JP6042772B2 - Method of evaluating hydrogen penetration characteristics for metal members - Google Patents
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Description
本発明は、金属から構成された金属部材に対する水素侵入特性を評価する金属部材に対する水素侵入特性評価方法に関する。 The present invention relates to a hydrogen penetration property evaluation method for a metal member that evaluates hydrogen penetration property for a metal member made of metal .
例えば、プレストレスコンクリート構造物や自動車などの部材として、高強度の炭素鋼が広く用いられている。このような高強度鋼など応力が加わった状態における金属部材に水素が侵入すると、元来の金属の特性である靭性が低下する水素脆化現象が生じることがある。水素脆化が起きた金属部材では、設計上の所定の強度が損なわれるため、金属部材自体の破壊、さらには金属部材から構成される構造物の破壊につながる恐れがある。この水素脆化現象は、炭素鋼などの鉄鋼の他、チタンおよびアルミニウムなどの金属でも生じ得る。 For example, high-strength carbon steel is widely used as a member for prestressed concrete structures and automobiles. When hydrogen intrudes into a metal member in a state where stress is applied, such as high strength steel, a hydrogen embrittlement phenomenon may occur in which the toughness, which is a characteristic of the original metal, is reduced. In a metal member in which hydrogen embrittlement has occurred, a predetermined strength in design is lost, which may lead to destruction of the metal member itself and further destruction of a structure composed of the metal member. This hydrogen embrittlement phenomenon can occur not only in steels such as carbon steel but also in metals such as titanium and aluminum.
一方、水素脆化を起こしにくい金属部材には、例えば、鉄を主成分とする金属部材においてはステンレスSUS316Lがある。しかしながら、この材料は、一般の炭素鋼に比べて高価であり、生産性などの点からも炭素鋼の代替にはなり得ない。このため、安価な炭素鋼の中でも水素脆化に対する耐性が高い、言い換えると、水素脆化感受性が低い鋼材の種類を選定する必要がある。または、安価な炭素鋼を水素脆化が問題とならない使用条件で用いる必要がある。これを実現するためには、水素脆化感受性を評価することが重要となる。 On the other hand, as a metal member that hardly causes hydrogen embrittlement, for example, a metal member mainly composed of iron includes stainless steel SUS316L. However, this material is more expensive than general carbon steel, and cannot be substituted for carbon steel in terms of productivity. For this reason, it is necessary to select a type of steel material that has high resistance to hydrogen embrittlement among low-cost carbon steels, in other words, low steel steel susceptibility to hydrogen embrittlement. Or it is necessary to use cheap carbon steel on the use conditions in which hydrogen embrittlement does not become a problem. In order to realize this, it is important to evaluate the hydrogen embrittlement susceptibility.
水素脆化感受性の評価のひとつに、水素侵入量の評価がある。水素侵入量は、例えば、幾種類かの金属部材について,所定の大きさに加工し,加工された各々の金属部材を溶液中に浸漬し、自発的にもしくは電気化学的に金属部材中に水素を侵入させる試験を行い、水素侵入量を測定して評価するものである。この結果、ある水素侵入試験条件で、各々の金属部材における水素侵入量を把握できるので、引張試験などの別の力学的試験を用いて、水素侵入量における各々の金属部材での力学的特性を把握すれば、水素脆化感受性を評価できる。 One of the assessments of hydrogen embrittlement susceptibility is the assessment of hydrogen penetration. The amount of hydrogen intrusion can be determined by, for example, processing several kinds of metal members to a predetermined size, immersing each processed metal member in a solution, and voluntarily or electrochemically adding hydrogen into the metal member. A test for intruding hydrogen is performed, and the amount of hydrogen intrusion is measured and evaluated. As a result, it is possible to grasp the hydrogen penetration amount in each metal member under a certain hydrogen penetration test condition. Therefore, the mechanical characteristics of each metal member in the hydrogen penetration amount can be determined by using another mechanical test such as a tensile test. By grasping, hydrogen embrittlement susceptibility can be evaluated.
