JPH0261079A - 全チタン熱交換器の電気防食装置 - 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】 〔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、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７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の該表面に接触して冷却され、凝縮して復水５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および出口循環木管１０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および出口循環木管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１１や、温度
、圧力等を検出および監視する温度計１２（温度検出床
）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８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
食倒の金属であり、亜鉛が最つども岸側の金属となる。

例えば、海水中で食倒の黄銅と岸側の鉄が接水し、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により岸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）と岸側の鉄が接触し、ステンレスｍ（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により岸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、横軸の電位の岸側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岸側の鋼表
面が電食を受けることになる。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、鋼板が岸側の金属となる。

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りであるが、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９図において、復水器２の出口水室９に被膜損傷部２
３ａが、　また、出口循環水管１０にも被膜損傷部２３
ｂが存在していると想定する。従って、被膜損傷部２３
ａ、　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ｌＯ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の銅を通る電気
的回路が形成され、これにより被膜損傷部２３ａ、　２
３ｂ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１
０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７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１０図を参照して詳しく説明する
。第１０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ｗ４環管１５が接続されている。従って
、第９図で説明したような、出口循環水管ｌＯ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に他に、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
木管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ＩＦＪを有する
ステンレス鋼であり、第８図に示されるようにステンレ
ス鋼（不動態）の電位は、通常０〜−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
ンレス鋼（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。

この現象を第１１図を参照して説明する。第１１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５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われている。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われている
。

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１２図において、符号２６は犠牲陽極
を示しており、これに防食電流２７を発生するために取
り付けられている。

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は犠牲陽極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９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及び冷却管３の局
部的な腐食も防止される。

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８図に示されるように−４５０〜−６５０ｍ
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１３図において、符号２８は犠牲陽極を示して
おり、防食電流２９を発生させるため取り付けられてい
る。

上記構成において、防食電流は犠牲陽極２８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９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。

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７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、Ｍ予力発電プラントに
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
車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１２図および第１
３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。それはチタン材等の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よす車側に分極させると、水素吸収
が始まることから引き起こされる。従って、第１２図お
よび第１３図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
電位は設定する必要がある。

第１４図に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１２図および第１３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１４図において、符号２６は犠牲陽極を示しており、
防食電流２７を発生させるため取り付けられている。

なお、図中符号３０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。

上記構成において、防食電流２７は犠牲陽極２６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９図参照）が消滅させられる。ここで、出口水室９
の下部における電位はチタン材の水素脆性の発生を回避
するうえで一６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥよりも前側になるよ
うにしている。また出口循環水管１０出ロ付近の電位は
鉄を対象に−６５０〜−９００ｍＶ程度になるようにし
ている。

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１３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Ｍ） 上述したように、全チタン復水器では出口水室９および
出口水管１０に発生した被膜損傷部２３ａ。

２３ｂの露出鋼面の電食を防止するために出口循環水管
１０に犠牲陽極２６を設け、ここから防食電流２７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。

犠牲陽極２６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２７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２７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、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の下部では電位がチタン材が水素脆性を起こ
す電位約−６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥより車側になってしま
う。

この対策としては犠牲ＭＩ極２６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、出口水室９の下部の電位が
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、この部位の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、出口水室９の下部以外の
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、仮に犠牲陽極２６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〜−９００ｍＶＳＣ
Ｅを一層卑側に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、犠牲陽極２６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１０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
料の表面はかか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〜−０００ｍＶ　
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、先に述べたように犠牲陽極２６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し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
ぞれ農作されてなる全チタン熱交換器の電気防食装置に
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
位よりも車側の電位をそれぞれ保つように犠牲陽極を取
り付けたことを特徴とする。

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、冷媒としての海水
を前水室の一方から他方にかけて伝熱管を通して流すよ
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
料をそ九ぞれ用いて製作されてなる全チタン熱交換器の
電気防食装置において、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についてこれらの地
点の防食電位が所定の値を保てるように犠牲陽極を前記
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
び出口循環水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水管ｌＯ内における犠牲
陽極の位置をそれぞれ変化させたものである。この場合
、亜鉛又はアルミニウムを主成分とする犠牲陽極であり
、海水中での電位が約−１０００ｎＶ　Ｓ　ＣＥに保つ
ように製造されたもので、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）は犠牲陽
極２６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、犠牲陽極２６から少し出口水室９側に寄
った位置で約−７７０ｎＶ　Ｓ　ＣＥの電位となり、出
口水室９内では一５００ｍＶ　Ｓ　ＣＥよりも責な電位
となっている。即ち、約−７７０ｎＶ　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木管
１０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−７７０ｎＶ　Ｓ　Ｃ
Ｅ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−７７０ｎＶ　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内および出口循環木管１０内の約−
７７０ｎＶ　Ｓ　ＣＥより貴な電位を示す領域を被覆す
る。一方、約−７７０ｎＶ　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、電気的防食の
対象から除いて考えてよい。

