(57)【要約】【課題】高クロム鋼に適用でき、金属組織中の種々の微細組織を識別して現出することができるエッチング液を得る。また、非破壊検査であって、高価な電子顕微鏡を用いることなく高クロム鋼のクリープ損傷率を評価できる方法を得る。【解決手段】水６モルに対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モルと、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モルと、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モルと、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モルの割合で溶解した水溶液をエッチング液とする。このエッチング液によりエッチング処理して現出した金属微細組織を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡により観察し、サブグレインサイズを求め、このサブグレインサイズからクリープ損傷率を求める。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項２】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項３】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項４】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項５】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項６】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）と、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項７】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と塩酸１．２×１０−３〜６．１×１０−２モル（濃度３７重量％塩酸水溶液０．１〜５ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項８】
水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と塩酸１．２×１０−３〜６．１×１０−２モル（濃度３７重量％塩酸水溶液０．１〜５ｍｌ）と、硝酸１．２×１０−３〜３．９×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．１〜３ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼のエッチング液。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のエッチング液に高クロム鋼を接触させてエッチングし、ついで水洗、乾燥し、金属組織を現出させることを特徴とする高クロム鋼のエッチング方法。
【請求項１０】
請求項９に記載のエッチング方法によりエッチングされて現出した高クロム鋼の金属組織が転写されたレプリカ標本を採取することを特徴とする高クロム鋼のレプリカ採取方法。
【請求項１１】
請求項９のエッチング方法によりに現出した高クロム鋼の金属組織を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡にて観察し、金属組織中のサブグレインのサイズを測定し、このサブグレインサイズに基づいて高クロム鋼のクリープ損傷率を評価することを特徴とする高クロム鋼のクリープ損傷率評価方法。
【請求項１２】
請求項１０のレプリカ採取方法によって採取されたレプリカ標本の転写された金属組織を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡にて観察し、該金属組織中のサブグレインのサイズを測定し、このサブグレインサイズに基づいて高クロム鋼のクリープ損傷率を評価することを特徴とする高クロム鋼のクリープ損傷率評価方法。
【請求項１３】
請求項１１または１２に記載のクリープ損傷率評価方法において、評価対象部位が高クロム鋼の溶接継手の溶接熱影響部の細粒域であることを特徴とする高クロム鋼のクリープ損傷率評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高クロム鋼のエッチング液、このエッチング液を用いたエッチング方法、エッチング後の高クロム鋼の表面のレプリカを採取する方法および高クロム鋼のクリープ損傷率を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、炭素鋼など鋼材の表面にナイタール液などのエッチング液を接触させてその表面をエッチングし、現出した鋼材の金属組織を顕微鏡によって観察し、微細組織の面積率、粒径などを調査することが広く行われている（特許文献１、２参照）。
一方、耐熱鋼のクリープ寿命の評価方法として、調査対象部位から試験片を採取して薄片状の電子顕微鏡用試料に加工し、この試料の電子顕微鏡写真を撮影し、該撮影像から画像処理によって、サブグレイン（亜粒界組織）のサイズを求め、このサブグレインサイズに基づいてクリープ寿命消費率を求めるものが提案されている（特許文献３参照）。
この他、フェライト系耐熱鋼の硬度からクリープ寿命を推定する方法（特許文献４参照）なども提案されている。
【０００３】
ところで、鋼材のエッチング液としては、ナイタール液以外に鋼種に応じて組成の異なる多くのエッチング液が知られている。炭素鋼よりも高温強度、耐食性に優れ、ボイラなどの高温機器に多用されている高クロム鋼に適用できるエッチング液には、ビレラ試薬（塩酸１〜５ｇ、ピクリン酸１〜５ｇを添加したアルコール溶液）が一般に使用されている。
