(57)【要約】【課題】  受入現場において、短時間で、容易に、ステンレス鋼材の結晶状態を検査できる非破壊の鋼材の検査方法を実現する。【解決手段】  熱処理工程を経て製造されたステンレス鋼材を検査する鋼材の検査方法において、弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布し、ステンレス鋼材の変色状態に基づいてステンレス鋼材の結晶状態の良否を検査する。【選択図】                    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱処理工程を経て製造されたステンレス鋼材を検査する鋼材の検査方法において、
弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布し、ステンレス鋼材の変色状態に基づいてステンレス鋼材の結晶状態の良否を検査することを特徴とする鋼材の検査方法。
【請求項２】
熱処理工程を経て製造されたステンレス鋼材を検査する鋼材の検査方法において、
弗酸系酸洗い液にステンレス鋼材を浸漬し、浸漬したステンレス鋼材の変色状態に基づいてステンレス鋼材の結晶状態の良否を検査することを特徴とする鋼材の検査方法。
【請求項３】
前記弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布した後、または弗酸系酸洗い液にステンレス鋼材を浸漬した後、ステンレス鋼材に錆が付いて変色した場合にステンレス鋼材の結晶状態を不良とすることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼材の検査方法。
【請求項４】
前記弗酸系酸洗い液は、弗化水素酸及び硝酸を成分に含むことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【請求項５】
前記弗酸系酸洗い液は、不動態化酸洗剤であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【請求項６】
前記ステンレス鋼材は、クロムを含むステンレス鋼材であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【請求項７】
携帯型の元素分析装置でステンレス鋼材の成分を分析し、分析の結果、ステンレス鋼材の成分が要件を満たしている場合は、ステンレス鋼材の結晶状態の良否検査をすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【請求項８】
前記ステンレス鋼材を浸漬する弗酸系酸洗い液は透明液体またはゲル状物質であることを特徴とする請求項２に記載の鋼材の検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱処理工程を経て製造されたステンレス鋼材を検査する鋼材の検査方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ステンレス鋼材、例えばオーステナイト系ステンレス鋼材（ＪＩＳ規格で定めるＳＵＳ３０４等）は、熱処理工程を経て製造されている。
【０００３】
図６及び図７は金属顕微鏡で観察したステンレス鋼材の金属組織を示した図である。
ＳＵＳ鋼材は、熱処理工程が適正に行われたときは、金属組織は図６に示すような固溶化組織になる。固溶化組織は、Ｃｒ（クロム）が金属組織内に均等分布していて、耐腐食性が大きい組織である。適正な熱処理は、ＳＵＳ鋼材を１０５０〜１１００℃の温度に保持した後、急冷し、炭化物等を母材中に固溶させる処理である。
【０００４】
これに対して、熱処理工程が不十分であったときは、金属組織は図７に示すような鋭敏化組織になる。鋭敏化組織は腐食に敏感な組織である。不十分な熱処理は、例えばＳＵＳ鋼材を約６００℃で２時間以上にわたって加熱した後、ゆっくりと冷却する処理である。ＳＵＳ鋼材が約６００℃の温度にさらされると、結晶粒界にＣｒ炭化物（Ｃｒ２３Ｃ６）が析出し、Ｃｒが結晶粒界に集められるため、結晶粒界の近傍にはＣｒの欠乏領域ができる。Ｃｒの欠乏領域ができることによって、ＳＵＳ鋼材の耐腐食性が低下する。図７の金属組織で、線の部分（例えば線Ｌの部分）が結晶粒界である。線Ｌの部分の周辺がＣｒの欠乏領域になっている。
【０００５】
ＳＵＳ鋼材を製品に使うときには、受入検査の段階で、鋼材が十分な品質を満たしているか検査する必要がある。受入検査が不適切で、熱処理工程が不十分なＳＵＳ鋼材を購入して製品に使うと、重大な問題を引き起こすことがある。例えば、熱処理工程が不十分なＳＵＳ鋼材を圧力伝送器の構成部材に使うと、フィールド現場に置いた圧力伝送器が腐食され、伝送器破壊の事故を引き起こすことがある。
