JPH01263285A

JPH01263285A - 全チタン熱交換器の電気防食方法およびその装置

Info

Publication number: JPH01263285A
Application number: JP63090221A
Authority: JP
Inventors: Noboru Kikuna; 菊名　登; Yuji Nishino; 西野　悠司
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-04-14
Filing date: 1988-04-14
Publication date: 1989-10-19
Anticipated expiration: 2010-01-25
Also published as: JPH076073B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は冷媒として海水が使用される全チタン熱交換器
において、これに接続される配管装置のガルバニック腐
食を防止するために用いられる全チタン熱交換器の電気
防食方法およびその装置に関する。

（従来の技術）一般に、海水を冷却水とする熱交換器９例えば、発電プ
ラントにおける復水器はシェル・アンド・チューブ式が
広く採用されている。この復水器の冷却管は海水と直接
に接触するので冷却管には腐食しにくい貴なる金属２例
えば、アルミニウム黄銅を主とする銅合金が、また復水
器管板にはネーバル黄銅板等が使用されている。一方、
復水器水室ならびに復水器に接続する機器、配管には鋼
が使用されている。また、計装品の温度計ウェル等には
モネルおよびステンレス鋼が使用されている。

以下１発電プラントの蒸気を水に戻す復水器ならびに当
該復水器に近接する機器、配管および計装品についての
一例を第１１図を用いて説明する。

蒸気タービンから排出された蒸気１は復水器２に導かれ
、復水器２の内部に冷却海水を流通させた複数の冷却管
３の外表面に接触して冷却され、凝縮して復水となる。

この復水は復水ポンプ４により復水器２から発電プラン
トでの再使用のため回収され、図示しない給水加熱器に
送水される。

一般に、復水器２の冷却管３にはアルミニウム黄銅管が
使用されている。一方、冷却海水６は、−般に、タール
エポキシ樹脂等の防食性塗装または被覆材を施した炭素
鋼鋼板製の入口循環水管７を通って供給され、入口水室
８を経て上述したアルミニウム黄銅管製の冷却管３の内
側を通り、蒸気１の熱を冷却管３を介して吸収し、温度
上昇しながら、出口水室９および出口循環水管ｌＯを経
て放出口（海）へ排出される。そして、上記の入口循環
水管７および出口循環水管１０には、一般に、冷却海水
６の停止および切換等を行なうバタフライ弁】１や、温
度、圧力等を検出および監視する温度計１２（温度検出
座）および圧力計１３（圧力検出座）が取付けられてい
る。また、冷却管３の内面の清浄度を維持するためのボ
ール洗浄装置が設置されている。即ち、冷却海水中より
ボール捕集器１４により回収された洗浄ボールは、ボー
ル再循環管１５に導かれてボール循環ポンプ１６を通っ
てボール回収器１７に運ばれ、そこから再びボール注入
管１８により入口循環水管７内を流れる冷却海水中に注
入され、これを繰り返すことにより冷却管３の内面に付
着した異物等を取り除く。

また、入口循環水管７と入口水室８．出口水室９と出口
循環水管１０の接続にはゴム製の伸縮継手１９を取付け
、据付誤差および運転時の微少変位を吸収できるように
している。

さらに、入口水室８および出口水室９には空気抜きのた
め、空気抜管２０およびこの途中には空気抜弁２１が取
付けられている。なお、図中符号２２は管板を示してい
る。

ところで、復水器や循環木管の海水に触れる部分は海水
による腐食防止のため、材料の選定や金属面の塗装また
は防食性被覆材による保護など設計には十分な注意が払
われている。即ち、一般に、腐食現象には酸性環境中の
金属単体が腐食する自然腐食と、異種金属が接触してい
る場合に生ずるガルバニック腐食（以下、電食と略称す
る）がある。この電食は腐食速度が非常に速いため特に
注意しなければならない。電食とは、通常、電気的に接
続されている異種金属が電解質溶液中に置かれると、貴
なる金属は陰極に、卑なる金属を陽極として自然電位差
が形成され、陽極金属が金属イオンとなって電解質溶液
中に溶出し、卑金属が腐食される現象をいう。第１２図
に海水中における金属の自然電位を示す。ここに７種類
の金属の自然電位を示すが、ここではチタンが最つども
食倒の金屑であり、亜鉛が最っとも車側の金属となる。

例えば、海水中で食倒の黄銅と車側の鉄が接水し、黄銅
と鉄が電気的に接続している場合にはこの２つの金属間
の自然電位差Ｖにより車側の鉄がこの電位差により電食
を受けることになる。また、海水中で食倒のステンレス
鋼（不動態）と車側の鉄が接触し、ステンレス鋼（不動
態）と鉄が電気的に接続している場合にはこの２つの金
属間の自然電位差Ｖにより車側の鉄が電食を受ける。他
の金属の組合せでも、同様なことがいえ、これらの２つ
の金属間の自然電位差が大きいほど電食現象は著しく進
む。なお、横軸の電位の単位ＶＳＣＥは飽和甘こう電位
を示す。

これらの現象は発電プラントの海水系にも起こり得る。

例えば、熱交換器に使用されている冷却管、ストレーナ
、弁、温度計ウェル等の計装品の露出金属との間に電食
が生ずる可能性がある。また、この他にも前述の材料と
次のようなものが考えられる。即ち、配管装置類の内面
は鋼表面の腐食を防止するため鋼表面が直接に海水と触
れないように防食性塗装または被覆材が施されている。

