JPH07103687A - 熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食防止方法 - Google Patents

熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食防止方法

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JPH07103687A
JPH07103687A JP5252664A JP25266493A JPH07103687A JP H07103687 A JPH07103687 A JP H07103687A JP 5252664 A JP5252664 A JP 5252664A JP 25266493 A JP25266493 A JP 25266493A JP H07103687 A JPH07103687 A JP H07103687A
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JP
Japan
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corrosion
carbon steel
steel pipes
heat exchanger
steel pipe
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JP5252664A
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Kenichi Ito
賢一 伊藤
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Hakuto Co Ltd
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Hakuto Co Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】ミルスケールの付着した熱交換器用炭素鋼鋼管
の腐食速度を連続的に検知して、腐食が発生する初期の
段階において、有効な腐食防止対策をとることにより、
熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食を防止する方法を提供す
る。 【構成】2本の熱交換器用炭素鋼鋼管を、直列または並
列に絶縁的に連結して、その内側または外側に通水しな
がら、この2本の熱交換器用炭素鋼鋼管に対して、一定
電圧の高周波と低周波の交流を同時に印加して、その
時、2本の熱交換器用炭素鋼鋼管の間に流れる電流を検
出し、演算により求めた腐食抵抗が一定値以上になるよ
うに、腐食防止剤の添加量を調節することを特徴とす
る、ミルスケール被膜を有する熱交換器用炭素鋼鋼管の
腐食防止方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、冷却水系、熱水系、ボ
イラー、ブライン系等における水と接触する熱交換器用
炭素鋼鋼管の腐食を防止する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】新品の熱交換器用炭素鋼鋼管の表面に
は、主に鉄酸化物からなるミルスケールと呼ばれる薄い
被膜で覆われているため、ミルスケールに欠損部が生じ
ると、その部分が集中的に腐食して、いわゆる孔食が発
生する。このため熱交換器用炭素鋼鋼管は、孔食が発生
しやすく、他の鋼材とは異なった腐食挙動を示す。また
鋼管の肉厚は伝熱効率を上げるため薄くなっているの
で、水質管理や運転方法が適切でないと、短期間で腐食
による貫通トラブルが発生することとなる。
【0003】腐食速度を連続的に測定する方法として
は、分極抵抗法、クーロスタット法、交流インピーダン
ス法等が知られているが、ミルスケール被膜を有する熱
交換器用炭素鋼鋼管の腐食速度をそのままの状態で測定
できる方法は知られていない。即ち従来は、運転終了後
の熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食深さをマイクロゲージを
用いて測定する方法が一般的であったが、この方法では
運転中における腐食を予知できないため、腐食が発生す
る前に、有効な対策をとることができなかった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、ミル
スケール被膜を有する熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食速度
を連続的に検知して、腐食が発生する初期の段階におい
て、有効な腐食防止対策をとることにより、熱交換器用