また、ある一種の鋼材についての水素脆化感受性の評価の場合であれば、例外を除き、一般には水素侵入量が多いほど、力学的特性は劣ることから、いくつかの使用環境を仮定したいくつかの実験条件において、水素侵入量が多い結果を与える実験条件に相当する使用環境の方が水素脆化は起き易いということが、力学的試験を行わなくても、推定することができる。この水素侵入量の測定に用いられる分析法としては、例えば、昇温脱離分析法がある(非特許文献1参照)。 In addition, in the case of an assessment of hydrogen embrittlement susceptibility for a certain type of steel material, with the exception of general, the greater the amount of hydrogen penetration, the poorer the mechanical properties. Under these experimental conditions, it can be estimated without performing a mechanical test that hydrogen embrittlement is more likely to occur in the use environment corresponding to the experimental condition that gives a result of a large amount of hydrogen intrusion. As an analysis method used for measuring the hydrogen penetration amount, for example, there is a temperature programmed desorption analysis method (see Non-Patent Document 1).
ところで、現在一般には、金属部材の水素侵入量の評価は、所定の大きさに加工した金属部材の全体を用いた分析によりなされている。この分析では、金属部材に対して侵入した水素の全体の量を把握しており、どの金属部材がどの程度の水素侵入の容易性を有しているかを把握することができる。実際に使用される金属部材の表面には、製造段階もしくは製造後の段階において、内部の金属組織に比較して薄い酸化膜が形成されているが、上述した金属部材の水素侵入量の評価では、加工時に、研磨などの方法によってあらかじめ酸化膜が除去されている。これは、金属部材の水素侵入量の評価は、内部の金属組織を対象として行われるためである。 By the way, generally, the evaluation of the hydrogen intrusion amount of a metal member is generally performed by analysis using the whole metal member processed into a predetermined size. In this analysis, the total amount of hydrogen that has intruded into the metal member is grasped, and it is possible to grasp which metal member has a certain degree of ease of hydrogen intrusion. A thin oxide film is formed on the surface of the metal member actually used in comparison with the internal metal structure at the manufacturing stage or after the manufacturing stage. At the time of processing, the oxide film is previously removed by a method such as polishing. This is because the evaluation of the hydrogen intrusion amount of the metal member is performed for the internal metal structure.
しかしながら、実際に使用されている状態における金属部材に対する水素の侵入特性を評価する場合、上述した酸化膜の影響を含めて、内部の金属組織への水素侵入の容易性を評価しなければならない。これに対し、昇温脱離分析法などの金属部材の全体を用いた分析では、上述したように酸化膜を除去して測定を行うため、酸化膜中に侵入した水素の量と、酸化膜の下の内部の金属組織に侵入した水素の量とを分離して評価することはできない。このように、従来の分析方法では、実際に使用されている状態における金属部材に対する水素の侵入特性を評価することは困難であるという問題がある。 However, when evaluating the penetration characteristics of hydrogen into a metal member in a state where it is actually used, it is necessary to evaluate the ease of hydrogen penetration into the internal metal structure including the influence of the oxide film described above. On the other hand, in the analysis using the whole metal member such as the temperature programmed desorption analysis, the measurement is performed by removing the oxide film as described above, so that the amount of hydrogen that has entered the oxide film and the oxide film The amount of hydrogen that has penetrated into the internal metallographic structure underneath cannot be evaluated separately. Thus, in the conventional analysis method, there is a problem that it is difficult to evaluate the invasion characteristics of hydrogen into a metal member in a state where it is actually used.
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、実際に使用されている状態における鋼材などの金属部材に対する水素の侵入特性が評価できるようにすることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to make it possible to evaluate the hydrogen penetration characteristics with respect to a metal member such as a steel material in an actually used state. .
本発明に係る金属部材に対する水素侵入特性評価方法は、対象とする金属部材に対して水素を蓄積する水素蓄積工程と、水素を蓄積した金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定する分布測定工程とを備える。 The method for evaluating hydrogen penetration characteristics for a metal member according to the present invention includes a hydrogen accumulation step for accumulating hydrogen in a target metal member, and measuring a hydrogen distribution in a depth direction from the surface of the metal member that accumulates hydrogen. A distribution measuring step.
上記金属部材に対する水素侵入特性評価方法において、測定された水素の分布より金属部材における表面からの水素の拡散深さを決定する深さ決定工程と、金属部材の表面に形成されている酸化膜の厚さと拡散深さとの比較により金属部材における水素の侵入特性を評価する評価工程とを備える。 In the method for evaluating hydrogen penetration characteristics with respect to the metal member, a depth determining step for determining a diffusion depth of hydrogen from the surface of the metal member from the measured hydrogen distribution, and an oxide film formed on the surface of the metal member by comparing the thickness of the diffusion depth Ru and a evaluation step of evaluating the penetration characteristics of the hydrogen in the metal member.
