JPH09279388A - オ−ステナイト系ステンレス鋼の腐食防止方法 - Google Patents

オ−ステナイト系ステンレス鋼の腐食防止方法

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JPH09279388A
JPH09279388A JP11442496A JP11442496A JPH09279388A JP H09279388 A JPH09279388 A JP H09279388A JP 11442496 A JP11442496 A JP 11442496A JP 11442496 A JP11442496 A JP 11442496A JP H09279388 A JPH09279388 A JP H09279388A
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JP
Japan
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plating
film
plated
chromium
anode
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JP11442496A
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Kanji Tanaka
完児 田中
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Eneos Corp
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Japan Energy Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温の硫化水素等の酸化性ガス雰囲気下で高
い耐食性を有し、さらに、部分的に被膜形成したり、形
成した被膜に欠陥があっても耐応力腐食割れ性に優れて
おり、しかも現場で簡単に被膜形成ができるオーステナ
イト系ステンレス鋼の腐食防止方法を提供すること。 【解決手段】 オーステナイト系ステンレス鋼の表面に
クロムからなる被膜を形成することからなるオーステナ
イト系ステンレス鋼の腐食防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、高温高圧の腐食環
境雰囲気で使用される化学装置、特には、高温の硫化水
素ガス雰囲気下に曝される石油精製装置等の構成材料と
して用いられているオーステナイト系ステンレス鋼の腐
食防止方法に関する。
【0002】
【従来の技術】化学装置、特には石油精製における水素
化脱硫装置等においては、数十kg/cm2〜200kg/cm2
水素高圧下、300〜500℃の高温で反応が行われ、
反応副生物である硫化水素や塩化水素等の腐食性雰囲気
に曝されるため、反応塔及びその出口周辺部の配管等で
オーステナイト系ステンレス鋼が使用されている。
【0003】しかし、このオーステナイト系ステンレス
鋼は、水酸イオンや塩素イオン等の雰囲気下に、外部応
力や残留応力が引張応力としてかかっていると、粒内割
れ、いわゆる応力腐食割れ(SCC;Stress Corrosion Cr
acking)を生じることが知られている。このような現象
は、上記反応副生物が凝縮、滞留し、濃縮化されやす
く、また残留応力の存在する、フランジ近傍の溶接熱影
響部等において部分的に起きることが多い。
【0004】このため、従来から、かかる部分を母材よ
り高い耐食性を有する材料を当板として溶接したり、同
様の材料で、肉盛溶接を行ったり、犠牲陽極を用いる方
法等が行われていた。しかしながら、当板や肉盛溶接で
は、溶接の熱応力部における残留応力による応力腐食割
れの発生の危険性があり、犠牲陽極の場合には微小な隙
間などでは採用できないという問題があった。
【0005】ところで、オーステナイト系ステンレス鋼
中のニッケル量を増すと、応力腐食割れに対する抵抗性
を増大し、また、ニッケルめっきを施すことにより、応
力腐食割れが防止できることが提案されている〔H.H.