炭素鋼鋼管の腐食防止方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、熱交換器を
運転しながら腐食速度を連続的に検知して、腐食が発生
する初期の段階において有効な腐食防止対策をとること
により、熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食を防止する方法を
開発するため鋭意研究を重ねた結果、腐食検知のために
設けた2本の熱交換器用炭素鋼管を絶縁状態で連通させ
て一定電圧の高周波と低周波の交流を印加して腐食抵抗
を求め、この腐食抵抗を一定値以上になるように腐食防
止剤の添加量を管理することによってこの目的が達せら
れることを見出し、この知見に基づいて本発明に到達し
た。
【0006】すなわち本発明は、2本の熱交換器用炭素
鋼鋼管を直列または並列に絶縁的に連結して、その内側
または外側に通水しながら、この2本の炭素鋼鋼管に対
して一定電圧の高周波と低周波の交流を同時に印加し
て、その時に流れる電流を検出し、演算により求めた腐
食抵抗が一定値以上になるように、腐食防止剤の添加量
を調節することを特徴とする、ミルスケール被膜を有す
る熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食防止方法に関するもので
ある。
【0007】2本の熱交換器用炭素鋼鋼管は腐食検知の
ために新たに設けられるものであり、材質は原則として
実機と同じものを用いるが、異なっていても予め相関関
係を求めておけば利用可能である。一方、鋼管のサイズ
は実機と異なっていてもよく、取扱性の点から小型のも
のが好ましい。この腐食検知のために新たに設ける鋼管
は少なくとも2本あればよく、種類の異なる3つの周波
数の交流を印加しあるいは他の物性の測定等の目的でさ
らに増設することができる。
【0008】この2本の熱交換器用炭素鋼鋼管は連結し
て使用する。この連結は相互に通水可能な状態になるこ
とを意味し、直列または並列のいずれであってもよく、
また、この通水は鋼管の内側または外側のいずれを流れ
るようになされていてもよい。一方、この連結は両鋼管
が絶縁的に、すなわち互いに電気的に独立であるように
なされる。具体的には電気絶縁材料を用いて両者を接続
すればよい。
【0009】腐食検知のために設けた2本の熱交換器用
炭素鋼鋼管の内部または外部に流す水の水質、水温及び
流速等の条件は、系を代表する条件とするのがよい。好
ましくは、上記2本の熱交換器用炭素鋼管には腐食を防
止しようとする熱交換器を流れる水を分流させて通水す
る。この水は熱交換器の上流、下流いずれから取り出し
てもよい。鋼管から排出された水はそのまま放出しても
よく、またもとの配管に戻してもよい。
【0010】この2本の鋼管の間に一定電圧の高周波と
低周波の交流を同時に印加する。高周波は1kHz以
上、好ましくは1〜100kHz程度、特に好ましくは5
〜50kHz程度であり、低周波は0.1kHz以下、好ま
しくは0.001〜0.1kHz程度、特に好ましくは0.005〜
0.05kHz程度である。電圧はいずれも測定に影響を及
ぼさない程度に一定であればよい。
【0011】腐食抵抗(Rc)は、高周波と低周波の2
つの周波数の交流電圧を印加したとき、それぞれの周波
数におけるインピーダンスを解析することにより測定で
きる。すなわち、低周波と高周波の交流電圧を印加する
と、低周波では2Rc+Rsに対応する電流が、高周波
ではRsに対応する電流が流れる。ここでRsは溶液抵
抗と測定装置側の直列抵抗(リード線の抵抗、試料と接
触抵抗、測定条件により変動する不確定の抵抗)との和
である。2つの周波数の交流を同時に流し、検出された
交流電流の各周波数成分について(Rs+2Rc)−Rs
=2Rcの演算を電気的に行うことにより腐食抵抗(R
c)が求められる。この腐食抵抗に試験片の表面積を掛
けて単位面積換算の腐食抵抗を求める。この腐食抵抗
(Rc)の測定法は、例えば防食技術,27巻,573〜579
ページ,1978年に開示されている。
【0012】本発明の方法においては、こうして得られ
た腐食抵抗が一定値以上、好ましくは100kΩ・cm2以上
になるように腐食防止剤の添加量を調節する。
【0013】腐食防止剤の添加方法としては、一定値以
上の腐食抵抗が得られるように、腐食防止剤注入ポンプ
のストロークを手動で調節してもよいが、腐食抵抗測定
器の出力信号を自動調節器に取り込み、腐食抵抗の設定
値以下になったとき、腐食防止剤注入ポンプが作動する
ように自動調節器から制御出力を発するようにした方が
便利である。また腐食防止剤の注入ポンプが不調であっ
たり、注入ポンプがフルストロークであっても腐食抵抗