しかし、該エッチング液では、高クロム鋼組織における旧オーステナイト粒界を現出できるものの、その下部組織であるパケット、ブロックまたはサブグレイン等の微細組織を現出することはできない。
また、特許文献３に開示されたクリープ寿命評価方法は、一種の破壊検査方法であり、かつ電子顕微鏡を用いるものであるので、試験片を採取した検査部位の補修が必要であり、高価な電子顕微鏡を必要とするなどの不具合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０４７７２号公報
【特許文献２】特開平５−１６３５９０号公報
【特許文献３】特開平１０−１７０５０３号公報
【特許文献４】特開２００６−２５８６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明における課題は、炭素鋼よりも耐食性が高い高クロム鋼に適用でき、パケット、ブロック、サブグレイン等の金属組織中の種々の微細組織を識別して現出することができるエッチング液を得ることにある。
また、非破壊検査であって、高価な電子顕微鏡を用いることなく高クロム鋼のクリープ損傷率を簡便に評価できる方法を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
かかる課題を解決するため、
請求項１にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
請求項２にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
【０００７】
請求項３にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
請求項４にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
【０００８】
請求項５にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
請求項６にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）と、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
【０００９】
請求項７にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と塩酸１．２×１０−３〜６．１×１０−２モル（濃度３７重量％塩酸水溶液０．１〜５ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
請求項８にかかる発明は、水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と塩酸１．２×１０−３〜６．１×１０−２モル（濃度３７重量％塩酸水溶液０．１〜５ｍｌ）と、硝酸１．２×１０−３〜３．９×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．１〜３ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液である。
【００１０】
請求項９にかかる発明は、請求項１ないし８のいずれかに記載のエッチング液に高クロム鋼を接触させてエッチングし、ついで水洗、乾燥し、金属組織を現出させることを特徴とする高クロム鋼のエッチング方法である。
請求項１０にかかる発明は、請求項９に記載のエッチング方法によりエッチングされて現出した高クロム鋼の金属組織が転写されたレプリカ標本を採取することを特徴とする高クロム鋼のレプリカ採取方法である。
【００１１】
請求項１１にかかる発明は、請求項９のエッチング方法によりに現出した高クロム鋼の金属組織を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡にて観察し、金属組織中のサブグレインのサイズを測定し、このサブグレインサイズに基づいて高クロム鋼のクリープ損傷率を評価することを特徴とする高クロム鋼のクリープ損傷率評価方法である。
請求項１２にかかる発明は、請求項１０のレプリカ採取方法によって採取されたレプリカ標本の転写された金属組織を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡にて観察し、該金属組織中のサブグレインのサイズを測定し、このサブグレインサイズに基づいて高クロム鋼のクリープ損傷率を評価することを特徴とする高クロム鋼のクリープ損傷率評価方法である。
請求項１３にかかる発明は、請求項１１または１２に記載のクリープ損傷率評価方法において、評価対象部位が高クロム鋼の溶接継手の溶接熱影響部の細粒域であることを特徴とする高クロム鋼のクリープ損傷率評価方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のエッチング液およびエッチング方法によれば、高クロム鋼の表面の微細金属組織を明確に識別可能とすることができる。
本発明のレプリカ採取方法によれば、エッチング処理された高クロム鋼の表面の微細な金属組織が正確に転写されたレプリカ標本が得られる。
本発明の高クロム鋼のクリープ損傷率の評価方法によれば、前記エッチング液でエッチング処理された表面を直接光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡で観察するか、レプリカ標本を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡で観察して高クロム鋼のサブグレインサイズを求め、このサブグレインサイズからクリープ損傷率を評価するものであるので、実機に用いられている高クロム鋼材のクリープ損傷率を非破壊検査によって行うことができ、高価な電子顕微鏡を用いる必要がない。また、実機が存在する現場での評価も可能となる。
【００１３】
