WO2011136242A1 - 金属材料の腐食疲労寿命診断方法 - Google Patents

金属材料の腐食疲労寿命診断方法 Download PDF

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WO2011136242A1
WO2011136242A1 PCT/JP2011/060202 JP2011060202W WO2011136242A1 WO 2011136242 A1 WO2011136242 A1 WO 2011136242A1 JP 2011060202 W JP2011060202 W JP 2011060202W WO 2011136242 A1 WO2011136242 A1 WO 2011136242A1
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metal material
corrosion
pitting
fatigue life
diagnosing
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French (fr)
Inventor
和美 藤井
健也 大橋
由昌 千葉
克雅 宮崎
康夫 比良
治雄 三浦
壮志 佐々木
Original Assignee
株式会社日立製作所
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
    • G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement

Definitions

  • the present invention relates to a technique for diagnosing the corrosion fatigue life of a metal material, and in particular, an impeller of a centrifugal compressor used for gas transfer of various gases, an impeller of an axial flow pump used for transfer devices of various liquids, etc.
  • the present invention relates to a method for diagnosing the lifetime of a metal material that is difficult to carry out a corrosion fatigue test in a use environment, such as a metal material used in the field.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing a configuration of a general impeller used for a centrifugal compressor or an axial flow pump.
  • the impeller 100 includes a blade 1, a core plate 2, and a side plate 3, and is usually manufactured by integrating these constituent members by welding.
  • FIG. 14 is a schematic perspective view showing an example of an impeller assembly method. As shown in FIG. 14, the blade 1, the core plate 2, and the side plate 3 processed as individual constituent members are integrated by overlay welding (for example, arc welding, MIG welding, TIG welding, etc.).
  • FIG. 15 is a schematic perspective view showing another configuration example of the impeller and its constituent members
  • FIG. 16 is a schematic vertical sectional view of the impeller shown in FIG.
  • the side plate 3 ′ is overlapped with the component member in which the blade 1 ′ and the core plate 2 ′ are integrally formed by precision casting and machining by machining or the like, as shown in FIG. 16.
  • an assembling method is often used in which the groove is filled and welded to join the end of the blade 1 'and the side plate 3'.
  • Non-Patent Document 1 describes an environment of humid air, high concentration (5000 ppm) of hydrogen sulfide (H 2 S) gas and high concentration (99.9%) of carbon dioxide (CO 2 ) gas.
  • H 2 S hydrogen sulfide
  • CO 2 carbon dioxide
  • a corrosion fatigue test was conducted on high-strength steel materials, and the effect on the corrosion fatigue strength of high-strength steel materials was reported.
  • the fatigue strength (time strength) of high-strength steel materials in a corrosive environment that simulates the usage environment is reduced to about 50% or less compared to the time strength against the fatigue limit in the room temperature atmosphere. Has been.
  • Non-Patent Document 1 in a corrosive environment that simulates the actual use environment, a corrosion fatigue test of the metal material used is performed, and compared with the fatigue strength in the room temperature atmosphere, It is considered possible to estimate the corrosion fatigue life of the metal material.
  • a corrosion fatigue test of the metal material used is performed, and compared with the fatigue strength in the room temperature atmosphere, It is considered possible to estimate the corrosion fatigue life of the metal material.
  • a centrifugal compressor used in an environment containing a higher concentration of hydrogen sulfide than that of Non-Patent Document 1, such as an oil mining plant or its refining plant It is difficult to conduct a fatigue test by simulating the corrosive environment from the viewpoint of safety technology related to the use of hydrogen sulfide, which is a highly harmful and hazardous chemical substance. In other words, in a more severe environment, there is a problem that the corrosion fatigue life cannot be directly evaluated experimentally.
  • an object of the present invention is to provide a diagnostic method for estimating the corrosion fatigue life of a metal material used in an environment where the life cannot be directly evaluated by a corrosion fatigue test. Further, by applying the diagnostic method according to the present invention, it is an object to develop and provide a highly reliable device (for example, a centrifugal compressor or an axial flow pump) at a low cost even when used in a corrosive environment.
  • a highly reliable device for example, a centrifugal compressor or an axial flow pump
  • the present invention is a method for diagnosing the corrosion fatigue life of a metal material, A step of measuring a critical pitting temperature of the metal material in an environment where the metal material is used (step 1), and a step of comparing the maximum temperature of the use environment with the critical pitting temperature (step 2); The step of measuring the pitting depth when the metal material is immersed in the use environment for a predetermined time (step 3a), and the step of determining the stress intensity factor range inside the pitting corrosion during the immersion time (step 4a) And a step of setting a lower limit of fatigue crack growth of the metal material in the use environment (step 5), and a step of comparing the stress intensity factor range and the lower limit of fatigue crack growth (step 6a). And a step (step 7) for obtaining a time during which the stress intensity factor range and the lower limit of the fatigue crack growth are equal (step 7).
  • step 7a the time from the step 3a to the step 6a is repeatedly performed every predetermined time, thereby determining the time when the stress intensity factor range is equal to the lower limit of the fatigue crack growth. It is a process.
  • the present invention is a method for diagnosing the corrosion fatigue life of a metal material, A step of measuring a critical pitting temperature of the metal material in an environment where the metal material is used (step 1), and a step of comparing the maximum temperature of the use environment with the critical pitting temperature (step 2); The step of immersing the metal material in the use environment to obtain the pitting corrosion growth rate of the metal material (step 3b), and the time-dependent change of the stress intensity factor range inside the pitting corrosion based on the pitting corrosion growth rate A step of determining the fatigue crack growth limit of the metallic material in the use environment (step 5), the stress intensity factor range, and the lower limit of fatigue crack growth.
  • a method for diagnosing corrosion fatigue life of a metal material characterized by comprising a step (step 6b) for obtaining equal time.
  • the present invention can add the following improvements and changes to the above-described method for diagnosing corrosion fatigue life of metal materials (II) according to the present invention.
  • the metal material is taken out every predetermined time to measure the pitting corrosion depth, and the pitting corrosion is determined from the temporal change of the pitting corrosion depth. This is a process for determining the progress rate.
  • step 3b after immersing the metal material in the use environment, electrochemically held at a constant potential to measure a change in the amount of electricity with time, and the pitting depth based on the measured value It is a step of obtaining the pitting corrosion rate from a change with time.
  • step 3b after the metal material and the platinum electrode are immersed in the use environment, the metal material and the platinum electrode are connected via a non-resistance ammeter to measure a change in the amount of electricity with time.
  • the pitting corrosion progress rate is obtained from the change over time in the pitting depth based on the measured value.
