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超々臨界火力発電用鉄-クロム合金の水蒸気酸化機構と保護性酸化皮膜の剥離の抑制

研究課題

研究課題/領域番号 12450291
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 材料加工・処理
研究機関東京工業大学

研究代表者

丸山 俊夫  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (20114895)

研究分担者 尾山 由紀子  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (00345373)
南口 誠  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助手 (90272666)
河村 憲一  東京工業大学, 大学院・理工学研究科, 助教授 (50270830)
研究期間 (年度) 2000 – 2002
研究課題ステータス 完了 (2002年度)
配分額 *注記
14,600千円 (直接経費: 14,600千円)
2002年度: 3,700千円 (直接経費: 3,700千円)
2001年度: 3,300千円 (直接経費: 3,300千円)
2000年度: 7,600千円 (直接経費: 7,600千円)
キーワード水蒸気酸化 / 鉄-クロム合金 / 過熱器 / 保護性酸化皮膜 / 内部酸化層 / ボイド生成 / 化学ポテンシャル分布 / 剥離 / 高温水蒸気酸化 / Fe-Cr合金 / ポテンシャル分布 / マグネタイト / ボイド形成 / フェライト鋼 / 非晶質SiO_2 / 鉄-クロムスピネル / フェライト系Cr鋼 / 酸化機構 / プロトン / Fe_3O_4 / (Fe,Cr)_3O_4
研究概要

Fe-Cr系の合金は火力発電用のボイラー材料として長年使用されており、実機による多くのデータが集積されているが、その水蒸気酸化機構は未だ不明であり、実操業上の問題である酸化皮膜の剥離性についての解明が急務である。発電効率の向上の観点から超々臨界火力発電が期待されているなか、本研究は水蒸気酸化機構の解明と保護性酸化皮膜の剥離の抑制について研究したものである。本研究では酸化初期からの皮膜組織の形成過程を、詳細に検討し、皮膜の成長過程を明らかにした。また、皮膜酸化物層には剥離を支配する多くのボイドが存在するが、酸化過程における皮膜中の化学ポテンシャル分布を予測して、物質収支の観点からボイド形成を取り扱えることを提案した。さらに,水蒸気酸化固有の問題として,水蒸気から酸化皮膜中に非平衡的にプロトンが溶解し,これが組織形成,特にボイドの形成に大きく影響していることを示唆した。プロトンの溶解量や透過速度に関する定量的な研究は、研究手法は確立したものの、時間的な制約から十分な量の結果を得るには至らず、今後の課題として継続中である。

報告書

(4件)
  • 2002 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2001 実績報告書
  • 2000 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (15件)

  • [文献書誌] M.Ueda, K.Kawamura, T.Maruyama: "Microstructure Development of Acales Formed in the Early Stage of Steam Oxidation of Fe-Cr Ferritic Alloys at Elevated Temperatures"Materials at High Temperatures. 18(S). 37-42 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ueda, M.Nanko, K.Kawamura, T.Maruyama: "Formation and Disappearance of an Internal Oxidation Zone in the Initial Stage of the Steam Oxidation of Fe-9Cr-0.26Si Ferritic Steel"Materials at High Temperatures. (in print).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 上田光敏, 南口誠, 尾山由紀子, 河村憲一, 丸山俊夫: "Fe-9mass%Cr鋼の高温水蒸気酸化初期に形成される内部酸化層の形成と消失機構"日本学術振興会耐熱金属材料第123委員会研究報告. 44(I). 37-48 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ueda, M.Nanko, T.Maruyama: "Monitoring of Steam oxidation behavior of Fe-Cr ferritic steels using ZrO_2 oxygen sensor"High Temperature Corrosion and Materials Chemistry Proceedings of the Per Kofstad Memorial Symposium. PV99-38. 115-126 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ueda, M.Nanko, Y.Oyama, K.Kawamura, T.Maruyama: "Microstructure Evoluation of Internal Oxidation Zone Formed in the Initial Stage of the Steam Oxidation of Fe-9Cr-0.26Si Ferritic Steel at 973K"High Temperature Corrosion and Materials Chemistry. (submitted).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitsutoshi Ueda, Makoto Nanko, Kenichi Kawamura and Toshio Maruyama: "Microstructure Development of Scales Formed in the Early Stage of Steam Oxidation of Fe-Cr Ferritic Alloys at Elevated Temperatures"Materials at High Temperatures. 18(8). 37-42 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitsutoshi Ueda, Makoto Nanko, Kenichi Kawamura and Toshio Maruyama: "Formation and Disappearance of Internal Oxidation Zone in the Initial Stage of the Steam Oxidation of Fe-9Cr-0.26Si Ferrite Steel"Materials at High Temperatures. In print.

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitsutoshi Ueda, Makoto Nanko, Yukiko Oyama, Kenichi Kawamura and Toshio Maruyama: "Mechanism of Appearance and Disappearance of Internal Oxidation Zone in High Temperature Steam Oxidation of Fe-9mass%Cr Steel"Report of the 123^<rd> Committee on Heat- Resisting Materials and Alloys, Japan Society for Promotion of Science. 44(1). 37-48 (2003)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitsutoshi Ueda, Makoto Nanko and Toshio Maruyama , editors by M. J. McMillan et. al.: "Monitoring of steam oxidation of Fe-Cr fenitic steels using ZrO_2 oxygen sensor in High Temperature Corrosion and Materials Chemistry. Per Kofstad Memorial Symposium PV 99-38"The Electrochemical Society. 115-126 (2000)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Mitsutoshi Ueda, Makoto Nanko, Yukiko Oyama, Kenichi Kawamura and Toshio Maruyama , editors by E. 0pila et al: "Microstructure Evolution of Internal Oxidation Zone Formed in the Initial Stage of the Steam Oxidation of Fe-9Cr-0.26Si Ferritic Steel at 973 K in High Temperature Corrosion and Materials Chemistry IV"The Electrochemical Society(Submitted).

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2002 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Ueda, M.Nanko, T.Maruyama: "Monitoring of Steam Oxidalion Behavior of Fe-Cr Ferritic Steels Using ZrO_2 Oxygen Sensor"Electrochemical Society Proceedings. 99-38. 115-126 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ueda, M.Nanko, K.Kawamura, T.Maruyama: "Microstructure Development of Scales Formed in the Early Stage of Steam Oxidation of Fe-Cr Ferritic Alloys"Materials at High Temperatures. 18(s). 37-41 (2001)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ueda, M.Nanko, K.Kawamura, T.Maruyama: "Formation and Disappearance of Internal Oxidation Zone in the Impal Stage of the steam Oxidation of Fe-9G-0.26s"Materials at High Temperatures. (in press).

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 上田光敏, 南口誠, 尾山由紀子, 河村憲一, 丸山俊夫: "Fe-9mass%Cr鋼の高温水蒸気酸化初期に形成される内部酸化層の形成と消失機構"日本学術振興会耐熱金属材料123委員会研究報告. 44・1. 37-48 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] M.Ueda, M.Nanko, K.Kawamura, T.Maryuyama: "Microstructure Development of Scole Formed in the Early Stage of Steam Oxidation of Fe-Cr Ferritic Alloys at Elevated Temp."Materials at High Temperature. 18・(suppl.). 37-42 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2000-04-01   更新日: 2016-04-21  

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