JPS6018748B2 - 鉄鋼材料面における水素透過量を減少させる方法 - Google Patents
鉄鋼材料面における水素透過量を減少させる方法Info
- Publication number
- JPS6018748B2 JPS6018748B2 JP14900377A JP14900377A JPS6018748B2 JP S6018748 B2 JPS6018748 B2 JP S6018748B2 JP 14900377 A JP14900377 A JP 14900377A JP 14900377 A JP14900377 A JP 14900377A JP S6018748 B2 JPS6018748 B2 JP S6018748B2
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- JP
- Japan
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- steel material
- hydrogen permeation
- hydrogen
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- reducing
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-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C10/00—Solid state diffusion of only metal elements or silicon into metallic material surfaces
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J19/00—Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
- B01J19/0006—Controlling or regulating processes
- B01J19/002—Avoiding undesirable reactions or side-effects, e.g. avoiding explosions, or improving the yield by suppressing side-reactions
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- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は鉄鋼材料面での水素透過量を減少させる方法に
関する。
関する。
詳しくは、本発明は鉄鋼材料中への水素、重水素、トリ
チウムの透過量を減少させるための鉄鋼材料表面の処理
方法に関する。多目的高温ガス炉は原子炉で発生した熱
を発電以外に工業用のプロセス熱源としても利用しよう
とするものであるが、その中でも製鉄プラントの熱源と
して利用することに最も関心が寄せられている。しかし
ながら、製鉄に利用する還元ガスを原子炉の一次系のガ
スによって加熱すると高温であるために熱交換器の管壁
を通して水素ガスが一次系のガス中に透過する。その量
が極めて多量であるため、その除去には莫大な費用がか
かる。この費用を軽減させるためには熱交換器における
水素透過量を減少させることが最も有効である。また、
核融合炉においても熱交換器や高温配管を通して放射能
を持ったトリチゥムが外部に漏洩するので安全上の問題
となっている。従来、水素透過量を減少させる方法とし
ては、‘１１ 水素ガス中に水分を入れて鉄鋼材料面を
酸化させる方法；｛２） 鉄鋼材料表面にセラミックコ
ーティングを施す方法が知られている。
チウムの透過量を減少させるための鉄鋼材料表面の処理
方法に関する。多目的高温ガス炉は原子炉で発生した熱
を発電以外に工業用のプロセス熱源としても利用しよう
とするものであるが、その中でも製鉄プラントの熱源と
して利用することに最も関心が寄せられている。しかし
ながら、製鉄に利用する還元ガスを原子炉の一次系のガ
スによって加熱すると高温であるために熱交換器の管壁
を通して水素ガスが一次系のガス中に透過する。その量
が極めて多量であるため、その除去には莫大な費用がか
かる。この費用を軽減させるためには熱交換器における
水素透過量を減少させることが最も有効である。また、
核融合炉においても熱交換器や高温配管を通して放射能
を持ったトリチゥムが外部に漏洩するので安全上の問題
となっている。従来、水素透過量を減少させる方法とし
ては、‘１１ 水素ガス中に水分を入れて鉄鋼材料面を
酸化させる方法；｛２） 鉄鋼材料表面にセラミックコ
ーティングを施す方法が知られている。
しかしながら、いづれの方法によっても水素透過量を１