  • the present invention is a life diagnosis method for a centrifugal compressor or an axial flow pump used in a corrosive environment, and is a metal material used for the impeller of the centrifugal compressor or the axial flow pump
  • the present invention provides a method for diagnosing the life of a centrifugal compressor or an axial flow pump, characterized in that the method for diagnosing a corrosion fatigue life of a metal material is implemented.
  • the present invention is a centrifugal compressor or an axial flow pump used in a corrosive environment, and includes an impeller made of a metal material selected based on the above-described corrosion fatigue life diagnosis method for a metal material.
  • a centrifugal compressor or an axial flow pump is provided.
  • the present invention it is possible to provide a diagnostic method for estimating the corrosion fatigue life of a metal material used in an environment where the life cannot be directly evaluated by a corrosion fatigue test.
  • a diagnostic method for estimating the corrosion fatigue life of a metal material used in an environment where the life cannot be directly evaluated by a corrosion fatigue test it is possible to develop and provide a highly reliable device (for example, a centrifugal compressor or an axial flow pump) at low cost even when used in a corrosive environment.
  • FIG. 1 is a flowchart showing an example of a corrosion fatigue life diagnosis method for a metal material according to the present invention.
  • the corrosion fatigue life diagnosis method basically includes the following seven steps.
  • Step 1) The critical pitting temperature (CPT) of the metal material in the environment where the metal material is used is measured.
  • Step 2) The maximum temperature of the use environment is compared with the CPT.
  • Step 3a A metal material is immersed in the use environment, and the pitting corrosion depth of the metal material at time t is measured.
  • Step 4a) A stress intensity factor range ( ⁇ K (t)) inside the pitting corrosion at time t is obtained.
  • Step 5 The lower limit ( ⁇ Kth) of fatigue crack growth of the metal material in the use environment is set.
  • Step 6a ⁇ K (t) is compared with ⁇ Kth.
  • Step 7) A time for ⁇ K (t) and ⁇ Kth to be equal is obtained.
  • the step 5 may be performed anywhere as long as it is before the step 6a.
  • Step 1 the critical pitting temperature (CPT) of the metal material in the environment where the metal material is used is measured. Since the use environment is seawater, the CPT of the test material in artificial seawater simulating the use environment was measured.
  • FIG. 2 is a schematic view showing an example of an electrolysis apparatus used for measurement of the critical pitting corrosion temperature. As shown in FIG. 2, the electrolysis apparatus used for the measurement includes a constant potential electrolysis apparatus 4, a temperature controller 5, a recorder 6, a reaction tank 7, and a heater 8. Artificial seawater is injected into the reaction tank 7, and a metal material 9 (stainless steel here), a reference electrode 10, a counter electrode 11, and a thermocouple 12 as test materials are immersed in the artificial seawater. As the reference electrode 10, a potassium chloride saturated aqueous solution silver / silver chloride electrode was used.
  • test metal material 9 and the counter electrode 11 are kept constant at 0.74 V with respect to the reference electrode using the constant potential electrolysis apparatus 4.
  • a potential was applied to the recording medium, and the current flowing at that time was recorded by a recorder 6.
  • FIG. 3 is an example of a chart showing the relationship between the current flowing between the test metal material and the counter electrode and the temperature of the artificial seawater. As shown in FIG. 3, in the measurement of this example, the current value increased rapidly when the temperature exceeded about 70 ° C. From this result, the CPT of the test metal material 9 was estimated to be 70 ° C.
  • Step 2 the maximum temperature of the use environment is compared with the CPT. Since this example assumes use at 60 ° C., the measured CPT (70 ° C.) is higher than the maximum temperature (60 ° C.) of the usage environment, and the possibility of using stainless steel as the test material is possible. It was judged that there was enough.
  • Step 3a the metal material is immersed in the use environment and the pitting corrosion depth of the metal material at time t is measured.
  • the test material stainless steel is immersed in artificial seawater having the same temperature (60 ° C.) and the same composition (for example, salt concentration) as the use environment. It was taken out for a predetermined time and the depth of pitting corrosion that occurred was measured.
  • FIG. 4 is an example of a graph showing the relationship between the maximum value of the measured pitting depth and the immersion time.
  • the figure also shows an estimated curve obtained by the least square method for the change in pitting depth over time. From this measurement result, the rate of progress of pitting corrosion in the use environment can be estimated.
  • Step 4a Since the pitting depth for each immersion time could be measured in the previous step (see FIG. 4), in this step, the stress intensity factor range ( ⁇ K (t)) inside the pitting at the immersion time t is obtained (estimated).
  • ⁇ K (t) As the shape of pitting corrosion, it was assumed that pitting corrosion of a semicircular slit shape (a slit along the circumferential direction and a semicircular shape in the radial direction) occurred in the circumferential direction of the round bar.
  • ⁇ K (t) was calculated by applying a calculation formula described in the American Petroleum Institute Standard API RP579 and assuming a bending stress of 300 MPa.
  • FIG. 5 is a graph showing the relationship between the stress intensity factor range obtained based on the result of FIG. 4 and the immersion time.
  • an estimated curve obtained by calculating the change of ⁇ K (t) by the least square method is also shown.
  • ⁇ K (t) increases as the pitting depth progresses as the immersion time increases.
  • Step 5 the lower limit ( ⁇ Kth) of the fatigue crack growth of the metal material in the use environment is set.
  • Another sample of the metal material to be used as a test material was prepared, and a rotating bending fatigue test (rotating bending corrosion fatigue test) was carried out while dripping artificial seawater under the same conditions as the use environment and corroding the sample. The fracture portion was observed after the rotating bending corrosion fatigue test, and the lower limit ( ⁇ Kth) of fatigue crack growth was set based on the result.
  • FIG. 6 is an example of a graph showing the relationship between the pitting corrosion depth occurring at the fractured portion in the rotating bending corrosion fatigue test and the applied bending stress amplitude.
  • the relationship between the pitting corrosion depth and the bending stress amplitude obtained from the equation for ⁇ K used in Step 4 when ⁇ Kth is set to 0.5 , 1.0, and 2.0 MPa ⁇ m 0.5 is shown.
  • the curve is also shown.
  • all data points of the rotary bending corrosion fatigue test were those in which the pitting depth was larger than the curve of ⁇ Kth of 2.0 MPa ⁇ m 0.5 . Therefore, in this example, 2.0 MPa ⁇ m 0.5 closest to each data was set as ⁇ Kth.
  • Step 6a In this step, ⁇ K (t) is compared with ⁇ Kth.
  • ⁇ Kth of 2.0 MPa ⁇ m 0.5 set in step 5 is applied to FIG. 5, ⁇ K (8h) is smaller than 2.0 MPa ⁇ m 0.5 at the immersion time of 8 hours.
