JPH09159664A - Liquid for evaluating hydrogen resistant brittleness of carbon steel - Google Patents

Liquid for evaluating hydrogen resistant brittleness of carbon steel

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JPH09159664A
JPH09159664A JP7345401A JP34540195A JPH09159664A JP H09159664 A JPH09159664 A JP H09159664A JP 7345401 A JP7345401 A JP 7345401A JP 34540195 A JP34540195 A JP 34540195A JP H09159664 A JPH09159664 A JP H09159664A
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JP
Japan
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hydrogen
carbon steel
liquid
chelating agent
evaluation
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Application number
JP7345401A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichi Matsumoto
桂一 松本
Hirokimi Iwawaki
大仁 岩脇
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Toyo Engineering Corp
Original Assignee
Toyo Engineering Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH09159664A publication Critical patent/JPH09159664A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a liquid for evaluating the hydrogen resistant brittleness of carbon steel regardless of the pH region by saturating an aqueous solution containing sodium chloride and acetic acid with hydrogen sulfide and adding a specified quantity of chelating agent. SOLUTION: An aqueous solution of 5wt.% of sodium chloride and 0.5wt.% of acetic acid is saturated with hydrogen sulfide and added with a 1wt.% of chelating agent. Concentration of a typical chelating agent, i.e., EDTA.2Na, (and other chelating agents) is preferably set in the range of 1-10wt.% regardless of the pH region. Corrosion products, i.e., iron sulfides, may deposit in the acidic region when the concentration is lower than 1wt.%, and the quantity of hydrogen entering into carbon steel can not be sustained constant during the test. When the chelating agent is neutral or weak alkaline, especially when the concentration is lower than 1wt.%, no hydrogen enters into carbon steel and thereby the concentration is preferably set at 1wt.% or above. When this evaluation liquid is used, hydrogen resistant evaluation test is not limited by the pH of solution.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、全pH領域におい
て使用しうる炭素鋼の耐水素脆性評価液に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a liquid for evaluating hydrogen embrittlement resistance of carbon steel that can be used in the entire pH range.

【0002】[0002]

【従来の技術】石油及び天然ガスの井戸元設備、パイプ
・ライン等では湿潤硫化水素環境下での水素脆性による
炭素鋼の水素損傷の問題が発生していた。水素脆性と
は、鋼が溶液との電気化学的な反応により生成した水素
を吸収することにより起こる損傷である。通常、この水
素損傷は、金属素地の水素誘起割れあるいは溶接部近傍
の硫化物応力腐食割れといわれ、応力がかかっているか
どうかの違いはあるものの、pHは7未満の酸性領域で
あった。一方、石油精製関連設備では硫化水素とともに
アンモニアも存在するため、pH領域として中性から弱
アルカリ性であるが、pH領域が酸性である場合と同様
に、水素誘起割れ及び腐食割れ(以下、総称して水素損
傷と称す。)の問題が少なからず発生していた。従来、
湿潤硫化水素環境下での水素損傷による問題をさけるた
め、使用する炭素鋼の耐水素損傷性の評価が行われてき
た。しかし、酸性領域での評価方法は存在するが、pH
領域に関わらず実施できる評価方法はなく、そのため酸
性領域に限って行われてきた。
2. Description of the Related Art In oil and natural gas well facilities, pipelines, etc., there has been a problem of hydrogen damage to carbon steel due to hydrogen embrittlement in a wet hydrogen sulfide environment. Hydrogen embrittlement is damage caused by the absorption of hydrogen produced by the electrochemical reaction of steel with a solution. Usually, this hydrogen damage is called hydrogen-induced cracking of the metal base or sulfide stress corrosion cracking near the welded portion. Although there is a difference in whether stress is applied, the pH was in the acidic region of less than 7. On the other hand, in petroleum refining-related equipment, ammonia is present together with hydrogen sulfide, so the pH range is neutral to weakly alkaline, but hydrogen-induced cracking and corrosion cracking (collectively referred to below as in the case where the pH range is acidic). This is referred to as hydrogen damage.) Conventionally,
In order to avoid problems caused by hydrogen damage in a wet hydrogen sulfide environment, the carbon steel used has been evaluated for hydrogen damage resistance. However, although there are evaluation methods in the acidic range,
There is no evaluation method that can be carried out regardless of the area, and therefore it has been conducted only in the acidic area.