／１００程度には減少させることはできるが、前者の方
法では水素ガス中の水分が無くなるともとにもどったり
、温度変化に弱いと言う欠点があり、後者の方法ではコ
ーティング層が周密ではなく従って効果も大きくなくま
た熱膨張率の相違から温度変化によってコーティング層
が破壊される危険があり、いずれも工業的に有効な方法
ではない。本発明の目的はこのような欠点のない鉄鋼材
料面における水素透過量と減少させる方法を提供するこ
とである。
／１００程度には減少させることはできるが、前者の方
法では水素ガス中の水分が無くなるともとにもどったり
、温度変化に弱いと言う欠点があり、後者の方法ではコ
ーティング層が周密ではなく従って効果も大きくなくま
た熱膨張率の相違から温度変化によってコーティング層
が破壊される危険があり、いずれも工業的に有効な方法
ではない。本発明の目的はこのような欠点のない鉄鋼材
料面における水素透過量と減少させる方法を提供するこ
とである。
而して、本発明は、カロラィズ処理は鉄鋼材料母材中に
アルミニウムの拡散層が形成されるもので温度変化によ
って破壊されることがなくまたもともと高温で処理され
るものであるから高温で劣化することがないこと、モリ
ブデンおよびタングステンは最も水素を透過し難い材料
であることおよび周知の拡散熔接の技術によって他種金
属中にタ拡散させることができると言う知見に基いて開
発されたものである。従って、本発明の目的は、 【１｝ 鉄鋼材料面に力ロラィズコーティング処理を施
して該鉄鋼材料母材中にアルミニウムの拡散層を形成す
ることから成る鉄鋼材料面における水素透過量を減少さ
せる方法。
アルミニウムの拡散層が形成されるもので温度変化によ
って破壊されることがなくまたもともと高温で処理され
るものであるから高温で劣化することがないこと、モリ
ブデンおよびタングステンは最も水素を透過し難い材料
であることおよび周知の拡散熔接の技術によって他種金
属中にタ拡散させることができると言う知見に基いて開
発されたものである。従って、本発明の目的は、 【１｝ 鉄鋼材料面に力ロラィズコーティング処理を施
して該鉄鋼材料母材中にアルミニウムの拡散層を形成す
ることから成る鉄鋼材料面における水素透過量を減少さ
せる方法。
或いは、■ 鉄鋼材料面に力ロライズコーテイング処理
を施し、その上にタングステン、モリブデン又はセラミ
ックのプラズマ溶射を行うことから成る鉄鋼材料面にお
ける水素透過量を減少させる方法。
を施し、その上にタングステン、モリブデン又はセラミ
ックのプラズマ溶射を行うことから成る鉄鋼材料面にお
ける水素透過量を減少させる方法。
或いは、‘３’鉄鋼材料面のカロライズコ−テイング処
理において、アルミニウムの代わりに、タングステン又
はモリブデンをプラズマ溶射し、真空中又は希ガス雰囲
気中で高温度に放置して該鉄鋼材料表面にタングステン
又はモリブデンの拡散層を形成させることから成る鉄鋼
材料面における水素透過量を減少させる方法。
理において、アルミニウムの代わりに、タングステン又
はモリブデンをプラズマ溶射し、真空中又は希ガス雰囲
気中で高温度に放置して該鉄鋼材料表面にタングステン
又はモリブデンの拡散層を形成させることから成る鉄鋼
材料面における水素透過量を減少させる方法。
‘５｝ 第６頁７行のｒ熱交換器の伝熱管」を『熱交換
器における伝熱面』に訂正する。
器における伝熱面』に訂正する。
‘６｝ 第９頁４行と５行の間に下記の文を挿入する。
『本発明の方法によって、水素透過が抑制されるのは、
鉄鋼材料中に異物質（力ロラィズコーテイング処理の場
合はアルミニウム）が入り込んで組織がより稲密になる
為である。従って異物質にアルミニウムよりも水素透過
能力の極めて小さいモリブデン、タングステンを選ぶこ
とが当然考えられる。また、本願発明においては、鉄鋼
材料を母材としたが、鉄鋼以外の金属材料にも適用でき
ることは自明である。によって達成される。
鉄鋼材料中に異物質（力ロラィズコーテイング処理の場
合はアルミニウム）が入り込んで組織がより稲密になる
為である。従って異物質にアルミニウムよりも水素透過
能力の極めて小さいモリブデン、タングステンを選ぶこ
とが当然考えられる。また、本願発明においては、鉄鋼
材料を母材としたが、鉄鋼以外の金属材料にも適用でき
ることは自明である。によって達成される。
』本願発明者はヘリウムガスルーブ（温度１０００℃、
圧力４０気圧、流量１００夕／秒）と水素ガスルーブ（
９００００、４ぴ気圧、３０夕／秒）の中間におかれた
伝熱面積約１あの熱交換器の伝熱管に力ロラィズコーテ
ィングを施して水素ガスループ側から伝熱管の管壁を通
じてヘリウムガスループ側に透過した水素ガス量を積算
約９畑時間に亘つて測定した。
圧力４０気圧、流量１００夕／秒）と水素ガスルーブ（
９００００、４ぴ気圧、３０夕／秒）の中間におかれた
伝熱面積約１あの熱交換器の伝熱管に力ロラィズコーテ
ィングを施して水素ガスループ側から伝熱管の管壁を通