上記金属部材に対する水素侵入特性評価方法において、分布測定工程は、グロー放電発光分析法により、水素を蓄積した金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定すればよい。また、分布測定工程は、グロー放電質量分析法により、水素を蓄積した金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定してもよい。また、分布測定工程は、二次イオン質量分析法により、水素を蓄積した金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定してもよい。なお、水素蓄積工程は、電気化学的方法により金属部材に対して水素を蓄積すればよい。 In the method for evaluating hydrogen penetration characteristics with respect to the metal member , the distribution measurement step may measure the hydrogen distribution in the depth direction from the surface of the metal member in which hydrogen is accumulated by glow discharge optical emission spectrometry. In the distribution measurement step, the hydrogen distribution in the depth direction from the surface of the metal member storing hydrogen may be measured by glow discharge mass spectrometry. In the distribution measurement step, the hydrogen distribution in the depth direction from the surface of the metal member storing hydrogen may be measured by secondary ion mass spectrometry. In the hydrogen accumulation step, hydrogen may be accumulated on the metal member by an electrochemical method.
以上説明したことにより、本発明によれば、実際に使用されている状態における鋼材などの金属部材に対する水素の侵入特性が評価できるようになるという優れた効果が得られる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain an excellent effect that the invasion characteristics of hydrogen into a metal member such as a steel material in an actually used state can be evaluated.
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図1は、本発明の実施の形態における金属部材に対する水素侵入特性評価方法を説明するフローチャートである。この金属部材に対する水素侵入特性評価方法は、まず、ステップS101で、対象とする金属部材に対して水素を蓄積する(侵入させる)。例えば、電気化学的方法により金属部材に対して水素を蓄積することができる。また、高圧水素雰囲気に金属部材を載置することで、金属部材に対して水素を侵入させるようにしても良い。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flowchart for explaining a method for evaluating hydrogen penetration characteristics with respect to a metal member according to an embodiment of the present invention. In this hydrogen intrusion characteristic evaluation method for a metal member , first, in step S101, hydrogen is accumulated (invaded) into the target metal member. For example, hydrogen can be stored in the metal member by an electrochemical method. Alternatively, hydrogen may be allowed to enter the metal member by placing the metal member in a high-pressure hydrogen atmosphere.
次に、ステップS102で、水素を蓄積した金属部材の表面から深さ方向の水素の分布(濃度分布)を測定する。グロー放電発光分析法,グロー放電質量分析法,または、二次イオン質量分析法により、水素を蓄積した金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定することができる。 Next, in step S102, the hydrogen distribution (concentration distribution) in the depth direction from the surface of the metal member that has accumulated hydrogen is measured. The distribution of hydrogen in the depth direction from the surface of the metal member storing hydrogen can be measured by glow discharge optical emission spectrometry, glow discharge mass spectrometry, or secondary ion mass spectrometry.
このように、新たに水素が蓄積された状態で、金属部材の酸化膜および金属組織における深さ方向の水素の分布を測定しているので、酸化膜を通しての金属組織への水素の侵入特性を把握することができ、次に示すことにより、金属部材における水素の侵入特性が評価できるようになる。 In this way, the hydrogen distribution in the depth direction in the oxide film and metal structure of the metal member is measured in the state where hydrogen is newly accumulated, so the hydrogen penetration characteristics into the metal structure through the oxide film are measured. It can be grasped, and the hydrogen penetration characteristics in the metal member can be evaluated by the following.
ステップS103で、上述したように測定された水素の分布より金属部材における表面からの水素の拡散深さを決定する。次に、ステップS104で、金属部材の表面に形成されている酸化膜の厚さと拡散深さとの比較により金属部材における水素の侵入特性を評価する。ここで、酸化膜の厚さは、水素の分布測定において酸素の分布(濃度分布)も同時に測定することで決定できる。このような深さ方向の水素の分布測定技術では、よく知られているように、水素の分布と同時に、酸素の深さ方向の分布が測定可能である。この酸素の分布測定の結果より、一定の基準を用いて酸化膜の厚さの情報も得られる。なお、酸化膜の厚さについての情報は、他の分析方法によって求めることができる。 In step S103, the diffusion depth of hydrogen from the surface of the metal member is determined from the hydrogen distribution measured as described above. Next, in step S104, the hydrogen penetration characteristics in the metal member are evaluated by comparing the thickness of the oxide film formed on the surface of the metal member with the diffusion depth. Here, the thickness of the oxide film can be determined by simultaneously measuring the oxygen distribution (concentration distribution) in the hydrogen distribution measurement. As is well known, such a hydrogen distribution measurement technique in the depth direction can measure the distribution in the depth direction of oxygen simultaneously with the hydrogen distribution. From the result of the oxygen distribution measurement, information on the thickness of the oxide film can be obtained using a certain standard. Information on the thickness of the oxide film can be obtained by other analysis methods.
