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[20251222講演原稿-NIMS戸田.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/a1a5acd1-c169-4bf5-9946-600d88f1cf84/download)

## Creator

[戸田 佳明](https://orcid.org/0000-0002-8343-2890), 小畠 仁奈, [出村 雅彦](https://orcid.org/0000-0002-7308-3041)

## Rights

[In Copyright](http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/)

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[SUS316鋼の酸性超臨界水による初期酸化･腐食量評価](https://mdr.nims.go.jp/datasets/fedc57f4-43c6-43a7-b869-ccb4b809b508)

## Fulltext

SUS316鋼の酸性超臨界水による初期酸化･腐食量評価 Evaluation of Initial Oxidation and Corrosion of SUS316 Steel in Acidic Supercritical Water NIMS 戸田佳明, 小畠仁奈, 出村雅彦 【緒言】2050 年までのカーボンニュートラルを実現するためには、再生可能エネルギーの利用拡大が必須である。その中で超臨界地熱発電は、火山地帯の深部 3～5 km に存在する 400～500℃で 25 MPa以上の超臨界状態にある地熱流体を地上に自噴させ、蒸気タービンを回して発電する方法である。従来の地熱発電よりも大きな発電出力が得られ、外国資源や昼夜･天候に依存することなくベースロード発電が可能になることから、次世代の発電方法として注目されている。超臨界地熱発電が利用する流体は、水素イオン（pH）指数が 2 程度の酸性超臨界水であるが、酸性超臨界水による金属材料の酸化･腐食挙動に関する研究例やデータは皆無であり、それを調べる実験方法も確立されていない。そのため、超臨界地熱流体を採取するための抗井の内枠（ケーシング）に用いる金属材料の選定や開発が進んでいない。本研究では、管状試験片を用いた酸化･腐食試験装置を設計･製作し、酸性超臨界水による SUS316 鋼の酸化皮膜厚さと試験片腐食量の時間変化を評価した。 【実験方法】外径 6.35 mm、肉厚約 1 mm、長さ 50 mmの、市販の SUS316 鋼管を試験片とした。この管状試験片の一方に高圧ポンプとシリンジ式注入器、他方に冷却器と背圧弁を配管で繋いだ装置を製作した（Fig. 1、特開 2025-077240）。背圧弁を閉めて高圧ポンプを作動させ、pH 値を 2 に調整した塩酸溶液をシリンジ式注入器の下部から試験片に圧送し約 24 MPa にした。この状態で電気炉により試験片を 500℃に加熱することで、試験片内部を酸性超臨界水に最長で 96 時間まで曝した。管状試験片の断面の内壁近傍を走査型電子顕微鏡で観察し、酸化皮膜厚さを測定した。また、試験片を腐食させた後の塩酸溶液を回収し、溶液中の金属元素を誘導結合プラズマ発光分光分析法により定量した。溶液中の金属元素は試験片の内壁から均等に溶解したと仮定して、試験片の腐食量を評価した。 【結果】500℃－24 MPa で pH 2 の超臨界塩酸溶液に曝した SUS316 鋼の酸化皮膜厚さ x1 と腐食量 x2の暴露時間 tに伴う変化を、Fig. 2 にそれぞれ赤点と青点で示す。酸化皮膜厚さは直線則で増加した。それに対し、試験片は初期に塩酸溶液中に多く溶解するものの、時間の経過とともに腐食量は低下する傾向が見られた。赤点線と青点線は、実験結果を x1= k1tと x2= (k2t)n式で回帰した結果である。今後は、pH 7 の純水や大気圧中で同様の実験･解析を行い、SUS316 鋼の酸化･腐食に及ぼす pH 値と圧力の影響を解明していきたい。 【謝辞】本研究は科学研究費補助金 25K08550 および日本鉄鋼協会第 35 回鉄鋼研究振興助成により遂行された。NIMS 技術開発･共用部門 表面･バルク分析ユニットの岡田勝行氏と藤井湧氏に塩酸溶液中の金属元素を定量していただいた。 Yoshiaki TODA (National Institute for Materials Science, 1-2-1 Sengen, Tsukuba, Ibaraki 305-0047) Fig. 1 Schematic diagram of the oxidation and corrosion test equipment. Fig. 2 Temporal changes in the thickness of oxide and corrosion of SUS316 steel with exposed by acidic supercritical water at 500 ˚C and 24 MPa.