ユーリック著、松田、岡本共訳、「腐食反応とその制
御」(第2版)、第299〜307頁、昭和51年4月10日産
業図書(株)発行〕。
【0006】また、オーステナイト系ステンレス鋼の表
面に、該鋼より卑でかつ軟質な、例えば銅で第一次めっ
き層を形成し、この上に、当該鋼より貴な、例えば、ニ
ッケルを用いて、めっき速度1μm/min以上で、第二次
めっき層を形成する方法が提案されている(特開平1−
147086号公報)。
【0007】しかし、オーステナイト系ステンレス鋼の
表面に、銅を直接めっきすることは難かしく、また、ニ
ッケルめっき層の形成や銅-ニッケルめっき層の形成で
は、高温の硫化水素等の酸化性ガス雰囲気下での耐食性
がほとんどなく、さらに、部分的にめっきしたり、めっ
きに割れ等の欠陥が存在すると、応力腐食割れが非常に
起こりやすくなるという問題があった。また、現実に稼
働している装置で、塩素イオンや水酸イオンが凝縮、濃
縮化されやすく、かつ残留応力が存在する部分を、たと
え、運転を休止したとしても、現場で、欠陥が存在しな
いように、簡便にめっきを行うことは極めて困難なこと
であった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記課題を解
決するもので、本発明の目的は、高温の硫化水素等の酸
化性ガス雰囲気下で高い耐食性を有し、さらに、部分的
に防食被膜を形成したり、形成した被膜層に欠陥があっ
ても耐応力腐食割れに優れており、しかも現場で簡単に
被膜形成できるオーステナイト系ステンレス鋼の腐食防
止方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、オーステナイ
ト系ステンレス鋼の表面にクロムからなる被膜を形成す
るもので、特に好ましくは、前記被膜の形成に筆めっき
法を用いることからなるオーステナイト系ステンレス鋼
の腐食防止方法である。
【0010】本発明にいうオーステナイト系ステンレス
鋼には、18-8、19-9LC、25-20、18-12
Mo、18-10Ti、18-10Nb-Ta等のステン
レス鋼が含まれる。また、クロムからなる被膜とは、オ
ーステナイト系ステンレス鋼表面に、クロム以外の他の
金属の被膜を形成せず、直接に、クロムの被膜を形成す
ることであり、また被膜中で、少なくとも95重量%以
上のクロムが含まれていることを意味する。なお、本発
明では、このクロムの被膜層の上に、他の被膜層を形成
することを排除するものではない。
【0011】筆めっき法とは、直径数mm〜30mmの棒状
或いは刷毛状の、例えば、カーボンやチタン等の陽極か
らなる筆先工具の先端部にめっき液を供給し、前記陽極
と被めっき物との間に電流を導通させ、被めっき物表面
にめっき液を塗布しながら、電気めっきを行う方法であ
る。
【0012】
【発明の実施の態様】本発明は、上述のようにオーステ
ナイト系ステンレス鋼の表面にクロムの被膜を形成する
ものであるが、この被膜の形成手段として、電気めっき
法、無電解めっき法、溶融めっき、溶射等、いずれをも
用いることができるが、電気めっき法による部分肉盛め
っき法が、所望とする部分のみを簡便な操作で被膜を形
成でき、しかも被膜層と当該鋼との密着性に優れた層形
成ができるので好ましく、特には、このなかでも、筆め
っき法による被膜の形成が好ましい。
【0013】図1に、本発明の被膜の形成を行うのに好
適な筆めっき装置1の構成概念図を示す。この装置は、
アノード2、めっき液槽4、および電源3からなり、ア
ノード2の先端部には、めっき液を含ませるとともにシ
ョートするのを防ぐための脱脂綿カバー5が取付けられ
ている。この筆めっき装置を用いてめっきを行う場合
は、アノード2と被めっき体Sとの間に電流を供給し、
被めっき体Sのめっきしようとする表面に、めっき液槽
4のめっき液を塗布し、アノード2を被めっき体の表面
に接触させて、表面に沿ってアノード2を動かすことに
よりめっきすることができる。この場合、電流密度は、
被めっき体の材質等により異なるため一概には言えない
が、180〜330A/dm2の範囲で適宜選定すると良
い。また、筆先工具の移動速度は、5〜30cm/sec、
めっき温度は、20〜50℃の範囲から適宜選定すると
良い。なお、図中6は供給電流量を計測するための電量
計である。
【0014】本発明のクロムからなる被膜の形成に用い
るめっき液は、市販されている各種のクロムめっき液を
そのまま使用することができるが、筆めっき法を用いる
場合は、蓚酸系で、浴pHが1以下のものを用いることが
好ましい。
【0015】なお、めっき層の形成に際しては、通常の
めっきの際に行われる、脱脂電解等による被めっき表面
の脱脂および洗浄、スワブエッチング等による被めっき
