金属における水素脆化のメカニズム、基礎および評価方法と対策

宇宙も我々の体もほとんど水素でできている。この身近な水素は鋼にとっては厄介な元素で、ppmという極わずかな量で鋼を脆化させる。特に高強度の材料ほど影響を受けやすく、鋼の高強度化を阻んでいて、そのため鋼の理想強度の半分も利用できていない。水素脆化の特徴や微量の水素によってなぜ脆化するのかを理解し、その対策について学ぶ。

1. 水素脆化の基礎
   1. 水素脆化の特徴
      1. 水素脆化の歴史:知られたのは古いが理解が進んだのは最近
      2. 水素脆化の特徴
   2. 鋼の水素の固溶と拡散
      1. 鋼の水素固溶度が低いのはなぜか?
      2. 強度によって水素量や拡散速度が変わるのはなぜか?
   3. 水素はどのようにして鋼に侵入するのか?
      1. 腐食による水素の侵入
      2. 大気中の水蒸気から溶鉄への固溶
      3. 水素ガスからの侵入:安定な水素分子が原子に解離して侵入する不思議な現象
   4. 水素脆化のメカニズム
2. 水素脆化の評価方法と留意点
   1. 水素量の分析
      1. 全水素量と拡散性水素量、その分析法
      2. 水素源となる環境の評価方法
   2. 水素拡散係数の測定方法
      1. 電気化学的水素透過法
      2. 水素放出曲線から水素拡散係数を求める方法
   3. 水素脆化試験の方法と留意点
      1. 引張試験:SSRT (Slow Strain Rate Testing)
      2. 定荷重試験
      3. 低ひずみ試験
      4. 破壊力学試験法
3. 高圧水素ガスによる水素脆化と評価技術
   1. 高圧水素ガス中の曝露試験
      1. 曝露試験で評価できることは?
      2. 水素拡散と水素侵入深さ
   2. 高圧水素ガス中の引張試験
      1. 引張試験で評価できることは?
      2. 評価事例
   3. 高圧水素ガス中の疲労試験
4. その他金属材料の水素脆化
   1. フェライト系ステンレス鋼、オーステナイトステンレス鋼の水素脆化
   2. 高合金、ニッケルの水素脆化
   3. アルミニウム、アルミニウム合金の水素脆化
   4. チタニウム、チタニウム合金の水素脆化
5. トラブル事例と対策
   • 水素脆化の事故事例とその対策について紹介
• 質疑応答・名刺交換