【0003】周知のように、これらの評価法は、水素損
傷感受性評価法といわれ、酸性領域においては下記の
(1)及び(2)に示す標準化された試験液及びこれら
を用いた試験方法があった。 (1)アメリカ腐食技術者協会(以下、NACEと称
す。)によって開発された標準液(以下、NACE液と
称す。)による方法であって、NACEスタンダードT
M0284に規定されている。下記の試験液と条件で行
われる。 5%塩化ナトリウム+0.5%酢酸+1気圧飽和硫化水
素水溶液 温度25℃、pHは約4で行われる。 (2)英国石油公社によって開発された標準液(以下、
BP液と称す。)による方法であってNACEスタンダ
ードTM0284に規定されている。下記の試験液と条
件で行われる。人工海水に常圧下、硫化水素を飽和状態
まで吹き込み、これを試験液とする。温度25℃、pH
は約5で行われる。
As is well known, these evaluation methods are called hydrogen damage susceptibility evaluation methods, and in the acidic region, standardized test liquids shown in the following (1) and (2) and test methods using them are used. there were. (1) A method using a standard solution (hereinafter referred to as NACE solution) developed by the American Association of Corrosion Engineers (hereinafter referred to as NACE), which is a NACE Standard T
It is specified in M0284. The test solution and conditions are as follows. 5% sodium chloride + 0.5% acetic acid + 1 atm saturated aqueous hydrogen sulfide solution at a temperature of 25 ° C and a pH of about 4. (2) Standard solution developed by the British Petroleum Corporation (hereinafter,
It is called BP liquid. ), Which is defined in NACE Standard TM0284. The test solution and conditions are as follows. Blow hydrogen sulfide into artificial seawater under atmospheric pressure to a saturated state, and use this as the test solution. Temperature 25 ℃, pH
Is done at about 5.

【0004】(1)に記載のNACE液及び(2)記載
のBP液は、水素損傷評価用に開発された試験液であ
る。NACE液はBP液より酸性が強く、それぞれ実際
に炭素鋼を用いようとする環境下のpHに応じて使い分
けられるのが通常となっている。実際に材料選定の評価
法としていずれを選択したかを併記するのが慣用的にな
されている。しかし、これらの液による水素損傷の評価
方法により得られる結果は、定性的であった。その理由
は次の通りである。
The NACE solution described in (1) and the BP solution described in (2) are test solutions developed for hydrogen damage evaluation. The NACE liquid has stronger acidity than the BP liquid, and it is usually used properly according to the pH in the environment in which carbon steel is actually used. It is customary to also describe which method was actually selected as the evaluation method for material selection. However, the results obtained by the method for evaluating hydrogen damage by these solutions were qualitative. The reason is as follows.