しかしながら、何らかの原因により塗装または被覆面が
損傷した場合には鋼表面が海水中に露出することになり
、前述の貴金属材料と卑金属の鋼表面が電気的に接続さ
れると、この２つの金属の自然電位差により車側の鋼表
面が電食を受けることになるや即ち、例えば、上述した
復水器２の冷却管３にアルミニウム黄銅管が、また、復
水器管板２２にはネーバル黄銅板が各々使用されている
場合、入口および出口水室８，９ならびに入口および出
口循環水管７，１０は、通常、鋼板により製作されるた
め、鋼板が車側の金属となる。

これらの入口および出口水室８，９ならびに入口および
出口循環水管７，１０には防食性塗装または被覆材が施
されるのは上述した通つてあるが、これらの塗装または
被覆箇所が施工不良および海水の流れ等により損傷し、
下地である鋼表面が露出すると、前述のように黄銅と鉄
の間の自然電位差のため卑金属の鉄の鋼面が電食を受け
る。

以下、この現象を図を参照して詳しく説明する。

第１３図において、復水器２の出口水室９に被膜損傷部
２３ａが、　また、出口循環水管１ｏにも被膜損傷部２
３ｂが存在していると想定する。従って、被膜損傷部２
３ａ、　２３ｂは鋼表面が露出している。ここで、復水
器２は基礎等によりアース２５がとられており、また、
出口循環水管１０にも配管装置のサポートまたは土中配
管などによりアース２５がとられているものとする。以
上から、出口水室９の被膜損傷部２３ａおよび出口循環
水管１０の被膜損傷部２３ｂから冷却海水６を通って、
管板２２および冷却管３を経て、復水器２の胴を通る電
気的回路が形成され、これにより被膜損傷部２３ａ、　
２３ｂから復水器管板２２．冷却管３へ腐食電流２４が
流れて被膜損傷部２３ａ、　２３ｂが電食されることに
なる。なお、この現象は出口水室９および出口循環水管
１０の間に限られるものでは勿論なく、入口水室８およ
び入口循環水管７についても事情は全く変わらない。

一方、上記現象は冷却管３および管板２２が貴金属とし
て存在する場合について述べたものであるが、第１１図
に示されるボール捕集器１４．ボール注入管１８．バタ
フライ弁１１．温度計１２および圧力計１３の取出部な
どが鉄より貴のステンレス鋼等により構成される場合、
これらのステンレス鋼等と被膜損傷部２３ａ、　２３ｂ
の鉄の間に自然電位差が生じ、前述と同様に卑金属の鉄
が電食を受ける。

この現象についても第１４図を参照して詳しく説明する
。第１４図において、出口循環水管１０にはステンレス
鋼等の材料で製作されたボール捕集器１４が設置され、
これにボール再循環管１５が接続されている。従って、
第１３図で説明したような、出口循環水管１０の被膜損
傷部２３ｂから管板２２．冷却管３に流れる腐食電流２
４の他に、出口循環水管１０の被膜損傷部２３ｂから冷
却海水６を通って、ボール捕集器１４を経て、出口循環
水管１０を通る電気的回路が形成される。　これにより
、被膜損傷部２３ｂからボール捕集器１４に腐食電流２
４が流れ、この場合も被膜損傷部２３ｂが電食されるこ
とになる。　この現象は被膜損傷部２３ｂが復水器２に
近い場合には復水器管板２２および冷却管３の影響を受
け、また、被膜損傷部２３ｂがボール捕集器１４に近い
場合にはボール捕集器１４の影響を受ける。なお、ここ
で述べているステンレス鋼は安定した不動態被膜を有す
るステンレス鋼であり、第１２図に示されるようにステ
ンレス鋼（不動態）の電位は、通常Ｏ〜＝１００ｍＶ　
Ｓ　ＣＥ程度であるが、上記した不動態被膜の厚さが十
分であれば、黄銅の方のがステンレス鋼（不動態）より
も卑となる。

このため、異常な状態が発生しない限りにおいてはステ
ンレス！（不動態）が電食をうけることはない。しかし
、復水器２の運転条件が変り、特別な状態、例えば海水
中の異物等によりステンレス鋼の表面の一部が活性状態
となった場合には、ステンレス鋼の方が卑となって、管
板２２のネーバル黄銅板および冷却管３のアルミニウム
黄銅管との自然電位差が生じ、この場合はステンレス鋼
が電食を受けるにの現象を第１５図を参照して説明する。第１５図におい
て、ここでは出口循環水管１０に設置されるボール捕集
器１４の一部が活性状態となり、他の部分は不動態被膜
に覆われていると考える。そして、このとき、活性状態
が出現した領域は図中のＡ領域にあるものと想定する。

この場合の電気的回路は出口循環水管１０より露出した
ステンレス鋼のボール捕集器１４へ、さらに冷却海水６
を通って、復水器管板２２および冷却管２３を経て、復
水器２の胴を通る回路となる。これにより露出したボー
ル捕集器１４の不動態被膜で覆われた部分からボール捕
集器１４のＡ領域を経て。

管板２２．冷却管３へと腐食電流２４が流れ、この場合
もステンレス鋼のボール捕集器１４がＡ領域を中心とし
て電食されることになる。

このような入口および出口水室８，９ならびに入口およ
び出口循環水管７，１０における電食現象から機器を護
る方法として入口および出口水室８゜９内に防食電流を
流すやり方が広く行なりれている。一方、ボール捕集器
１４等における同様な現象に対してもその近傍に適切な
防食電流を流して電食を防止することも行なおれている
。

以下、これらの対策を中心として電気防食の具体的な方
法を説明する。第１６図において、符号２６は外部電源
電極を示しており、これに防食電流２７を発生するため
の電気防食装置が接続されている。

