Hydrogen absorption behavior of titanium alloys by cathodic polarization

カソードチャージ法によるチタン合金の水素吸収挙動

石島 暖大 ; 本岡 隆文; 上野 文義  ; 山本 正弘 ; 内山 軍蔵 ; 酒井 潤一*; 横山 賢一*; 多田 英司*; 水流 徹*; 野島 康夫*; 藤根 幸雄*

Ishijima, Yasuhiro; Motooka, Takafumi; Ueno, Fumiyoshi; Yamamoto, Masahiro; Uchiyama, Gunzo; Sakai, Junichi*; Yokoyama, Kenichi*; Tada, Eiji*; Tsuru, Toru*; Nojima, Yasuo*; Fujine, Sachio*

チタン及びTi-5mass%Taは耐硝酸性に優れるため、使用済核燃料再処理施設で使用されているが、放射線分解水素吸収による水素脆化が懸念される。本研究では硝酸中における、チタン及びTi-5%Taの水素吸収及び水素脆化特性を評価するため、カソードチャージ法及びカソードチャージ下におけるSSRTを実施した。その結果、水素化物は金属表面に生成するが、金属内部に成長し難いことが明らかとなった。また、SSRTにおいてチタン及びTi-5%Taは脆化感受性を示さなかった。これらの結果は、チタン及びTi-5%Ta製機器は放射線分解水素を吸収できるが、表面の水素化物に阻害され内部に拡散しないことを示唆すると考えられる。また、表面だけに水素化物が生成するため、チタン及びTi-5%Taは硝酸中にて水素脆化感受性を示し難いものと考えられる。

Titanium and Ti-5mass%Ta alloy has been utilized in nuclear fuel reprocessing plant material because of its superior corrosion resistance in nitric acid solutions. However, Ti alloy have been known to high susceptibility of hydrogen embrittlement. To evaluate properties of hydrogen absorption and hydrogen embrittlement of Ti alloys, cathodic polarization tests and slow strain rate tests (SSRT) under cathodic polarization were carried out. Results show titanium hydrides covered on the surface of metals and hydrides thickness were within m. Ti and Ti-5%Ta did not show hydrogen embrittlement by SSRT under cathodic charging. These results suggested that Ti and Ti-5%Ta could absorb hydrogen. But hydrogen did not penetrate inner portion of the metals more than m in depth because titanium hydrides act as barrier of hydrogen diffusion. It is considered that retardation of hydrogen diffusion hindered hydrogen embrittlement of Ti and Ti-5%Ta alloys.