超临界水利用装置用钛合金

本发明涉及处理超临界水的装置，更详细地说，涉及具有能够适用于处理超临界水的装置的耐腐蚀性的金属材料，尤其涉及钛合金。

背景技术：

1、开发了分解二噁英、pcb、氟利昂等有害有机物、将旋转热力发电厂的发电涡轮的蒸汽条件高温高压化等在各种领域中处理超临界水的技术。超临界水为温度374.15℃以上且压力22.12mpa以上的高温高压条件下的水的状态，其特性与大气压中的水、水蒸气不同。因此，超临界水引起的金属材料的氧化/腐蚀现象有可能与水、水蒸气引起的氧化/腐蚀不同。因此，对于构成处理超临界水的装置(以下，也称为超临界水利用装置)的部件，需要提高对超临界水的耐腐蚀性。

2、专利文献1中公开了将jis1种～3种中规定的纯钛或astm 1级～4级中规定的纯钛用作构成超临界水利用装置的容器、配管等的材料。但是，这些纯钛的固溶氧量最大仅容许达到0.4质量％(astm 4级)。另外，jis 4种中规定的纯钛的固溶氧量也为0.4质量％以下。需要采用克罗尔(kroll)法等高度的精炼以从原矿石、废料钛所含的氧化钛中将固溶氧量降低至上述容许值，制造纯钛花费工夫和成本。

3、另一方面，近年来，与通过在钛合金材料中有效利用作为合金元素的氧来降低精炼成本有关的研究一直在推进中。例如，专利文献2中公开了通过含有0.05质量％～0.9质量％的氧并对压延后的织构进行控制来提高延性和强度的钛-氧系材料(ti-o系材料)。但是，引用文献2中并没有与该ti-o系材料的压延板材的耐腐蚀性有关的启示。

4、现有技术文献

5、专利文献

6、专利文献1：日本特开2002-361069号公报；

7、专利文献2：日本特开2019-151893号公报。

技术实现思路

1、发明要解决的问题

2、本发明的目的在于，通过将作为化学成分含有氧的ti-o系材料用作处理超临界水的装置的材料，从而扩大降低了精炼成本的ti-o系材料的可利用性。

3、用于解决问题的手段

4、本发明的ti-o系材料是一种含有作为化学成分的氧的ti-o系材料，氧的含量为0.05质量％以上且3.0质量％以下，剩余部分由钛和不可避免的杂质构成，在将容纳了由所述ti-o系材料构成的试样或由纯钛构成的试样的坩埚和未容纳试样的空坩埚设置于反应器内进行的超临界水氧化试验中，试验后的由所述ti-o系材料构成的试样的每单位面积的重量增量为由所述纯钛构成的试样的每单位面积的重量增量以下，由此实现上述目的。

5、对于上述ti-o系材料，由上述超临界水氧化试验后的试样的截面的扫描型电子显微镜(sem)图像测定的由上述ti-o系材料构成的试样的氧化皮膜的厚度优选为由上述纯钛构成的试样的氧化皮膜的厚度以下。

6、上述ti-o系材料的氧的含量优选为大于0.4质量％且2.0质量％以下。

7、另外，上述ti-o系材料的氧的含量更优选为1.0质量％以上且2.0质量％以下。

8、上述超临界水氧化试验为以下试验条件：

9、在设置有容纳了由上述ti-o系材料构成的试样或由纯钛构成的试样的坩埚和未容纳试样的空坩埚的反应器内注入将溶解氧量调整为0.01mg/l以下且将电导率调整为0.08ms/cm以下的纯水，用电炉将整个反应器加热至500℃，并且用高压定量泵将反应器内加压至22.12mpa以上且23mpa以下的范围而成为超临界状态，将反应器内的坩埚中容纳的试样在超临界水中暴露50.0小时以上，

10、上述纯钛是jis标准或astm标准中规定的纯钛，优选从由jis1种～4种以及astm 1级～4级组成的组中选出。

11、优选的是，由上述ti-o系材料构成的试样以及由上述纯钛构成的试样的每单位面积的重量增量以下述方式计算：

12、用耐水研磨纸对供于超临界水氧化试验的试样的整个表面进行粗研磨，并调整成全部试样达到相同程度的表面粗糙度，然后用千分尺测定各试样的长度、宽度、厚度至1μm的单位，算出各试样的总表面积，

13、将试样脱脂、洗涤后，将试样逐个放入坩埚中，用干燥机干燥后，用电子天平与坩埚一并称量各试样的重量至0.1mg的单位，

14、用电子天平称量用干燥机干燥后的空坩埚至0.1mg的单位，

15、用电子天平称量试验后的容纳了试样的坩埚以及空坩埚至0.1mg的单位，

16、用试验前后的与坩埚一并称量的各试样的重量差减去空坩埚的重量增量，将得到的值除以各试样的总表面积来进行计算。

17、上述ti-o系材料可以通过从由铸造、层叠造型、烧结、压延、锻造、拉拔、挤出组成的组中选出的方法来制作。上述ti-o系材料可以为铸造材料、层叠造型材料、烧结材料，其中，优选为铸造材料。

18、根据本发明的一个方面，提供使用上述ti-o系材料的超临界水利用装置。

19、另外，根据发明的另一方面，提供使用上述ti-o系材料的超临界水利用装置用铸造材料。

20、另外，根据本发明的另一方面，提供上述ti-o系材料在超临界水利用装置中的用途。

21、发明的效果

22、根据本发明，将以往的钛合金材料中在耐腐蚀性方面被识别为有害成分的氧有效用作合金元素，能够将降低了精炼成本的ti-o系材料用作处理超临界水的装置的材料。

技术特征：

1.一种ti-o系材料，其为含有作为化学成分的氧的ti-o系材料，其中，

2.如权利要求1所述的ti-o系材料，其中，

3.如权利要求2所述的ti-o系材料，其中，所述ti-o系材料的氧的含量为大于0.4质量％且2.0质量％以下。

4.如权利要求3所述的ti-o系材料，其中，所述ti-o系材料的氧的含量为1.0质量％以上且2.0质量％以下。

5.如权利要求1所述的ti-o系材料，其中，

6.如权利要求1所述的ti-o系材料，其中，

7.如权利要求1～6中任一项所述的ti-o系材料，其中，所述ti-o系材料为铸造材料。

8.一种超临界水利用装置，其中，其使用权利要求1～7中任一项所述的ti-o系材料。

9.一种超临界水利用装置用铸造材料，其中，其使用权利要求7所述的ti-o系材料。

10.权利要求1～7中任一项所述的ti-o系材料在超临界水利用装置中的用途。

技术总结
本发明提供通过将含有作为化学成分的氧的Ti‑O系材料用作处理超临界水的装置的材料从而降低了精炼成本的Ti‑O系材料。本发明的一实施方式的Ti‑O系材料是一种含有作为化学成分的氧的Ti‑O系材料，氧的含量为0.05质量％以上且3.0质量％以下，剩余部分由钛和不可避免的杂质构成，在将容纳了由所述Ti‑O系材料构成的试样或由纯钛构成的试样的坩埚和未容纳试样的空坩埚设置于反应器内进行的超临界水氧化试验中，试验后的由所述Ti‑O系材料构成的试样的每单位面积的重量增量为由所述纯钛构成的试样的每单位面积的重量增量以下。

技术研发人员：户田佳明,小畠仁奈,盛田元彰,间仁田悠平
受保护的技术使用者：国立大学法人东京海洋大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16