  • ⁇ K (24h) is larger than 2.0 MPa ⁇ m 0.5 .
  • Step 7 a time for which ⁇ K (t) and ⁇ Kth are equal is obtained (estimated). From the result of the above step 6a, it was found that the corrosion fatigue life of the test material under the conditions of this example exists between 8 hours and 24 hours.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the corrosion fatigue life calculated when ⁇ Kth is set to 2.0 MPa ⁇ m 0.5 and the bending stress amplitude.
  • the fatigue limit in the atmosphere of the metal material to be tested is also shown.
  • FIG. 7 shows that when the applied bending stress is greater than the fatigue limit, the life of the test material is determined by the frequency of the applied stress.
  • the applied bending stress is smaller than the fatigue limit, the life is determined by the progress of pitting corrosion according to the applied stress according to the diagram.
  • Example 1 for comparison with the results of the rotary bending corrosion fatigue test for verification of the present invention, after the diagram shown in FIG. 7 was obtained once, a special corrosion fatigue test was not performed.
  • the corrosion fatigue life of the metal material used can be estimated.
  • FIG. 8 is a flowchart showing another example of a method for diagnosing corrosion fatigue life of a metal material according to the present invention.
  • the corrosion fatigue life diagnosis method basically includes the following six steps. Note that step 5 below may be performed anywhere as long as it is prior to step 6b, as in the first embodiment.
  • Step 1 The critical pitting temperature (CPT) of the metal material in the environment where the metal material is used is measured.
  • Step 2 The maximum temperature of the use environment is compared with the CPT.
  • Step 3b A metal material is immersed in a use environment to determine the pitting corrosion growth rate of the metal material.
  • Step 4b The change with time of the stress intensity factor range ( ⁇ K) inside the pitting corrosion is obtained based on the pitting corrosion propagation speed.
  • Step 5 The lower limit ( ⁇ Kth) of the fatigue crack growth of the metal material in the use environment is set.
  • Step 6b The time when ⁇ K and ⁇ Kth are equal is obtained.
  • Example 2 Stainless steel used for the impeller of the axial flow pump according to the corrosion fatigue life diagnosis method according to the above-described Example 2 under the same usage conditions as in Example 1 (assuming an axial flow pump used in seawater at 60 ° C.) An attempt was made to diagnose the corrosion fatigue life of steel.
  • a method for evaluating the CPT and the pitting corrosion growth rate by measuring the galvanic current when the test material and the counter electrode are short-circuited is shown below.
  • Step 1 As in Example 1, this step measures the critical pitting temperature (CPT) of the metal material in the environment where the metal material is used.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of an electrolysis apparatus used for measuring the critical pitting temperature.
  • the electrolysis apparatus used for the measurement includes a non-resistance ammeter 13, a temperature controller 5, a recorder 6, a reaction tank 7, and a heater 8.
  • Artificial seawater simulating the use environment is injected into the reaction tank 7, and a metal material 9 (stainless steel here), a platinum counter electrode 11 ′, and a thermocouple 12 are immersed in the artificial seawater. Has been.
  • test metal material 9 and the counter electrode 11 ′ are short-circuited via the non-resistance ammeter 13 to record the galvanic current generated by the potential difference between the electrodes. Recorded at 6.
  • the temperature of the artificial seawater is increased at a rate of 1 ° C./min using the temperature controller 5 and the heater 8, and the galvanic current flowing at that time is recorded. A total of 6 was recorded.
  • the CPT was estimated from the sudden change in the recorded galvanic current. In the measurement of this example, as in FIG. 3, the current value rapidly increased when the temperature exceeded about 70 ° C. From this result, the CPT of the test metal material 9 was estimated to be 70 ° C.
  • Step 2 the maximum temperature of the use environment is compared with the CPT. Since this example also assumes use at 60 ° C., the measured CPT (70 ° C.) is higher than the maximum temperature (60 ° C.) of the usage environment, and the possibility of using stainless steel as a test material is possible. It was judged that there was enough.
  • Step 3b the metal material is immersed in the use environment to obtain (estimate) the pitting corrosion growth rate of the metal material.
  • artificial seawater having the same temperature (60 ° C.) and the same composition (for example, salt concentration) as the use environment is used using the electrolysis apparatus shown in FIG.
  • a test metal material 9 made of stainless steel and a counter electrode 11 ′ made of platinum are immersed therein, they are short-circuited via a non-resistance ammeter 13, and the time-dependent change of the galvanic current generated by the potential difference between the electrodes is Recorded.
  • FIG. 10 is a chart showing an example of measurement results of aging of galvanic current and aging of temperature. As shown in FIG. 10, a temporary increase in current was repeatedly observed in the galvanic current. On the other hand, the temperature was stable at about 60 ° C. The temporary increase in galvanic current is considered to be a current change corresponding to the occurrence, progress and disappearance of pitting corrosion. Therefore, the amount of electricity was obtained from the current value and the immersion time, and the pitting depth was estimated from this amount of electricity.
  • FIG. 11 is an example of a graph showing the relationship between the pitting depth estimated from the amount of electricity and the immersion time.
  • the figure shows the result of converting the change in electricity to the change over time in the pitting corrosion depth after performing the smoothing process.
  • the progress of pitting corrosion in the use environment can be evaluated from the measurement result of the amount of electricity.
  • the value of the pitting corrosion depth based on the measurement of the galvanic current is slightly larger than the result of directly measuring the pitting corrosion depth shown in Example 1 (see FIG. 4). It became.
  • Step 4b a change with time of the stress intensity factor range ( ⁇ K) inside the pitting corrosion is obtained (estimated) based on the pitting corrosion progress rate.
  • the shape of pitting corrosion as in Example 1, it was assumed that semicircular slit-like pitting corrosion occurred in the circumferential direction of the round bar.
  • the stress intensity factor range ( ⁇ K) inside the pitting corrosion the calculation formula described in the American Petroleum Institute Standard API RP579 was applied, and ⁇ K was calculated assuming a bending stress of 300 MPa. .
  • FIG. 12 is a graph showing the relationship between the stress intensity factor range obtained based on the result of FIG. 11 and the immersion time.
  • the time-varying curve in FIG. 12 has the same shape as that in FIG. 5, but is slightly larger than the result in FIG.
  • Step 5 the lower limit ( ⁇ Kth) of the fatigue crack growth of the metal material in the use environment is set.
  • the method (procedure) for setting ⁇ Kth may be the same as in the first embodiment.
  • the test result of Example 1 was used, and 2.0 MPa ⁇ m 0.5 was set as ⁇ Kth.