じてヘリウムガスループ側に透過した水素ガス量を積算
約９畑時間に亘つて測定した。
その結果は第１図に力ロライズコーティング処理を施さ
ない場合に比較して、カロラィズコ−ティングを施した
場合の水素透過量が何も施さない無垢の鉄鋼材料母材に
対してどの程度の割合で減少しているかを時間の関数と
して示したものであるが、これによれば水素透過量の減
少率は時間と共に小さくなる傾向を示し、しかもその減
少率は約９０脚持間の運転で約１／５０になっているこ
とがわかる。すなわち、水素透過量は極めて大中に減少
するばかりでなく、コーティング層の劣化の傾向は全く
認められない。なお、力ロライズコーナイング処理によ
って形成される拡散層の厚さは１００〜２００仏程度で
あるから鉄鋼材料母材の強度にはほとんど影響がない。
第２の方法は力ロラィズコーティングによる水素透過量
の減少効果をさらに長期に保持せんとするものである。
また、第３の方法はタングステンあるいはモリブデン材
における水素透過量が鉄鋼などに比べて時。
ない場合に比較して、カロラィズコ−ティングを施した
場合の水素透過量が何も施さない無垢の鉄鋼材料母材に
対してどの程度の割合で減少しているかを時間の関数と
して示したものであるが、これによれば水素透過量の減
少率は時間と共に小さくなる傾向を示し、しかもその減
少率は約９０脚持間の運転で約１／５０になっているこ
とがわかる。すなわち、水素透過量は極めて大中に減少
するばかりでなく、コーティング層の劣化の傾向は全く
認められない。なお、力ロライズコーナイング処理によ
って形成される拡散層の厚さは１００〜２００仏程度で
あるから鉄鋼材料母材の強度にはほとんど影響がない。
第２の方法は力ロラィズコーティングによる水素透過量
の減少効果をさらに長期に保持せんとするものである。
また、第３の方法はタングステンあるいはモリブデン材
における水素透過量が鉄鋼などに比べて時。
〜命。であることおよび既１こ異種金織機方法として注
目されている拡散溶接の原理を絹合せたものである。す
なわち鉄鋼材料表面に予めタングステンまたはモリブデ
ンをプラズマ溶射により機械的に接着させたものを真空
中または稀ガス中で高温にしてタングステンまたはモリ
ブデンを鉄鋼材料中に拡散させると表面に数ミクロンの
拡散層が形成されるのでこれによって水素透過量を減少
させようとするものである。タングステン、モリブデン
、セラミックは耐高温性、耐腐食性にも優れているので
有利である。本発明の方法は水素、重水素、トリチゥム
が鉄鋼材料壁を透過するような機器、構造、配管、例え
ば高温ガス炉の還元ガス熱交換器、中間熱交換器、配管
および核融合炉の熱交換器、第１壁、配管などの鉄鋼材
料壁面に有効に適用することができる。
目されている拡散溶接の原理を絹合せたものである。す
なわち鉄鋼材料表面に予めタングステンまたはモリブデ
ンをプラズマ溶射により機械的に接着させたものを真空
中または稀ガス中で高温にしてタングステンまたはモリ
ブデンを鉄鋼材料中に拡散させると表面に数ミクロンの
拡散層が形成されるのでこれによって水素透過量を減少
させようとするものである。タングステン、モリブデン
、セラミックは耐高温性、耐腐食性にも優れているので
有利である。本発明の方法は水素、重水素、トリチゥム
が鉄鋼材料壁を透過するような機器、構造、配管、例え
ば高温ガス炉の還元ガス熱交換器、中間熱交換器、配管
および核融合炉の熱交換器、第１壁、配管などの鉄鋼材
料壁面に有効に適用することができる。
すなわち、例えば高温ガス炉では１次却材の水素除去装
置の費用を節減でき、核融合炉ではトリチウムによる放
射能汚染が減少し、安全性の点で有利である。その他水
素の漏洩が予想される機器に施して危険防止上極めて有
利である。
置の費用を節減でき、核融合炉ではトリチウムによる放
射能汚染が減少し、安全性の点で有利である。その他水
素の漏洩が予想される機器に施して危険防止上極めて有
利である。
第１図はカロラィズコーティング処理を施さない場合と
比較した力ロラィズコーティング処理を施した場合にお
ける水素透過減少の時間的変化を示すグラフである。 横軸は積算実験日数で、縦軸は水素透過減少率である。
第２図は力ロラィズコーティング処理を施した熱交換器
伝熱管表面の顕微鏡写真（×２００）で、左よりアルミ
リッチ層（１５０↓）、拡散層（１２０仏）および金属
母材（インコロイ８００）である。静′図 第２図
比較した力ロラィズコーティング処理を施した場合にお
ける水素透過減少の時間的変化を示すグラフである。 横軸は積算実験日数で、縦軸は水素透過減少率である。
第２図は力ロラィズコーティング処理を施した熱交換器
伝熱管表面の顕微鏡写真（×２００）で、左よりアルミ
リッチ層（１５０↓）、拡散層（１２０仏）および金属
母材（インコロイ８００）である。静′図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 鉄鋼材料面にカロライズコーテイング処理を施して