さらに、評価対象部位として、溶接継手の熱影響部（ＨＡＺ）の細粒域を対象としたときに熱影響部の細粒域の表面のサブグレインサイズを求めることで、最もクリープ損傷が進むとされている該細粒域の内部のクリープ損傷率を知ることができる。
熱影響部の細粒域の内部ではクリープの進行にともなってクリープボイドが生じ、ＴｙｐｅＩＶＣｒａｃｋが発生するとされている（「鉄と鋼」第９０巻第４号２００４年４月２０６〜２１２頁参照）。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】エッチング処理後の高クロム鋼母材の微細組織のレーザ顕微鏡写真である。
【図２】エッチング処理後の高クロム鋼母材の微細組織のレーザ顕微鏡写真である。
【図３】エッチング処理後の高クロム鋼母材の微細組織のレーザ顕微鏡写真である。
【図４】高クロム鋼の溶接熱影響部の細粒域の深さの異なる部位での微細組織のレーザ顕微鏡写真である。
【図５】高クロム鋼の溶接継手の断面を示す模式図である。
【図６】サブグレインサイズとクリープ損傷率との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
（１）エッチング液
本発明のエッチング液は高クロム鋼のエッチングに好適なものである。本発明における高クロム鋼とは、８〜１３ｍａｓｓ％のクロムを含有するフェライト系耐熱鋼であって、必要に応じて１〜２ｍａｓｓ％のモリブデンまたはタングステンが添加され、さらに微量のバナジウム、ニオブ、窒素などが添加されることがあり、焼戻しマルテンサイト組織を形成したものを言う。
【００１６】
本発明のエッチング液はその組成により、Ａ液、Ｂ液、Ｃ液、Ｄ液、Ｅ液、Ｆ液、Ｇ液およびＨ液の８種がある。
Ａ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）の割合で溶解した水溶液。
Ｂ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）の割合で溶解した水溶液。すなわち、Ａ液にクエン酸を２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）の割合で添加した水溶液。
【００１７】
Ｃ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で溶解した水溶液。すなわち、Ａ液に硝酸を２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で添加した水溶液。
Ｄ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で溶解した水溶液。すなわち、Ｂ液にエタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で添加した水溶液。
【００１８】
Ｅ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で溶解した水溶液。すなわち、Ｂ液に硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）の割合で添加した水溶液。
Ｆ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と、クエン酸２．６×１０−４〜１．５×１０−２モル（０．０５〜２．８ｇ）と、硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）と、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で溶解した水溶液。すなわち、Ｂ液に硝酸２．５×１０−３〜７．８×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．２〜６ｍｌ）と、エタノール８．５×１０−２〜３．５×１０−１モル（濃度９９．５体積％エタノール５〜２０ｍｌ）の割合で添加した水溶液。
【００１９】
Ｇ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と塩酸１．２×１０−３〜６．１×１０−２モル（濃度３７重量％塩酸水溶液０．１〜５ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液。すなわち、Ａ液に塩酸１．２×１０−３〜６．１×１０−２モル（濃度３７重量％塩酸水溶液０．１〜５ｍｌ）の割合で添加した水溶液。
Ｈ液：水６モル（１０８ｍｌ）に対して、チオ硫酸ナトリウム２．５×１０−2〜１．２×１０−１モル（４〜１８ｇ）と、ピロ亜硫酸カリウムまたはピロ亜硫酸ナトリウムのいずれか一方もしくは両方９．２×１０−３〜１．４×１０−1モル（１．７〜３１ｇ）と塩酸１．２×１０−３〜６．１×１０−２モル（濃度３７重量％塩酸水溶液０．１〜５ｍｌ）と、硝酸１．２×１０−３〜３．９×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．１〜３ｍｌ）の割合で溶解した水溶液からなる高クロム鋼用エッチング液。すなわち、Ｇ液に硝酸１．２×１０−３〜３．９×１０−２モル（濃度６７重量％硝酸水溶液０．１〜３ｍｌ）の割合で添加した水溶液である。
これらのエッチング液において、硝酸、塩酸、エタノールの配合割合を体積量で括弧書きにて表示したものについて、硝酸では濃度６７重量％、比重１．３６ｇ／ｃｍ３、１２．９５０モル／ｌの水溶液の配合量を示し、塩酸では濃度３７重量％、比重１．１９ｇ／ｃｍ３、１２．０７６モル／ｌの水溶液の配合量を示し、エタノールでは濃度９９．５体積％、比重０．７９０ｇ／ｃｍ３、１７．０６２モル／ｌのものの配合量を示す。
【００２０】