表面の粗化、表面活性化等のための不働態被膜の除去等
を行うことが好ましい。なお、この脱脂電解において、
浴成分として、水酸化ナトリウムおよび脂肪族カルボン
酸等を用い、前記筆めっき装置を用いて電解すると簡便
に行うことができる。
【0016】また、本発明のクロムからなる被膜は、2
0μm以上の厚さにすることが好ましい。この被膜が2
0μm以下の厚さであると応力腐食割れ防止効果が小さ
く、また30μm以上の厚さとしても、これ以上の効果
の向上が期待できず経済的でないため、30μm以下と
することが好ましい。
【0017】本発明においては、オーステナイト系ステ
ンレス鋼の表面に直接クロムからなる被膜層を形成させ
る必要があるが、このクロムの被膜層の上に、さらに他
の金属や樹脂等の被膜層を形成しても良い。
【0018】本発明の方法によると、被膜の密着性が良
く、高温の硫化水素等の酸化性ガス環境においても、耐
食性を有し、また、被膜に微細な割れを有していても、
被膜が溶出することにより耐食効果を延長させつつ、母
材の集中的な溶出を防ぎ、耐応力腐食割れ性を向上させ
る。
【0019】
【実施例】試験1 (試験片の作成)形状が75mm×15mm×2mmのSUS
304を多数用意し、これを各々U字状に曲げ加工した
後、この表面を#400まで湿式研磨して滑らかに仕上
げた。次に、この応力付加領域(曲げ部分の外表面)の
50mm×15mmを残してマスキングテープで覆い、水酸
化ナトリウムおよび脂肪族カルボン酸の水溶液からなる
脱脂液(アイコーケミカル社製、商品名;アイコール101
00)を塗りながら、前述の図1に示した筆めっき装置を
用いて、アノードの移動速度30cm/min、電極電流密度
100A/dm2、温度25℃で、1分間陰極電解を行い、
表面を脱脂した。次に、水洗した後、塩酸および塩酸化
合物の水溶液からなるスワブエッチング液(アイコーケ
ミカル社製、商品名;アイコール10240)を塗りながら、
前述の図1に示した筆めっき装置を用いて、カソードの
移動速度30cm/min、電極電流密度300A/dm2、温度
25℃で、1分間陽極電解を行い、表面を3〜5μm溶
解させて粗化した。これを水洗し、塩酸および塩酸化合
物の水溶液からなる活性化液(アイコーケミカル社製、
商品名;アイコール10220)を塗りながら、前述の図1に
示した筆めっき装置を用いて、アノードの移動速度30
cm/min、電極電流密度300A/dm2、温度25℃で、1
分間陰極電解を行い、不働態被膜を除去する表面活性化
処理を行い、これを試験片とした。
【0020】蓚酸クロム系のめっき液(アイコーケミカ
ル社製、商品名;アイコール20310、pH;0.2)を用い
て、前述の図1に示した筆めっき装置により、アノード
の移動速度10cm/min、電極電流密度180A/dm2、温
度25℃、めっき被膜形成速度1μm/minで、めっき時
間を8、15、20、30、40分間と、それぞれ変え
て、上記試験片にクロムめっきし、めっき層厚が、それ
ぞれ、4、11、15、20、25μmのクロムめっき
試験片を得た。
【0021】一方、比較のため、脂肪族カルボン酸およ
びニッケル化合物を含むめっき液(アイコーケミカル社
製、商品名;アイコール20800、pH;7.3)を用いて、
めっき被膜形成速度を3μm/minとした以外はおなじ条
件および装置で上記試験片に、7分間ニッケルめっき
し、めっき層厚15μmのニッケルめっき試験片を得
た。
【0022】さらに、比較のため、上記と同じニッケル
のめっき液を用いて、めっき被膜形成速度を3μm/min
とした以外はおなじ条件および装置で上記試験片に、2
分間めっきして、めっき層厚5μmのニッケルめっきを
施した上に、アミン銅錯体系のめっき液(アイコーケミ
カル社製、商品名;アイコール20520、pH;8.4)を用
い、めっき被膜形成速度を12μm/minとした以外はお
なじ条件および装置で、2分間めっきして、銅めっき層
厚15μmのニッケル-銅めっき試験片を得た。
【0023】なお、ニッケルと同様の方法により、銅め
っきを、前記試験片の表面に直接行なうことを試みた
が、めっきすることはできなかった。
【0024】(顕微鏡等による観察評価結果)上記クロ
ム、ニッケル、ニッケル-銅のめっき試験片の表面を走
査型電子顕微鏡(800倍)で観察したところ、いずれの
めっき被膜も均一な電着粒子により構成されており、め
っき被膜には欠陥は観察されなかった。
【0025】また、何れのめっき試験片でも、けがきに
よる剥離は認められず、被膜と素地との密着性は良好で
あった。
【0026】(耐SCC性試験評価結果)上記クロム、
ニッケル、ニッケル-銅のめっき試験片および無めっき
試験片を、JIS G0576に準じ、沸点143℃の42重量