  • Step 6b In this step, a time for which ⁇ K and ⁇ Kth are equal is obtained (estimated). Based on the result of step 4b (see FIG. 12), the time for ⁇ K to reach ⁇ Kth (that is, the time for the stress intensity factor range to reach 2.0 MPa ⁇ m 0.5 ) was estimated to be about 8 hours. From this, it was found that the corrosion fatigue life of the test material under the conditions of this example was about 8 hours.
  • Example 2 the measurement of critical pitting temperature, the evaluation of changes in pitting depth with time, the evaluation of changes with time of ⁇ K, and the setting of ⁇ Kth, the corrosion of metal materials in the assumed use environment Diagnose fatigue life.
  • Example 1 once the diagram as shown in FIG. 7 is obtained, the corrosion life of the metal material to be used can be estimated without performing a special corrosion fatigue test. As a result, it is possible to develop and provide highly reliable equipment (such as a centrifugal compressor and an axial flow pump) suitable for the required specifications in a short period of time and at a low cost.
  • highly reliable equipment such as a centrifugal compressor and an axial flow pump
  • the pitting corrosion growth rate was determined from the change in the amount of electricity of the galvanic current in evaluating the temporal change (pitting corrosion growth rate) of the pitting corrosion depth.
  • the present invention is not limited to this. Absent. For example, after immersing the test metal material in the usage environment, electrochemically hold it at a constant potential and measure the change over time in the amount of electricity. The method of obtaining Further, similarly to Example 1, after immersing the test metal material in the use environment, the metal material is taken out every predetermined time to measure the pitting depth, and the pitting corrosion progress is determined from the change of the pitting depth over time. A method for obtaining the speed may be used.

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Abstract

　本発明は、腐食疲労試験により直接的に寿命評価できない使用環境であっても、その環境下で使用される金属材料の腐食疲労寿命を見積もる診断方法を提供し、要求仕様に適した信頼性の高い機器を短期間かつ低コストで開発・提供することを目的とする。本発明の１つの態様は、金属材料の腐食疲労寿命を診断する方法であって、前記金属材料が使用される環境中における前記金属材料の臨界孔食温度を測定する工程（ステップ１）と、前記使用環境の最高温度と前記臨界孔食温度とを比較する工程（ステップ２）と、前記使用環境中に前記金属材料を所定時間浸漬したときの孔食深さを測定する工程（ステップ３ａ）と、前記浸漬時間における前記孔食内部の応力拡大係数範囲を求める工程（ステップ４ａ）と、前記使用環境中における前記金属材料の疲労き裂進展の下限界を設定する工程（ステップ５）と、前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とを比較する工程（ステップ６ａ）と、前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とが等しくなる時間を求める工程（ステップ７）とを有することを特徴とする。

Description

金属材料の腐食疲労寿命診断方法
　本発明は、金属材料の腐食疲労寿命を診断する技術に係り、特に、各種ガスの気体搬送に用いられる遠心圧縮機の羽根車や、各種液体の搬送装置に用いられる軸流ポンプの羽根車などに用いられる金属材料のように、使用環境における腐食疲労試験の実施が困難である金属材料の寿命診断方法に関するものである。
　図１３は、遠心圧縮機や軸流ポンプに用いられる一般的な羽根車の構成を示す斜視模式図である。図１３に示したように、羽根車１００は、羽根１と心板２と側板３とから構成されており、通常、それら構成部材が溶接接合で一体化されて製造される。図１４は、羽根車の組立方法の１例を示す斜視模式図である。図１４に示したように、個別の構成部材として加工された羽根１と心板２と側板３とが、肉盛溶接（例えば、アーク溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接など）により一体化される。
　また、図１５は、羽根車の他の構成例とその構成部材とを示した斜視模式図であり、図１６は、図１５に示した羽根車の縦断面模式図である。図１５に示したように、精密鋳造と機械加工による削り出し等で羽根１’と心板２’とが一体成形された構成部材と側板３’とを重ね合わせて、図１６に示したように、開先を充填肉盛り溶接して羽根１’の端部と側板３’とを接合する組立方法も多く用いられている。
