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[NRIMNews1982-07.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/388cfd11-1bfd-4ba0-b90e-e9a70dea653a/download)

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越川 隆光

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[金材技研ニュース 1982 No.7](https://mdr.nims.go.jp/datasets/316840ef-0ed9-4daa-a002-6eda0106fef8)

## Fulltext

金属技研ニュース　1982　No.7i①一．ゼEoo一一〇＝蜆⊂o‘垣○コ1000－o〕匝あ○蜆oo．］o－Eo－o呵o］一〇〇〕’0E0f000眈o〇一’o〇一〇一眈○蜆ωEo．由≧里三…ω…Z－ooω］o〕f←金属材料技術研究所給水管の‘‘動脈硬化’’にメス給配水用金属材料の腐食に取り組む　水道の歴史は，古くは古代ローマのアピア水道（BC312年）以前にさかのぽるが，近代的な上水道が発達したのは18世紀後半から20世紀にかけてである。我が国では，1887年（明治20年）の横浜市の水道が最初のものであるとされている。　上水遣の発達には鋳鉄管の開発が大きく寄与し，その後の給配水装置の改良，上水道施設のオートメーション化など，近年の上水道の技術革新はめざましい。ところが，多くのビルの壁の中で人知れず進行している給水管の“動脈硬化”については系統的なデータがなく，配管材料の選定や寿命予損11に対する明確な指針が無かった。　写真は，20年ほど前に建築され最近改修されたビルの給水管の断面である。この給水管は、耐食性を向上させるために亜鉛メッキを施した鋼管であつ，従来，極めて一般的に使われてきたものであるが，亜鉛層はすっかり消失し，腐食生成物によワ断面積が著しく減少している。このようなさび詰まりが生じると，当然通水能力は低下し，赤水や腐食孔からの漏水などの原因にもなる。　水による給配水管の腐食は，水の性質によって著しく異なる。我が国の上水のように飲んで美味ないわゆる軟水は，ミネラル分が管壁に析出してこれを保護する作用が無いため腐食性が強く，その腐食性はおおまかに言って海水と同程度である。このため，我が国ほどプラスチック管やプラスチック被覆管を多用している国はない。　水の性質は環境や社会状況によっても変化し，それが給酉己水系の金属の腐食にも影響する。例えば，源水の汚染が上水での殺菌剤の多用を促し，これが水を酸性化し，それまでは十分使えた亜鉛メッキ鋼管を使えなくしてしまう。また，水価格の高騰や地下水汲み上げ規制による水の循環使用，あるいは中水道の出現などは，給水系の材料選定に新たな問題を提起した。更に，生活水準の向上　　　　　　　　　　　　に伴う給湯設備の普及写；　給水管内面の腐食状況は，銅管の局部腐食，あるいはステンレス鋼タンクの応力腐食割れなどの，それまでには見られなかった腐食事例を招いた。　このように，給配水系の金属材料の腐食は水質の影響を強く受けることから、当研究所では給配水系金属の腐食について，我が国の水質の実情に即した系統的な研究を行っている。給配水管の材料選定・寿命予測に新たな指標ところ変われば腐食も変る　当研究所では，これまでに，わが国で最も一般的である軟水中での給配水管の腐食特性と使用条件の関係を明らかにするために，一連の研究を行ってきた。その中から，腐食の実態調査及び実際の使用環境での腐食試験結果を紹介する。　