2018 Fiscal Year Research-status Report

Lifetime estimation of corrosion resistant materials in severe dynamic corrosion environment

Research Project

Project/Area Number	17K14579
Research Institution	Saga University
Principal Investigator	佐藤善紀佐賀大学, 理工学部, 助教 (20739362)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	トライボロジー / 電気化学
Outline of Annual Research Achievements	近年，高圧ポンプの耐久性向上及び高精度化の需要が高まり，それに伴い逆止弁に用いられるバルブシート及びバルブボールの異常摩耗が指摘されてきた．特に腐食環境下においては「新生面の露出」と「その腐食」の相乗作用（動的腐食）により激しい摩耗が生じると考えられる．本研究ではこれらの部品間にインパクトフレッティング摩耗が生じているものと捉え，実験的研究を行った．昨年度はインパクトフレッティングにおける衝突角度が摩耗特性に大きな影響を与えていることが明らかとなった．今年度は，研究課題として残されていたスクイーズ作用の影響について，制御周波数をパラメータとして実験を行うことで，摩耗に対しその影響がないことが確認された．またNi基合金の一つであるAlloy690の特殊熱処理及びそれらのインパクトフレッティング試験を行った．特殊熱処理により耐食性が向上することが過去の研究より明らかになっており，それは分極試験から同様の傾向であることが確認された．しかしながら摩耗量に有意な差は見ることができず，摩耗といった新生面の露出が断続的に生じる動的な環境においてはその効果が十分に得られないものと考えられる．ステンレス鋼と比較して+200mV(vs. SCE)以上の高い電位域で摩耗が低減されることが明らかとなり，厳しい腐食環境において高い耐食性，耐摩耗性が期待できることがわかった．また，摩耗試験中のアノード電流から得られた電荷量をファラデー則に適用することで得られた摩耗体積と，形状測定により得られた摩耗体積はほぼ一致した．これはインパクトフレッティング摩耗において電気化学的作用が大きく影響していることを示唆している．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 摩耗試験中の電流の測定により算出された摩耗体積と形状測定により得られた摩耗体積がおおむね一致する結果は，寿命評価の観点からも意義のある結果であるといえる．また，各材料の分極特性についても十分な検討を行うことができた．現状，申請書で作成した研究計画の予定通りに遂行できていると思われる．
Strategy for Future Research Activity	これまで代表的な耐食性材料であるSUS304鋼及びNi基合金の一つであるAlloy690を用い実験を行ってきた．今後の方策として，これら材料の腐食摩耗のモデリングを行う．ASTM G119によれば腐食環境における摩耗量は機械的作用，化学的作用，2つの相乗作用の4つの項に分けられるとされている．本研究ではそのモデルを拡張し，摩耗の予測式を構築することが目標となる．用いる材料はこれまでと同様Ni基合金及びステンレス鋼とし，インパクトフレッティング摩耗に対する時間依存性を評価，検討する．過去の研究より確立された金属の酸化則を得られた摩耗特性に適用する予定であり，さらに周波数分析（FRA）を用い，より厳密な腐食摩耗のモデルの拡張を試みる．
Causes of Carryover	本研究の実験装置における動力源となるピエゾアクチュエータの寿命を約3年と想定し，初年度に余裕を持った申請をしていたが，実験に支障が出る故障等は今年度には生じなかった．また，試験片材料の価格および出張旅費が想定よりも安価であったため，次年度使用額が生じている．