　遠心圧縮機や軸流ポンプが稼動する時には、羽根車に大きな遠心力が掛かるため、仕様に合致した機械的特性を有する適切な材料を用い、かつ、適切な溶接方法により製作することが重要である。しかしながら、たとえ適切に製造された羽根車であったとしても、金属材料に対する腐食性が高い使用環境（例えば、酸性環境、酸化性環境、高濃度塩化物環境など）で羽根車が用いられる場合、用いられる金属材料で腐食が生じ、その腐食が起点となって腐食疲労により疲労破断に至ることが考えられる。言い換えると、遠心圧縮機や軸流ポンプの寿命が羽根車の腐食疲労によって決まってしまうことがある。
　腐食疲労に関し、例えば、非特許文献１には、湿り空気であって高濃度（5000 ppm）の硫化水素（H2S）ガスおよび高濃度（99.9％）の二酸化炭素（CO2）ガスの環境中において、高強度鋼材に対して腐食疲労試験を行い、高強度鋼材の腐食疲労強度に及ぼす影響について報告されている。非特許文献１によると、使用環境を模擬した腐食環境中における高強度鋼材の疲労強度（時間強さ）は、室温大気中の疲労限度に対する時間強さに比して50％程度以下に低下するとされている。
江原隆一郎、山田義和、篠原仁志："高強度鋼材溶接継手のH2SおよびCO2ガス環境中における腐食疲労強度"，材料　46(6)，613-617，1997．
　非特許文献１を参考にすると、実際の使用環境を模擬した腐食環境中において、使用される金属材料の腐食疲労試験を行い、室温大気中での疲労強度と比較することで、その低下率から該金属材料の腐食疲労寿命を推定することが可能と考えられる。しかしながら、石油採掘プラントやその精製プラントなどのように、非特許文献１よりも更に高濃度の硫化水素を含有する環境で使用される遠心圧縮機の腐食疲労寿命評価に適用しようとした場合、腐食性が高くかつ有害化学物質である硫化水素の使用に関わる安全技術面から、その腐食環境を模擬して疲労試験を実施することが困難である。言い換えると、より厳しい環境においては、腐食疲労寿命を実験的に直接評価できないという課題がある。
　また、腐食環境としては実験的に腐食疲労寿命を直接評価できる場合であっても、例えば、海水中で使用される軸流ポンプのように腐食疲労試験に長大な時間を要する場合、軸流ポンプの開発時間を短縮する（すなわち、開発コストを削減する）ことが困難になるという課題がある。
　したがって、本発明の目的は、腐食疲労試験により直接的に寿命評価できない使用環境であっても、その環境下で使用される金属材料の腐食疲労寿命を見積もる診断方法を提供することにある。また、本発明に係る診断方法を適用することにより、腐食環境下での使用においても信頼性の高い機器（例えば、遠心圧縮機や軸流ポンプ）を低コストで開発・提供することにある。
　（I）上記課題を解決し本発明の目的を達成するため、本発明は、金属材料の腐食疲労寿命を診断する方法であって、
前記金属材料が使用される環境中における前記金属材料の臨界孔食温度を測定する工程（ステップ１）と、前記使用環境の最高温度と前記臨界孔食温度とを比較する工程（ステップ２）と、前記使用環境中に前記金属材料を所定時間浸漬したときの孔食深さを測定する工程（ステップ３ａ）と、前記浸漬時間における前記孔食内部の応力拡大係数範囲を求める工程（ステップ４ａ）と、前記使用環境中における前記金属材料の疲労き裂進展の下限界を設定する工程（ステップ５）と、前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とを比較する工程（ステップ６ａ）と、前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とが等しくなる時間を求める工程（ステップ７）とを有することを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法を提供する。
　また、本発明は、上記の本発明に係る金属材料の腐食疲労寿命診断方法（I）において、次のような改良や変更を加えることができる。
（i）前記ステップ７ａは、所定時間経過毎に前記ステップ３ａから前記ステップ６ａまでを繰り返し実施することにより、前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とが等しくなる時間を判定する工程である。
　（II）また、本発明は、金属材料の腐食疲労寿命を診断する方法であって、
前記金属材料が使用される環境中における前記金属材料の臨界孔食温度を測定する工程（ステップ１）と、前記使用環境の最高温度と前記臨界孔食温度とを比較する工程（ステップ２）と、前記使用環境中に前記金属材料を浸漬して前記金属材料の孔食進展速度を求める工程（ステップ３ｂ）と、前記孔食進展速度に基づいて前記孔食内部の応力拡大係数範囲の経時変化を求める工程（ステップ４ｂ）と、前記使用環境中における前記金属材料の疲労き裂進展の下限界を設定する工程（ステップ５）と、前記応力拡大係数範囲と疲労き裂進展の下限界とが等しくなる時間を求める工程（ステップ６ｂ）とを有することを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法を提供する。
　また、本発明は、上記の本発明に係る金属材料の腐食疲労寿命診断方法（II）において、次のような改良や変更を加えることができる。
（ii）前記ステップ３ｂは、前記使用環境中に前記金属材料を浸漬した後に所定時間毎に前記金属材料を取り出して孔食深さを測定し、前記孔食深さの経時変化から前記孔食進展速度を求める工程である。
（iii）前記ステップ３ｂは、前記使用環境中に前記金属材料を浸漬した後に電気化学的に定電位に保持して電気量の経時変化を計測し、該計測値に基づいた孔食深さの経時変化から前記孔食進展速度を求める工程である。
（iv）前記ステップ３ｂは、前記使用環境中に前記金属材料と白金電極とを浸漬した後に前記金属材料と前記白金電極とを無抵抗電流計を介して接続して電気量の経時変化を計測し、該計測値に基づいた孔食深さの経時変化から前記孔食進展速度を求める工程である。
　（III）また、本発明は、腐食環境下で使用される遠心圧縮機または軸流ポンプの寿命診断方法であって、前記遠心圧縮機または前記軸流ポンプの羽根車に使用されている金属材料に対して上記の金属材料の腐食疲労寿命診断方法を実施することを特徴とする遠心圧縮機または軸流ポンプの寿命診断方法を提供する。
　（IV）また、本発明は、腐食環境下で使用される遠心圧縮機または軸流ポンプであって、上記の金属材料の腐食疲労寿命診断方法に基づいて選定された金属材料からなる羽根車を有することを特徴とする遠心圧縮機または軸流ポンプを提供する。
　本発明によれば、腐食疲労試験により直接的に寿命評価できない使用環境であっても、その環境下で使用される金属材料の腐食疲労寿命を見積もる診断方法を提供することができる。また、本発明に係る診断方法を適用することにより、腐食環境下での使用においても信頼性の高い機器（例えば、遠心圧縮機や軸流ポンプ）を低コストで開発・提供することができる。