また、出口水室９の下部には防食電位および電流値を制
御する照合電極２９が取付けられている。この照合電極
２９は電位制御装置３０を介して電気防食装置２８と結
ばれている。なお、ここには示されないが、入口水室８
にも同様の装置が設置され、同様の効果が得られるよう
になっている。

上記構成において、防食電流２７は外部電源電極２６か
ら復水器管板２２．冷却管３．被膜損傷部２３ａ。

２３ｂへ流れ、被膜損傷部２３ａ、　２３ｂより流れる
腐食電流２４（第１３図参照）が消滅させられる。これ
により、被膜損傷部２３ａ、　２３ｂの電食を防止する
ことができる。また、このとき同時に管板２２および冷
却管３の局部的な腐食も防止される。

ちなみに、照合電極２９および電位制御装置３０は電気
防食装置２７の電位および電流値を制御するために設置
され、照合電極２９の取付けられている位置の電位を検
出して電気防食装置２７に帰還させている。通常、陰極
防食を行なう場合にはその金属の自然電位より２００〜
２５０ｍＶ程度卑側にすることによりその金属の防食が
行なわれる。一般に、海水中における鉄の自然電位は第
１２図に示されるようニー　４５０〜−６５０＋＊Ｖ　
Ｓ　ＣＥ程度であり、これから鉄の防食電位が設定され
る。

なお、車側にすればするほど防食効果は高まるが、防食
のための鋼表面に施されるゴム、タールエポキシ樹脂等
の被覆材料は、あまり車側にすると表面が劣化して剥離
するという問題があり、あまり車側に設定することはで
きない。従って、通常は−６５０〜−９００ｍＶ　Ｓ　
ＣＥの範囲に設定される。

一方、出口循環水管１０の経路内にステンレス鋼のボー
ル捕集器１４が設けられる場合にはステンレス鋼の電食
現象に対する備えが必要となる。この場合の電気防食は
ボール捕集器１４を中心として次のように行なわれる。

即ち、第１７図において、符号３１は外部電源電極を示
しており、これに防食電流３２を発生するための電気防
食装置３３が接続されている。また、出口循環水管１０
のボール捕集器１４に隣接する箇所に防食電位および電
流値を制御する照合電極３４が取付けられる。この照合
電極３４は電位制御装置３５を介して電気防食装置３３
と結ばれている。

上記構成おいて、防食電流は外部電源電極３１からボー
ル捕集器１４．被膜損傷部２３へ流れ、被膜損傷部２３
より流れる腐食電流２４（第１３図参照）が消滅させら
れる。これにより被膜損傷部２３の電食を防止すること
ができる。また、このとき同時にボール捕集器１４の孔
食および隙間腐食などの局部的腐食ならびに活性状態の
腐食も防止される。

なお、ここでも照合電極３４および電位制御装置３５は
電気防食装置３３の電流値を制御するために設置され、
照合電極３４の取付けられている位置の電位を検出して
帰還させている。

次に、従来の黄銅系の材料により構成される復水器２の
主要な部分を黄銅よりも責な金属であるチタン材により
構成した復水器において、腐食現象にどのような方法で
対処しているかを説明する。

一般に、このようなチタン材からなる復水器は全チタン
復水器と呼ばれているが、復水器を始めとして周辺機器
、配管および計装品等の構成は第１１図に示したものと
変わるところはない。この種の全チタン復水器の典型的
なものは大型の火力発電プラント、原子力発電プラント
に用いられており、管板２２および冷却管３がチタン材
で製作される。

チタン材からなる管板２２および冷却管３は極めて耐食
性に優れており、海水それ自体による腐食現象に限れば
、これらの部分はほぼ除いて考えてもよい。しかしなが
ら、チタン材以外の金属が全チタン復水器の他の部分構
成材として使用され、またその周辺機器、配管および製
品等にもチタンよりも卑な金属を用いているのは前記し
たとおりであり、チタン材と他の金属と電位差のために
辺側の金属に電食が発生することは避けられない。

これに加えて、全チタン復水器には第１６図および第１
７図で述べられた単に電食現象に対処するのみでは充分
でなく、別の考え方で取組まなければならない問題があ
る。それはチタン材等に特有の現象である水素脆性の問
題である。この水素脆性とは水素の吸収により金属材料
が脆くなる現象で、チタン材を海水中において、約−６
００ｍＶ　Ｓ　ＣＥより辺側に分極させると、水素吸収
が始まることから引き起こされる。従って、第１６図お
よび第１７回に示されるような方法で電食を防止する場
合の防食電位はチタン材が水素脆性を生じないところの
電位に設定する必要がある。

第１８図は上記した点を踏まえて実施される全チタン復
水器における電気防食の施工方法を示している。なお、
図中第１６図および第１７図に示される部分と同一の部
分には同一の符号を付している。

第１８図において、符号３６は外部電源電極を示してお
り、これに防食電流３７を発生するための電気防食装置
３８が接続されている。また、出口水室９の下部および
出口循環水管１０の復水器２側端部には防食電位および
電流値を制御する照合な極３９ａ。

３９ｂが各々設けられている。これらの照合電極３９ａ
。

３９ｂは電位制御装置４０ａ、　４０ｂを介して電気防
食装！！１３８とそれぞれ結ばれている。なお、図中、
符号４１はアースを示している。また、ここには示され
ないが、入口水室８にも同様の装置が設けられ、同様の
効果が得られるようになっている。