上述したように、金属部材における酸化膜および金属組織における水素の分布を測定することで、酸化膜を通した水素の侵入のし易さに対応して金属組織にまで拡散する状態が把握できるようになる。これにより、例えば、ある鋼材では、一部の水素が酸化膜を通して下の金属組織にまで侵入しているものと判断できる。このように酸化膜を通した水素の拡散状態が把握できれば、実際に使用されている状態における水素の侵入特性が把握できるので、例えば、この鋼材は水素がより侵入し易いものと評価できる。 As described above, by measuring the distribution of hydrogen in the oxide film and metal structure in the metal member, it is possible to grasp the state of diffusion to the metal structure corresponding to the ease of hydrogen penetration through the oxide film. become. Thereby, for example, in a certain steel material, it can be determined that a part of hydrogen has penetrated into the underlying metal structure through the oxide film. Thus, if the diffusion state of hydrogen through the oxide film can be grasped, the invasion characteristics of hydrogen in a state in which it is actually used can be grasped.
以下、実施例を用いてより詳細に説明する。 Hereinafter, it demonstrates in detail using an Example.
[実施例]
まず、対象とする金属部材に対して水素を侵入させる(蓄積する)ための装置について図2を用いて説明する。図2は、電気化学的方法により金属部材に対して水素を侵入させる装置の構成を示す構成図である。
[Example]
First, an apparatus for causing hydrogen to enter (accumulate) a target metal member will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration diagram showing a configuration of an apparatus for injecting hydrogen into a metal member by an electrochemical method.
この装置は、容器201に収容したアルカリ性水溶液202と、ガルバノポテンショスタット203とを備える。ガルバノポテンショスタット203には、作用極配線204,対極配線205,参照極配線206が接続している。対極配線205には対極207が接続し、参照極配線206には参照極208が接続している。また、作用極配線204には、対象となる金属部材の試料片211が接続される。これら接続されている試料片211,対極207,参照極208は、アルカリ性水溶液202に浸漬されて用いられる。
This apparatus includes an alkaline
本実施例では、まず、金属部材として炭素鋼製の鋼棒を対象とし、この鋼棒の表面付近から採取した部材を平板状に成形して試料片211としている。また、試料片211においては、酸化膜(自然酸化膜)が形成されている表面領域以外は、封止膜(不図示)を形成し、アルカリ性水溶液202に接触しないようにしている。また、本実施例では、実際に使用する環境としてコンクリート中の鋼材を想定し、アルカリ性水溶液202を用いた。
In this example, first, a steel rod made of carbon steel is used as a metal member, and a sample taken from the vicinity of the surface of the steel rod is formed into a flat plate shape as a
アルカリ性水溶液202は、水酸化ナトリウム0.1M水溶液(pH13相当)とした。なお、このpHは、8〜14の間で、実験者または実験を指示する者が意図する範囲の条件としてよい。また、本実施例では、水素ガスの発生を抑制し、水素の侵入を促進する触媒としてチオシアン酸アンモニウムを1重量パーセントとなるようにアルカリ性水溶液202添加している。実験者または実験を指示する者が意図する範囲の条件で、水素の侵入を促進する他の薬品を添加してもよい。
The alkaline
また、本実施例では、水素の侵入を促進するため、作用極である試料片211と参照極208としての水銀−酸化水銀電極との間の電位を、マイナス1100mVに保持した。この値は、実験者または実験を指示する者が意図する範囲の条件で、水素の侵入を促進する電位としてもよい。また、水銀-酸化水銀電極以外の参照極を用いてもよい。例えば、参照極208として銀塩化銀電極を用い、試料片211と参照極208との間の電位をマイナス500mVからマイナス1500mV程度の間の一定の電位としてもよい。また、本実施例では、ガルバノポテンショスタット203を用いて電位を一定としたが、実験者または実験を指示する者が意図する範囲の条件で、同様のガルバノポテンショスタットを用いて電流を一定としてもよい。
In this example, in order to promote the penetration of hydrogen, the potential between the
本実施例では、電位を保持した状態での浸漬時間を50時間とした。なお、この時間は、実験者または実験を指示する者が意図する範囲の条件で定めてもよい。 In this example, the immersion time in the state where the potential was maintained was set to 50 hours. This time may be determined under conditions within the range intended by the experimenter or the person who instructs the experiment.