これらのエッチング液は、各成分を水に溶解することで容易に作成することができる。これらのエッチング液のなかでも、Ｄ液が特に高クロム鋼に好適であり、微細組織が明瞭に現出し、かつ各微細組織がムラ無く着色され、光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡による観察が良好に行える。Ｂ液もＤ液とほぼ同等であり、チオ硫酸ナトリウムが３．７×１０−２モル以上であれば、各微細組織がムラなく着色され、光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡による観察が良好に行える。Ｆ液は、１２％Ｃｒ鋼などの比較的クロム含有量の高い高クロム鋼に好適であり、各微細組織がムラなく着色され、光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡による観察が良好に行える。
Ｃ液およびＥ液はＤ液よりもやや劣るものの実用上は十分使用できるものである。Ａ液は若干着色程度が不十分なこともあるが、微細組織は現出する。Ｇ液およびＨ液は、特にレプリカ採取に好適な組成のエッチング液で、金属組織の凹凸がより明瞭に表れるものである。
なお、着色の色合いは、概ね観察面に露出した結晶面の方位に対応しており、｛００１｝面は青色または茶色、｛１１１｝面、｛１０１｝面はあまり着色されず、白色または薄い茶色である。
【００２１】
（２）エッチング方法
本発明のエッチング方法は、基本的に高クロム鋼を前述のＡ液ないしＨ液のいずれかのエッチング液に接触させ、ついで水洗し、乾燥するものである。エッチング条件はエッチング液の種類に応じて若干異なる。
Ａ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＡ液を高クロム鋼に時間１分〜２０分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する
Ｂ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＢ液を高クロム鋼に時間１０秒〜１５分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する。
【００２２】
Ｃ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＣ液を高クロム鋼に時間１秒〜５分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する。
Ｄ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＤ液を高クロム鋼に時間１０秒〜４０分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する。
Ｅ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＥ液を高クロム鋼に時間１０秒〜５分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する。
【００２３】
Ｆ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＦ液を高クロム鋼に時間１０秒〜３分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する。
Ｇ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＧ液を高クロム鋼に時間３０秒〜１０分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する。
Ｈ液を用いる場合には、温度１０〜４０℃のＨ液を高クロム鋼に時間３０秒〜１０分間接触させたのち、水洗し、乾燥空気などを吹き付けて乾燥する。
【００２４】
エッチング方法の対象となる高クロム鋼が実機のパイプなどである場合には、対象部位の表面を軽く研磨などして清浄化して、鋼表面を露出させたのち、エッチング液を滴下して所定時間接触させたのち、水洗し乾燥する。
また、エッチング方法の対象となる高クロム鋼が鋼材から切り出すなどによって採取した試験片であれば、これを同様に清浄化した後、ビーカーなどの容器内のエッチング液に浸漬し、ついで引き上げて水洗し、乾燥する。
【００２５】
表１ないし表４に、それぞれ高クロム鋼（火ＳＣＭＶ２８［９％Ｃｒ鋼］、火ＳＵＳ４１０Ｊ３ＴＰ［１２％Ｃｒ鋼］）を対象として各種エッチング液を用いてエッチング処理を施した結果を示す。
ここで、テスト番号１ないし３７は火ＳＣＭＶ２８［９％Ｃｒ鋼］、テスト番号３８ないし４５は火ＳＵＳ４１０Ｊ３ＴＰ［１２％Ｃｒ鋼］における結果である。なお、表１のテスト番号１、２、３は比較のためのものである。
また、表１〜４のテスト番号の（Ａ）、（Ｂ）などの表記は、前述のエッチング液の種別を示すものである。表中の硝酸は濃度６７重量％の水溶液を、塩酸は濃度３７重量％の水溶液を、エタノールは濃度９９．５体積％のものを示す。
また、図１ないし図３に、エッチング処理後の高クロム鋼の表面に現出した微細組織のレーザ顕微鏡写真を示す。図１の写真は表１のテスト番号１０のものであり、図２の写真は表２のテスト番号２０のものであり、図３の写真は表３のテスト番号４５のものである。
【００２６】
【表１】
2011179083.tif 000003
【００２７】
【表２】
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【００２８】
【表３】
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【００２９】
【表４】
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【００３０】
（３）レプリカ採取方法
本発明のレプリカ採取方法は、前述のエッチング方法によりエッチング処理された高クロム鋼の表面部位を対象としてレプリカを取り、該表面部位に現出した微細組織をそのまま反転して転写されたレプリカ標本を得るものである。
この方法によれば、従来高クロム鋼のブロック、パケット、サブグレイン等の微細組織を現出できるエッチング液がなかったため、これのエッチング処理後の微細組織を転写した表面のレプリカ標本を採取することができなかったものが可能になり、さらには実機にて供用中の高クロム鋼からなるパイプなどの鋼材や切断が許されない大型の試験材の金属組織の状態を非破壊的に知ることができる。