」１記構成において、防食電流３７は外部電源電極３６
から管板２２．冷却管３．被膜損傷部２３ａ、　２３ｂ
へ流れ、被膜損傷部２３ａ、　２３ｂより流れる腐食電
流２４（第１３図参照）が消滅させられる。ここで、照
合電極３９ａは出口水室９の下部における電位を検出し
て電気防食装置３８に帰還させているが、この場合の設
定電位はチタン材の水素脆性の発生を回避するうえで一
６００ｍＶＳＣＥよりも食倒になるようにしている。

一方、照合電極３９ａは出口循環水管１０出ロ付近の電
位を検出し、電気防食装置３８に帰還させている。　こ
の場合の設定電位は鉄を対象に−６５０〜−９００ｍＶ
程度に設定される。

なお、ステンレス鋼のボール捕集器１４における電食現
象に対処する方法は第１７図で述べたところと変わると
ころはない。

（発明が解決しようとする課題）上述したように、全チタン復水器では出口水室９および
出口循環木管ｌＯに発生した被膜損傷部２３ａ、　２３
ｂの露出鋼面の電食を防止するために出口循環水管１０
に外部電源電極３６を設け、ここから防食電流３７を、
例えば、出口水室９に存在する被膜損傷部２３ａに向け
て流すようにしているが、　この場合、外部電源電極３
６を極端に出口水室９側に近づけた場合には被膜損傷部
２３ａに防食電流３７が流れると同時に、防食対象外の
管板２２および冷却管３にも防食電流３７が流れ込む。

この損失電流が管板２２および冷却管３に流入すると、
チタン材の分極特性が電流値の大きさにより変動するた
めのチタン材が海水中で示す自然電位より車側の電位を
示すようになる。このため、出口水室９の下部にて照合
電極３９ａが検出する電位がチタン材が水素脆性を起こ
す電位約−６００ｍＶＳＣＥより車側になり、　照合電
極３９ａからの帰還信号が電位制御装置４０ａに導かれ
、電気防食装置３８の防食電位が食倒に制御され、外部
電源電極３６から出される防食電流３７が制限される。

しかし。

このとき防食電位が食倒に制限される結果、鉄の防食電
位である−６５０〜−９００ｍＶ　Ｓ　ＣＥを外れてし
まい、出口水室９の被膜損傷部２３ａの電食を防止する
ことができなくなる。また、同様に出口循環水管１０の
出口水室９に近い被膜損傷部２３ｂの電食を止めること
も適わなくなる。

この対策としては外部電源電極３６を出口水室９から遠
く離れた箇所に設けることが考えられる。

この場合、管板２２および冷却管３に流れる損失電流は
上記した場合と比べると大幅に小さくなり、照合電極３
９ａの検出電位が上述した約−６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥよ
りも食倒になりチタン材の水素脆性は生じない。しかし
ながら、この検出電位が食倒になるということは出口水
室９内全体をみると、照合電極３９ａから遠いところで
はさらに食倒の電位になることであり、例えば被膜損傷
部２３ａの付近は全く防食電流３７が流れなくなってし
まう。

この時、仮に外部電源電極３６を出口水室９から遠く離
すと同時に鉄の防食電位である−６５０〜−９００ｍＶ
　Ｓ　ＣＥを一層卑側に設定することが可能であれば、
対応が比較的容易であり、望ましいと考えられる。

しかしながら、外部電源電極３６が取付けられる出口循
環水管１０の近傍ではこうした対策が採られた場合に次
のような問題を生じる懸念があり、現実に用いられる可
能性はない。すなわち、出口循環木管ｌＯ等の防食のた
めに鋼表面に施されるゴム。

タールエポキシ樹脂等の被覆材料の表面はががる対策に
より一層増大する防食電位および電流値のために劣化が
進み易くなり、鋼表面からこれらの材料が剥離してしま
う危険性があり、大きな問題となる。

このように単に鉄の防食電位−６５０〜−９００ｍＶ　
ＳＣＥを一層卑側に持って行くことは被覆材料側に不都
合が生じるため、好ましくない。

一方、先に述べたように外部電源電極３６の設置場所等
に必要な配慮を欠いている従来の電気防食方法において
は真に電食防止に役立つものとはいえないところがあり
、改善が求められている。

したがって、本発明の目的は熱交換器に使用されるチタ
ン材の水素脆性を抑制し、かつチタン材と共に用いられ
る炭素鋼の部分においても電食現象により鋼表面が腐食
されるのを確実に防止するようにした全チタン熱交換器
の電気防食方法およびその装置を提供することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段）本発明は上記課題を解決するために熱交換器胴に連なる
一対の水室を有し、冷媒としての海水を前記水室の一方
から他方にかけて伝熱管を通つて流すように構成してな
り、その際、各伝熱管は伝熱管を支持する管板と共にチ
タン材を用いて、かつ各水室は水室に連なる配管装置と
共にチタン材よりも電気的に卑な金属材料を用いてそれ
ぞれ製作されてなる全チタン熱交換器の電気防食方法に
おいて、各水室内の全域および各配管装置内の水室に連
なる一定領域の電気的絶縁が好適に保たれるように当該
領域を比較的堅牢な絶縁性材料を用いて被覆し、各水室
および各配管装置内の防食電位を保持するにあたり、各
水室内の管板下部近傍にてチタン材の水素脆性を抑制可
能な電位を、また各配管装置内の絶縁性材料による被覆
領域境界部近傍で少なくとも海水中における鉄の自然電
位よりも卑側の電位をそれぞれ保つように電圧および電
流値を制御することを特徴とする。