以上の水素蓄積条件は、異なる鋼材で構成される部材を用いた複数の試料片における水素の侵入特性を比較するのであれば、すべての試料片に対して一律の条件とする。また、ある一種の鋼材で構成される部材を用いた複数の試料片における水素の侵入特性を比較するのであれば、いくつかの使用環境を仮定したいくつかの実験条件を、実験者または実験を指示する者が意図する範囲で設定すればよい。 The above hydrogen accumulation conditions are made uniform for all sample pieces as long as the hydrogen penetration characteristics of a plurality of sample pieces using members made of different steel materials are compared. In addition, if you want to compare the hydrogen penetration characteristics of multiple specimens using a member made of a certain kind of steel material, you should set up several experimental conditions assuming several usage environments. What is necessary is just to set in the range which the instructor intends.
図3は、ある鋼材Aに対する水素チャージ工程による水素の深さ方向の濃度分布の測定結果の1例について示す特性図である。深さ方向元素分析法は、グロー放電発光分析法である。酸素の深さ方向の濃度分布も併せて示してある。図3において、実線が水素の深さ方向の濃度分布を占めし、点線が酸素の深さ方向の濃度分布を示している。 FIG. 3 is a characteristic diagram showing an example of a measurement result of a concentration distribution in the depth direction of hydrogen in a hydrogen charging process for a certain steel material A. The depth direction elemental analysis method is a glow discharge emission analysis method. The concentration distribution of oxygen in the depth direction is also shown. In FIG. 3, the solid line occupies the concentration distribution in the depth direction of hydrogen, and the dotted line indicates the concentration distribution in the depth direction of oxygen.
グロー放電発光分析法により与えられる横軸はスパッタ時間であるが、同等の鋼材の標準試料を用いる方法によって、横軸をスパッタ時間から相当する深さに換算できる。また、グロー放電発光分析法により与えられる縦軸は、元素ごとの固有の波長の発光強度であるが、水素などの対象元素が既知量含まれた標準試料を用いる方法によって、縦軸を発光強度から相当する濃度に換算できる。また、グロー放電質量分析法や二次イオン質量分析法で与えられる縦軸は、元素ごとの固有の質量のイオン強度であるが、水素などの対象元素が既知量含まれた標準試料を用いる方法によって、縦軸をイオン強度から相当する濃度に換算できる。 The horizontal axis given by the glow discharge optical emission spectrometry is the sputter time, but the horizontal axis can be converted from the sputter time to the corresponding depth by a method using a standard sample of an equivalent steel material. The vertical axis given by glow discharge emission spectrometry is the emission intensity at a specific wavelength for each element, but the vertical axis shows the emission intensity by a method using a standard sample containing a known amount of the target element such as hydrogen. To the corresponding concentration. The vertical axis given by glow discharge mass spectrometry or secondary ion mass spectrometry is the ionic strength of the specific mass of each element, but a method using a standard sample containing a known amount of the target element such as hydrogen The vertical axis can be converted from the ionic strength to the corresponding concentration.
