(57)【要約】【課題】ステンレス鋼の鋭敏化の有無を簡易に判定する。【解決手段】ステンレス鋼の鋭敏化判定方法は、ステンレス鋼の表面が、該ステンレス鋼中のＦｅがイオンとして溶出可能である水溶液と接触させられる工程と、前記水溶液中に電極が浸漬され、前記ステンレス鋼の表面が前記水溶液と接触した状態で、前記電極及び前記ステンレス鋼との間に一定の電圧が所定時間印加され、前記ステンレス鋼中のＦｅがイオンとして前記水溶液中に溶出する工程と、前記水溶液に対し、前記Ｆｅのイオンと反応して着色する指示薬、または、酸塩基の指示薬のいずれかが添加される工程と、前記指示薬が添加された前記水溶液の着色度合いにより、前記ステンレス鋼の鋭敏化の有無及び鋭敏化の度合いが判定される工程とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ステンレス鋼の表面が、該ステンレス鋼中のＦｅがイオンとして溶出可能である水溶液と接触させられる工程と、
前記水溶液中に電極が浸漬され、前記ステンレス鋼の表面が前記水溶液と接触した状態で、前記電極及び前記ステンレス鋼との間に一定の電圧が所定時間印加され、前記ステンレス鋼中のＦｅがイオンとして前記水溶液中に溶出する工程と、
前記水溶液に対し、前記Ｆｅのイオンと反応して着色する指示薬、または、酸塩基の指示薬のいずれかが添加される工程と、
前記指示薬が添加された前記水溶液の着色度合いにより、前記ステンレス鋼の鋭敏化の有無及び鋭敏化の度合いが判定される工程とを含むステンレス鋼の鋭敏化判定方法。
【請求項２】
前記ステンレス鋼が鋭敏化していない場合に前記電圧が印加された時の電流値と、前記ステンレス鋼が鋭敏化した場合に前記電圧がされたときの電流値とが予め計測され、前記鋭敏化していない場合の電流値に対する前記鋭敏化した場合の電流値の比が１００倍以上となる電圧値で、前記電極及び前記ステンレス鋼との間に前記電圧が印加される請求項１に記載のステンレス鋼の鋭敏化判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステンレス鋼の鋭敏化の有無を判定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼は高い耐食性を有する材料として知られているが、不適切な熱履歴等が与えられると、結晶粒界に沿ってＣｒ濃度が低いＣｒ欠乏部が生成することにより耐食性が低下する「鋭敏化現象」が発生する。
【０００３】
ステンレス鋼の鋭敏化度合いは、ＪＩＳ  Ｇ  ０５８０や特許文献１に記載される電気化学的再活性化法（ＥＰＲ法）により測定される。電気化学的活性化法では、所定の走査速度で電位掃引して電流値を得て、電流値から鋭敏化の有無を判定している。
【０００４】
その他の鋭敏化測定方法として、シュトラウス試験（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７５）、硝酸腐食法（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７３）、塩化第二鉄腐食法（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７２）、シュウ酸エッチング法（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７１）などがある。
シュトラウス試験は、ステンレス鋼を試験液に浸漬し煮沸試験をした後曲げ試験を行い、曲げ面を顕微鏡観察して粒界腐食の有無を判定する方法である。
硝酸腐食法及び塩化第二鉄腐食法では、硝酸あるいは塩化第二鉄に浸漬して粒界のＣｒ欠乏層を溶解させ、試験片の質量の変化から鋭敏化度合いを判定する。
シュウ酸エッチング法は、エッチング表面を顕微鏡観察して鋭敏化を判定する方法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特公昭６３−２６３３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した公知の鋭敏化測定方法では、電位掃引可能な電位測定装置、高温でステンレス鋼を腐食させる設備、顕微鏡等が必要である。従って、十分な試験設備が確保できない状況では試験が行えないことが問題であった。また、上記の各測定方法は、１回の測定に長時間を要することも問題であった。
【０００７】
