JPH062175A - 耐水素吸収性に優れたチタン材 - Google Patents
耐水素吸収性に優れたチタン材Info
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Landscapes
- Preventing Corrosion Or Incrustation Of Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 硫化水素水溶液中で優れた耐水素吸収性を示
すチタン材の開発 【構成】 炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタ
ンを表面に有する冷間圧延チタン材等において、炭化チ
タン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆され
た面積が全表面積に対し1.0%以下であることを特徴
とする硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタ
ン材。表面に深さ10μm以上の傷がないこと及び表面
粗さRmaxが3.0μm以下であることが好ましい。
図1は、チタン表面に炭化チタン、窒化チタン及び炭窒
化チタンが存在すると、その表面部分が活性点となり、
2H2 S+2e→H2 +2HS- の反応が活発に起こる
ようになることを示す。石油精製プラントの脱硫関連設
備用の管材、板材部材等として有用。
すチタン材の開発 【構成】 炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタ
ンを表面に有する冷間圧延チタン材等において、炭化チ
タン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆され
た面積が全表面積に対し1.0%以下であることを特徴
とする硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタ
ン材。表面に深さ10μm以上の傷がないこと及び表面
粗さRmaxが3.0μm以下であることが好ましい。
図1は、チタン表面に炭化チタン、窒化チタン及び炭窒
化チタンが存在すると、その表面部分が活性点となり、
2H2 S+2e→H2 +2HS- の反応が活発に起こる
ようになることを示す。石油精製プラントの脱硫関連設
備用の管材、板材部材等として有用。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、硫化水素水溶液中にお
ける耐水素吸収性に優れたチタン材に関するものであ
り、特には冷間圧延チタン材のように、表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを不可避的に有す
るチタン材において、炭化チタン、窒化チタン若しくは
炭窒化チタンにより被覆された面積を全表面積に対して
1.0%以下に削減したことを特徴とするチタン材に関
するものである。本チタン材は、石油精製プラントの脱
硫関連設備用部材として有用である。
ける耐水素吸収性に優れたチタン材に関するものであ
り、特には冷間圧延チタン材のように、表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを不可避的に有す
るチタン材において、炭化チタン、窒化チタン若しくは
炭窒化チタンにより被覆された面積を全表面積に対して
1.0%以下に削減したことを特徴とするチタン材に関
するものである。本チタン材は、石油精製プラントの脱
硫関連設備用部材として有用である。
【0002】
【従来の技術】チタンは、その優れた耐食性が故に工業
用材料として化学プラント、発電プラントおよび海水淡
水化プラント等に幅広く使用されている。さらに、比強
度も高いことから航空機等の材料としても使用されてい
る。
用材料として化学プラント、発電プラントおよび海水淡
水化プラント等に幅広く使用されている。さらに、比強
度も高いことから航空機等の材料としても使用されてい
る。
【0003】一方、チタンの欠点としては、水素吸収に
よる脆化を挙げることができる。チタンは、その表面に
水素分子若しくは原子が存在すると容易に水素を吸収
し、そのため脆いチタン水素化物が内部に形成される。
そして、この水素化物の量が多くなるにしたがい、チタ
ンは脆化し、最終的には非常に僅かな力で破断してしま
う。チタンが水素を吸収する環境は、例えば発電プラン
トのタービンブレードのような高温水蒸気中や化学プラ
ント等の高温の水素ガス中である。
よる脆化を挙げることができる。チタンは、その表面に
水素分子若しくは原子が存在すると容易に水素を吸収
し、そのため脆いチタン水素化物が内部に形成される。
そして、この水素化物の量が多くなるにしたがい、チタ
ンは脆化し、最終的には非常に僅かな力で破断してしま