ＳＵＳ鋼材の成分が同じでも、熱処理工程で金属組織が変わってくることがある。このため、鋼材の受入検査で金属組織の結晶状態を厳密に検査する必要がある。
【０００６】
流量計に使用するステンレス鋼材の調達先を変更した場合、新たな調達先から入手したステンレス鋼材は、どのような熱処理工程を経て製造されたか不明である。このため、十分な品質を満たしているかどうか、買い手側が受入検査を行う必要がある。
【０００７】
従来におけるステンレス鋼材の検査としては、次のやり方があった。
（ａ）蛍光Ｘ線分析装置でステンレス鋼材の成分を分析する。
（ｂ）金属顕微鏡を使ってステンレス鋼材の金属組織を観察する。
【０００８】
特許文献１には、鋼材のすみ肉溶接部の溶接欠陥を超音波検査装置で検査する検査方法が記載されている。
特許文献２には、電磁超音波センサで鋼材の表面に渦電流を流すことによって、鋼材の熱履歴を診断する診断方法が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−１００９４号公報
【特許文献２】特開平８−２７８２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、（ａ）のやり方では、鋼材の成分は分析できるが、金属組織の状態は検査できなかった。
また、（ｂ）のやり方では、金属顕微鏡で組織観察するため、検査にかかる時間が長くなる。さらに、受入現場に顕微鏡を持ち込んで検査する作業が煩わしい。
【００１１】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に付け、ステンレス鋼材の変色状態に基づいてステンレス鋼材の耐腐食性（結晶状態）を検査することによって、受入現場において、短時間で、容易に、ステンレス鋼材の結晶状態を検査できる非破壊の鋼材の検査方法を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような課題を解決するために、本発明は次のとおりの構成になっている。
【００１３】
（１）熱処理工程を経て製造されたステンレス鋼材を検査する鋼材の検査方法において、
弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布し、ステンレス鋼材の変色状態に基づいてステンレス鋼材の結晶状態の良否を検査することを特徴とする鋼材の検査方法。
【００１４】
（２）熱処理工程を経て製造されたステンレス鋼材を検査する鋼材の検査方法において、
弗酸系酸洗い液にステンレス鋼材を浸漬し、浸漬したステンレス鋼材の変色状態に基づいてステンレス鋼材の結晶状態の良否を検査することを特徴とする鋼材の検査方法。
【００１５】
（３）前記弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布した後、または弗酸系酸洗い液にステンレス鋼材を浸漬した後、ステンレス鋼材に錆が付いて変色した場合にステンレス鋼材の結晶状態を不良とすることを特徴とする（１）または（２）に記載の鋼材の検査方法。
【００１６】
（４）前記弗酸系酸洗い液は、弗化水素酸及び硝酸を成分に含むことを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【００１７】
（５）前記弗酸系酸洗い液は、不動態化酸洗剤であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【００１８】
（６）前記ステンレス鋼材は、クロムを含むステンレス鋼材であることを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【００１９】
（７）携帯型の元素分析装置でステンレス鋼材の成分を分析し、分析の結果、ステンレス鋼材の成分が要件を満たしている場合は、ステンレス鋼材の結晶状態の良否検査をすることを特徴とする請求項（１）乃至（６）のいずれかに記載の鋼材の検査方法。
【００２０】
（８）前記ステンレス鋼材を浸漬する弗酸系酸洗い液は透明液体またはゲル状物質であることを特徴とする（２）に記載の鋼材の検査方法。
【発明の効果】
【００２１】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば次のような効果がある。
（１）弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に付け、ステンレス鋼材の変色状態を見ることによってステンレス鋼材の耐腐食性（結晶状態）を検査する。このため、受入現場において、短時間で、容易に、ステンレス鋼材の結晶状態を検査できる。検査は非破壊で行える。これによって、ステンレス鋼材に対して、鋼材から製品に至るトータルプロセスにおける結晶品質を検査することができる。