【0005】上記評価方法は、上記(1)または(2)
の試験液に試験片を浸し、ある時間後、試験片を取り出
し、試験片中の割れの状態を測定することにより行われ
る。ところが試験中に試験片の表面が腐食生成物で覆わ
れ、腐食生成物で覆われた部分では水素透過が妨げられ
る結果、試験中に試験片に入る水素量は、経時的に大き
く低下する。また、上記2つの評価方法はいずれも酸性
領域での評価方法であり、中性または弱アルカリ性領域
で行える評価方法が求められてきた。従来、pH領域と
して中性から弱アルカリ性での水素損傷の評価方法とし
て採用されたことはないが、腐食防食協会、「腐食防
食」95講演予稿集、36頁、1995に示されるよう
に、上記評価液にシアンを約750ppm程度添加した
試験液が提案されていた。しかし、シアンが試験片を活
性化させる作用は大きくないため、シアンを単に添加し
ただけでは水素が入らず、シアン添加後に試験片の皮膜
を機械的に取り除く、あるいは液温を60℃以上に上げ
る必要があった。このような状況下、中性から弱アルカ
リ性での評価は、上記酸性領域環境下のデータから推
定、代用して実施されてきたのは、よく知られていると
ころであった。さらに、従来の方法はpH領域として中
性から弱アルカリ性での適切な評価方法ではなかったた
め、安全面を考慮して必要以上のグレードの高い材料を
使用せざるを得ないという問題があった。また、選択し
た材質が適正であることは、経験の蓄積から得られるこ
ともよく知られているところであるが、新たな環境下で
は経験の蓄積がないため、材質の選定に関し、試行錯誤
を繰り返しているというのが実情であった。
The above evaluation method is based on the above (1) or (2).
The test piece is dipped in the test solution of 1), and after a certain time, the test piece is taken out and the state of cracks in the test piece is measured. However, the surface of the test piece is covered with the corrosion product during the test, and hydrogen permeation is hindered in the part covered with the corrosion product. As a result, the amount of hydrogen entering the test piece during the test greatly decreases with time. Further, both of the above two evaluation methods are evaluation methods in an acidic region, and there has been a demand for an evaluation method which can be performed in a neutral or weakly alkaline region. Conventionally, it has not been adopted as a method for evaluating hydrogen damage from neutral to weakly alkaline as a pH region, but as shown in the Corrosion Protection Association, "Corrosion Protection" 95 Proceedings, p. 36, 1995, the above A test solution was proposed in which cyan was added to the evaluation solution at about 750 ppm. However, since cyan does not have a large effect of activating the test piece, hydrogen is not introduced by simply adding cyan, and the film of the test piece is mechanically removed after the addition of cyan, or the liquid temperature is raised to 60 ° C or higher. There was a need. Under such circumstances, it is well known that the evaluation from neutral to weakly alkaline has been carried out by estimating and substituting from the data in the above acidic region environment. Further, since the conventional method is not an appropriate evaluation method in a neutral to weakly alkaline range as the pH range, there is a problem that a material with a grade higher than necessary must be used in consideration of safety. In addition, it is well known that the selected material is appropriate, but it can be obtained from accumulated experience, but since there is no accumulated experience in the new environment, trial and error is repeated in selecting the material. It was the reality.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】したがって、上記2つ
の炭素鋼の耐水素脆性評価方法には、なお改善すべき問
題として以下の点がある。 (1)pH領域に関わらず用いることのできる評価用方
法ではないこと。 (2)酸性領域で用いられる炭素鋼の耐水素脆性評価液
を用いる試験方法は、炭素鋼中に入る水素量が一定では
なく、定性的な結果しか得られないこと。 (3)中性から弱アルカリ性でシアンイオンを添加すれ
ば水素が炭素鋼中に入ることが報告されているものの、
液温を上げても水素が入るまでの誘導時間及び平衡値に
達するまでの時間がかかりすぎること、また、室温では
シアンイオン添加後に炭素鋼表面を研ぐなどしないと水
素が入らないこと(当然のことながら、酸性領域では青
酸ガスが発生するという点で用いられることはなかっ
た)。したがって本発明は、pH領域に関わらず評価を
可能にした炭素鋼の耐水素脆性評価液とそれを用いた耐
水素脆性評価方法を提供することを目的とする。
Therefore, the hydrogen embrittlement resistance evaluation methods for the above two carbon steels have the following problems to be improved. (1) It should not be an evaluation method that can be used regardless of the pH range. (2) The test method using the hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid for carbon steel used in the acidic region is that the amount of hydrogen entering the carbon steel is not constant and only qualitative results can be obtained. (3) Although it has been reported that hydrogen enters carbon steel when neutral to weakly alkaline and cyanide is added,
Even if the liquid temperature is raised, it takes too long to induce hydrogen and reach the equilibrium value at the equilibrium value. Also, at room temperature, hydrogen cannot enter unless the carbon steel surface is sharpened after the addition of cyanide ions (naturally. However, it was never used in the point that hydrocyanic acid gas was generated in the acidic region). Therefore, it is an object of the present invention to provide a hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid for carbon steel that enables evaluation regardless of the pH range, and a hydrogen embrittlement resistance evaluation method using the same.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、酸性領域
での湿潤硫化水素環境下では、上記NACE液及びBP
液中に浸された試験片に水素が吸収されるのは、試験片
表面が活性域にあるためであり、一方、アルカリ領域で
は試験片表面に不働態皮膜が生じ、水素を吸収しない、
との知見を得た。そこで、アルカリ領域で試験片表面に
不働態皮膜が生じない、あるいは不働態皮膜が生じても
容易に不働態皮膜が試験片表面から剥離される評価液の
検討を行い、本発明に至った。すなわち本発明は、
(1)塩化ナトリウム5wt%と酢酸0.5wt%を含
む水溶液に硫化水素を飽和せしめ、さらにキレート剤を
1wt%以上含有させたことを特徴とする炭素鋼の耐水
素脆性用評価液、(2)人工海水にキレート剤を1wt
%以上含有させたことを特徴とする炭素鋼の耐水素脆性
用評液、及び(3)(1)又は(2)項のキレート剤が
鉄イオンとキレート形成能を有するキレート剤から選択
された1または2以上のキレート剤であることを特徴と
する炭素鋼の耐水素脆性用評価液を提供するものであ
る。本発明は、5%塩化ナトリウムと0.5%酢酸を含
む溶液もしくは人工海水に硫化水素を飽和させ、さら
に、キレート剤を1wt%以上含ませた炭素鋼の耐水素
脆性用評価液である。さらに、上記評価液に用いられる
キレート剤が鉄イオンとキレート形成能を有するキレー
ト剤から選択された1または2以上のキレート剤である
炭素鋼の耐水素脆性用評価液である。
[Means for Solving the Problems] The present inventors have found that the NACE liquid and BP are
The reason why hydrogen is absorbed in the test piece immersed in the liquid is that the surface of the test piece is in the active region, while in the alkaline region, a passive film is formed on the surface of the test piece and does not absorb hydrogen.
I got the knowledge. Therefore, the present invention was conducted by studying an evaluation solution in which a passivation film is not formed on the surface of a test piece in an alkaline region, or even if a passivation film is formed, the passivation film is easily peeled off from the surface of the test piece. That is, the present invention
(1) An evaluation liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel, characterized in that an aqueous solution containing 5 wt% of sodium chloride and 0.5 wt% of acetic acid is saturated with hydrogen sulfide, and further contains 1 wt% or more of a chelating agent. ) 1wt of chelating agent in artificial seawater
% Or more, the rating liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel, and the chelating agent of (3) (1) or (2) is selected from chelating agents capable of forming a chelate with iron ions. It is intended to provide an evaluation liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel, which is one or more chelating agents. The present invention is an evaluation liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel obtained by saturating hydrogen sulfide in a solution containing 5% sodium chloride and 0.5% acetic acid or artificial seawater, and further containing 1 wt% or more of a chelating agent. Further, the chelating agent used in the above-mentioned evaluation liquid is an evaluation liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel, which is one or more chelating agents selected from chelating agents capable of forming a chelate with iron ions.