本発明に係る金属材料の腐食疲労寿命診断方法の１例を示すフローチャートである。 臨界孔食温度の測定に用いる電解装置の１例を示す模式図である。 被験金属材料と対極との間に流れた電流と、人工海水の温度との関係を示したチャートの１例である。 測定された孔食深さの最大値と浸漬時間との関係を示したグラフの１例である。 図４の結果に基づいて計算した応力拡大係数範囲と浸漬時間との関係を示したグラフである。 回転曲げ疲労試験による破断部に発生していた孔食深さと負荷した曲げ応力振幅との関係を示したグラフの１例である。 ΔＫthを２.０ＭＰａ・ｍ0.5に設定したときに算出される腐食疲労寿命と曲げ応力振幅との関係を示したグラフである。 本発明に係る金属材料の腐食疲労寿命診断方法の他の１例を示すフローチャートである。 臨界孔食温度の測定に用いる電解装置の他の１例を示す模式図である。 ガルバニック電流の経時変化および温度の経時変化の測定結果の１例を示すチャートである。 電気量から見積もられる孔食深さと浸漬時間との関係を示したグラフの１例である。 図１１の結果に基づいて求めた応力拡大係数範囲と浸漬時間との関係を示したグラフである。 遠心圧縮機や軸流ポンプに用いられる一般的な羽根車の構成を示す斜視模式図である。 羽根車の組立方法の１例を示す斜視模式図である。 羽根車の他の構成例とその構成部材とを示した斜視模式図である。 図１５に示した羽根車の縦断面模式図である。
　以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら実施例に基づいて説明する。なお、本発明はここで取り上げた実施例に限定されることはなく、要旨を変更しない範囲で適宜組み合わせや改良が可能である。
　図１は、本発明に係る金属材料の腐食疲労寿命診断方法の１例を示すフローチャートである。図１に示したように、当該腐食疲労寿命診断方法は、基本的に以下の７ステップで構成される。
（ステップ１）：金属材料が使用される環境中における該金属材料の臨界孔食温度（ＣＰＴ）を測定する。
（ステップ２）：使用環境の最高温度とＣＰＴとを比較する。
（ステップ３ａ）：使用環境中に金属材料を浸漬して時間ｔにおける該金属材料の孔食深さを測定する。
（ステップ４ａ）：時間ｔにおける孔食内部の応力拡大係数範囲（ΔＫ(ｔ)）を求める。
（ステップ５）：使用環境中における金属材料の疲労き裂進展の下限界（ΔＫth）を設定する。
（ステップ６ａ）：ΔＫ(ｔ)とΔＫthとを比較する。
（ステップ７）：ΔＫ(ｔ)とΔＫthとが等しくなる時間を求める。
　ここで、本実施例においては、所定時間経過毎に（すなわち、腐食試験の時間ｔを変化させて）ステップ３ａからステップ６ａを繰り返し実施することにより、ΔＫ(ｔ)とΔＫthとが等しくなる時間を判定することから、対象とする金属材料の腐食疲労寿命を見積もることができる。なお、上記ステップ５は、ステップ６ａよりも前であれば、どこで実施してもよい。
　本発明の妥当性を検証するため、６０℃の海水中で使用される軸流ポンプを想定して、軸流ポンプの羽根車に使用されるステンレス鋼を被験材料として腐食疲労寿命の診断を試みた。腐食疲労寿命の基準としては、直径８ｍｍの丸棒試験片を用いた回転曲げ腐食疲労試験の結果を用いた（詳細は後述する）。
　（ステップ１）
　本ステップでは、金属材料が使用される環境中における該金属材料の臨界孔食温度（ＣＰＴ）を測定する。使用環境が海水であるため、使用環境を模擬した人工海水中における被験材料のＣＰＴを測定した。図２は、臨界孔食温度の測定に用いる電解装置の１例を示す模式図である。図２に示したように、測定に用いた電解装置は、定電位電解装置４、温度調節器５、記録計６、反応槽７、およびヒータ８を具備する。反応槽７内には、人工海水を注入するとともに、被験材料となる金属材料９（ここではステンレス鋼）、基準電極１０、対極１１、および熱電対１２が人工海水中に浸漬されている。基準電極１０としては、塩化カリウム飽和水溶液銀／塩化銀電極を用いた。
　反応槽７内の人工海水の温度が室温で安定するまで待った後に、定電位電解装置４を用いて基準電極に対して０.７４Ｖで一定になるように被験金属材料９と対極１１との間に電位を印加し、その時に流れる電流を記録計６で記録した。
　次に、被験金属材料９と対極１１との間の電位を維持するとともに、熱電対１２で人工海水の温度を監視しながら温度調節器５とヒータ８とを用いて１℃/ｍｉｎの昇温速度で人工海水の温度を上昇させ、その時に流れる電流を記録計６で記録した。図３は、被験金属材料と対極との間に流れた電流と、人工海水の温度との関係を示したチャートの１例である。図３に示したように、本実施例の測定では約７０℃を越えると電流値が急激に上昇する結果が得られた。この結果から、被験金属材料９のＣＰＴを７０℃と見積もった。
　（ステップ２）
　本ステップでは、使用環境の最高温度とＣＰＴとを比較する。本実施例は６０℃での使用を想定しているため、測定されたＣＰＴ（７０℃）は使用環境の最高温度（６０℃）よりも高温であり、被験材料のステンレス鋼は使用できる可能性が十分あると判断された。
　（ステップ３ａ）
　本ステップでは、使用環境中に金属材料を浸漬して時間ｔにおける該金属材料の孔食深さを測定する。被験材料となるステンレス鋼の孔食深さの経時変化を評価するため、使用環境と同じ温度（６０℃）・同じ組成（例えば塩濃度）の人工海水中に被験材料のステンレス鋼を浸漬し、所定時間ことに取り出して、発生した孔食の深さを計測した。
　図４は、測定された孔食深さの最大値と浸漬時間との関係を示したグラフの１例である。図中には、孔食深さの経時変化を最小二乗法で求めた推定曲線も併せて示した。この測定結果から使用環境中における孔食の進展速度を推定することができる。
　（ステップ４ａ）
　前ステップで浸漬時間ごとの孔食深さが測定できたので（図４参照）、本ステップでは、浸漬時間ｔにおける孔食内部の応力拡大係数範囲（ΔＫ(ｔ)）を求める（見積もる）。孔食の形状としては、丸棒の周方向に半円スリット状（周方向に沿ったスリットで径方向が半円形状）の孔食が発生したと仮定した。また、ΔＫ(ｔ)の計算には、米国石油協会規格ＡＰＩ　ＲＰ５７９に掲載の計算式を適用し、３００ＭＰａの曲げ応力が負荷された場合を想定してΔＫ(ｔ)を求めた。
　図５は、図４の結果に基づいて求めた応力拡大係数範囲と浸漬時間との関係を示したグラフである。図中には、ΔＫ(ｔ)の変化を最小二乗法で求めた推定曲線も示してある。図５に示したように、浸漬時間の増大によって孔食深さが進展するのに伴い、ΔＫ(ｔ)も増大することが判った。
　（ステップ５）
　本ステップでは、使用環境中における金属材料の疲労き裂進展の下限界(ΔＫth)を設定する。被験材料となる金属材料の別試料を用意し、該試料に使用環境と同条件の人工海水を滴下して腐食させながらの回転曲げ疲労試験（回転曲げ腐食疲労試験）を実施した。回転曲げ腐食疲労試験後に破断部を観察し、その結果から疲労き裂進展の下限界（ΔＫth）を設定した。
　図６は、回転曲げ腐食疲労試験による破断部に発生していた孔食深さと負荷した曲げ応力振幅との関係を示したグラフの１例である。図中には、ΔＫthを０.５，１.０，２.０ＭＰａ・ｍ0.5に設定したときにステップ４で用いたΔＫの計算式から求められる孔食深さと曲げ応力振幅との関係を示す曲線も合わせて示した。図６に示したように、回転曲げ腐食疲労試験のデータ点は、全てΔＫthが２.０ＭＰａ・ｍ0.5の曲線より孔食深さが大きい方にあった。そこで、本実施例では、各データに最も近い２.０ＭＰａ・ｍ0.5をΔＫthとして設定した。
　（ステップ６ａ）