%の塩化マグネシウム沸騰溶液に浸漬し、試験片に亀裂
が発生するまでの時間を測定した。これらの結果を表1
に示した。
【0027】
【表1】
【0028】この結果から明らかなように、無めっき試
験片は、1時間以内に破断するのに対し、クロムを25
μmめっきしたものは、ニッケルをめっきしたものに匹
敵する耐SCC(Stress Corrosion Cracking)性を有し
ていることが分かる。
【0029】(耐酸化性ガス中の耐食性評価結果)上記
の15μmめっき層厚のクロムめっき試験片、ニッケル
めっき試験片、ニッケル-銅めっき試験片および無めっ
き試験片を、1気圧の硫化水素ガス流通雰囲気下に、表
2に示した温度で、それぞれ2時間曝した後、各試験片
の重量変化を測定し、腐食速度を求めた。これらの結果
を表2に示した。
【0030】
【表2】
【0031】この結果から明らかなように、ニッケルお
よびニッケル-銅めっきは、高温の硫化水素ガスの雰囲
気下で、無めっきのSUS304よりも、大きい腐食速
度を示すことが分かる。
【0032】試験2 上記試験1で用いた形状が75mm×15mm×2mmのSU
S304をU字状に曲げ加工し、表面を#400まで湿
式研磨したものを、図2のそれぞれa、b、cの部分に
示す斜線部分を残して、それぞれマスキングテープで覆
い、試験1と同様にして、脱脂電解、粗化、表面活性化
処理を行い、試験片とした。
【0033】これを、上記試験1に示した方法で、クロ
ムめっきおよびニッケルめっきを膜厚が20μmとなる
ように施した。それぞれ、クロムめっき試験片a、b、
c、ニッケルめっき試験片a、b、cとした。
【0034】これらの試験片について、試験1に記載し
た耐SCC性試験評価結果と同様の試験を行なった。こ
の結果を表3に示す。
【0035】
【表3】
【0036】この結果から明らかなように、ニッケルを
部分めっきしたものは、SUS304と同様に、約1時
間で破断するが、クロムを部分めっきしたものは、非常
に優れた耐SCC性を有することが分かる。これは、ニ
ッケルめっき層には電気防食効果がなく、めっき層に割
れなどのめっきがされてない欠陥部が存在すると被膜と
しての防食効果が全く認められないことを意味してい
る。これに対して、クロムめっき層では、クロムの溶出
により、母材の溶出が抑制される、いわゆる電気防食効
果が作用するものと推測される。
【0037】
【発明の効果】本発明は、高温の硫化水素等の酸化性ガ
ス雰囲気下で高い耐食性を有し、さらに部分的に被膜を
形成したり、形成した被膜に欠陥があっても耐応力腐食
割れ性に優れ、しかも現場で簡単に被膜形成ができると
いう格別の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明のめっきを行うのに好適な筆め
っき装置の構成概念図を示す。
【図2】図2は実施例の試験2で行なっためっき部分を
示す図である。
【符号の説明】
2 アノード 3 電源 4 めっき液槽

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 オーステナイト系ステンレス鋼の表面
    に、クロムからなる被膜を形成することを特徴とするオ
    ーステナイト系ステンレス鋼の腐食防止方法。
  2. 【請求項2】 上記請求項1における被膜の形成を筆め
    っき法により行うことを特徴とするオーステナイト系ス
    テンレス鋼の腐食防止方法。
JP11442496A 1996-04-12 1996-04-12 オ−ステナイト系ステンレス鋼の腐食防止方法 Pending JPH09279388A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066704A1 (en) * 2001-02-21 2002-08-29 Fortum Oyj Laser coating of a part used in an oil refinery
WO2002097161A1 (en) * 2001-05-28 2002-12-05 Fortum Oyj Laser coating of a seal surface used in an oil refinery
JP2010209458A (ja) * 2009-02-16 2010-09-24 Nippon Steel & Sumikin Stainless Steel Corp 加工後耐食性に優れたクロムめっきステンレス鋼板
WO2023189616A1 (ja) * 2022-03-31 2023-10-05 住友精化株式会社 腐食性ガス混合物充填容器及び腐食性ガス組成物

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