建築物中に敷設されている給配水管の内面の腐食の実態を調査するため，北海道から沖綱に至る国内3Iヶ所の建物で実用されていた給配水管の一部を切つ出し，204本のサンプルを収集した。そのほとんどが亜鉛メッキ鋼管であ1〕，その多くは使用年数20年程度のものである。　これらの管内面の腐食状況は，水質と配管の通水条件の違いによって異なっている。水道本管から高架水槽までの問は問歌的に高流量と静止が繰り返され，この部分ではほとんどの場合，亜鉛層が消失して厚い鉄さびの層で覆れている。高架水槽から給水主管にかけては水の使用量に応じて流速が常に変化するが，ここでは大きなこぷ状のさびが成長し，給水能力が低下している。配管の末端部では使用頻度によつ腐食状況に差が見られ，東京の事務所ビル剛列では鉄さぴでほとんど閉塞状態の管もみられたが，多くの場合亜鉛層が残存し，局部腐食を呈している。（前頁σ）写真参照）　管内に残存する亜鉛層上の保護被膜はケイ酸亜鉛を主体とするものであり，我が国の水がケイ酸に富むことに由来している。このことは，ケイ酸塩系の腐食抑制剤が亜鉛の保護に有効であることを示している。　…方，給酉己水管材料の腐食と水質との関係を調べるため，東京，大阪，名古屋の3都市の7ヶ所の浄水場で，建築物の配管を模擬した腐食試験を行った。図及び写真は，その結果の一列である。　亜鉛の腐食は，地下水を源水とする砧下浄水場や汚染度の高い源水を処理して上水としている柴島浄水場のように，pHが低く遊離炭酸が高い水において著しく，図に示すように6ヶ月以内に発錆する場合もある。このことは，使用環境が適切でない場合には，亜鉛メッキは有効な防食被覆とはなり得ないことを示している。　炭素鋼管の腐食速度は，短期問の使用では水質依存性が小さいが，長期問になると鍋屋上野および豊野浄水場のように，アルカリ度の小さい水では時問が経過しても腐食速度が小さくなりにくいことが明らかになった。　これらの結果は，給酉己水管の耐食性を高めるためには，アルカリ度の上昇を伴うpH調整が望ましいことを示している。　金属材料は水との親和力が大きいため，さびやすいという大きな弱点を持っている。このような弱点があるにもかかわらず，他の多くの優れた性質のために，水環境でも使用しなければならない　　　　　　　　　㎜　　　場合が多い。この1OOO写真　溶融亜鉛メッキ鋼管（20A）の断剛1年後〕　800↑昌半為600嘱〕姻握盤皿萬400　陶　20020Ao0　2　　6　　　　12　　時　間（月〕　亜鉛メッキ鋼管＾1500昌　工ooo褒嘱陶　500O．140，120，100．08剖o．06］　喫O．04＊o．02入o．oo曲ノ　　6　時　間（月〕炭　素　鋼　管ため，既存の材料の対環境寿命の正当な評価，設計段階での材料選定の指標の確立，環境調整と表面処理による防食対策など，取つ組むべき多くの課題が残されている。図各地の浄水場における，亜鉛メ・ンキ鋼管及び炭素鋼管の腐食による重量減の経時変化。■境｛東京〕　▲砧下（東京〕○朝霞（埼玉〕△金町（東京〕▽鍋屋上野（名古屋）□柴島（大阪〕▼豊野（大阪〕‡記号をOで囲んだものは，発錆があったことを示す。スポットニュ’ス多電極型反応炉で　　　金属超微粒子を製造　当研究所では，商性能磁気テープなどに使える直径1μm以下の金属趨微粒予の製造とその応用について概究を進めているが，この程，の溶融金属一ガス反応装置を設糧した。この装置は、先に当研究所で粥発した水素プラズマと溶請虫金属の反応を杣≡1≡1した金属趨微粒子製造法の技術を適戸稻したもので，6本の放電用電極を有する微粒子発生炉と微粒予の摘集・処理を行うグローブボックスから構成されている。