　本ステップでは、ΔＫ(ｔ)とΔＫthとを比較する。ステップ５で設定した２.０ＭＰａ・ｍ0.5のΔＫthを図５に当てはめると、浸漬時間８時間では、ΔＫ(８ｈ)は２.０ＭＰａ・ｍ0.5よりも小さな値になる。一方、浸漬時間２４時間では、ΔＫ(２４ｈ)は２.０ＭＰａ・ｍ0.5よりも大きな値となる。
　（ステップ７）
　本ステップでは、ΔＫ(ｔ)とΔＫthとが等しくなる時間を求める（見積もる）。上記ステップ６ａの結果から、本実施例の条件における被験材料の腐食疲労寿命は、８時間と２４時間との間に存在することが判った。
　図７は、ΔＫthを２.０ＭＰａ・ｍ0.5に設定したときに算出される腐食疲労寿命と曲げ応力振幅との関係を示したグラフである。図中には、被験材料となる金属材料の大気中における疲労限も合わせて示した。図７は、負荷される曲げ応力が疲労限よりも大きい場合には、その負荷応力の頻度により被験材料の寿命が決まることを示している。一方、負荷される曲げ応力が疲労限よりも小さい場合には、線図に従い負荷された応力に応じて、孔食の進展により寿命が決まることを示している。図７と回転曲げ腐食疲労試験結果とを比較したところ、両者は良く一致することが確認された。
　以上説明したように、臨界孔食温度の測定、孔食深さの測定、孔食内部のΔＫ値の導出、およびΔＫthの設定から、想定される使用環境における金属材料の腐食疲労寿命を診断できる。なお、上記では、孔食深さの測定値から腐食疲労寿命を診断したが、図４に示した孔食深さの経時変化曲線（孔食進展速度曲線）を用いても、同様の手順で腐食疲労寿命を診断することができる。
　また、実施例１では、本発明の検証のために回転曲げ腐食疲労試験結果と比較したが、図７に示した線図が一旦得られた後は、特段の腐食疲労試験を実施せずに使用する金属材料の腐食疲労寿命を見積もることができる。さらに、特段の腐食疲労試験を実施せずに使用する金属材料の腐食疲労寿命を見積もることができることにより、要求仕様に適した信頼性の高い機器（遠心圧縮機や軸流ポンプなど）を短期間かつ低コストで開発・提供することができる。
　図８は、本発明に係る金属材料の腐食疲労寿命診断方法の他の１例を示すフローチャートである。図８に示したように、当該腐食疲労寿命の診断方法は、基本的に以下の６ステップで構成される。なお、下記ステップ５は、実施例１と同様に、ステップ６ｂよりも前であれば、どこで実施してもよい。
（ステップ１）：金属材料が使用される環境中における該金属材料の臨界孔食温度（ＣＰＴ）を測定する。
（ステップ２）：使用環境の最高温度とＣＰＴとを比較する。
（ステップ３ｂ）：使用環境中に金属材料を浸漬して該金属材料の孔食進展速度を求める。
（ステップ４ｂ）：孔食進展速度に基づいて孔食内部の応力拡大係数範囲（ΔＫ）の経時変化を求める。
（ステップ５）：使用環境中における金属材料の疲労き裂進展の下限界（ΔＫth）を設定する。
（ステップ６ｂ）：ΔＫとΔＫthとが等しくなる時間を求める。
　実施例１と同じ使用条件（６０℃の海水中で使用される軸流ポンプを想定）において、上記の実施例２に係る腐食疲労寿命診断方法に従って、軸流ポンプの羽根車に使用されるステンレス鋼の腐食疲労寿命の診断を試みた。以下に、被験材料と対極とを短絡させた時のガルバニック電流の計測によりＣＰＴおよび孔食進展速度を評価する方法を示す。
　（ステップ１）
　実施例１と同様に、本ステップでは、金属材料が使用される環境中における該金属材料の臨界孔食温度（ＣＰＴ）を測定する。図９は、臨界孔食温度の測定に用いる電解装置の他の１例を示す模式図である。図９に示したように、測定に用いた電解装置は、無抵抗電流計１３、温度調節器５、記録計６、反応槽７、およびヒータ８を具備する。反応槽７内には、使用環境を模擬した人工海水を注入するとともに、被験材料となる金属材料９（ここではステンレス鋼）、白金製の対極１１’、および熱電対１２が人工海水中に浸漬されている。
　反応槽７内の人工海水の温度が室温で安定するまで待った後に、無抵抗電流計１３を介して被験金属材料９と対極１１’とを短絡させ、電極の電位差により発生するガルバニック電流を記録計６で記録した。
　次に、熱電対１２で人工海水の温度を監視しながら温度調節器５とヒータ８とを用いて１℃/ｍｉｎの昇温速度で人工海水の温度を上昇させ、その時に流れるガルバニック電流を記録計６で記録した。記録したガルバニック電流の急激な変化からＣＰＴを見積もった。本実施例の測定では、図３と同様に、約７０℃を越えると電流値が急激に上昇する結果が得られた。この結果から、被験金属材料９のＣＰＴを７０℃と見積もった。
　（ステップ２）
　本ステップでは、使用環境の最高温度とＣＰＴとを比較する。本実施例も６０℃での使用を想定しているため、測定されたＣＰＴ（７０℃）は使用環境の最高温度（６０℃）よりも高温であり、被験材料のステンレス鋼は使用できる可能性が十分あると判断された。
　（ステップ３ｂ）
　本ステップでは、使用環境中に金属材料を浸漬して該金属材料の孔食進展速度を求める（見積もる）。被験材料となるステンレス鋼の孔食深さの経時変化を評価するため、図９に示した電解装置を用いて、使用環境と同じ温度（６０℃）・同じ組成（例えば塩濃度）の人工海水中にステンレス鋼の被験金属材料９と白金の対極１１’とを浸漬し、無抵抗電流計１３を介してそれらを短絡させて、電極の電位差により発生するガルバニック電流の経時変化を記録計６で記録した。
　図１０は、ガルバニック電流の経時変化および温度の経時変化の測定結果の１例を示すチャートである。図１０に示したように、ガルバニック電流において一時的な電流の増大が繰り返し観察された。一方、温度は、ほぼ６０℃で安定していた。ガルバニック電流の一時的な増大は、孔食の発生・進展と消滅に対応する電流変化と考えられる。そこで、電流値と浸漬時間から電気量を求め、この電気量から孔食深さを見積もった。
　図１１は、電気量から見積もられる孔食深さと浸漬時間との関係を示したグラフの１例である。図は、電気量の経時変化にスムージング処理を施した後に孔食深さの経時変化に換算した結果である。この電気量の測定結果から使用環境中における孔食の進展速度が評価できる。実施例１と同じ環境条件だったが、ガルバニック電流の測定に基づく孔食深さの方が、実施例１で示した孔食深さを直接測定した結果（図４参照）よりもやや大きな値となった。
　（ステップ４ｂ）
　本ステップでは、孔食進展速度に基づいて孔食内部の応力拡大係数範囲（ΔＫ）の経時変化を求める（見積もる）。孔食の形状としては、実施例１と同様に、丸棒の周方向に半円スリット状の孔食が発生したと仮定した。また、孔食内部における応力拡大係数範囲（ΔＫ）の計算には、米国石油協会規格ＡＰＩ　ＲＰ５７９に掲載の計算式を適用し、３００ＭＰａの曲げ応力が負荷された場合を想定してΔＫを求めた。
　孔食深さの経時変化の評価結果（図１１参照）に基づいて上記の計算条件によりΔＫの経時変化を算出した。図１２は、図１１の結果に基づいて求めた応力拡大係数範囲と浸漬時間との関係を示したグラフである。図１２の経時変化曲線は図５のそれと同様の形をしているが、図５の結果よりもやや大きな値となった。
　（ステップ５）
　本ステップでは、使用環境中における金属材料の疲労き裂進展の下限界（ΔＫth）を設定する。ΔＫthを設定する方法（手順）は、前述した実施例１と同じでよい。ここでは、実施例１の試験結果を流用して、ΔＫthとして２.０ＭＰａ・ｍ0.5を設定した。