う。チタンが水素を吸収する環境は、例えば発電プラン
トのタービンブレードのような高温水蒸気中や化学プラ
ント等の高温の水素ガス中である。
【0004】この他、酸等の水溶液中でもチタンの水素
吸収が起こる。これは、陰極防食、ガルバニックコロー
ジョンやチタン自体の腐食の際、カソード反応としてチ
タン表面で2H+ +2e- →H2 の反応が起こり、発生
した水素の一部がチタンに吸収されるためである。この
ような水溶液中でのチタンの水素吸収に関する文献は非
常に多くあり、またこれを防ぐ方法として、例えば特開
昭63−210286や特開平3−24З759に示さ
れているように、チタン表面に厚い酸化チタン皮膜や窒
化チタン層を形成する方法が知られている。
吸収が起こる。これは、陰極防食、ガルバニックコロー
ジョンやチタン自体の腐食の際、カソード反応としてチ
タン表面で2H+ +2e- →H2 の反応が起こり、発生
した水素の一部がチタンに吸収されるためである。この
ような水溶液中でのチタンの水素吸収に関する文献は非
常に多くあり、またこれを防ぐ方法として、例えば特開
昭63−210286や特開平3−24З759に示さ
れているように、チタン表面に厚い酸化チタン皮膜や窒
化チタン層を形成する方法が知られている。
【0005】一方、同じ水溶液中でも硫化水素水溶液中
でのチタンの水素吸収挙動はほとんど知られていない。
本発明者の知る限りでは、「防食技術」29(198
0)113〜121頁、「CORROSION」vo
l.35、No.8(1979)378〜382頁及び
「神戸製鋼技法」vol.35、No.4、63〜66
頁の文献が存在するのみであり、しかもこれらは硫化水
素水溶液中でチタンと異種金属が接触した場合での水素
吸収を主に扱うだけであり、また、水素吸収防止策につ
いては全く述べられていない。
でのチタンの水素吸収挙動はほとんど知られていない。
本発明者の知る限りでは、「防食技術」29(198
0)113〜121頁、「CORROSION」vo
l.35、No.8(1979)378〜382頁及び
「神戸製鋼技法」vol.35、No.4、63〜66
頁の文献が存在するのみであり、しかもこれらは硫化水
素水溶液中でチタンと異種金属が接触した場合での水素
吸収を主に扱うだけであり、また、水素吸収防止策につ
いては全く述べられていない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、石油精製プ
ラントでは、原油中の硫黄を取り除く必要があることか
ら、原油をナフサ、灯・軽油、重油等に分留した留分に
水素を添加し硫化水素の形で分離する。分離された硫化
水素は水素ガスや水素化処理された留分等の流体ととも
に配管や熱交換器の管内部を流れる。石油精製等のプラ
ントで使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主で
あるが、これらは一般に冷間圧延−焼鈍工程を繰り返し
て製造された冷間圧延チタン材である。硫化水素溶液中
に通常のこうした冷間圧延チタン材を異種金属と接触さ
せず単独で浸漬させても水素吸収が激しく起こることが
見出された。硫化水素を含む溶液は、一般に腐食性が強
く銅合金やステンレス鋼等の通常の金属材料では耐久性
がない。従って、この環境に対しては現在のところ、一
般の耐食性の点では全く問題ないが、水素吸収を起こす
チタン材をそれを承知で脆化に注意を払いつつ使用する
か、或いは安価な炭素鋼を用い、短期間で頻繁に交換す
る方法しかない。しかしながら、炭素鋼管等を頻繁に交
換することは面倒であり、作業の休止の点からも問題が
多く、耐食性に優れる一般チタン材を使用することへの
要望が存在する。
ラントでは、原油中の硫黄を取り除く必要があることか
ら、原油をナフサ、灯・軽油、重油等に分留した留分に
水素を添加し硫化水素の形で分離する。分離された硫化
水素は水素ガスや水素化処理された留分等の流体ととも
に配管や熱交換器の管内部を流れる。石油精製等のプラ
ントで使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主で
あるが、これらは一般に冷間圧延−焼鈍工程を繰り返し
て製造された冷間圧延チタン材である。硫化水素溶液中
に通常のこうした冷間圧延チタン材を異種金属と接触さ
せず単独で浸漬させても水素吸収が激しく起こることが
見出された。硫化水素を含む溶液は、一般に腐食性が強
く銅合金やステンレス鋼等の通常の金属材料では耐久性
がない。従って、この環境に対しては現在のところ、一
般の耐食性の点では全く問題ないが、水素吸収を起こす
チタン材をそれを承知で脆化に注意を払いつつ使用する
か、或いは安価な炭素鋼を用い、短期間で頻繁に交換す
る方法しかない。しかしながら、炭素鋼管等を頻繁に交
換することは面倒であり、作業の休止の点からも問題が
多く、耐食性に優れる一般チタン材を使用することへの