本発明は、ステンレス鋼の鋭敏化の有無を簡易に判定できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、ステンレス鋼の表面が、該ステンレス鋼中のＦｅがイオンとして溶出可能である水溶液と接触させられる工程と、前記水溶液中に電極が浸漬され、前記ステンレス鋼の表面が前記水溶液と接触した状態で、前記電極及び前記ステンレス鋼との間に一定の電圧が所定時間印加され、前記ステンレス鋼中のＦｅがイオンとして前記水溶液中に溶出する工程と、前記水溶液に対し、前記Ｆｅのイオンと反応して着色する指示薬、または、酸塩基の指示薬のいずれかが添加される工程と、前記指示薬が添加された前記水溶液の着色度合いにより、前記ステンレス鋼の鋭敏化の有無及び鋭敏化の度合いが判定される工程とを含むステンレス鋼の鋭敏化判定方法である。
【０００９】
本発明では、ステンレス鋼の鋭敏化により耐食性が低下し、電圧を印加した際にステンレス鋼成分である鉄（Ｆｅ）が溶出すること、及び、鋭敏化の度合いによりＦｅの溶出量が異なることに着目した。
本発明の鋭敏化判定方法によれば、電圧印加に定電圧装置を用いれば良く、指示薬による着色を目視によって判定することができる。従って、従来の鋭敏化測定方法と比較して簡便な設備で鋭敏化の有無が判断できる。また、従来の方法に比べて短時間で測定することができるので有利である。
【００１０】
前記ステンレス鋼が鋭敏化していない場合に前記電圧が印加された時の電流値と、前記ステンレス鋼が鋭敏化した場合に前記電圧がされたときの電流値とが予め計測され、前記鋭敏化していない場合の電流値に対する前記鋭敏化した場合の電流値の比が１００倍以上となる電圧値で、前記電極及び前記ステンレス鋼との間に前記電圧が印加されることが好ましい。
このように、電流値の比が１００倍以上、好ましくは１０００倍以上となる電圧を印加することにより、鋭敏化した場合と鋭敏化していない場合とでＦｅ溶出量が大幅に変わり、着色度合いが顕著に異ならせることができる。この結果、判定精度を高めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、従来の鋭敏化測定方法のような設備が不要であり、測定プロセスが簡便である。また、従来の方法よりも短時間で鋭敏化の有無を判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明のステンレス鋼の鋭敏化判定方法を説明するフローチャートである。
【図２】本発明のステンレス鋼の鋭敏化判定方法における接触工程を説明する概略図である。
【図３】ステンレス鋼の電圧−電流曲線の一例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係るステンレス鋼の鋭敏化を判定する方法を説明するフローチャートである。本実施形態のステンレス鋼の鋭敏化判定方法は、ステンレス鋼製の試料と試験液とを接触させる工程（接触工程）、一定電圧を印加する工程（電圧印加工程）、指示薬による試験液を着色させる工程（指示薬添加工程）、及び、着色度合いにより鋭敏化を判定する工程（判定工程）を含む。
【００１４】
本実施形態では、ボイラチューブ等のステンレス鋼製品から切り出された試験片を測定試料としても良いが、製品自体を測定試料とすることもできる。
【００１５】
＜接触工程＞
本実施形態での試験液は、ステンレス鋼中の鉄（Ｆｅ）成分がイオンとして溶出可能である水溶液である。例えば、０．５Ｍ硫酸＋０．０１Ｍチオシアン酸カリウム溶液（ＪＩＳ  Ｇ  ０５８０に記載される再活性化電位測定用溶液）２０％または５％硫酸水溶液（ＪＩＳ  Ｇ  ０５７８に記載）などが使用できる。
【００１６】
測定試料を試験液と接触させる。切り出し試験片を測定試料とする場合は、容器内に入れた試験液に測定試料を浸漬する。製品自体を測定試料とする場合は、製品表面に試験液を滴下する。あるいは、図２のように測定試料（ステンレス鋼製品）１表面に筒状の容器２を設置し、容器２内に試験液３を入れることによって、所定の接触面積を保って試験液３と測定試料１と接触させる。
【００１７】
本工程での試験液の容量、及び、試験液と測定試料との接触面積に応じて、後段の工程でのＦｅイオン溶出量が変動し、着色度合いが変化する。
【００１８】
＜電圧印加工程＞
図２に例示されるように、試験液３と測定試料１とが接触した状態で、試験液３に電極（対向電極）４を浸漬する。定電圧装置５により、電極４と測定試料１との間に所定の電圧が印加される。
【００１９】
図３は、鋭敏化したステンレス鋼及び鋭敏化していない（非鋭敏化）ステンレス鋼にそれぞれ電圧を印加した時の電圧−電流曲線の一例である。図３において、横軸は単位面積当たりの電流、縦軸は電圧である。図３は、図２に示すように試験液と試料とを接触させ、電極を配置して取得した。図３を取得したステンレス鋼はいずれも同じ材質である。
【００２０】
図３に示すように、鋭敏化した場合と鋭敏化していない場合とで、電圧−電流曲線の形状が異なっている。電流値が高いことは、試験液に溶出したイオン（Ｆｅ２＋）量が多いことを示している。図３の場合で例えば０．３Ｖの電圧を印加した場合、鋭敏化試料では単位面積当たりの電流が０．１Ａであるのに対し、非鋭敏化試料では０．００００８Ａである。すなわち、０．３Ｖの電圧を印加した時の鋭敏化試料のＦｅ２＋溶出量は、非鋭敏化試料の１２５０倍である。
