JPH02310452A - 局部腐食のモニタリング方法 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は局部腐食のモニタリング方法に係り、詳しくは
水又は水を含む媒体に接触する金属の局部腐食の進行状
況をモニターする方法に関する。

［従来の技術］ 配管や熱交換器などにおいて腐食が進行して貫通に至る
とプラントの操業停止など不測の事態を生ずることがあ
るため、腐食を事前に察知する技術が求められている。

腐食の予知方法としては、定期検査時に抜管して侵食深
さを測定し、測定データを統計的に解析して余寿命を予
測したり、過流探傷や超音波探傷等の方法のように非破
壊的に侵食深さを測定する方法が知られている。しかし
、これらの方法では、侵食深さを測定するためにプラン
トの運転を停止しなければならない。しかも、局部腐食
の進行状況を予測することはできず、最終的には検査を
行なわなければ局部腐食の進行状況を知ることはできな
いという欠点がある。

局部腐食の進行速度をモニターする方法としては、腐食
による金属試料の断面積の変化を電気抵抗の変化として
測定する電気抵抗法がある。

［発明が解決しようとする課題］ 上記電気抵抗法でも、局部腐食の進行状況を正確に知る
ことはできない。即ち、金属試料の断面積の変化は、局
部腐食の場合には必ずしも侵食深さに対応しているとは
限らないため、精度のよいモニター結果を得ることがで
きない。

本発明は上記従来の問題点を解決し、金属の局部腐食の
進行速度を高精度にモニターすることにより、金属の侵
食深さ等の局部腐食の進行状況を正確に推定することが
可能な局部腐食のモニタリング方法を提供することにあ
る。

［課題を解決するための手段］ 本発明の局部腐食のモニタリング方法は、水系媒体に接
する金属部材の局部腐食をモニターする方法でありて、
該水系媒体と小孔を介して連通する液溜部と、該液溜部
内の液と接するように設けられた前記金属部材と同材質
の金属片とを備え、該金属片の前記液溜部内の液と接す
る面の面積が前記小孔の開口面積よりも大きいモニター
装置を用い、該金属片と前記金属部材とを電気的に接触
させて、両者の間に流れる電流を測定することにより金
属部材の局部腐食をモニタリングすることを特徴とする
。

本発明において、小孔の開口面積と金属片の接液面積と
の比の百分率は８０％以下、とりわけ１〜５０％とする
のが好適である。

［作　用］ 通常、金属部材の局部腐食は酸素濃淡電池の形成により
、金属の溶解部分（アノード）とその周辺の酸素還元反
応の起こる部分（カソード）との電位差が駆動力となっ
て進行する。

本発明では当該金属部材と同一材質の金属片を液溜部の
内部に配置して液溜部内に模擬的に局部腐食の状態を作
る。そして、カソードとなる金属部材と金属片とが電気
的に接触した時に流れる電流を測定し、その電流値から
局部腐食の進行速度及び侵食深さなどを推定する。

本発明方法は次のように局部腐食（孔食）が相似形状に
進むという局部腐食の進行モデルに対する考察に基いて
創案されたものであるやこの場合、時間ｔにおける届部
腐食量Ａは、 ＝　Ｖ　（ｔ）　　ρ　　　　　　　　　・・・（１）
と表わされる。ところで、ファラデーの法則によると、
次のように腐食量Ｂを求めることができる。

電流から求めた局部腐食内部の腐食量Ｂ＝Ｉ　（ｔ）　
／Ａ　＝　ｉ　ｎ）　　とおくとここで、記号は次の通
りである。

ｌｔ）：時間ｔにおいて金属試片に流れている電流［Ａ
コ ５（ｔ）：時間ｔにおける局部腐食の開孔部を除く内表
面積［ｍ　ｍ’　］ Ｍ　　：金属の原子量Ｃｍ　ｇ　／　ｍ　ｏ　ｘ　ｅ　
］ｎ　　：金属が溶解するときの反応の電子数Ｆ　　＝
ファラデ一定数［９６，５００Ｃ：／ｍａｎ　ｅ］１（
ｔ）：金属試片に流れている電流密度［Ａ／ｍｍ’］Ａ
　　：金属試片接液部の表面積［ｍ　ｍ’　］Ａ＝Ｂで
あるから、（１）、（２）式より、これを整理すると、 局部腐食が相似形状に進行すると仮定すれば所定の期間
、モニター装置を実際の水系にセットし、この状態で電
流値と侵食深さの最大値を実測する。この実測値を（４
）式に代入し演算することによりＫを求める。このに値
を代入した（４）式又は次の（５）式により、当該モニ
ター装置を用いて腐食をモニタリングすることができる
。局部腐食の進行速度は（４）式の微分形で与えられ次
式で表わされる。