要望が存在する。
【0007】本発明の課題は、硫化水素水溶液中におい
て優れた耐水素吸収性を示すチタン材を開発することで
ある。
て優れた耐水素吸収性を示すチタン材を開発することで
ある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、硫化水素
水溶液中でのチタンの水素吸収を減少させ、その寿命を
いかに延ばすかについて鋭意研究した結果、チタンの表
面状態と水素吸収速度との間に重大な関係があることを
ここに初めて見出し、本発明を完成するに至った。
水溶液中でのチタンの水素吸収を減少させ、その寿命を
いかに延ばすかについて鋭意研究した結果、チタンの表
面状態と水素吸収速度との間に重大な関係があることを
ここに初めて見出し、本発明を完成するに至った。
【0009】前述したように、石油精製等のプラントで
使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主である
が、これらは通常冷間圧延−焼鈍工程を繰り返して製造
されるため、例えば「材料とプロセス」No.5,vo
l.2(1989)、1320頁や特開平1−1593
64号に記載されているように、チタン表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンが不可避的に形成
される。これらのチタン化合物はチタンの耐食性を向上
させることや、特開昭63−210286号や特開平3
−243759号に示されているように耐水素吸収にも
効果があると考えられていたため、一般には除去するこ
となくそのまま使用されてきた。ところが、実際には従
来の定見とは全く異なり、硫化水素水溶液では、これら
のチタン化合物はチタンの水素吸収を逆に著しく促進さ
せていることが判明した。以上のことから、チタン表面
上に存在する炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタン
の量が極力少ないことが、硫化水素水溶液中での耐水素
吸収に望ましいわけである。本発明者らの研究の結果、
炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンで覆われ
た面積がチタンの全表面積に対し1.0%以下になると
明白に水素吸収量が低減する事が判明した。
使用されるチタン材は、一般に板や溶接管が主である
が、これらは通常冷間圧延−焼鈍工程を繰り返して製造
されるため、例えば「材料とプロセス」No.5,vo
l.2(1989)、1320頁や特開平1−1593
64号に記載されているように、チタン表面に炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンが不可避的に形成
される。これらのチタン化合物はチタンの耐食性を向上
させることや、特開昭63−210286号や特開平3
−243759号に示されているように耐水素吸収にも
効果があると考えられていたため、一般には除去するこ
となくそのまま使用されてきた。ところが、実際には従
来の定見とは全く異なり、硫化水素水溶液では、これら
のチタン化合物はチタンの水素吸収を逆に著しく促進さ
せていることが判明した。以上のことから、チタン表面
上に存在する炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタン
の量が極力少ないことが、硫化水素水溶液中での耐水素
吸収に望ましいわけである。本発明者らの研究の結果、
炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンで覆われ
た面積がチタンの全表面積に対し1.0%以下になると
明白に水素吸収量が低減する事が判明した。
【0010】この予想外の知見に基づいて、本発明は、
(1)炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを
表面に有するチタン材において、炭化チタン、窒化チタ
ン若しくは炭窒化チタンにより被覆された面積が全表面
積に対し1.0%以下であることを特徴とする硫化水素
水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタン材を提供す
る。
(1)炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンを
表面に有するチタン材において、炭化チタン、窒化チタ
ン若しくは炭窒化チタンにより被覆された面積が全表面
積に対し1.0%以下であることを特徴とする硫化水素
水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタン材を提供す
る。
【0011】更に、表面上に深い傷が存在すると、その
部分が活性点となり、水素が吸収されることも本研究者
