高温高圧水中におけるステンレス鋼すき間内の表面酸化皮膜成長挙動

Surface oxide layer on crevice portion of stainless steel in high temperature high pressure water

相馬 康孝   ; 加藤 千明   ; 山本 正弘 

Soma, Yasutaka; Kato, Chiaki; Yamamoto, Masahiro

高温高圧純水中において低炭素ステンレス鋼のすき間内で生成した表面酸化皮膜をSEM, STEM-EDX、及びRaman分光法により分析した。すき間の幅を制御可能な試験片を用い、すき間の幅や開口部からの距離などの形状的な因子が表面酸化皮膜に及ぼす影響と、その部位における溶存酸素濃度との関係について考察を行った。この結果、すき間部においては、すきま開口部からの距離に依存して、表面酸化皮膜の断面構造及び組成の異なる4つの領域が現れた。すべての領域で皮膜は外層酸化皮膜及び内層酸化皮膜からなる2層構造を有した。外層酸化皮膜の組成は開口部からの距離とともに低溶存酸素側の皮膜に変化した。内層酸化皮膜の厚さは開口部からの一定の距離で最大を示し、それ以上では減少した。これらの酸化皮膜性状の違いは溶存酸素濃度、すき間内部におけるイオン濃縮、及びpHの変化に依存すると推測された。

Surface oxide layers on crevice of 316L stainless steels in high temperature and high pressure water containing 2ppm dissolved oxygen (DO) were investigated by using SEM, STEM, and Raman spectroscopy. Effects of distance from open-mouse of the crevices (Y) and corresponding DO concentration on surface oxide layer were studied. Depending on the Y value, four different regions with different surface oxide layer were observed if the crevice were sufficiently narrow. The oxide layers were consisted of inner and outer oxide layer at the all regions. Change in composition of outer oxide layer clearly showed that the DO concentration decreased with increasing Y value. However, thickness of the inner oxide layer showed maximum value at certain Y value and then, decreased with the Y value. This behavior considered to be brought by differences in the DO concentration, ionic concentration and pH.