また、本発明に係る全チタン熱交換器の電気防食装置は
熱交換器に連なる一対の水室を有し、冷伝熱管を支持す
る管板と共にチタン材を用いて、かつ各水室は水室に連
なる配管装置と共にチタン材よりも電気的に卑な金属材
料をそれぞれ用いて製作１されてなる全チタン熱交換器
において、各水室内の全域および各配管装置内の水室に
連なる一定領域の電気的絶縁が好適に保たれるように当
該領域を比較的堅牢な絶縁性材料を用いて被覆し、各水
室内の管板下部近傍と、各配管装置内の絶縁性材料によ
る被覆領域境界部近傍との照合電極をそれぞれ設けると
共に、これらの地点の防食電位が所定の値を保てるよう
に外部電源電極を前記各水室から一定距離離間して各々
設けたことを特徴とするものである。

（作用）第２図は実験および解析により求められた出口水室およ
び出口循環木管の中心部の電位分布について示している
。図中、縦軸は管中心の電位を示し、横軸はグラフの上
に示した出口水室９および出口循環水管１０の部位を示
している。電位分布は出口循環木管１０内における外部
電源電極３６の位置をそれぞれ変化させて同一の電位（
約−１０００ｍＶ　５ＣＥ）を保つように電圧値を制御
した場合のもので、出口水室９および出口循環水管１０
内の測定された電位を結んで分布曲線（ａ）（ｂ）（ｃ
）として示されている。初めに、（ａ）は外部電源電極
３６の取付位置が理想的であった場合の電位分布であり
、この場合、外部電源電極３６から少し出口水室９側に
寄った位置で約−７７０ｍＶ　Ｓ　ＣＥの電位となり、
出口水室９内では一５００ｍＶＳＣＥよりも責な電位と
なっている。即ち、約−７７０ｍＶ　Ｓ　ＣＥを境界点
としてそれよりも責な電位を示している出口循環水管１
０と、これに続いている出口水室９とは適切な対応が採
れない場合に鋼表面が電食によって容易に侵されてしま
う領域に入っている。一方、約−７７０ｍＶＳＣＥより
も卑な電位を示している出口循環水管１０内の領域は電
気防食の効果が及ぶ領域であり、鋼表面が電食される危
険性は少ない。

上記実験および解析結果により鋼表面が電食によって侵
される危険性のある約−７７０ｍＶ　Ｓ　ＣＥよりも食
倒の電位を示す領域は特に電気的絶縁性の優れた材料を
適用して出口水室９内および出口循環水管１０内の約−
７７０ｍＶＳＣＥより貴な電位を示す領域を被覆する。

一方、約−７７０ｍＶ　Ｓ　ＣＥより卑な電位を示す領
域については鋼表面の腐食抑制を考慮して主として防食
性を有する材料を用いて被覆する。なお、出口循環水管
１０に介装される伸縮継手１９については元々絶縁性材
料により構成（ゴム等）されるため、電気防食の対象か
ら除いて考えてよい。

次に、（ｂ）は外部電源電極３６が（ａ）の場合よりも
出口水室９側に寄っている場合の電位分布である。（ａ
）と比べると、約−７７０ｍＶの電位を示す箇所はより
出口水室９側に近くなっている。即ち、電気防食の効果
が及ぶ領域は（ａ）よりも出口水室９側に近づき、その
全電気的絶縁性を備えた材料による被覆領域は減少する
。しかしながら、出口水室９内の電位は一５００ｍＶＳ
ＣＥを切っている（ａ）と比べて著しく卑側に寄ってお
り、チタン材の水素脆性を伴なう電位−６００ｍＶ　Ｓ
　ＣＥに近づき、仮に、管板２２および冷却管３の汚れ
等から電位が大きく変化して卑側に振れる場合には一６
００ｍＶＳＣＥに達するかも知れず、（ａ）と比べて余
裕の少なぃ（ｂ）はそれだけ水素脆性の危険性が高く、
採用し難いものである。

さらに、（ｂ）と反対に（ａ）からさらに遠い位置に外
部電源電極３６を取付けた場合の電位分布が（Ｃ）とし
て示されている。（ａ）と対比すると、この場合の出口
水室９内の電位はさらに食倒に移り、チタン材の水素脆
性に関しては全く問題にならない電位となる。しかしな
がら、出口循環水管１０内の電位は（ａ）と比べた場合
に約−７７０ｍＶＳＣＥの電位を示す箇所が出口水室９
からみてより遠くなっている。つまり、電気防食の効果
が及ぶ領域の移動により電気的絶縁性を有する材料によ
る被覆領域は拡がり２反対に防食性材料による被覆領域
は狭くなる。このように電気的絶縁性材料による被覆領
域を延ばし、換言すると、電気防食の効果が及ばない領
域を拡げることは万が−の被覆材料の損傷を考慮すると
、より慎重でなければならない。また、経済的にも高価
な絶縁性材料の適用は限度がある。結局、（Ｃ）の電位
分布を示す位置には外部電源電極３６は取付けられず、
被覆領域をより短くするようにこれを配置することにな
る。しかし、先に述べたように電位分布が（ｂ）のよう
になると、今度はチタン材の水素脆性の懸念が強くなる
。従って、（ａ）は電気防食の及ばない領域が少なく、
しかもチタン材の水素脆性が生じない電位分布であると
いえる。

一方、別の実験および解析では外部′電源電極３６付近
の上記実験の電位約−１０００ｍＶ　Ｓ　ＣＥから約−
１，５００ｍＶ　Ｓ　ＣＥに上げて電位分布を測定した
。これが図に破線で示される分布曲線である。（ａ）と
対比するならば、（ａ）よりもさらに電気防食の効果が
及ぶ領域は拡がることは明らかであるが、電位設定を大
きくしただけでは利するところよりも害だけが目立って
大きくなる。すなわち、出口水室９内の電位は一６００
ｍＶ　Ｓ　ＣＥすれすれに近づき、水素脆性が起こる危
険性はますます高くなると共に、−１０１００ＯＳ　Ｃ
Ｅより車側に設定しているために絶縁材料の剥離が生じ
易くなる。