らにより明らかとなった。更には、表面が粗いと水素吸
収が起こりやすいことも見出された。こうした知見に基
づいて、本発明は、(2)表面に深さ10μm以上の傷
がないことを特徴とする上記1の硫化水素水溶液中での
耐水素吸収性に優れたチタン材及び(3)表面粗さRm
axが3.0μm以下であることを特徴とする上記1或
いは2の硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチ
タン材をも提供する。
部分が活性点となり、水素が吸収されることも本研究者
らにより明らかとなった。更には、表面が粗いと水素吸
収が起こりやすいことも見出された。こうした知見に基
づいて、本発明は、(2)表面に深さ10μm以上の傷
がないことを特徴とする上記1の硫化水素水溶液中での
耐水素吸収性に優れたチタン材及び(3)表面粗さRm
axが3.0μm以下であることを特徴とする上記1或
いは2の硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチ
タン材をも提供する。
【0012】
【作用】硫化水素水溶液中でのチタンの水素吸収メカニ
ズムの詳細は不明であるが、本発明者らが実施した電気
化学的調査では、図1に示す硫化水素水溶液中のチタン
の分極曲線(条件:H2 S=6.16wt%、温度=9
0℃)からわかるように、チタン冷間圧延材を酸洗する
ことにより表面の炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チ
タンを除去したチタン材(酸洗材)は、それらが存在す
るチタン材(無処理材)に比べカソード分極時の電流量
が小さい。この場合のカソード反応は、2H2 S+2e
→H2 +2HS- と考えられ、カソード分極時の電流量
が小さいことは、チタン上での水素ガスの発生が起きに
くいことを意味すると考えられ、結果としてチタンヘの
水素吸収は起きにくくなる。
ズムの詳細は不明であるが、本発明者らが実施した電気
化学的調査では、図1に示す硫化水素水溶液中のチタン
の分極曲線(条件:H2 S=6.16wt%、温度=9
0℃)からわかるように、チタン冷間圧延材を酸洗する
ことにより表面の炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チ
タンを除去したチタン材(酸洗材)は、それらが存在す
るチタン材(無処理材)に比べカソード分極時の電流量
が小さい。この場合のカソード反応は、2H2 S+2e
→H2 +2HS- と考えられ、カソード分極時の電流量
が小さいことは、チタン上での水素ガスの発生が起きに
くいことを意味すると考えられ、結果としてチタンヘの
水素吸収は起きにくくなる。
【0013】つまり、図1は、チタン表面に炭化チタ
ン、窒化チタン及び炭窒化チタンが存在すると、その表
面部分が活性点となり、2H2 S+2e→H2 +2HS
- の反応が活発に起こるようになることを示している。
なお、湿潤な硫化水素ガスの環境下においても同様な現
象が発生するので、本発明のチタン材は、このような環
境に適用できることは言うまでもなく、このような環境
に使用する材料のすべてを包含するものである。
ン、窒化チタン及び炭窒化チタンが存在すると、その表
面部分が活性点となり、2H2 S+2e→H2 +2HS
- の反応が活発に起こるようになることを示している。
なお、湿潤な硫化水素ガスの環境下においても同様な現
象が発生するので、本発明のチタン材は、このような環
境に適用できることは言うまでもなく、このような環境
に使用する材料のすべてを包含するものである。
【0014】以上のことから、チタン表面上に存在する
炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタンの量が極力少
ないことが硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に望まし
いわけである。炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化
チタンで覆われた面積がチタンの全表面積に対し1.0
%以下になると明白に水素吸収量が低減することが判明
した。
炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化チタンの量が極力少
ないことが硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に望まし
いわけである。炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化
チタンで覆われた面積がチタンの全表面積に対し1.0
%以下になると明白に水素吸収量が低減することが判明
した。
【0015】更に、たとえチタン表面から炭化チタン、
窒化チタン及び炭窒化チタンを除去しても、チタン表面