従来の単電極型の発生炉に比べ、圃じ電力でよリ多鐙の微粒子を製遼できるとともに，数種類の金属趨微粒予を圃時に製造することにより超微粒予の混含粉を得ることも可能であり，新しい材料の檸摺発も期侍できる。　　　　　　　　　　　　　（機能材料研究部）　　　　再利用できる無公害鋳型　鋳物工場で用いられている鋳型は溶融金属の熱により老化し，廃砂を生じ，公害，省資源の蘭で間題を生じている。　この聞題を解決するため，鋳型材を繰・遮し再利周できる水溶性鋳型を開発した。この新しい鋳型はアルミナ砂に粘結剤として少盤のアルミン酸ナトリウムとアルミニウム粉末を酉己含したもので，鋳込み後水で型ばらしを行い，アルミナ砂は水洗，乾燥して再利用する。一方，粘結剤は硬化反応後組成の異なるアルミン酸ナトリウムとなリ，水洗液刺こ溶解している。この液を陰陽繭イオン交換膜を交互に配列した浴槽内で電流を通すことによつ，アルミン酸ナトリウムは分離・回収される。このように，鋳型材が繰返し再利周できるところから，従来法に比べ二］スト櫛でも遜色がない。　　　　　　　　　　　　　（金属加工研究部）　　表面処理により　　　　　　モリブデンの靱性改善　原子炉材料としての使用が期待されているモリブデンの靱性は，室温以下になると著しく劣化して脆くなる。この傾向は材料の表面状態によっても大きく左右されるので，モリブデン板の表面に靱性に寓んだ層を形成させることによつ，材料全体の靱憧改善を図った。　イオンプレーティング法を用いて材料の表面にボロンを被覆した後，真空申で短時闘高瀞に加熱して，ボロンを約u璽量pp㎜含んだ厚さ100μm穫度の表面層を形成させた。その結果，破断応力が約24％上昇し，延性一腕性遷移漁度が約20℃低下し，本方法はモリブデンの靱惟改善に有効であることが確かめられた。　　（原子炉材料研究部）　　再熱割れの　　　　　　発生機構の解明に手掛　高張力鋼の溶接熱影饗部には，応力1療去のための焼鈍過穫でしばしば割れ（再熱割れ）が発生する。この割れに鯉因してぜい性破壊が生じる危険性があるため，その防止に陶けて多＜の研究がなされているが，未知の点が多い。　当研究所では80㎏f／㎞㎜2級商張力鋼の再熱割れの発生機構等について歓討している。特に，再熱割れ感受1生に対する不純物の粒界偏析の影響と二次硬化元素の粒界析出の影響を分離する熱サイクルを用いることによiつ，再熱割れ感受性の高い鋼では二次硬化元素の粒界析出の影響度が犬きいことを明らかにした。これは粒界析出物によって，粒界でのクり一プ変形能が低下するためと考えられる。　　　　　　　　　　　　（溶接研究部）　　高速増殖炉の構造健全性のための　　　　溶接部のクリープ破断データ　当研究所では，このほどクリープデータシートNσ32を刊行した。これは304ステンレス鋼厚板（厚さ25蜘皿）を揚材としたサブマージアーク溶接継手のクリープ破断データで，母材，溶接金属及ぴ溶接継手の高猟引張やクり一ブ破断データと共に，その溶接条件の詳舳こついて述べている。世界的にみても溶接継手に関する系統的な設討データは非常に少なく，しかも母材は原子炉級鋼板としてサンプリングされているので，高逮増殖炉の構遭設討上，数璽なデータベースとして活用されよう。　この他，316ステンレス鋼の板及び棒に関するクリープデータシートNσ正4及び工5も，最新のデータ及び10万時閥破断強さの推定値を遺加して増補改訂を行った。　　　　　　　　　　　　　　（クリープ試験部）受託研究・共同研究の現況　当所は，科学技術庁受託研究・規程（科学披術庁　　訓令第143号）等に基づき，外部機関と技術情報劃■1令第36号）によって，金属材料の品質の改善を　　を交換し，試験研究を分担することにより，効率図るために必要な研究を受託している。また、科　　的に研究を行っている。