ところで、上記モデルにおける模擬的な局部腐食の状態
が、自然に発生する局部腐食と同様の状態となるための
条件として下記の３点が挙げられる。

■　液溜部内部は、被検知対象の水系媒体と液絡がある
こと。

■　液溜部内部の液は、当該金属イオンの酸性の濃厚溶
液であり、塩化物イオン等の腐食性イオンの濃縮が認め
られること。

■　液溜部内部と外部の水系媒体との液絡部分、好まし
くは液溜部３Ｂ内と水系媒体との接触部分は当該金属の
腐食生成物で覆われていること。

上記■〜■の条件を満たすものであれば、液溜部内への
溶存酸素の移動速度が、検知対象となる金属部材（カソ
ード）の表面への移動速度に比べてはるかに小さくなる
ため腐食が確実に発生するようになり、正確なモニタリ
ングを行なうことが可能となる。

上記■条件を達成するために、液溜部と対象水系との液
絡部即ち小孔部の開口面積に比べ、液溜部内において金
属片が液と接する面積（接液面積）を大きく設定するこ
とが必要とされる。

以下に図面を参照して本発明についてさらに詳細に説明
する。

第１図に示す方法は、被検金属部材１自体に花芽は加工
して、液溜部を形成したものである。即ち、チューブ等
の被検金属部材１に細径の小孔よりなる液絡部２及び液
溜部３を形成しである。被検金属部材１と同材質の金属
よりなり、側面を樹脂５等により絶縁処理した金属片４
をこの液溜部３内に差し込んで取り付け、この金属片４
と被検金属部材１とをリード線６により接続しである。

なお、第１図〜第５図において、Ａは電流計、Ｓは腐食
生成物を示す。

このリード線６を流れる電流を検出して金属部材１の腐
食をモニタリングする。モニタリングの実例は実施例１
として後述されている。

第２図に示す方法は、金属部材ＩＡとは別体の絶縁材料
よりなる容器１０Ａを用いたものである。即ち、細径の
小孔よりなる液絡部２Ａと凹穴状の液溜部３Ａが形成さ
れた絶縁容器ＩＡの該液溜部３Ａに被検金属部材ＩＡと
同材質の金属よりなる金属片４Ａを取り付ける。そして
、この金属片４Ａと被検金属部材ＩＡとをリード線６に
より接続し、このリード線６を流れる電流を検出して金
属部材ＩＡの腐食をモニタリングする。モニタリングの
実例は実施例２として後述されている。

第３図に示す方法は、円筒状の貫通孔が形成された絶縁
材料よりなる容器１０Ｂを用いている。

この貫通孔に一端側から被検金属部材ＩＡと同材質の金
属よりなる金属片４Ｂを挿入して固定すると共に、貫通
口の他方の入口部に多孔質物質７を充填しである。つま
り、この多孔質物質７に形成された小孔（オーブンポア
）を利用して液絡部２Ｂを形成し、この液絡部２Ｂの開
口面積を液溜部３Ｂ内における金属片４Ｂの接液面積よ
りも小さくしたものである。

第４図に示す方法は、金属部材ＩＡとは別体の絶縁材料
よりなる容器１０Ｃを用いたものである。即ち、細径の
小孔よりなる液絡部２Ｃと液溜部３Ｃが形成された絶縁
容器１０Ｃの該液溜部３Ｃ内に被検金属部材ＩＡと同材
質の金属よりなる金属片４Ｃを設置する。そして、この
金属片４Ｃと被検金属部材ＩＡとをリード線６により接
続し、このリード線６を流れる電流を検出して金属部材
ＩＡの腐食をモニタリングする。

なお、本発明の方法において、容器１０Ａ。

１０Ｂ、ＩＯＣを構成する材料としては、プラスチック
、セラミック、ガラス等の絶縁性材料が挙げられる。ま
た、第３図に示す方法において、多孔質物質７としては
、多孔質セラミック、多孔質ガラス等の多孔質物質の他
、多孔質物質と同様の機能を発揮する繊維状物質又は微
粒子の充填層、その他、イオン透過膜、特にアニオン透
過膜等の１種又は２種以上を採用することができる。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例について説明する。

実施例１ 第１図に示す方法に従い、軟鋼製チューブ（ＳＴＢ−３
５：公称１９ｍｍφ、肉厚２．１ｍｍ、長さ２０ｃｍ）
よりなる金属部材１の局部腐食のモニタリングを行なっ
た。

即ち、この管状金属部材１の管壁の一部に穿孔加工を行
って液絡部２及び液溜部３を形成した。

そして、側面を樹脂５で絶縁処理した軟鋼片４をこの液
溜部３内に挿入し、樹脂で接着固定した。

そして軟鋼片４と管状金属部材１をリード線６で電気的
に接続した。このようにして形成されたモニター装置を
備えたチューブ内に第１表に示す水質の合成水（水温３
０’ｅ）を流速０　、　３　ｍ／　Ｓで１ケ月間通水し
た。なお、液絡部２及び液溜部３内には合成水が満たさ
れていた。　また、通水にあたり、同一循環系内に、前
記チューブ１と同材質、同形状の軟鋼製チューブ（長さ
１ｍ）を４本取り付け、１週間毎に１本ずつ抜き取って
、最大ｃ食深さを測定した。　通水後１４日日目測定さ
れンご電流値及び実測値からに値を求めたところ、Ｋ＝
１／３であった。このに値を代入した前記（４）式をグ
ラフ化したｄ　（ｔ）　　と時間（日）との相関曲線（
侵食深さのモニタリング値）を第６図に示す。又、実測
された最大侵食深さも同図に示す。