（２）弗酸系酸洗い液は不動態化酸洗剤であるため、ステンレス鋼材に塗布しても素地を損耗することがない。
（３）検査対象は、クロムを含むステンレス鋼材であるため、フィールド機器の構成部材を検査できる。これによって、流量計に使用するステンレス鋼材の調達先を変更する場合でも、不十分な熱処理工程を経て製造されたステンレス鋼材を受入検査で排除することができる。
（４）結晶状態の検査と成分分析を併用することで、より十分な受入検査を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
図１は本発明にかかる方法の一実施例を示す説明図である。
【００２３】
図１（ａ）に示すように、検査対象となるステンレス鋼材１０に弗酸系酸洗い液２０を塗布する。
検査対象となるステンレス鋼材１０は、例えば、クロムを含むステンレス鋼材である。クロムを含むステンレス鋼材としては、マルテンサイト系のステンレス鋼材、オーステナイト系ステンレス鋼材等がある。一例として、ＪＩＳ規格で定めるＳＵＳ鋼材（例えば、ＳＵＳ３０４）が該当する。
【００２４】
弗酸系酸洗い液２０は、例えば弗化水素酸及び硝酸を成分に含む液である。成分比率の一例としては、弗化水素酸が５ｗｔ％（ｗｔ％は重量％）、硝酸が３１ｗｔ％、その他が６４ｗｔ％がある。
本発明は、ステンレス鋼材の溶接部分に発生する結晶組織の変化を検査するために用いられていた弗酸系酸洗い液を、ステンレス鋼材の結晶状態の良否検査に活用したことを特徴としている。
弗酸系酸洗い液２０は不動態化酸洗剤であるため、ステンレス鋼材に塗布しても素地を損耗することがない。
【００２５】
弗酸系酸洗い液２０のステンレス鋼材１０への塗布は、例えば次のようにして行う。塗布装置３０が容器４０に入った弗酸系酸洗い液を刷毛３１に付けてステンレス鋼材１０の表面に塗る。
なお、これに限らず、刷毛を使って手作業で塗ってもよい。
弗酸系酸洗い液２０をステンレス鋼材１０に塗布してから所定時間、例えば１〜２分間待つ。
【００２６】
所定時間だけ待った後、図１（ｂ）に示すように、ステンレス鋼材１０の表面に錆が発生せず、変色しない場合は、ステンレス鋼材を良品と判定する。この場合のステンレス鋼材の表面は銀白色になっている。
このようなステンレス鋼材の金属組織は図６に示すような固溶化組織になっている。固溶化組織になったステンレス鋼材では、Ｃｒ（クロム）が金属組織内に均等分布していて、耐腐食性が大きい。耐腐食性が大きいため錆が発生しない。
【００２７】
所定時間だけ待った後、図１（ｃ）に示すように、ステンレス鋼材１０の表面に錆５０が付いて茶色に変色した場合は、ステンレス鋼材を不良品と判定する。このようなステンレス鋼材の金属組織は図７に示すような鋭敏化組織になっている。鋭敏化組織になったステンレス鋼材では、結晶粒界の近傍にＣｒの欠乏領域ができ、耐腐食性が低下する。このため、ステンレス鋼材は錆が発生して茶色に変色する。
【００２８】
ステンレス鋼材が良品であるか不良品であるかの判定は、例えば、目視で判断しても、カメラ画像で判断してもよい。カメラ画像で判断する場合は、カメラが撮像した画像と、予め用意した基準画像とを比較し、比較結果に基づいて判別する。
【００２９】
図２は本発明にかかる方法の処理手順を示したフローチャートである。
フローチャートのステップ順に従って説明する。
【００３０】
（Ｓ１）ステンレス鋼材を受け入れる。受け入れたステンレス鋼材に対して以下の手順で検査を行う。
（Ｓ２）弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布する。
（Ｓ３）所定時間、例えば１〜２分間だけ待つ。
【００３１】
（Ｓ４）所定時間が経過したところで、ステンレス鋼材に錆が発生したかどうかを判別する。
（Ｓ５）ステンレス鋼材に錆が発生している場合は、ステンレス鋼材を不良品と判定する。不良品のステンレス鋼材の金属組織は鋭敏化組織になっていて、耐腐食性が低いため、鋼材表面に錆が発生して茶色に変色する。茶色に変色することにより目視の検査でも容易に識別できる。
（Ｓ６）ステンレス鋼材に錆が発生していない場合は、ステンレス鋼材を良品と判定する。良品のステンレス鋼材の金属組織は固溶化組織になっていて、耐腐食性が高く、鋼材表面に錆は発生しない。この場合、鋼材表面は銀白色である。
（Ｓ７）良品のステンレス鋼材を水洗いする。水洗いすることで鋼材の表面に不動態膜ができ、鋼材が錆びにくくなる。
【００３２】