次に、（ｂ）は犠牲陽極２６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６（ａ）と
比べると、約−７７０ｎＶの電位を示す箇所はよす出口
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、その分電
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内の電位は一５００＋ｅＶ　Ｓ
　ＣＥを切っている（ａ）と比べて著しく岸側に寄って
おり、チタン材の水素脆性を伴う電位−６００ｎＶ　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岸側に振れる場合には一６
００ｍＶ　Ｓ　ＣＥに達するかも知れず、（ａ）と比べ
て余裕の少ない（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犠
牲陽極２６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、出口循環木管１０内の電位は（ａ）と比べた場合に
約−７７０ｎＶ　Ｓ　ＣＥ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、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
領域を伸ばし、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犠牲陽極２６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犠牲陽極２６の電位を上
記実験の電位約−１０００ｍＶ　Ｓ　ＣＥから、マグネ
シウムを主成分とする犠牲陽極２６を使用し、海水中で
電位が約−１６００ｎＶ　Ｓ　ＣＥに保つように製造さ
れたもので、この犠牲陽極２６を使用して約−１６００
ｍＶ　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内の電位は一６００ｍＶ　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　ＣＥより岸側
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、犠牲陽極２６は亜鉛又はアルミニウムを主
成分とする犠牲陽極２６を使用し犠牲陽極２６の電位は
約−１０００ｍＶ　Ｓ　ＣＥ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が−４５
（＋−−６５０ｍＶ　Ｓ　ＣＥであり、約−６５０ｍＶ
　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３１で覆われて
いる。この出口水室９の下部については、　その電位を
一６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥよりも食倒にして、チタン材の
水素脆性が起こらないように犠牲陽極２６を取付けてい
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１１３１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、出口循環水管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３２で被覆され
ているが、ゴム３１とこのタールエポキシ樹脂３２との
境界部について、この部分の設定電位は一７７０ｍＶ　
Ｓ　ＣＥよりも岸側になるようにして、鋼表面が電食に
よって侵されないように犠牲陽極２６の位置を考慮し、
設置されている。

一方、犠牲陽極２６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Ｌ３から
Ｌ２を引いたＬｌとなる。

以下、Ｌ、が約４．８ｍ、出口循環水管１０の内径りが
２．４ｍ、　　犠牲陽極２６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
および出口循環水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、また横軸は犠牲陽極２６より熱交換器
側への距離をそれぞれ示している。

Ｌｌが約４．８ｍ　（Ｌ、／　Ｄ　句２　）の場合、即
ち、犠牲陽極２６から約４．８ｍ離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より前側にあることが理
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よりも前側となり、　
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Ｌ３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６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より常に岸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、ここで縦軸は犠牲陽極２６より
の電流値を、また横軸は熱交換器より犠牲陽極２６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＠環水管１０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、犠牲陽極２６の電位が約−１６００ｍＶ　Ｓ
　ＣＨの場合も示している。

第５図において、なお、図中縦軸は犠牲陽極２６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、
また横軸は犠牲陽極２６より熱交換器側への距離をそれ
ぞれ示している。

曲線（ｊ）は犠牲陽極２６ノ電位が約−１０００ｍＶ　
ＳＣＥの場合の出口循環木管ｌＯの電位分布を示してい
る。犠牲陽極２６よりの距離約２．４ｍ以内が一７７０
ｍＶｓｃＥより車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−７７０ｍＶ　Ｓ　ＣＥ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）と対比するために犠牲陽極２６の電位が約−
１６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥの場合の出口水室９および出口
循環水管１０の管中心の電位分布が曲線（ｋ）として示
されている。