【0008】[0008]

【発明の実施の形態】本発明は、pH領域に関わらず行
える炭素鋼の耐水素脆性評価液及び該評価液を用いた試
験方法に関する。ここでpH領域に関わらずとは、酸性
から弱アルカリ性までの広範囲なpH領域において評価
試験が可能であることであり、、本評価液は溶液のpH
により、耐水素脆性評価試験が制限を受けないことをい
う。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention relates to a hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid for carbon steel that can be used regardless of the pH range, and a test method using the evaluation liquid. Here, “regardless of the pH range” means that the evaluation test is possible in a wide range of pH range from acidic to weakly alkaline.
Means that the hydrogen embrittlement resistance evaluation test is not restricted.

【0009】鉄イオンとキレート形成能を有するキレー
ト剤として以下のものが使用可能である。エチレンジア
ミン四酢酸2Na(EDTA・2Na)、1,2−シク
ロヘキサンジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢
酸、グリコールエーテルジアミン四酢酸、トリエチレン
テトラミン六酢酸、トリエチレンテトラミン、テトラエ
チレンペンタアミン、ニトリロ三酢酸等のアミン系キレ
ート剤、アセチルアセトン、ジエチルチオカルバミン酸
等の分子内錯塩を形成するキレート剤、エチレンジアミ
ン、2,2−ジピリジル等の陽イオンキレート剤及びシ
ュウ酸、酒石酸等の陰イオンキレート剤等である。ま
た、上記のキレート剤は単独で、または混合してキレー
ト剤として用いることができる。
The following can be used as a chelating agent having the ability to form a chelate with iron ions. Amine such as ethylenediaminetetraacetic acid 2Na (EDTA / 2Na), 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid, diethylenetriaminepentaacetic acid, glycol etherdiaminetetraacetic acid, triethylenetetramine hexaacetic acid, triethylenetetramine, tetraethylenepentamine, nitrilotriacetic acid Examples include a chelating agent, a chelating agent that forms an intramolecular complex salt such as acetylacetone and diethylthiocarbamic acid, a cationic chelating agent such as ethylenediamine and 2,2-dipyridyl, and an anionic chelating agent such as oxalic acid and tartaric acid. Further, the above chelating agents can be used alone or as a mixture as a chelating agent.

【0010】本発明の炭素鋼の耐水素脆性評価液につい
て、さらに詳細に説明する。本発明に用いられるキレー
ト剤について、代表的なキレート剤であるEDTA・2
Naを例に説明する。EDTA・2Naの濃度は、pH
領域に関わらず、1wt%以上10wt%以下、好まし
くは3wt%以上10wt%以下がよい。1wt%未満
であると、酸性領域において腐食生成物である鉄と硫黄
の反応物(以下、硫化鉄と称す。)の皮膜が生じる場合
があり、炭素鋼中に入る水素量を試験中に一定に保つこ
とができない。また、中性または弱アルカリ性では、特
に1wt%未満であると不働態皮膜が生じやすく、水素
が入らなくなるので、1wt%以上とすることが好まし
い。1wt%以上では、特に酸性領域においては入った
水素の正確な値を出すのに時間がかかること以外、特に
問題はない。しかし、pHに関わらず、硫化鉄皮膜及び
不働態皮膜をすぐに剥離でき、短時間で正確な測定がで
きるためには、EDTA・2Naの濃度は3wt%以上
の濃度とするのが好ましい。濃度が10wt%を超える
と、EDTA・2Naの飽和溶液を越えることとなり、
未溶解のEDTA・2Naが試験液に残存することとな
り好ましくない。また、前述の他のキレート剤は、単独
または混合して使用することができる。その場合、混合
されて得られたキレート剤の濃度は、1wt%以上10
wt%以下で、好ましくは3wt%以上10wt%以下
が採用される。理由は、EDTA・2Naの場合と同じ
である。なお、キレート剤の種類によってはEDTA・
2Naより溶解度の高いものがあるが、効果が変わらな
いので、10wt%を越える必要はない。
The hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid for carbon steel of the present invention will be described in more detail. Regarding the chelating agent used in the present invention, EDTA.2 which is a typical chelating agent
An example of Na will be described. The concentration of EDTA / 2Na is pH
Regardless of the region, 1 wt% or more and 10 wt% or less, and preferably 3 wt% or more and 10 wt% or less. If it is less than 1 wt%, a film of a reaction product of iron and sulfur (hereinafter referred to as iron sulfide), which is a corrosion product, may be formed in the acidic region, and the amount of hydrogen entering the carbon steel is kept constant during the test. Can't keep on. Further, in the case of neutral or weakly alkaline, if less than 1 wt%, a passive film is likely to be formed and hydrogen cannot enter, so it is preferable to set it to 1 wt% or more. If it is 1 wt% or more, there is no particular problem except that it takes time to obtain an accurate value of hydrogen that has entered, especially in an acidic region. However, the concentration of EDTA · 2Na is preferably 3 wt% or more so that the iron sulfide film and the passive film can be immediately peeled off regardless of pH and accurate measurement can be performed in a short time. If the concentration exceeds 10 wt%, it will exceed the saturated solution of EDTA / 2Na,
Undissolved EDTA.2Na remains in the test solution, which is not preferable. The other chelating agents described above can be used alone or in combination. In that case, the concentration of the chelating agent obtained by mixing is 1 wt% or more and 10
The amount is preferably 3 wt% or more and 10 wt% or less. The reason is the same as in the case of EDTA · 2Na. Depending on the type of chelating agent, EDTA
Some of them have higher solubility than 2Na, but the effect does not change, so it is not necessary to exceed 10 wt%.