該鉄鋼材料母材中にアルミニウムの拡散層を形成するこ
とから成る鉄鋼材料面における水素透過量を減少させる
方法。 ２ 鉄鋼材料面にカロライズコーテイング処理を施し、
その上にタングステン、モリブデン又はセラミツクのプ
ラズマ溶射を行うことから成る鉄鋼材料面における水素
透過量を減少させる方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14900377A JPS6018748B2 (ja) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | 鉄鋼材料面における水素透過量を減少させる方法 |
| DE19782836745 DE2836745A1 (de) | 1977-12-12 | 1978-08-22 | Verfahren zur verringerung der wasserstoffpermeabilitaet von metalloberflaechen |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14900377A JPS6018748B2 (ja) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | 鉄鋼材料面における水素透過量を減少させる方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5481131A JPS5481131A (en) | 1979-06-28 |
| JPS6018748B2 true JPS6018748B2 (ja) | 1985-05-11 |
Family
ID=15465525
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14900377A Expired JPS6018748B2 (ja) | 1977-12-12 | 1977-12-12 | 鉄鋼材料面における水素透過量を減少させる方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6018748B2 (ja) |
| DE (1) | DE2836745A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02118711U (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-25 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3029488A1 (de) * | 1980-08-02 | 1982-03-04 | GHT Gesellschaft für Hochtemperaturreaktor-Technik mbH, 5060 Bergisch Gladbach | Verfahren zur erzeugung einer schutzschicht auf metallischen werkstuecken |
| DE3438339C1 (de) * | 1984-10-19 | 1986-01-30 | Nukem Gmbh, 6450 Hanau | Verfahren zur Herstellung von Konstruktionsteilen fuer gasfoermige Wasserstoffisotope enthaltende Medien |
| JP4539907B2 (ja) * | 2004-07-14 | 2010-09-08 | 三菱化工機株式会社 | 炭化水素改質装置用部材 |
| CN111739672B (zh) * | 2020-05-13 | 2023-12-22 | 中国核电工程有限公司 | 一种降低氚渗透速率的结构 |
-
1977
- 1977-12-12 JP JP14900377A patent/JPS6018748B2/ja not_active Expired
-
1978
- 1978-08-22 DE DE19782836745 patent/DE2836745A1/de active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02118711U (ja) * | 1989-03-13 | 1990-09-25 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2836745A1 (de) | 1979-06-13 |
| JPS5481131A (en) | 1979-06-28 |
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