犠牲陽極２６よりの距離約４．１ｍ以内が一７７０ｍＶ
　ＳＣＥより車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つ電位（
約−１０００ｍＶ　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、犠
牲陽極２６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、Ｌ２＝Ｌ３−
Ｌ１＝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、出口循環水管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３２で
被覆されているが、ゴム３１とこのタールエポキシ樹脂
３２の境界部について、防食電位を鉄の海水中の自然電
位（−４５０〜−６５０ｍＶ　Ｓ　ＣＥ　）程度として
、　自然電位上限の約−６５０ｍＶ　Ｓ　ＣＥ　：ｆＳ
ｉ度に設定したものである。これは上記実施例に対して
電位を前側に設定して電流値を下げること、また、水室
９の下部の電位を食倒にしてチタン材の水素脆性を皆無
にし、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の領域が堅牢な構造のゴム３１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、　出口循環水管ｌＯのＬ２以外の領域がタールエ
ポキシ樹脂３２により被覆される。犠牲陽極２６はこの
被覆領域内のり、の位置に設置され、Ｌ、からり、を引
いたＬ□がこの場合の電気防食の対象領域となる。

以下、Ｌ３が約４．８ｍ、出口循環水管１０の内径が２
．４ｍ、　　犠牲陽極２６の電位が約−１０００ｍＶ　
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について説明する
。本実施例は上記実施例に比べ、出口循環水管１０の堅
牢な構造のゴム３１で被覆された部分Ｌ２が短く、また
、出口循環水管１０のＬ２以外の領域であるタールエポ
キシ樹脂３２で被覆されたＬｌの範囲を長くしたもので
ある。従って、犠牲陽極２６の位置が同一の場合には、
はぼ、第３図の曲線（ｇ）と同一となる。

Ｌ３が約４．８ｒｎ　（Ｌ３／　Ｄ”＝　２）の場合、
　つまり犠牲陽極２６から約４．８ｍ離れているところ
までの電位は曲線（ｇ）と同一の電位となる。従って、
先にも述べたが、このとき、出口水室９内下部の電位は
一６００ｍＶ　Ｓ　ＣＥより前側に入るためチタン材の
水素脆性が生じることはない。

次に、電流値の変化については、犠牲陽極２６の位置は
前述の実施例と同一の位置であり、前述したように第４
図から熱交換器より陽極までの路流が約４．８ｍの場合
は、　２アンペア弱でほぼ一定となる。また、これより
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１０内の電位分布を第５図を参照し
て説明する。電位分布は犠牲陽極２６の電位が一１００
０ｍＶ　Ｓ　ＣＥの場合の曲線（ｊ）となる。犠牲陽極
２６よりの距離約２．９ｍ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
題ない領域となる。一方、これを超える部分は約−６５
０ｍＶ　Ｓ　ＣＥより前側となり防食効果が得られなく
なる。

以上の第３図、第４図及び第５図に基づくならば、犠牲
陽極２６の取付位置が約４．８ｍのときに防食効果の得
られる範囲は約２．９ｍであるから、Ｌ。

＝Ｌ、−Ｌ１．＝４．８−２．９＝１．９となり、約１
．９ｍ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水管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。

〔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、また各配線装置内の絶縁
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
犠牲陽極を取付けているので、チタン材の水素脆性が発
生する心配がなく、シ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
環水管内の電位の分布状態を示す特性図、第６図は本発
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８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９図、第１０図およ
び第１１図は復水器における電食現象について示す説明
図、第１２図、第１３図および第１４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　　　
　１０・・・出口循環水管２２・・・管板　　　　　　
２６．２８・・・犠牲陽極２７、２９・・・電食電流　
　３１・・・ゴム３２・・・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 陽極よりの距離（ｍ） 第 図 第 図 熱交換器より陽極までの距離（ｍ） 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 第 図 １〜６ 第１３図 １−乙 第 図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）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し
   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装置において、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自然電位よ
   りも卑側の電位をそれぞれ保つように配管装置内に犠牲
   陽極を取り付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。
2. （２）各水室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−７
   ７０ｍＶＳＣＥの電位をそれぞれ保つように配管装置内
   に犠牲陽極を取り付けた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装置。
3. （３）熱交換器胴に連なる一対の水室を有し、冷媒とし
   て海水を前水室の一方から他方にかけて伝熱管を通して
   流すように構成してなり、その際、前記各伝熱管を支持
   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
   交換器の電気防食装置において、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の領域の電気的絶
   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
   材料を用いて被覆し、これらの地点の防食電位が、所定
   の値に保てるように犠牲陽極を前記各水室から一定距離
   、離間して配管装置内に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. （４）犠牲陽極の設置場所が各水室の下部から約４．８
   ｍ離れた配置装置内に設けられてい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装置。
5. （５）各水室内の全域および配管装置内の該水室下部よ
   り約１．９ｍ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１．９ｍ離れた地点で約−
   ６５０ｍＶＳＣＥの電位をそれぞれ保つように配管装置
   内に犠牲陽極を取り付けた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装置。