【0011】次に本発明の評価液を用いる炭素鋼の耐水
素脆性評価方法を図1に従って説明する。図1は本発明
の評価液を用いる炭素鋼の耐水素脆性評価装置である。
底面が解放されたセル2に炭素鋼の耐水素脆性評価液1
が満たされ、硫化水素ガス5がライン10から吹き込ま
れ、ライン11を通り、系外に放出される。放出された
ガスは、この図には記載されていないが公知の処理方法
で処理される。なお、炭素鋼の耐水素脆性評価液1のp
Hは、ライン15からのアンモニア液を供給し、pHコ
ントローラ8で調整する。試験片3は上部が解放された
箱6、パッキング4及びセル2により挟まれ、気密性を
維持している。このとき、試験片3は、前処理されるこ
となく所定の位置に据え付けられる。
Next, a method for evaluating hydrogen embrittlement resistance of carbon steel using the evaluation liquid of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an apparatus for evaluating hydrogen embrittlement resistance of carbon steel using the evaluation liquid of the present invention.
Liquid 2 for evaluating hydrogen embrittlement resistance of carbon steel in cell 2 whose bottom surface is open
Is filled, and the hydrogen sulfide gas 5 is blown in from the line 10, passes through the line 11, and is discharged to the outside of the system. The released gas is processed by a known processing method which is not shown in this figure. In addition, p of the hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid 1 of carbon steel
H supplies the ammonia solution from the line 15 and adjusts it with the pH controller 8. The test piece 3 is sandwiched by the box 6, the packing 4 and the cell 2 of which the upper part is opened, and the airtightness is maintained. At this time, the test piece 3 is installed in a predetermined position without being pretreated.

【0012】以上のように設置された試験片3の上部片
面は、所定のpHに調整された炭素鋼の耐水素脆性評価
液1に接触し、水素が矢印9に示すように試験片3の上
部片面から試験片3の下部片面へ拡散し箱6へと透過し
てくる。箱6中の水素9は分析機器7で分析される。分
析機器7は、、特に制限ないが、通常、ガスクロマトグ
ラフィーが選択され、ライン12及びライン13を通り
分析機器7へ流れるガスは、ガスクロマトグラフィーを
選択する場合には、窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活
性ガスを用いればよい。以上の方法で通過した水素を経
時的に測定する。なお、通常の試験において、炭素鋼の
耐水素脆性評価液1の量は、400〜800ccから選
択される。セルの材質は、アクリル製、テフロン製等の
高分子材料から選択されればよく、その形状にも特に制
限はなく、直方体、円柱体等の形状から選択される。試
験片3は日本工業規格(以下、JISと称す。)及びア
メリカ材料試験協会(ASTM)規格等に規定される炭
素鋼である。パッキング4の材質は、シリコンゴム、ブ
チルゴム等のゴム類及びテフロン等から選択すればよ
い。箱6の材質には特に制限はない。炭素鋼中の水素原
子の拡散に関しては、Fickの第2法則で取り扱うこ
とができることはよく知られているところである、その
解は以下の式(1)で表わされる。
The upper one surface of the test piece 3 installed as described above is brought into contact with the hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid 1 of carbon steel adjusted to a predetermined pH, and hydrogen is supplied to the test piece 3 as indicated by an arrow 9. It diffuses from one surface of the upper part to one surface of the lower part of the test piece 3 and permeates into the box 6. Hydrogen 9 in the box 6 is analyzed by the analyzer 7. The analytical instrument 7 is not particularly limited, but gas chromatography is usually selected, and the gas flowing through the lines 12 and 13 to the analytical instrument 7 is nitrogen, helium, or argon when gas chromatography is selected. And the like may be used. The hydrogen passing through the above method is measured with time. In a normal test, the amount of the hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid 1 for carbon steel is selected from 400 to 800 cc. The material of the cell may be selected from polymer materials such as acrylic and Teflon, and the shape thereof is not particularly limited, and is selected from shapes such as a rectangular parallelepiped and a cylinder. The test piece 3 is carbon steel defined by Japanese Industrial Standards (hereinafter referred to as JIS) and American Society for Testing and Materials (ASTM) standards. The material of the packing 4 may be selected from rubbers such as silicone rubber and butyl rubber, and Teflon. The material of the box 6 is not particularly limited. Regarding the diffusion of hydrogen atoms in carbon steel, it is well known that Fick's second law can be used, and the solution is represented by the following equation (1).