参ｌ　実機冷却水系より採取したＳＳを濁度として３０
度相当添加した。

◆２　ヒドロキシエチルジホスホン酸ソーダ傘３　アク
リル酸−２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体 第６図より、本発明の方法によれば、実際の局部腐食の
状況を正確にモニタリングすることができることが明ら
かである。

実施例２ 第２図に示す方法により、局部腐食のモニタリングを行
なった。

即ち、塩化ビニル製の絶縁容器１０Ａに軟鋼よりなる金
属片４Ａを取り付けたモニター装置を用いて、電気的に
接続し、第２表に示す水質の合成水にて実施例１と同様
の通水試験を行なった。

なお、軟鋼片４Ａの接液部の面積は７ｍｍ”であった。

また軟鋼製チューブは２木取り付けた。試験期間は１０
日とした。通水期間中測定された電流値の変化を第７図
に示す。また、４日月の実測電流値とその時の最大侵食
深さの実測値から、前記（４）式よりに値を求め、この
に値を代入した（４）式のｄ　（ｔ）値（侵食深さ）を
第８図に示す。なお、１０日後の侵食深さの計算値は０
．０４ｍｍであった。

第２表　合成水の水質 傘エ　ホスホノブタン−１，２，４−トリカルボン酸ソ
ーダ ＊２　マレイン酸−イソブチレン共重合体この通水試験
後、チューブの侵食深さの実測値は０．０４ｍｍであり
、本発明方法によると金属部材の侵食を正確にモニタリ
ングできることが認められた。

比較例１ 第５図に示す方法により、局部腐食のモニタリングを行
なった。

即ち、実施例２の循環系内に、軟鋼よりなる金属片４Ｄ
の接液部の面積（７ｍｍ”）と同断面積の液絡部２Ｄを
設けたセンサを設け、実施例２と同様にして通水試験を
行なった。

通水期間中測定された電流値の変化を第７図に示す。ま
た、この電流値及び侵食深さの実測値からに値を求め、
このに値を代入した前記（４）式より求めた。そして、
このに値を代入した（４）式より侵食深さを算出した。

この計算値を第８図に示す。なお、１０日後の侵食深さ
の計算値は０．０７５ｍｍであった。第８図の通り、こ
の比較例１では計算値が実測値から大きく離反すること
が明らかである。即ち、この比較例１の方法では、本発
明の方法に比べて２倍程度の大きな電流が流れ、侵食深
さの推定が不可能であることが明らかである。

［発明の効果コ 以上詳述した通り、本発明の局部腐食のモニタリング方
法によれば、局部腐食の進行状況、即ち侵食深さや侵食
速度等を運転中にリアルタイムで容易かつ正確に推定す
ることが可能とされる。

このため、 ■　適宜薬剤の投入量をコントロールして局部腐食の進
行を抑制できるようになる。

■　局部腐食の進行状況から、余寿命の推定が可能とな
る。

■　運転停止時の検査が不要となる。

■　局部腐食による貫通・澗えい事故を未然に防止でき
るようになる。

等の効果が奥され、各種プラントの安全かつ安定な操業
、及び金属装置部材の寿命の延長を図ることが可能とさ
れる。

【図面の簡単な説明】 第１図、第２図、第３図、第４図及び第５図は局部腐食
のモニタリング方法を説明する断面図、第６図は実施例
１の結果を示すグラフ、第７図及び第８図は実施例２及
び比較例１の結果を示すグラフである。 １、ＩＡ、ＩＢ・・・金属部材、 ２．２Ａ、２Ｂ・・・液絡部、 ３．３Ａ、３Ｂ・・・液溜部、 ４．４Ａ、４Ｂ・・・金属片。 代理人　　弁理士　　重　野　　剛 第３図 第５図 時間（日〕 時間（日）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水系媒体に接する金属部材の局部腐食をモニター
   する方法であって、該水系媒体と小孔を介して連通する
   液溜部と、該液溜部内の液と接するように設けられた前
   記金属部材と同材質の金属片とを備え、該金属片の前記
   液溜部内の液と接する面の面積が前記小孔の開口面積よ
   りも大きいモニター装置を用い、該金属片と前記金属部
   材とを電気的に接触させて、両者の間に流れる電流を測
   定することにより金属部材の局部腐食をモニタリングす
   ることを特徴とする局部腐食のモニタリング方法。