試料片211の表面に形成されている酸化膜の厚さについての情報は、他の分析方法によって求めてもよいが、本実施例では、測定された図3の酸素の深さ方向の濃度分布において、濃度0.01重量パーセントを基準として、この基準以上の濃度を示す表面からの深さを、便宜上、金属部材の侵入特性に影響を与える酸化膜の実質的な厚さと定める。図3の点線の変化から分かるように、実施例においては、鋼材Aによる試料片の酸化膜の実質的な厚さはおおむね4μmである。同様に、図3の水素の深さ方向の濃度分布において、濃度0.0001重量パーセントを基準として、この基準以上の濃度を示す表面からの深さを、便宜上、水素の拡散深さと定める。図3の実線の変化より、水素の拡散深さはおおむね5.5μmである。
Information on the thickness of the oxide film formed on the surface of the
鋼材によって、または、試料片として採取した鋼材の部位によって、酸化膜の厚さは異なるため、酸化膜の実質的な厚さは試料片によって異なる。よって、酸化膜の実質的な厚さと水素の拡散深さとの間の相対的関係を用いて、酸化膜を通しての金属組織への水素の侵入特性を評価する。本実施例では、水素の拡散深さが、酸化膜の実質的な厚さを超えても、酸化膜の実質的な厚さの2倍までにとどまれば、すなわち、水素の拡散深さの酸化膜の実質的な厚さに対する比率が2以下であれば、酸化膜の影響により、金属組織への水素の侵入は小さいと評価する。図3に示す結果では、水素の拡散深さの酸化膜の実質的な厚さに対する比率が2以下であるので、金属組織への水素の侵入は小さいと評価する。この比率は、実験者または実験を指示する者が意図する範囲の条件で設定してもよい。 Since the thickness of the oxide film varies depending on the steel material or the portion of the steel material sampled as the sample piece, the substantial thickness of the oxide film varies depending on the sample piece. Therefore, by using the relative relationship between the substantial thickness of the oxide film and the hydrogen diffusion depth, the hydrogen penetration characteristics into the metal structure through the oxide film are evaluated. In the present embodiment, even if the hydrogen diffusion depth exceeds the substantial thickness of the oxide film, it remains up to twice the substantial thickness of the oxide film, that is, the oxidation of the hydrogen diffusion depth. If the ratio to the substantial thickness of the film is 2 or less, it is evaluated that the penetration of hydrogen into the metal structure is small due to the influence of the oxide film. In the result shown in FIG. 3, since the ratio of the diffusion depth of hydrogen to the substantial thickness of the oxide film is 2 or less, it is evaluated that the penetration of hydrogen into the metal structure is small. This ratio may be set under conditions within the range intended by the experimenter or the person who instructs the experiment.
図4は、ある鋼材Bに対する水素チャージ工程による水素の深さ方向の濃度分布の測定結果の1例について示す特性図である。深さ方向元素分析法は、グロー放電発光分析法である。酸素の深さ方向の濃度分布も併せて示してある。図4において、実線が水素の深さ方向の濃度分布を示し、点線が酸素の深さ方向の濃度分布を示している。 FIG. 4 is a characteristic diagram showing an example of the measurement result of the concentration distribution in the depth direction of hydrogen in the hydrogen charging step for a certain steel material B. The depth direction elemental analysis method is a glow discharge emission analysis method. The concentration distribution of oxygen in the depth direction is also shown. In FIG. 4, the solid line shows the concentration distribution in the depth direction of hydrogen, and the dotted line shows the concentration distribution in the depth direction of oxygen.
図3を用いて説明で用いた取り決めに従えば、図4に示す結果は、鋼材Bによる試料片の酸化膜の実質的な厚さはおおむね2μmであることを示している。同様に、図4に示す結果は、水素の拡散深さは10μm以上であることを示している。図4の結果では、水素の拡散深さの酸化膜の実質的な厚さに対する比率は5以上であり、2以下ではないので、金属組織への水素の侵入は大きいと評価する。 According to the convention used in the description with reference to FIG. 3, the result shown in FIG. 4 indicates that the substantial thickness of the oxide film of the sample piece made of steel B is approximately 2 μm. Similarly, the results shown in FIG. 4 indicate that the hydrogen diffusion depth is 10 μm or more. In the result of FIG. 4, since the ratio of the diffusion depth of hydrogen to the substantial thickness of the oxide film is 5 or more and not 2 or less, it is evaluated that the penetration of hydrogen into the metal structure is large.
このように、本発明により、酸化膜を通した水素の拡散状態が把握できる。このため、鋼材Aと鋼材Bとについて、実際に使用されている状態における水素の侵入特性を把握し、比較できる。この例では、鋼材Bは鋼材Aよりも、水素がより侵入し易いものと評価できる。 Thus, according to the present invention, the diffusion state of hydrogen through the oxide film can be grasped. For this reason, about the steel material A and the steel material B, the penetration | invasion characteristic of the hydrogen in the state actually used can be grasped | ascertained and it can compare. In this example, it can be evaluated that the steel material B is more easily penetrated by hydrogen than the steel material A.