【0013】[0013]

【数1】 [Equation 1]

【0014】ここで各記号は以下を表わす。 C:試験片中の水素含有量(ppm) J:水素透過量(ppm) L:試験片の厚み(mm) D:水素の拡散係数(cm2 /sec) S:透過面積(cm2 ) 試験片3の厚みLは0.2mm〜0.5mm、炭素鋼の
耐水素脆性評価液1に接触する面積、すなわち、上記
(1)式中の透過面積Sは、4〜10cm2 がそれぞれ
選択される。水素の拡散係数Dは、それぞれの種類の炭
素鋼によって異なるもので、一例として後述の実施例1
に用いた炭素鋼JIS SB410においては、実測値
として3.6×10-5cm2 /secが与えられる。上
述のように透過面積S、水素の拡散係数D及び試験片の
厚みLは、実験者が決める値及び既知の値である。実験
者が測定するのは、水素透過量Jである。経時的に測定
された水素透過量Jから水素含有量Cは計算により求め
られる。
Here, each symbol represents the following. C: Hydrogen content in test piece (ppm) J: Hydrogen permeation amount (ppm) L: Thickness of test piece (mm) D: Hydrogen diffusion coefficient (cm 2 / sec) S: Permeation area (cm 2 ) test The thickness L of the piece 3 is 0.2 mm to 0.5 mm, the area in contact with the hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid 1 of carbon steel, that is, the permeation area S in the above formula (1) is selected to be 4 to 10 cm 2. It The diffusion coefficient D of hydrogen varies depending on the type of carbon steel, and as an example, the first embodiment described below is used.
In the carbon steel JIS SB410 used for, the measured value is 3.6 × 10 −5 cm 2 / sec. As described above, the permeation area S, the hydrogen diffusion coefficient D, and the thickness L of the test piece are values determined by the experimenter and known values. What the experimenter measures is the hydrogen permeation amount J. From the hydrogen permeation amount J measured over time, the hydrogen content C is calculated.

【0015】[0015]

【実施例】本発明の内容をさらに詳細に実施例で説明す
るが、本発明はこれに制限されるものではない。
EXAMPLES The contents of the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto.

【0016】実施例1 図1に示す装置を用い、試験を行った。塩化ナトリウム
5wt%塩化ナトリウム及び酢酸0.5wt%溶液にE
DTA・2Naとして3wt%を含む炭素鋼の耐水素脆
性評価液1を800cc用意した。1bar下、硫化水
素5をライン10から吹き込みライン11から放出し
た。ライン15からアンモニア水を供給し、pHコント
ローラで試験中評価液のpHを8に調整し、分析機器7
(ガスクロマトグラフィー)で透過した水素9を測定し
た。なお、セル2は円柱体のアクリル製でパッキング4
はシリコンゴム製である。箱6はSUS材を用いた。試
験片3としてJIS SB410を炭素鋼の代表として
用いた。試験片の厚みLは0.2mm、透過面積は4.
9cm2 を選択した。拡散係数Dは3.6×10-5cm
2 /secであった。結果を図2に示す。
Example 1 A test was conducted using the apparatus shown in FIG. E to a 5 wt% sodium chloride and 0.5 wt% acetic acid solution
800 cc of hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid 1 of carbon steel containing 3 wt% as DTA · 2Na was prepared. Hydrogen sulfide 5 was blown in through line 10 and discharged through line 11 under 1 bar. Ammonia water is supplied from the line 15, the pH of the evaluation liquid during the test is adjusted to 8 by the pH controller, and the analytical instrument 7
The permeated hydrogen 9 was measured by (gas chromatography). The cell 2 is made of acrylic and has a packing 4
Is made of silicone rubber. The box 6 was made of SUS material. As test piece 3, JIS SB410 was used as a representative of carbon steel. The test piece has a thickness L of 0.2 mm and a transmission area of 4.
9 cm 2 was selected. Diffusion coefficient D is 3.6 × 10 -5 cm
2 / sec. The results are shown in FIG.

【0017】実施例2 実施例1のpHを8から4に変えた以外は実施例1と同
様に実施した。結果を図2に併記する。
Example 2 Example 1 was repeated except that the pH of Example 1 was changed from 8 to 4. The results are also shown in FIG.