したがって、外部電源電極３６の電位は約−１０００ｍ
ＶｓｃＥを上限とするのが望ましい。

また、防食電位の下限は鉄の海水中の自然電位カー　４
５０〜−６５０ｍＶ　Ｓ　ＣＥ　テあり、約−６５０ｍ
Ｖ　Ｓ　ＣＥとする。

（実施例）以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図において、出口水室９の内部は電気的絶縁性を有
する被覆材料、例えば堅牢な構造のゴム４２で覆われて
いる。この出口水室９の下部には照合電極３９ａが取付
けられ、その電位を一６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥよりも食倒
に設定して、チタン材の水素脆性が起こらないように電
気防食装置３８に検出電位を帰還させている。また、出
口循環水管１０の出口水室９に連なるＬ２の領域につい
ても同様なゴム４２により覆われている。通常、伸縮継
手１９はゴムで作られており、　Ｌ２の領域には鋼表面
の露出部分は存在しない。

また、出口循環木管１０のＬ２以外の領域は防食性を有
する被覆材料であるタールエポキシ樹脂４３で被覆され
ているが、ゴム４２とこのタールエポキシ樹脂４３との
境界部に照合電極３９ｂが設置されている。この照合電
極３９ｂの設定電位は一７７０ｍＶ　Ｓ　ＣＥよりも車
側であり、鋼表面が電食によって侵されないように検出
電位を電気防食装置３８に帰還させている。

一方、電気防食装置３８によって制御される外部電源電
極３６は出口水室９よりり、の距離に取付けられる。　
したがって、電気防食の対象領域はり。

からＬ２を引いたＬｌとなる。

以下、Ｌ３が約４．８ｍ＋出口循環水管１０の内径りが
２．４ｍ、外部電源電極３６の電位が約−１０００ｍＶ
　Ｓ　ＣＥである場合の出口水室内下部の電位、電流値
および出口循環木管内の電位分布の測定結果について述
べる。

初めに、出口水室内下部の電位の変化について説明する
。

第３図において、なお、図中縦軸は出口循環水管１０の
管中心の電位を、また横軸は外部電源電極３６より熱交
換器側への距離をそれぞれ示している。

Ｌ３が約４．８ｍ　（Ｌ、／Ｄ：２）の場合、即ち、外
部電源電極３６から約４．８ｍＭれているところまでの
電位は曲線（ｇ）として示され、出口水室９内下部の電
位が一６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥより貴側にあることが理解
される。この場合、約４．８ｍより約３．３ｍの範囲で
電位が一６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥよりも食倒となり、この
範囲内ではチタン材の水素脆性は発生しない。

ところで、第３図にはり、が約２．４ｍの場合、および
約１．２ｍの場合とが曲線（ｈ）および（ｉ）として示
されている。なお、これらの値は出口循環水管１０の内
径りに対して１．０倍および０．５倍である。

曲線（ｈ）および（ｉ）の電位は一６００ｍＶ　Ｓ　Ｃ
Ｅより常に卑側であるためにチタン材の水素脆性が生じ
る。従って、内径りに対して２倍の距離まで離した（ｇ
）を目標とする必要がある。

次に、電流値の変化について説明する。

第４図において、なお、ここで縦軸は外部電源電極３６
よりの電流値を、また横軸は熱交換器より外部電源電極
３６までの距離をそれぞれ示している。

第４図から距離が約４．８ｍより大きくなると、２アン
ペア弱でほぼ一定となる。また、これより小さくなると
、電流値は急激に上昇する。

次に、出口循環水管ｌＯ内の電位分布について説明する
。　なお、条件は第３図および第４図の場合と同じであ
るが、外部電源電極３６の電位が約−１５００ｍＶ　Ｓ
　ＣＥの場合も示している。

第５図において、なお、図中縦軸は外部電源電極３Ｇよ
り熱交換器側の出口循環水管１０の管中心における電位
を、また横軸は外部電源電極３６より熱交換器側への距
離をそれぞれ示している。

曲線（ｊ）は外部電源電極３６の電位が約−１０００ｍ
ＶＳＣＥの場合の出口循環水管１０の電位分布を示して
いる。電流値によって多少異なるが外部電源電極３６よ
りの距離約２．４ｍ以内が一７７０ｍＶ　Ｓ　ＣＥより
卑側の電位分布となり、鋼表面の防食は所望の結果が得
られる。一方、　これを超える部分（斜線部）は−７７
０ｍＶＳＣＥより貴な電位となって防食効果が得られな
くなる。

曲線（ｊ）と対比するために外部電源電極３６の電位が
約−１５００ｍＶ　Ｓ　ＣＥの場合の出口水室９および
出口循環木管１０の管中心の電位分布が曲線（ｋ）とし
て示されている。電流値によって多少異なるが、外部電
源電極３６よりの距離約４．１ｍ以内が一７７０ｍＶＳ
ＣＥより卑側の電位分布となり、上記電位よりも広い範
囲に防食効果が及ぶが、この電位は出口水室９内下部の
電位を第３図の（ｇ）の如く適正な値に保ツ電位（約−
＋０００ａ＋Ｖ　Ｓ　ＣＥ　）ではなく、これに依存す
ることはできない。

以上の第３図、第４図および第５図に基づくならば、外
部電源電極３６の取付は位置が約４．８ｍのときに防食
効果の得られる範囲は約２．４ｍであるから、Ｌ、＝Ｌ
、−Ｌ□＝　４．８−２．４　＝　２．４となり、約２
．４ｍ以上がこの場合の絶縁性を有する材料による被覆
領域となる。