に取り扱い等により発生した傷が存在すると、その部分
が活性点となり、水素が吸収されることが明らかとなっ
た。図2に、硫化水素水溶液中に浸漬した傷が存在する
チタン材の断面ミクロ組織を示す。水素化物が傷を中心
に放射線状に伸びているのが観察される。傷の深さが1
0μmを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、好ましくは、チタン
上の傷の深さは10μm以下にする必要がある。
窒化チタン及び炭窒化チタンを除去しても、チタン表面
に取り扱い等により発生した傷が存在すると、その部分
が活性点となり、水素が吸収されることが明らかとなっ
た。図2に、硫化水素水溶液中に浸漬した傷が存在する
チタン材の断面ミクロ組織を示す。水素化物が傷を中心
に放射線状に伸びているのが観察される。傷の深さが1
0μmを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、好ましくは、チタン
上の傷の深さは10μm以下にする必要がある。
【0016】チタン表面上に存在する炭化チタン、窒化
チタン及び炭窒化チタンの量についての要件並びに表面
における傷要件を満足しても、チタンの表面が粗いと水
素吸収が起こる。従って、好ましくは、表面粗さRma
xが3.0μm以下であることが必要である。
チタン及び炭窒化チタンの量についての要件並びに表面
における傷要件を満足しても、チタンの表面が粗いと水
素吸収が起こる。従って、好ましくは、表面粗さRma
xが3.0μm以下であることが必要である。
【0017】一般冷間圧延チタン材のようなチタン材表
面にある窒化チタン、炭化チタン及び炭窒化チタンを除
去する方法としては、通常は、酸洗、表面研磨等が用い
られるが、その他の方法として、750℃以上で長時間
熱処理することによっても、表面にある窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンをチタン内部ヘの拡散により
無くすことができる。また、冷間圧延や焼鈍条件の適切
な組み合わせによっても、チタン表面に窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを形成させないようにするこ
ともできる。
面にある窒化チタン、炭化チタン及び炭窒化チタンを除
去する方法としては、通常は、酸洗、表面研磨等が用い
られるが、その他の方法として、750℃以上で長時間
熱処理することによっても、表面にある窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンをチタン内部ヘの拡散により
無くすことができる。また、冷間圧延や焼鈍条件の適切
な組み合わせによっても、チタン表面に窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを形成させないようにするこ
ともできる。
【0018】本発明は、上記のような一般冷間圧延チタ
ン材のみならず、炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒
化チタンを表面に有する純チタン材及びチタン合金材全
般を対象とする。要は、その表面に存在する炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆された
面積が全表面積に対し1.0%以下となるよう酸洗等の
手段によりそれらを除去すれば良い。本チタン材は、石
油精製プラントの脱硫関連設備用の管材、板材部材やそ
の他の硫化水素保管及び移送容器材として有用である。
ン材のみならず、炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒
化チタンを表面に有する純チタン材及びチタン合金材全
般を対象とする。要は、その表面に存在する炭化チタ
ン、窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆された
面積が全表面積に対し1.0%以下となるよう酸洗等の
手段によりそれらを除去すれば良い。本チタン材は、石
油精製プラントの脱硫関連設備用の管材、板材部材やそ
の他の硫化水素保管及び移送容器材として有用である。
【0019】
【実施例】本発明の有用性を以下の実施例及び比較例に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【0020】(実施例及び比較例)供試材は、表1に示
すように、ガス窒化法、ガス炭化法若しくは圧延+焼鈍
法により作製した。ガス窒化及びガス炭化法では、予め
酸洗により表面の異物を取り除いたチタン板(その分析
値を表2に示す)を、窒素ガス若しくはメタンガス中で
1000℃に加熱し、チタン全面に窒化チタン若しくは
炭化チタンを形成させた後、マスキングし、電解エッチ