最近2年間におけるテー学技術庁附属研究所等共同研究規定（科学技術庁　　マは表1及ぴ表2のとおりであ糺　　　　　　　　　　　　　　　　表1　最近2年闇における受託研究「…研55　　1　　2　　3　　4　　5　　6　　7　　1　　2　　3懸濁竃解による二・ンケル採取に関するモ拝究薪誓■｛転換煩構造材料のガス分析による腐食養士雑定等に関する微究（繁2次）1慈燧灯ヨ用燃料級覆管材料の隙発（II）引ヨ長装理一1誓……式j験モ汗究i鶏逃炉燃料被覆管のクり一プ芸武験給湯用董1司酉漉：における孔食発生条件に僕1する概究夕一ビン発電機鋤…材の狐サイクルねじリ疲れ特悠圧力容撚構造材料の強1斐安金性妻平価浅に関する研究二・ツケルの夜接懸濁竃解に闘する研究高遼炉燃料被毅管のク■j一プ言式験製鋏研究所腐食防食研究部原子炉材料研究部強力材料研究郁ク　ーj一プ言式験都腐食防食研究部疲れ試験都疲れ試験部婁聖　錫～　弔肝　究　音旧ク　り一プ試験音旧強力材料研究部原子炉材料研究部機能材料研究部疲れ試験普瞳表2 最近2年間における共同研究（昭棚5年度一昭和56宰度）睡o． 微　　　　　究　　　　懸1竃磁界NbヨSn趨電導線材の大容最化に関する研究（玉I）CulnSe2…奪ヨ英半導体に関する破究呼喉予無嚇腕化にf製1するシミュレーション識験による核爵姶炉及ひ高遼璃殖蛎閉金属材料の闘発研究低Zコーティング材料のスパッタ＝jング特性の評価に関する研究（II）TT－500Aロケット8号機による飛行実験ナトりウム中の腐食及び質録移行試験による商遮璃殖炉の燃料被覆管用新含金の開発研究Mg及びTa含金の電子11犬態字宙材料集験のための地一ヒにおける予備実験に関する研究磁気姜己録媒休用金属微粒子の製造法FeSi呈熱電変換索子の実用化に鯛する研究高減蓑能強鰍鋳鉄の製造に関する研究緒エネルギー・高性能フラッシュ溶接の実用化MoC基含金の繭す駿化惟に関する研究TT－500Aロケット9号機による飛行実験獅速籍用高磁場趨電導磁石の研究開発ステンレス鋼製タンクの応力腐食割れに対する電気防食の適周に関する研究慨Zコーティング材料のスパッタりング特性の評価に関する研究m）核融含炉第一壁材料に関する…式験研究極細1多芯Nb－Ti－Hf合金線材の闘発研究核融含炉第一壁材としてのTi化含物コーティング材の評価研究磁気ヘッド期センダスト合金の熱馴…1咄加丁技術に関する研究サイクロトロンによる貝賀身音下クり一プ試験F邊一Ti－O系水素貝亨蔵材料の最産化研究爽同研究者（彰岸）日ユ士襲茱づ乍戸斤愛　　媛　　大　　学理化学研究所日本原子力研究祓字宙開発事薬団動力炉・核燃料闘発事業顯東北大学金属材料研究所字雷　開発事業団東京電気化学］二業　く株）日本楽器製造（株）（株）電元社製作所｛主友電気工業　（株）字宙開発事業団高エネルギー物理学研究所申川防蝕工業（株）日本原子力研究所日本原子力研究所東京芝浦篭気（株）東京芝浦電気　（株）（株）日本製鋼所大同特殊鋼（株）禽短信妙⑱海外出張　斎藤鉄哉　強力材料研究部主任研究官　海洋環境下での鋼の疲労強度に関する研究のため，昭和57年6月16日から昭和58年3月16日まで西ドイツ国へ出張した。　松岡三郎　疲れ試験部主任研究富　電子顕微鏡等による金属材料の疲れ過程の微視組織的研究のため，昭和57年6月29日から昭和58年6月28日までアメリカ合衆国へ出張した。　犬河内翼　金属物理研究部主任研究官　ミュ申問子による金属問化合物と水素の結含性に関する研究のため，昭和57年6月30臼から昭和58年6月29臼まで西．ドイツ国へ出張した。　　　　　　　　通巻　第283号編集兼発行人　　越川隆光印　刷株式会社三興印刷　　　　　　東京都新宿区信濃町12発行所科学技術庁金属材料技術研究所東京都冒黒区中目黒2丁目3番12号〒153電話東京（03）719－2271（代表）