次に１本発明の他の実施例について説明する。

本実施例では外部電源電極３６の電位が一７７０ｍＶＳ
ＣＥよりも責な電位である約−７００ｍＶに保持される
。

これは、上記実施例に対して電位を食倒に設定して電流
値を下げること、さらに高価なゴムによる被覆領域を減
少させることなどにより経済的な効果をより一層高めた
い場合に特に考えられるやり方である。

第６図において、上記実施例と同様、出口水室９の内部
とこれに連なるＬ２の領域とが堅牢な構造のゴム４２で
被覆され、これらの箇所には鋼表面の露出部分は存在し
ない。なお、Ｌ２の領域には伸縮継手１９が含まれる。

また、出口循環木管１０のＬ２以外の領域がタールエポ
キシ樹脂４３により被覆される。外部電′Ｉｆ！Ｘ電極
３６はこの被覆領域内のり、の位置に設置され、Ｌ、か
らＬ２を引いたＬｌがこの場合の電気防食の対象領域と
なる。

以下、Ｌ、が約３．６ｍ、出口循環木管１０の内径が２
．４ｍ、外部電源電極３６の電位が約−７００ｍＶ　Ｓ
　ＣＥである場合の出口水室９内下部の電位、電流値お
よび出口循環水管１０内の電位分布の測定結果について
説明する。

初めに、出口水室内下部の電位の変化を第７図を参照し
て説明する。なお、図中縦軸は出口循環水管１０の管中
心の電位を、また横軸は外部電源な極３６より熱交換器
側への距離をそれぞれ示している。

Ｌ３が約３．６ｍ　（Ｌ３／Ｄ句１．５）の場合、つま
り外部電源電極３６から約３　、６　ｍ　離れていると
ころまでの電位は曲線（ｅ）として示され、このとき、
出口水室９内下部の電位は一６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥより
も食倒に入るためにチタン材の水素脆性が生じることは
ない。

なお、曲ａ（ｍ）および（ｎ）はり、が０．５ｍ（Ｌ、
／Ｄ句０．２）および０．２４ｍ　（Ｌ、／Ｄ＃０．１
）の場合の電位を示している。何れの場合も一６００ｆ
ｆｉシＳＣＥより車側であるためにチタン材の水素脆性
が発生する。　したがって、内径りに対して１．５倍の
距離まで離すことが必要である。

次に、電流値の変化を第８図を参照して説明する。なお
、ここで縦軸は外部電源電極３６よりの電流値を、また
横軸は熱交換器より外部電源電極３６までの距離を各々
示している。第８図から距離が３．６ｍより大きくなる
と、０．２アンペア弱でほぼ一定となる。また、これに
より距離が小さくなると、電流値は急激に上昇する。

次に、出口循環水管ｌＯ内の電位分布を第９図を参照し
て説明する。

なお、図中縦軸は外部電源電極３６より熱交換器側の出
口循環水管１０の管中心における電位を、また横軸は外
部電源電極３６より熱交換器側への距離をそれぞれ示し
ている。

曲線（ｏ）は外部電源電極３６の電位が約−７００ｍＶ
ＳＣＥの場合の出口循環水管１０の電位分布を示してい
る。電流値によって多少異なるが、外部電源電極３６よ
りの距離約１．７ｍ以内が約−６５０ｍＶ　Ｓ　ＣＥよ
り車側の電位分布となり、鋼表面の防食はほぼ問題のな
い領域となる。一方、これを超える部分（斜線部）は約
−６５０ｍＶ　Ｓ　ＣＥより食倒となり防食効果が得ら
れなくなる。

以上の第７図、第８図および第９図に基づくならば、外
部電源電極３６の取付位置が約３．６ｍのときに防食効
果の得られる範囲は約１．７ｍであるから、　１２＝Ｌ
、−Ｌ１＝３．６−１．７＝１．９となり、　約１．９
ｍ以上がこの場合の電気的絶縁性を有する材料による被
覆領域となる。

本実施例の出口循環木管１０設定電位は鉄の海水中の自
然電位の限界にあり、上記実施例の一７７０ｍＶｓｃＥ
よりも食倒になるために信頼性は幾分損なわれることに
なるが、経済性を重視する場合、本実施例により相応の
効果を得ることが可能となる。

さらに、第１０図を参照して上記各実施例と異なる方法
を説明する。第１０図において、本実施例の構成は第６
図に示される方法を一歩進めて照合電極４４ａ、　４４
ｂが亜鉛材から鋼材に変更され、その設定電位につき、
鉄の海水中の自然電位とするものである。すなわち、鋼
材の照合電極を使用した場合、照合電極４４ａ、　４４
ｂ近傍の電位が鉄の海水中の自然電位より食倒になった
ときに、照合電極自身の電位を直ちに検出し、防食電流
を流すこと、−方、鉄の海水中の自然電位より車側にな
った場合にはこれを直ちに検出し、防食電流を減少させ
ることが可能であり、鋼表面の腐食および防食状態を正
確に把握できる利点がある。通常の亜鉛材等による照合
電極では測定する電位に多少バラツキがあり、誤差が問
題となる。上記実施例の亜鉛材の照合電極の場合設定電
位をどの値にするかも難しく、例えば設定電位を一５５
０ｍＶ　Ｓ　ＣＨにした場合でも、検出電位の時間おく
れ、さらには亜鉛材の自然電位のバラツキ、環境条件に
よるバラツキ。