【００２１】
図３から、同一の材質で鋭敏化した場合と非鋭敏化の場合とで電流値が大きく異なる電圧を選定すれば、同条件で電圧を印加したときに鋭敏化試料と非鋭敏化試料との間でＦｅ２＋溶出量を大きく異ならせることができ、判定精度を向上させることができる。ステンレス鋼の材質毎に電流−電圧曲線を予め取得しておき、鋭敏化した場合の電流値が鋭敏化していない場合の１００倍以上となる電圧値が選定される。さらに、非鋭敏化の場合の電流値に対する鋭敏化した場合の電流値の比が１０００倍以上とすると、後述の工程で鋭敏化した場合の試料では目視でも容易に判定可能な着色が得られ、判定精度がより向上するので好ましい。
【００２２】
また、同条件で一定電圧を印加した場合、Ｆｅ２＋溶出量は時間経過とともに増加する。図３に示すように、非鋭敏化ステンレス鋼でも電圧（例えば０．３Ｖ）を印加すればＦｅ２＋はわずかに溶出する。つまり、通電を長時間行うと、試験に要する時間が長くなるだけでなく、非鋭敏化ステンレス鋼でもＦｅ２＋溶出量が大きくなることから、判定精度も低下することに繋がる。従って、ステンレス鋼の材質や、試験液に溶出するＦｅ２＋の濃度などを考慮して、適切な通電時間を設定する。
【００２３】
本実施形態においては、以上の事象を考慮して、後段の判定工程で鋭敏化の有無が確実に判定可能な着色度合いの差が生じる条件（試験液の容量、試験液と測定試料との接触面積、電圧、通電時間など）が適宜徹底される。例えば、図３の例では、試験溶液：１００ｍｌ、接触面積：１０ｃｍ２、電圧：０．３Ｖ、通電時間：２００秒とした場合に、鋭敏化試料のＦｅ２＋溶出量が非鋭敏化試料の１０００倍以上の差が生じており、後述する工程において、適切な指示薬による着色により目視での判定が可能となる。
【００２４】
本実施形態の電圧印加工程では、上記選定された電圧値及び通電時間にて、電極と思料との間に一定電圧を印加し、試験液にＦｅ２＋を溶出させる。
【００２５】
＜指示薬添加工程＞
Ｆｅ２＋が溶出した試験液に、指示薬が添加される。添加量は数滴とする。
指示薬は、（１）鉄イオンの溶出による試験液の変化による着色変化を目視で判定可能なもの、（２）添加後直ちに変色が起こるもの、（３）人体への有毒性が軽微なもの（人体と接触しても洗浄により安全に除去できるもの）、を条件として選定される。
【００２６】
（１）の観点から、本実施形態で使用できる指示薬は、Ｆｅ２＋と反応して着色する指示薬（Ｆｅ２＋指示薬）、Ｆｅ３＋と反応して着色する指示薬（Ｆｅ３＋指示薬）、あるいは、酸塩基指示薬（ｐＨ指示薬）が採用できる。
【００２７】
Ｆｅ２＋指示薬としては、ヘキサシアノ鉄(III)酸カリウムなどが挙げられる。
Ｆｅ３＋指示薬としては、サリチル酸アルコール溶液、ｏ−フェナントロリンなどが挙げられる。Ｆｅ３＋指示薬が用いられる場合、Ｆｅ２＋を酸化させる酸化剤（過酸化水素水など）が試験液に添加されてから、Ｆｅ３＋指示薬が添加される。
【００２８】
本実施形態で使用できるＦｅイオンを溶出可能な試験液は酸性（ｐＨ＜７）であり、Ｆｅ２＋の溶出によりｐＨが変動する。例えば、試験液としての０．５Ｍ硫酸＋０．０１Ｍチオシアン酸カリウム溶液はＦｅ２＋の溶出によりｐＨが上昇する。この場合、変色域が酸性側にある指示薬が選定される。具体的に、メチルオレンジ（変色域：３．１〜４．４）、ブロムクレゾールグリーン（変色域：４．０〜５．６）などが適切である。
【００２９】
指示薬添加により試験液が着色する。着色の度合いは、鉄イオンの溶出量によって異なる。例えば、試験液に過酸化水素水を添加してＦｅ３＋に酸化させてサリチル酸アルコール溶液を滴下した場合、Ｆｅ３＋濃度が高い程試験液が濃い紫色に着色する。
【００３０】
＜判定工程＞
試験液の着色の有無や着色度合いが、標準サンプルと比較されることにより、ステンレス鋼の鋭敏化の有無や鋭敏化の度合いが目視により判定される。標準サンプルは、例えば、非鋭敏化ステンレス鋼や鋭敏化の度合いが既知のステンレス鋼について上述の電圧印加工程及び指示薬添加工程を経て得た試験液や、溶出した鉄イオンの濃度が既知の試験液に指示薬を添加した液体サンプルである。
【００３１】
あるいは、鋭敏化の程度による着色度合いを表したカード状の色見本を予め作製しておき、色見本との照合により鋭敏化を判定することもできる。
【符号の説明】
【００３２】
１  測定試料
２  容器
３  試験液
４  電極
５  定電圧装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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