ングや酸洗によりマスキング以外の表面部分を削除し、
目的とする窒化チタン若しくは炭化チタンの面積%を有
する供試材を得た(サンプルNo.1〜12)。
すように、ガス窒化法、ガス炭化法若しくは圧延+焼鈍
法により作製した。ガス窒化及びガス炭化法では、予め
酸洗により表面の異物を取り除いたチタン板(その分析
値を表2に示す)を、窒素ガス若しくはメタンガス中で
1000℃に加熱し、チタン全面に窒化チタン若しくは
炭化チタンを形成させた後、マスキングし、電解エッチ
ングや酸洗によりマスキング以外の表面部分を削除し、
目的とする窒化チタン若しくは炭化チタンの面積%を有
する供試材を得た(サンプルNo.1〜12)。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】
【0023】圧延+焼鈍による方法では、特願昭63−
106149に記載されている方法に従い供試材を作製
した(サンプルNo.13)。サンプルNo.13の表
面SEM像を図3に示す。窒化チタン、炭化チタン及び
炭窒化チタンが存在する場所は、チタンがかぶった場所
であり、この部分の面積が全体の面積に占める割合はお
およそ15%であった。これを酸洗して窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを除去したのがサンプルN
o.14である。酸洗により表面の異物を除去したチタ
ン元材をサンプルNo.15として用意した。
106149に記載されている方法に従い供試材を作製
した(サンプルNo.13)。サンプルNo.13の表
面SEM像を図3に示す。窒化チタン、炭化チタン及び
炭窒化チタンが存在する場所は、チタンがかぶった場所
であり、この部分の面積が全体の面積に占める割合はお
およそ15%であった。これを酸洗して窒化チタン、炭
化チタン及び炭窒化チタンを除去したのがサンプルN
o.14である。酸洗により表面の異物を除去したチタ
ン元材をサンプルNo.15として用意した。
【0024】用いた硫化水素水溶液の組成を表3に示
す。これは、実際稼動中の石油精製プラントから採取し
た溶液である。この溶液を密閉式の容器に供試材と共に
入れ、110℃に加熱し、2ケ月間浸漬した。結果を表
4に示す。
す。これは、実際稼動中の石油精製プラントから採取し
た溶液である。この溶液を密閉式の容器に供試材と共に
入れ、110℃に加熱し、2ケ月間浸漬した。結果を表
4に示す。
【0025】
【表3】
【0026】
【表4】
【0027】酸洗により表面の異物を除去したチタン材
(元材:No.15)は、試験前の水素濃度が22pp
mで試験後は24ppmであり、2ppmの濃度の水素
を吸収した。これに対し、No.1の窒化チタンを形成
させたものや、No.7の炭化チタンを形成させたもの
は、60〜70ppmの水素吸収が起きている。窒化チ
タン若しくは炭化チタンの面積を減少させてゆくと、そ
の面積割合が10%までは水素吸収量はあまり減少しな
いが、面積割合が1%や0.5%になると水素吸収量が
非常に少なくなる(No.4〜5、No.10〜1
1)。更に、すべての窒化チタン若しくは炭化チタンを
取り去った供試材(No.6、No.12)は、ほとん
ど水素吸収が起きていないことがわかる。
(元材:No.15)は、試験前の水素濃度が22pp
mで試験後は24ppmであり、2ppmの濃度の水素
を吸収した。これに対し、No.1の窒化チタンを形成
させたものや、No.7の炭化チタンを形成させたもの
は、60〜70ppmの水素吸収が起きている。窒化チ
タン若しくは炭化チタンの面積を減少させてゆくと、そ
の面積割合が10%までは水素吸収量はあまり減少しな
いが、面積割合が1%や0.5%になると水素吸収量が
非常に少なくなる(No.4〜5、No.10〜1
1)。更に、すべての窒化チタン若しくは炭化チタンを
取り去った供試材(No.6、No.12)は、ほとん
ど水素吸収が起きていないことがわかる。
【0028】次に、一定条件下で冷間圧延と焼鈍したチ
タン材(No.13)は、その表面に炭化チタン、窒化
チタン及び炭窒化チタンの1種以上からなる化合物が形
成されるが、この供試材の水素吸収量は142ppmと
やはり高い。これを酸洗し、表面にある炭化チタン、窒
化チタン及び炭窒化チタンの化合物(混合物)を削除し
た供試材(No.14)は、ほとんど水素を吸収してい
ない。
タン材(No.13)は、その表面に炭化チタン、窒化
チタン及び炭窒化チタンの1種以上からなる化合物が形
成されるが、この供試材の水素吸収量は142ppmと
やはり高い。これを酸洗し、表面にある炭化チタン、窒
化チタン及び炭窒化チタンの化合物(混合物)を削除し
た供試材(No.14)は、ほとんど水素を吸収してい
ない。
【0029】以上から、炭化チタン、窒化チタン若しく
は炭窒化チタンの存在する面積をチタン表面の1.0%
以内に制御することにより、硫化水素水溶液中での水素