以上に説明したように、本発明によれば、対象とする金属部材に対して水素を蓄積した後、水素を蓄積した金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定するようにした。また、測定された水素の分布より金属部材における表面からの水素の拡散深さを決定し、酸化膜の厚さと拡散深さとの比較により金属部材における水素の侵入特性を評価するようにした。この結果、実際に使用されている状態における鋼材などの金属部材に対する水素の侵入特性が評価できるようになる。 As described above, according to the present invention, after hydrogen is accumulated in the target metal member, the hydrogen distribution in the depth direction is measured from the surface of the metal member in which hydrogen is accumulated. Further, the hydrogen diffusion depth from the surface of the metal member was determined from the measured hydrogen distribution, and the hydrogen penetration characteristics in the metal member were evaluated by comparing the thickness of the oxide film with the diffusion depth. As a result, it is possible to evaluate the hydrogen penetration characteristics with respect to a metal member such as a steel material in a state where it is actually used.
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。例えば、上述した実施例では、金属部材として鋼材を対象としたが、これに限るものではなく、チタンおよびアルミニウムなどによる金属部材であっても同様である。 The present invention is not limited to the embodiment described above, and many modifications and combinations can be implemented by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention. It is obvious. For example, in the above-described embodiment, the steel member is used as the metal member. However, the present invention is not limited to this, and the same applies to a metal member made of titanium, aluminum, or the like.
201…容器、202…アルカリ性水溶液、203…ガルバノポテンショスタット、204…作用極配線、205…対極配線、206…参照極配線、207…対極、208…参照極、211…試料片。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
水素を蓄積した前記金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定する分布測定工程と、
測定された水素の分布より前記金属部材における表面からの水素の拡散深さを決定する深さ決定工程と、
前記金属部材の表面に形成されている酸化膜の厚さと前記拡散深さとの比較により前記金属部材における水素の侵入特性を評価する評価工程と
を備えることを特徴とする金属部材に対する水素侵入特性評価方法。 A hydrogen accumulation step for accumulating hydrogen on the target metal member;
A distribution measuring step for measuring the distribution of hydrogen in the depth direction from the surface of the metal member storing hydrogen ;
A depth determination step for determining a diffusion depth of hydrogen from the surface of the metal member from the measured hydrogen distribution;
Hydrogen penetration characterization to the metal member, characterized in that it comprises an evaluation step of evaluating the penetration characteristics of the hydrogen in the metal member by the thickness and comparison with the diffusion depth of the oxide film formed on the surface of the metal member Method.
前記分布測定工程は、グロー放電発光分析法により、水素を蓄積した前記金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定することを特徴する金属部材に対する水素侵入特性評価方法。 In the hydrogen penetration characteristic evaluation method according to aspect 1 Symbol mounting metal member,
The method for evaluating hydrogen penetration characteristics with respect to a metal member , wherein the distribution measuring step measures the hydrogen distribution in the depth direction from the surface of the metal member in which hydrogen is accumulated by glow discharge optical emission spectrometry.
前記分布測定工程は、グロー放電質量分析法により、水素を蓄積した前記金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定することを特徴する金属部材に対する水素侵入特性評価方法。 In the hydrogen penetration characteristic evaluation method according to aspect 1 Symbol mounting metal member,
The method for evaluating hydrogen penetration characteristics for a metal member , wherein the distribution measuring step measures the distribution of hydrogen in the depth direction from the surface of the metal member in which hydrogen is accumulated by glow discharge mass spectrometry.
前記分布測定工程は、二次イオン質量分析法により、水素を蓄積した前記金属部材の表面から深さ方向の水素の分布を測定することを特徴する金属部材に対する水素侵入特性評価方法。 In the hydrogen penetration characteristic evaluation method according to aspect 1 Symbol mounting metal member,
The method of evaluating hydrogen penetration characteristics for a metal member , wherein the distribution measuring step measures the distribution of hydrogen in the depth direction from the surface of the metal member in which hydrogen is accumulated by secondary ion mass spectrometry.
前記水素蓄積工程は、電気化学的方法により前記金属部材に対して水素を蓄積することを特徴する金属部材に対する水素侵入特性評価方法。 In the hydrogen penetration characteristic evaluation method with respect to the metal member of any one of Claims 1-4 ,
The method for evaluating hydrogen penetration characteristics for a metal member , wherein the hydrogen accumulation step accumulates hydrogen in the metal member by an electrochemical method.
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