上述した手順の検査であるため、ステンレス鋼材の受入現場で、短時間で容易に行うことができる。
同じ成分のＳＵＳ鋼材でも、鋼材によっては熱処理工程で金属組織が変わってくることがある。このため、図１及び図２に示す本発明の方法により、ステンレス鋼材の受入現場で金属組織の結晶状態を検査する。これによって、熱処理工程が不十分な不良品のステンレス鋼材を受入現場で容易に識別できる。検査はステンレス鋼材に対して非破壊で行える。
【００３３】
なお、実施例では刷毛で弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布しているが、これに限らず、スプレー式の噴霧装置で弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に塗布してもよい。
また、図３に示すように、弗酸系酸洗い液２０を入れた容器６０にステンレス鋼材１０を浸漬してもよい。この場合、ステンレス鋼材１０の変色状態が見られるように、弗酸系酸洗い液２０は透明液体、または透明若しくは半透明のゲル状物質にする。
【００３４】
図４は受入現場で行うステンレス鋼材の検査手順を示したフローチャートである。
フローチャートのステップ順に従って説明する。
【００３５】
（Ｓ１）ステンレス鋼材を入手する。入手したステンレス鋼材に対して以下の手順で検査を行う。
（Ｓ２）ステンレス鋼材の成分を分析する。成分の分析は、図５に示すように携帯型の元素分析装置、例えば携帯型の蛍光Ｘ線分析装置７０でステンレス鋼材１０にＸ線を当てることにより行う。携帯型の蛍光Ｘ線分析装置７０は面状領域ＭにＸ線を当て、この領域について成分分析を行う。携帯型の蛍光Ｘ線分析装置は市販されている。携帯型の蛍光Ｘ線分析装置を用いるため、受入現場で容易に分析ができる。
成分を分析した結果、ステンレス鋼材に含まれる成分比率が規格で定められている要件を満たす場合は、分析結果を「良」とする。例えば、ＪＩＳ規格で定められているステンレス鋼材ＳＵＳ３０４の場合、成分に含まれるＣｒ（クロム）の割合が１８％±許容範囲、Ｎｉ（ニッケル）の割合が８％±許容範囲にあるときは、分析結果を「良」とする。
【００３６】
（Ｓ３）ステンレス鋼材に含まれる成分比率が規格で定められている要件を満たさない場合は、分析結果を「不良」とする。
（Ｓ４）成分の分析結果が「良」である場合は、ステンレス鋼材の腐食検査を行う。この検査は、図１及び図２に示す検査である。弗酸系酸洗い液をステンレス鋼材に付け、ステンレス鋼材の腐食状態をもとに結晶状態の良否を判定する検査である。
腐食検査の結果が「不良」の場合は、ステップＳ３へ行く。
【００３７】
（Ｓ５）腐食検査の結果が「良」の場合は、ステンレス鋼材の磁気検査を行う。この検査では、磁石または磁力線を生成するコイルをステンレス鋼材に当て、このときステンレス鋼材が磁石またはコイルに吸着されるかどうかによって検査する。オーステナイト系のステンレス鋼材は、良品の場合、磁石やコイルに吸着されない。マルテンサイト系のステンレス鋼材は、良品の場合、磁石やコイルに吸着される。
良品のオーステナイト系のステンレス鋼材は、磁石やコイルによって磁化されることがあるため、磁気検査後、必要に応じて脱磁処理を行う。
磁気検査の結果が「不良」の場合は、ステップＳ３へ行く。
（Ｓ６）磁気検査の結果が「良」の場合は、ステンレス鋼材を良品と判定する。
【００３８】
このようにして受入現場で成分分析、腐食検査、磁気検査を容易に行うことができる。
なお、磁気検査は受入現場で行わなくてもよい。
図４の検査で良品か不良品かが曖昧なときは、受入現場とは別の場所で金属顕微鏡を使って鋼材組織を観察してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明にかかる方法の一実施例を示す説明図である。
【図２】本発明にかかる方法の処理手順を示したフローチャートである。
【図３】本発明にかかる方法の他の実施例を示す説明図である。
【図４】受入現場で行うステンレス鋼材の検査手順を示したフローチャートである。
【図５】ステンレス鋼材の成分分析のしかたを示す説明図である。
【図６】金属顕微鏡で観察したステンレス鋼材の金属組織を示した図である。
【図７】金属顕微鏡で観察したステンレス鋼材の金属組織を示した図である。
【符号の説明】
【００４０】
１０  ステンレス鋼材
２０  弗酸系酸洗い液
５０  錆
７０  携帯型の蛍光Ｘ線分析装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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