【0018】実施例3 実施例1のEDTA・2Naの濃度を3wt%から10
wt%に変えた以外は結果を図2に併記する。
Example 3 The concentration of EDTA · 2Na in Example 1 was changed from 3 wt% to 10%.
The results are also shown in FIG. 2 except that the wt% was changed.

【0019】実施例4 実施例1のEDTA・2Naの濃度を3wt%から1w
t%に変えた以外は実施例1と同様に実施した。結果を
図2に併記する。
Example 4 The concentration of EDTA · 2Na in Example 1 was changed from 3 wt% to 1 w.
It carried out like Example 1 except having changed into t%. The results are also shown in FIG.

【0020】実施例5 実施例1のEDTA・2Naをクエン酸に変えた以外は
実施例1と同様に実施した。結果を図2に併記する。
Example 5 The procedure of Example 1 was repeated except that citric acid was used instead of EDTA.2Na. The results are also shown in FIG.

【0021】実施例6 実施例1のEDTA・2Naを1,2−シクロヘキサン
ジアミン四酢酸に変えた以外は実施例1と同様に実施し
た。結果を図2に併記する。
Example 6 Example 1 was repeated except that EDTA · 2Na in Example 1 was changed to 1,2-cyclohexanediaminetetraacetic acid. The results are also shown in FIG.

【0022】実施例7 実施例1のEDTA・2Naをジエチレントリアミン五
酢酸に変えた以外は実施例1と同様に実施した。結果を
図2に併記する。
Example 7 The procedure of Example 1 was repeated, except that EDTA.2Na of Example 1 was changed to diethylenetriaminepentaacetic acid. The results are also shown in FIG.

【0023】実施例8 実施例1のEDTA・2Naをグリコールエーテルジア
ミン四酢酸に変えた以外は実施例1と同様に実施した。
結果を図2に併記する。
Example 8 Example 8 was repeated except that EDTA.2Na in Example 1 was changed to glycol ether diamine tetraacetic acid.
The results are also shown in FIG.

【0024】実施例9 実施例1のEDTA・2Naをトリエチレンテトラミン
六酢酸に変えた以外は実施例1と同様に実施した。結果
を図2に併記する。
Example 9 The procedure of Example 1 was repeated, except that EDTA.2Na of Example 1 was changed to triethylenetetramine hexaacetic acid. The results are also shown in FIG.

【0025】実施例10 実施例1のEDTA・2Naをトリエチレンテトラミン
に変えた以外は実施例1と同様に実施した。結果を図2
に併記する。
Example 10 The procedure of Example 1 was repeated, except that EDTA.2Na of Example 1 was changed to triethylenetetramine. Figure 2 shows the results.
It is described together.

【0026】実施例11 実施例1のEDTA・2Naをテトラエチレンペンタミ
ンに変えた以外は実施例1と同様に実施した。結果を図
2に併記する。
Example 11 The procedure of Example 1 was repeated, except that EDTA.2Na of Example 1 was changed to tetraethylenepentamine. The results are also shown in FIG.

【0027】実施例12 実施例1のEDTA・2Naをニトリロ三酢酸に変えた
以外は実施例1と同様に実施した。結果を図2に併記す
る。
Example 12 Example 12 was repeated except that nitrilotriacetic acid was used instead of EDTA.2Na. The results are also shown in FIG.

【0028】実施例13 実施例1のEDTA・2Naをアセチルアセトンに変え
た以外は実施例1と同様に実施した。結果を図2に併記
する。
Example 13 Example 13 was carried out in the same manner as in Example 1 except that EDTA.2Na in Example 1 was changed to acetylacetone. The results are also shown in FIG.

【0029】実施例14 実施例1のEDTA・2Naをジエチルチオカルバミン
酸に変えた以外は実施例1と同様に実施した。結果を図
2に併記する。
Example 14 Example 14 was carried out in the same manner as in Example 1 except that diethylthiocarbamic acid was used instead of EDTA.2Na. The results are also shown in FIG.

【0030】実施例15 実施例1のEDTA・2Naをエチレンジアミンに変え
た以外は実施例1と同様に実施した。結果を図2に併記
する。
Example 15 The same procedure as in Example 1 was carried out except that ethylenediamine was used instead of EDTA.2Na in Example 1. The results are also shown in FIG.

【0031】実施例16 実施例1のEDTA・2Naを2,2−ジピルジルに変
えた以外は実施例1と同様に実施した。結果を図2に併
記する。
Example 16 Example 16 was carried out in the same manner as in Example 1 except that EDTA · 2Na in Example 1 was changed to 2,2-dipyridyl. The results are also shown in FIG.

【0032】実施例17 実施例1のEDTA・2Naをシュウ酸に変えた以外は
実施例1と同様に実施した。結果を図2に併記する。
Example 17 The procedure of Example 1 was repeated, except that EDTA.2Na of Example 1 was replaced with oxalic acid. The results are also shown in FIG.

