、電解
電流密度が第1表に示した値よりも大きいと、水素未侵
食材であるにもかかわらず鋼材表面に膨れが発生するた
め、水素誘起割れとの区別がでず、水素侵食の発生の有
無を検出できない。
以上より、電解液および鋼の種類の組み合わせ毎に、適
切な電解電流密度、液温、時間で本発明の方法を行え
ば、装置材料の水素侵食の発生の有無を、容易に検出す
ることができる。
<発明の効果> 本発明によれば、高温高圧水素環境で操業される圧力容
器、配管等の装置材料における水素侵食の発生を、非破
壊的に、簡便に検知することができる。従って、材質劣
化に起因する事故を未然に防ぐことができる等の大きな
工業的価値を有する。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電解水素チャージ法により、60℃以下の
    所定の電解液を用い、この電解液および鋼種に応じた電
    解電流密度および電解時間で装置材料の表面より強制的
    に水素を侵入させ、装置材料表面の膨れの有無により、
    水素侵食の発生の有無を知ることを特徴とする装置材料
    の水素侵食の検出方法。
JP18921988A 1988-07-28 1988-07-28 装置材料の水素侵食の検出方法 Expired - Lifetime JPH0654289B2 (ja)

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