Development of electrochemical hydrogen permeation measurement for in-situ determination of trapped hydrogen and analysis of hydrogen embrittlement

开发用于原位测定截留氢和氢脆分析的电化学氢渗透测量方法

• 批准号: 22H01822
• 负责人: 伏見 公志
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01822/
• 关键词: 侵入水素量; 高強度鋼; 水素脆化; 水素侵入; 水素捕捉; その場定量; トラップ水素; 非侵入水素

省エネルギー材料として需要の高まる高強度鋼は機械的特性に優れるが、その水素脆化感受性が普通鋼に比べ高い。水素脆化リスクを低減させるため、その前駆過程である水素侵入現象について従来以上の精密な解析が要求されている。水素脆化を誘導する捕捉水素の役割を明らかにするため、本研究では電気化学的水素透過現象における侵入水素、非侵入水素、透過・捕捉水素を高精度にその場解析可能にする新規評価法を開発し、各種鋼材の水素侵入・捕捉量について定量を実現する。本年度、従来の電気化学的水素透過試験法であるDevanathan-Stachurskiセルにチャンネルフロー二重電極法を組み合わせた新しい電気化学測定装置を作製した。この電気化学測定装置を用いて電気化学的水素透過測定を行い、試料の水素侵入面および水素引出面、侵入室内の水素検出電極より得られる各電流値より、水素物質収支を解析、試料内に存在する水素量の時間変化導出を試みた。なお、水素検出電極の捕捉率は白金リファレンス試料を用いて校正した。弱酸性硫酸ナトリウム水溶液中、炭素鋼試料のカソード分極により侵入した試料内水素量は試料の厚さあるい硬さに依存することが明らかになった。試料内水素量と試料板厚の直線関係（切片）から、侵入面水素密度を求めることができた。この侵入面水素密度は試料のビッカース硬さや添加元素濃度に依存することを確認した。また、侵入面のカソード過電圧の増加により侵入水素量が著しく増加し、試料内に過飽和することも示すことができた。

To save energy and materials, high strength steels are required, and their mechanical properties and susceptibility to water embrittlement are higher than those of ordinary steels. Water embrittlement is a process of water intrusion that requires precise analysis. In this study, we developed a new method for evaluating the possibility of field analysis with high accuracy for the induction of water embrittlement and the capture of water in various steels. This year, the Devanathan-Stachurski method for electrochemical determination of water was developed. This electrochemical measuring device is used to measure the transmission of water in the electrochemical process, the water intrusion surface of the sample and the water extraction surface, the water detection electrode in the intrusion chamber to obtain the current value, the analysis of the water substance branch, and the time variation of the water content existing in the sample. The capture rate of the electrode is adjusted by the temperature of the sample. Weak acid sulfuric acid in aqueous solution, carbon steel sample separation, penetration, sample water content, thickness, hardness, etc. The linear relationship between the amount of water in the sample and the thickness of the sample plate (slice) is calculated. The density of the intrusive surface element depends on the concentration of the additive element. In addition, the increase in the overvoltage of the intrusion surface increases the amount of water intrusion, and the supersaturation of the sample is indicated.