【００３１】
レプリカ標本を採取する方法は、周知のレプリカ採取方法を適用できる。
例えば、エッチング処理された対象部位表面にアセトンなどを滴下し直ちにアセチルセルロースフィルムをこれに貼り付ける。ついで、ドライヤーなどを用いて十分乾燥する。乾燥後、アセチルセルロースフィルムを静かに剥がし取り、これを別途用意したガラス板などにセロファンテープなどを用いて固定する方法が適用できる。
【００３２】
（４）クリープ損傷率評価方法
本発明のクリープ損傷率評価方法は、前述のエッチング方法によって現出した金属組織またはレプリカ採取方法によって採取されたレプリカ標本に転写された金属組織を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡により観察し、金属組織のサブグレインサイズ（亜粒界組織の大きさ）を求め、このサブグレインサイズからクリープ損傷の程度を判定するものである。
特に、観察対象部位として、高クロム鋼材の溶接継手の熱影響部（ＨＡＺ）の母材側の領域である細粒域を対象としたときに、該細粒域内部で発生し、ＴｙｐｅＩＶＣｒａｃｋに至るクリープ損傷の度合いをその表面からの観察によって知ることができる。
【００３３】
具体的な方法は、エッチング処理後の表面の金属組織あるいはレプリカ標本に転写された金属組織を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡により倍率１００〜１０，０００倍で観察し、写真撮影する。１枚の写真に写される金属組織の面積は２０μｍ〜１００μｍ×２０μｍ〜１００μｍ程度とし、マクロ領域として多くのサブグレイン（亜粒界組織）が写るようにする。得られた金属組織の画像からサブグレインサイズを算出する。
個々のサブグレインサイズの算出は、例えば周知のリニアインターセプト法や画像処理法によって行われる。
【００３４】
そして、予め同一組成の高クロム鋼について、クリープ損傷率の異なる複数の試験片を作成し、それらの試験片のサブグレインサイズとクリープ損傷率との相対関係を求めておき、この相対関係に基づいてクリープ損傷率を求める。
図４は、高クロム鋼（火ＳＣＭＶ２８［９％Ｃｒ鋼］）の溶接熱影響部（ＨＡＺ）の細粒域についてのクリープ損傷率が異なる試験片での表面、深さ７ｍｍ（クリープ損傷の最も顕著な部位）、深さ２５ｍｍ（試験片［板厚５０ｍｍ］の肉厚中心部）の金属組織のレーザ顕微鏡写真である。これらの写真は、前述のエッチング処理によって現出した微細組織のものである。
この写真から表面、深さ７ｍｍ、深さ２５ｍｍのいずれの部位においても、クリープ損傷率が大きくなるにつれてサブグレインサイズが大きくなることがわかる。
【００３５】
このことから、表面部位での観察結果（サブグレインサイズの測定）から、最もクリープ損傷が大きく、溶接継手のクリープ破壊の支配的な要因とされる深さ７ｍｍ付近でのサブグレインサイズを知ることができ、サブグレインが大きくなることによって、クリープ損傷度を判定できるだけでなく、ＴｙｐｅＩＶＣｒａｃｋの発生も予測できる。
なお、図４の写真における試験片のクリープ条件は応力５０ＭＰａ、温度６５７℃である。
【００３６】
図５は、高クロム鋼の溶接継手の断面を示す模式的な図面であって、図中符号１は母材、２は溶接金属、３は溶接熱影響部（ＨＡＺ）、３ａは粗粒域、３ｂは細粒域を示す。図４の写真はこれの細粒域３ｂにおける表面、深さ７ｍｍ、深さ２５ｍｍ（肉厚中心部）の部位のものである。
【００３７】
図６は前述の図４の顕微鏡写真に示された表面、深さ７ｍｍ、深さ２５ｍｍでの金属組織についてのサブグレインサイズとクリープ損傷率との相関関係を示すグラフである。このグラフから、表面でのサブグレインサイズから各深さでのクリープ損傷率を推定することができる。なお、この相関関係はクリープ応力が５０〜８０ＭＰａの範囲では同様に成立することが確認されている。
【００３８】
以上のように、本発明によれば、特定の組成のエッチング液を用いることで、高クロム鋼の微細な金属組織を明瞭に現出させることができ、さらには着色することができ、これを直接あるいはレプリカ標本を光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡によって、旧オーステナイト粒のみならず、その下部組織であるパケット、ブロックまたはサブグレイン等の組織観察や組織測定（面積率、サイズ、周囲長など）ができるようになる。
また、光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡による観察であるので、金属組織のマクロな領域の観察が１回で行え、従来の透過型電子顕微鏡によるミクロな領域の観察を数十回行って全体的な評価を行うものに比べて操作性も向上する。
【００３９】
なお、背面反射電子線回折パターン法（ＥＢＳＰ）によって、微細な領域での結晶方位差を求めてクリープ寿命を評価する方法が報告されているが（「ＩＨＩ技報」Ｖｏｌ．４７  Ｎｏ．４(２００７年１２月）ｐｐ．１５７〜１６１）、この方法は調査対象部位から試験片採取が必要であるうえ、高価な測定機器を必要とする点で汎用性を欠くものである。
これに対して、本発明では、前述の特定組成のエッチング液を用いることで微細な金属組織が明瞭に現出でき、これにより汎用の光学顕微鏡またはレーザ顕微鏡によって観察できる点で優位である。
【符号の説明】
【００４０】
１・・・母材、２・・・溶接金属、３・・・溶接熱影響部（ＨＡＺ）、３ａ・・・粗粒域、３ｂ・・・細粒域
【図５】
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【図６】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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