　（ステップ６ｂ）
　本ステップでは、ΔＫとΔＫthとが等しくなる時間を求める（見積もる）。上記ステップ４ｂの結果（図１２参照）に基づき、ΔＫがΔＫthに達する時間（すなわち、応力拡大係数範囲が２.０ＭＰａ・ｍ0.5に達する時間）を見積もると約８時間となった。このことから、本実施例の条件における被験材料の腐食疲労寿命は、約８時間であることが判った。
　上記実施例２で示したように、臨界孔食温度の測定、孔食深さの経時変化の評価、ΔＫの経時変化の評価、およびΔＫthの設定から、想定される使用環境における金属材料の腐食疲労寿命を診断できる。また、実施例１と同様に、図７に示したような線図が一旦得られた後は、特段の腐食疲労試験を実施せずに使用する金属材料の腐食寿命を見積もることができる、その結果、要求仕様に適した信頼性の高い機器（遠心圧縮機や軸流ポンプなど）を短期間かつ低コストで開発・提供することができる。
　なお、上記の実施例２では、孔食深さの経時変化（孔食進展速度）を評価するにあたって、ガルバニック電流の電気量の変化から孔食進展速度を求めたが、それに限定されるものではない。例えば、使用環境中に被験金属材料を浸漬した後に電気化学的に定電位に保持して電気量の経時変化を計測し、該計測値に基づいて孔食深さの経時変化から孔食進展速度を求める方法でもよい。また、実施例１と同様に、使用環境中に被験金属材料を浸漬した後に所定時間毎に該金属材料を取り出して孔食深さを測定し、その孔食深さの経時変化から孔食進展速度を求める方法でもよい。
　１，１’…羽根、２，２’…心板、３，３’…側板、４…定電位電解装置、５…温度調節器、６…記録計、７…反応槽、８…ヒータ、９…被験金属材料、１０…基準電極、１１，１１’…対極、１２…熱電対、１３…無抵抗電流計、１００…羽根車

Claims (10)

  1. 　金属材料の腐食疲労寿命を診断する方法であって、
    前記金属材料が使用される環境中における前記金属材料の臨界孔食温度を測定する工程（ステップ１）と、
    前記使用環境の最高温度と前記臨界孔食温度とを比較する工程（ステップ２）と、
    前記使用環境中に前記金属材料を所定時間浸漬したときの孔食深さを測定する工程（ステップ３ａ）と、
    前記浸漬時間における前記孔食内部の応力拡大係数範囲を判定する工程（ステップ４ａ）と、
    前記使用環境中における前記金属材料の疲労き裂進展の下限界を設定する工程（ステップ５）と、
    前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とを比較する工程（ステップ６ａ）と、
    前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とが等しくなる時間を求める工程（ステップ７）とを有することを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法。
  2. 　請求項１に記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法において、
    前記ステップ７ａは、所定時間経過毎に前記ステップ３ａから前記ステップ６ａまでを繰り返し実施することにより、前記応力拡大係数範囲と前記疲労き裂進展の下限界とが等しくなる時間を判定する工程であることを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法。
  3. 　金属材料の腐食疲労寿命を診断する方法であって、
    前記金属材料が使用される環境中における前記金属材料の臨界孔食温度を測定する工程（ステップ１）と、
    前記使用環境の最高温度と前記臨界孔食温度とを比較する工程（ステップ２）と、
    前記使用環境中に前記金属材料を浸漬して前記金属材料の孔食進展速度を求める工程（ステップ３ｂ）と、
    前記孔食進展速度に基づいて前記孔食内部の応力拡大係数範囲の経時変化を求める工程（ステップ４ｂ）と、
    前記使用環境中における前記金属材料の疲労き裂進展の下限界を設定する工程（ステップ５）と、
    前記応力拡大係数範囲と疲労き裂進展の下限界とが等しくなる時間を求める工程（ステップ６ｂ）とを有することを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法。
  4. 　請求項３に記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法において、
    前記ステップ３ｂは、前記使用環境中に前記金属材料を浸漬した後に所定時間毎に前記金属材料を取り出して孔食深さを測定し、前記孔食深さの経時変化から前記孔食進展速度を求める工程であることを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法。
  5. 　請求項３に記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法において、
    前記ステップ３ｂは、前記使用環境中に前記金属材料を浸漬した後に電気化学的に定電位に保持して電気量の経時変化を計測し、該計測値に基づいた孔食深さの経時変化から前記孔食進展速度を求める工程であることを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法。
  6. 　請求項３に記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法において、
    前記ステップ３ｂは、前記使用環境中に前記金属材料と白金電極とを浸漬した後に前記金属材料と前記白金電極とを無抵抗電流計を介して接続して電気量の経時変化を計測し、該計測値に基づいた孔食深さの経時変化から前記孔食進展速度を求める工程であることを特徴とする金属材料の腐食疲労寿命診断方法。
  7. 　腐食環境下で使用される遠心圧縮機の寿命診断方法であって、
    前記遠心圧縮機の羽根車に使用されている金属材料に対して請求項１乃至請求項６の何れかに記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法を実施することを特徴とする遠心圧縮機の寿命診断方法。
  8. 　腐食環境下で使用される軸流ポンプの寿命診断方法であって、
    前記軸流ポンプの羽根車に使用されている金属材料に対して請求項１乃至請求項６の何れかに記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法を実施することを特徴とする軸流ポンプの寿命診断方法。
  9. 　腐食環境下で使用される遠心圧縮機であって、
    請求項１乃至請求項６の何れかに記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法に基づいて選定された金属材料からなる羽根車を有することを特徴とする遠心圧縮機。
  10. 　腐食環境下で使用される軸流ポンプであって、
    請求項１乃至請求項６の何れかに記載の金属材料の腐食疲労寿命診断方法に基づいて選定された金属材料からなる羽根車を有することを特徴とする軸流ポンプ。
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