亜鉛分極時電位のバラツキ等があり、測定電位の誤差を
考慮しなければならないが、鋼材の照合電＋４４４ａ、
　４４ｂを使用することにより、このような誤差を心配
する必要がなくなる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は各水室内の全域および各配
管装置内の水室に連なる一定領域の電気的絶縁が好適に
保たれるように当該領域を比較的堅牢な絶縁性材料を用
いて被覆し、各水室および各配管装置内の防食電位を保
持するにあたり、各水室内の管板下部近傍にてチタン材
の水素脆性を抑制可能な電位を、また各配管装置内の絶
縁性材料による被覆領域境界部近傍で少なくとも海水中
における自然電位よりも車側の電位をそれぞれ保つよう
に電圧および電流値を制御しているので、チタン材の水
素脆性が発生する心配がなく、しかも炭素鋼からなる部
分の電食現象が確実に防止されるという優れた効果を奏
する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に適用される装置の一実施例を示す
構成図、第２図は本発明における電位の分布状態を示す
電位分布図、第３図は第１図に示される実施例に係る出
口室内下部における電位の変化を示す特性図、第４図は
同電流値の変化について示す特性図、第５図は同出口循
環木管内の電の位の分布状態を示す特性図、第６は本発明方法に△ 適用される装置の他の実施例を示す構成図、第７図は第
６図に示される実施例に係る出口水室下部における電位
の変化を示す特性図、第８図は同電流値の変化について
示す特性図、第９図は同出口循環水管内の電位分布状態
を示す特性図、第１Ｏ図は本発明のさらに異なる実施例
を示す構成図、第１１図は従来技術による復水器とそれ
に接続される配管装置を示す系統構成図、第１２図は海
水中における各種金属の自然電位について示す特性図、
第１３図、第１４図および第１５図は復水器における電
食現象について示す説明図、第１６図、第１７図および
第１８図は従来の復水器における電気防食装置の一例を
示す構成図である。２・・・復水器　　　　　３・・・冷却管７・・・入口
循環水管　　８・・・入口水室９・・・出口水室　　　
　ｌＯ・・・出口循環水管２２・・・管板　　　　２６
．３１．３６・・・外部電源電極２８、３３．３８・・
・電気防食装置２９、３４．３９ａ、　３９ｂ−照合電極４２・・・ゴ
ム　　　　　４３・・・タールエポキシ樹脂代理人　弁
理士　則　近　憲　佑同　　第子丸　健第１図＾錫中第３図然交巾町器より電本ｋまひｙＩ象（ｒｓ）１ンヤよすの
距潟＊＜ｒｎ＞第５図第６図第７図熱ダオ灸違−より電車Ｖまで°の工Ｅ６奮（ｍ）第８図？、本廊よりの距責創（ｍ）第９図第１１図第１２図第１３１ＸＵ第１４図第１５図第１６図第１７図第１８図手続釘１１正書（自発）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）熱交換器胴に連なる一対の水室を有し、冷媒とし
ての海水を前記水室の一方から他方にかけて伝熱管を通
つて流すように構成してなり、その際、前記各伝熱管は
該伝熱管を支持する管板と共にチタン材を用いて、かつ
前記各水室は該水室に連なる配管装置と共にチタン材よ
りも電気的に卑な金属材料を用いてそれぞれ製作されて
なる全チタン熱交換器の電気防食方法において、前記各
水室内の全域および各配管装置内の水室に連なる一定領
域の電気的絶縁が好適に保たれるように当該領域を比較
的堅牢な絶縁性材料を用いて被覆し、前記各水室および
各配管装置内の防食電位を保持するにあたり、前記各水
室内の管板下部近傍にてチタン材の水素脆性を抑制可能
な電位を、また前記各配管装置内の絶縁性材料による被
覆領域境界部近傍で少なくとも海水中における鉄の自然
電位よりも卑側の電位をそれぞれ保つように電圧および
電流値を制御することを特徴とする全チタン熱交換器の
電気防食方法。
（２）各水室内の全域および配管装置内の該水室下部よ
り約２．４ｍの領域を絶縁性材料を用いて被覆し、各水
室および配管装置内の防食電位を保持するにあたり、各
水室内の管板下部近傍にて約−６００ｍＶＳＣＥの電位
を、また各水室の下部から約２．４ｍ離れた地点で約−
７７０ｍＶＳＣＥの電位をそれぞれ保つように電圧およ
び電流値を制御することを特徴とする請求項１記載の全
チタン熱交換器の電気防食方法。
（３）熱交換器胴に連なる一対の水室を有し、冷媒とし
て海水を前記水室の一方から他方にかけて伝熱管を通つ
て流すように構成してなり、その際、前記各伝熱管は該
伝熱管を支持する管板と共にチタン材を用いて、かつ前
記各水室は該水室に連なる配管装置と共にチタン材より
も電気的に卑な金属材料をそれぞれ用いて製作されてな
る全チタン熱交換器において、前記各水室内の全域およ
び各配管装置内の水室に連なる一定領域の電気的絶縁が
好適に保たれるように当該領域を比較的堅牢な絶縁性材
料を用いて被覆し、前記各水室内の管板下部近傍と、前
記各配管装置内の絶縁性材料による被覆領域境界部近傍
とに照合電極をそれぞれ設けると共に、これらの地点の
防食電位が所定の値を保てるように外部電源電極を前記
各水室から一定距離離間して各々設けたことを特徴とす
る全チタン熱交換器の電気防食装置。
（４）外部電源電極の設置場所が各水室の下部から約４
．８ｍ離れた配管装置内に設けられていることを特徴と
する請求項３記載の全チタン熱交換器の電気防食装置。