【0033】実施例18 実施例1のEDTA・2Naを酒石酸に変えた以外は実
施例1と同様に実施した。結果を図2に併記する。
Example 18 Example 18 was repeated except that tartaric acid was used instead of EDTA.2Na. The results are also shown in FIG.

【0034】比較例 実施例1のEDTA・2Naの濃度を3wt%から0w
t%に変えた以外は実施例1と同様に実施した。結果を
図2に併記したように極めて長い時間、水素は透過しな
かった。
Comparative Example The concentration of EDTA · 2Na in Example 1 was changed from 3 wt% to 0 w.
It carried out like Example 1 except having changed into t%. As the results are also shown in FIG. 2, hydrogen did not permeate for an extremely long time.

【0035】[0035]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の炭素鋼の
耐水素脆性評価液はキレート剤を含有しているため、以
下の効果がある。 (1)酸性から弱アルカリ性までpH領域に関わらない
炭素鋼の耐水素脆性評価液が提供できる。 (2)従来の定性的な試験でなく定量的な試験が可能と
なった。 (3)pH領域に関わらず評価可能となったため、より
実際的な条件下での試験が可能となった。その結果、材
料選定が正確、かつ、適切にできるようになった。 (4)評価試験中に炭素鋼に入る水素量が一定に保た
れ、信頼性の高い評価結果が得られる。 (5)また、シアンイオンを添加することを不要として
いるので、炭素鋼の耐水素脆性評価液のpH調整による
青酸ガスの発生に神経を使う必要がない。
As described above, the liquid for evaluating hydrogen embrittlement resistance of carbon steel of the present invention contains the chelating agent and therefore has the following effects. (1) It is possible to provide a liquid for evaluating hydrogen embrittlement resistance of carbon steel regardless of pH range from acidic to weakly alkaline. (2) A quantitative test can be performed instead of the conventional qualitative test. (3) Since the evaluation can be performed regardless of the pH range, the test can be performed under more practical conditions. As a result, the materials can be selected accurately and appropriately. (4) The amount of hydrogen entering the carbon steel is kept constant during the evaluation test, and highly reliable evaluation results are obtained. (5) Further, since it is not necessary to add cyanide ions, it is not necessary to use nerves to generate hydrocyanic acid gas by adjusting the pH of the hydrogen embrittlement resistance evaluation liquid of carbon steel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の評価液を用いた炭素鋼の耐水素脆性評
価装置の説明図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram of an apparatus for evaluating hydrogen embrittlement resistance of carbon steel using the evaluation liquid of the present invention.

【図2】図1の装置を用いて得られた各種の耐水素脆性
評価液による炭素鋼の評価結果である。
FIG. 2 is an evaluation result of carbon steel using various hydrogen embrittlement resistance evaluation liquids obtained by using the apparatus of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 炭素鋼の耐水素脆性評価液 2 セル 3 試験片 4 パッキング 5 硫化水素ガス 6 箱 7 分析機器 8 pHコントローラ 10〜15 ライン 1 Hydrogen Steel Embrittlement Resistance Evaluation Liquid 2 Cell 3 Specimen 4 Packing 5 Hydrogen Sulfide Gas 6 Box 7 Analytical Instrument 8 pH Controller 10-15 Lines

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 塩化ナトリウム5wt%と酢酸0.5w
t%を含む水溶液に硫化水素を飽和せしめ、さらにキレ
ート剤を1wt%以上含有させたことを特徴とする炭素
鋼の耐水素脆性用評価液。
1. Sodium chloride 5 wt% and acetic acid 0.5 w
An evaluation liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel, characterized by saturating hydrogen sulfide in an aqueous solution containing t% and further containing a chelating agent in an amount of 1 wt% or more.
【請求項2】 人工海水にキレート剤を1wt%以上含
有させたことを特徴とする炭素鋼の耐水素脆性用評価
液。
2. An evaluation liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel, characterized in that artificial seawater contains a chelating agent in an amount of 1 wt% or more.
【請求項3】 請求項1又は2のキレート剤が鉄イオン
とキレート形成能を有するキレート剤から選択された1
または2以上のキレート剤であることを特徴とする炭素
鋼の耐水素脆性用評価液。
3. The chelating agent according to claim 1 or 2, which is selected from chelating agents capable of forming a chelate with iron ions.
An evaluation liquid for hydrogen embrittlement resistance of carbon steel, which is a chelating agent of 2 or more.
JP7345401A 1995-12-11 1995-12-11 Liquid for evaluating hydrogen resistant brittleness of carbon steel Pending JPH09159664A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7585677B2 (en) 2005-03-25 2009-09-08 Petroleum Energy Center Method of evaluating corrosion resistance of material under ammonium bisulfide environment
JP2012521526A (en) * 2009-03-24 2012-09-13 アルストム テクノロジー リミテッド Metal tube coating with fatigue corrosion cracking

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