吸収量が格段に低いチタン材が得られることがわかる。
は炭窒化チタンの存在する面積をチタン表面の1.0%
以内に制御することにより、硫化水素水溶液中での水素
吸収量が格段に低いチタン材が得られることがわかる。
【0030】次に、炭化チタン、窒化チタン若しくは炭
窒化チタンを酸洗により除去したチタン材に種々の傷を
付け、それを前記試験方法にて浸漬試験後水素吸収の有
無を観察した(サンプルNo.16〜22)。
窒化チタンを酸洗により除去したチタン材に種々の傷を
付け、それを前記試験方法にて浸漬試験後水素吸収の有
無を観察した(サンプルNo.16〜22)。
【0031】その結果を表5に示す。傷の深さが浅いう
ちは、水素吸収が起きていないか、若しくは非常にわず
かしか水素吸収が起きていないのに対し、傷の深さが1
0μmを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、チタン上の傷の深さ
は10μm以下にする必要があることがわかる。
ちは、水素吸収が起きていないか、若しくは非常にわず
かしか水素吸収が起きていないのに対し、傷の深さが1
0μmを超えると水素化物がはっきりと観察されるよう
になり、傷の深さが増すに従い、より多くの水素化物が
観察されるようになる。これより、チタン上の傷の深さ
は10μm以下にする必要があることがわかる。
【0032】
【表5】
【0033】最後に、チタンの表面粗さと水素吸収の関
係について試験した。酸洗したチタン板を湿式にて12
0番研摩からバフ研摩まで行った供試材(サンプルA〜
E)を作製し、これを硫化水素水溶液中に3700時間
浸漬し水素濃度変化を測定した。使用した硫化水素水溶
液の分析値を表6に示す。結果を表7に示す。表面粗さ
Rmaxが、4.8μm及び3.1μm(サンプルA及
びB)の場合は、非常に多くの水素吸収が起こっている
のに対して、Rmaxが1.3μm,1.1μm及び
0.9μmの場合(サンプルC〜E)には、より少ない
水素吸収量となっている。これより、チタンの表面粗さ
Rmaxは、3.0μm以下に規制する必要があること
がわかる。
係について試験した。酸洗したチタン板を湿式にて12
0番研摩からバフ研摩まで行った供試材(サンプルA〜
E)を作製し、これを硫化水素水溶液中に3700時間
浸漬し水素濃度変化を測定した。使用した硫化水素水溶
液の分析値を表6に示す。結果を表7に示す。表面粗さ
Rmaxが、4.8μm及び3.1μm(サンプルA及
びB)の場合は、非常に多くの水素吸収が起こっている
のに対して、Rmaxが1.3μm,1.1μm及び
0.9μmの場合(サンプルC〜E)には、より少ない
水素吸収量となっている。これより、チタンの表面粗さ
Rmaxは、3.0μm以下に規制する必要があること
がわかる。
【0034】
【表6】
【0035】
【表7】
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、硫化水素水溶液中での
水素吸収量が格段に低いチタン材が得られる。石油精製
プラントにおいて、耐食性の良いチタン材の使用の実用
性を更に高めることに成功した。
水素吸収量が格段に低いチタン材が得られる。石油精製
プラントにおいて、耐食性の良いチタン材の使用の実用
性を更に高めることに成功した。
【図面の簡単な説明】
【図1】酸洗により炭化チタン、窒化チタン及び炭窒化
チタンを除去したチタン材(酸洗材)とそれらが存在す
るチタン材(無処理材)との硫化水素水溶液中での分極
曲線を示すグラフである。
チタンを除去したチタン材(酸洗材)とそれらが存在す
るチタン材(無処理材)との硫化水素水溶液中での分極
曲線を示すグラフである。
【図2】硫化水素水溶液中に浸漬した、傷が存在するチ
タン材の断面のミクロ金属組織を示す顕微鏡写真である
(50倍)。
タン材の断面のミクロ金属組織を示す顕微鏡写真である
(50倍)。
【図3】比較例として圧延にてTi(C,N)が形成さ
れたサンプルNo.13の表面SEM像を示す表面金属
組織を示す顕微鏡写真である(1200倍)。
れたサンプルNo.13の表面SEM像を示す表面金属
組織を示す顕微鏡写真である(1200倍)。
Claims (3)
- 【請求項1】 炭化チタン、窒化チタン若しくは炭窒化
チタンを表面に有するチタン材において、炭化チタン、
窒化チタン若しくは炭窒化チタンにより被覆された面積
が全表面積に対し1.0%以下であることを特徴とする
硫化水素水溶液中での耐水素吸収性に優れたチタン材。 - 【請求項2】 表面に深さ10μm以上の傷がないこと
を特徴とする請求項1の硫化水素水溶液中での耐水素吸
収性に優れたチタン材。 - 【請求項3】 表面粗さRmaxが3.0μm以下であ
ることを特徴とする請求項1或いは2の硫化水素水溶液
中での耐水素吸収性に優れたチタン材。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4182896A JP2824174B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 耐水素吸収性に優れたチタン材 |
US08/214,330 US5395461A (en) | 1992-06-18 | 1994-03-14 | Method of producing titanium material resistant to hydrogen absorption in aqueous hydrogen sulfide solution |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4182896A JP2824174B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 耐水素吸収性に優れたチタン材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH062175A true JPH062175A (ja) | 1994-01-11 |
JP2824174B2 JP2824174B2 (ja) | 1998-11-11 |
Family
ID=16126285
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4182896A Expired - Fee Related JP2824174B2 (ja) | 1992-06-18 | 1992-06-18 | 耐水素吸収性に優れたチタン材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2824174B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010280938A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Kobe Steel Ltd | チタン板およびその製造方法 |
US9243309B2 (en) | 2005-04-08 | 2016-01-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Ti alloy and Ti alloy member having Zr and Hf, or Zr and Nb, or Zr, Hf, and Nb for hydrogen embrittlement resistance |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4125560B2 (ja) | 2001-08-16 | 2008-07-30 | 株式会社神戸製鋼所 | 耐水素吸収性に優れたチタン合金材 |
-
1992
- 1992-06-18 JP JP4182896A patent/JP2824174B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US9243309B2 (en) | 2005-04-08 | 2016-01-26 | Nippon Steel & Sumitomo Metal Corporation | Ti alloy and Ti alloy member having Zr and Hf, or Zr and Nb, or Zr, Hf, and Nb for hydrogen embrittlement resistance |
JP2010280938A (ja) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Kobe Steel Ltd | チタン板およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2824174B2 (ja) | 1998-11-11 |
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Legal Events
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---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19980825 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
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S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
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