値が一定値以上にならないような場合でも、腐食抵抗値
が一定値以下になったときアラームが鳴るように設定し
ておけば、未然に対策をとることができる。腐食防止剤
は過剰注入されると、それ自身が水中の硬度成分等と反
応してスケールとなることがあるので、腐食防止剤の注
入ポンプのストロークは、スケール発生の限界濃度を超
えないように設定することが好ましい。本発明の腐食防
止剤として公知の化合物が使用できるが、好ましい腐食
防止剤としてホスホン酸、ポリカルボキシホスフィン
酸、重合リン酸塩、亜鉛塩からなる群から選択される一
種以上が挙げられる。ホスホン酸の例として、1−ヒド
ロキシエチリデン−1、1−ジホスホン酸、2−ホスホ
ノブタン−1、2、4−トリカルボン酸、アミノトリ
(メチレンホスホン酸)、2−ヒドロキシホスホノ酢酸
等が挙げられる。ポリカルボキシホスフィン酸はモノエ
チレン性不飽和カルボン酸と次亜リン酸との反応により
得られる化合物であり、例えば特開昭55−14900号公
報、特開平5−171473号公報、特開平5−169092号公報
で示されている化合物が挙げられる。
【0014】
【実施例】
実施例1 本発明の方法の実施に使用される装置の一例を図1に示
す。この装置においては、2本の腐食検知用の熱交換器
用炭素鋼鋼管2,2はいずれもアクリル製筒6に挿入さ
れ、筒6の両端は中央に鋼管を挿入する円孔を有するゴ
ム栓4によって閉止されている。熱交換器(図示せず)
の循環水配管1には取水用の分岐管が取り付けられ、こ
の分岐管はさらに2本に分岐して、各管はいずれも流量
調節バルブ7、流量計3を経てアクリル製筒6の一端近
傍に接続されている。アクリル製筒6の他端近傍にはい
ずれも排水管が取り付けられ、この排水管は合わさって
1本になり循環水配管1に接続されて循環路を形成して
いる。2本の鋼管2,2はゴム栓4,4等によって絶縁
的に固定されており、各鋼管2,2は腐食抵抗測定器5
にリード線で接続されていて腐食抵抗を連続的に測定
し、記録しうるようになっている。
【0015】腐食検知用鋼管として外径19mm、内径2.3m
mの熱交換器用炭素鋼鋼管(JISG3461,STB35S
C)を70mmの長さに切り出し、内面をアセトンで脱脂
後、切断面を油性ラッカーにより被覆した。次いで、こ
の鋼管の試験前の重量を測定した。2本の鋼管をビニル
ホースにより絶縁的に連結して、管内に0.6m/sの流
速(360l/h)で試験水を通水した。2本の鋼管と腐食
抵抗測定器(理研電子製CT−2型)との間をリード線
で連結して、腐食抵抗を連続的に測定し記録した。測定
に用いた周波数は10kHzと0.017Hzの正弦波とし
た。6時間ごとに測定した腐食抵抗の平均値を求めた。
試験ループの保有水量は10.8リットルとし、一日に1.5
リットルの割合で水の入れ替えを行いつつ、10日間実施
した。また試験水ピットに空気を連続的に吹き込んだ。
試験終了後、鋼管の内面の付着物を除去後、重量を測定
し、試験前後の重量減を求めた。図2に腐食抵抗(R
c)と最大孔食深さの実測値との相関を示す。
【0016】実施例2 図3に示す装置を用いた。腐食検知用鋼管は実施例1と
同じものを用い、ビニルホースにより絶縁的に直列に接
続した。腐食抵抗測定器5のアナログ出力(0〜10V)
を指示調節計(理化工業REX−G9型)7に入力さ
せ、その指示によって一定の腐食抵抗値が得られるよう
に腐食防止剤の注入ポンプ9を自動的に作動させた。
【0017】腐食防止剤として2−ホスホノブタン−
1、2、4−トリカルボン酸(15%)と亜鉛塩(Znと
して5%)を含む組成物を用いた。
【0018】試験水の水質はpH8.4〜8.6、Ca硬度12
0ppm、Mg硬度46ppm、M−アルカリ度100ppm、塩素イ
オン106ppmであった。
【0019】単位面積換算の腐食抵抗が150kΩ・cm2
上になるように腐食防止剤の濃度を自動的に調節した。
試験終了後、試験片を半割りして内面の孔食深さをマイ
クロゲージにより測定し、孔食深さの最大値を求めた。
結果を表1に示す。
【0020】実施例3 単位面積換算の腐食抵抗が100kΩ・cm2以上になるよう
に腐食防止剤の濃度を調節した以外は、実施例1と同一
の条件とした。
【0021】比較例1 実施例1で示した腐食防止剤の濃度を50ppmに維持し、腐
食抵抗による腐食防止剤の濃度管理を実施しなかった以
外は、実施例1と同じ条件とした。結果を表1に示す。
【0022】比較例2 腐食防止剤を用いなかった以外は、比較例1と同じ条件
とした。結果を表1に示す。
【0023】
【表1】
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、熱交換器を運転しなが
ら腐食速度を連続的に検知して、腐食が発生する初期の
段階において、有効な腐食防止対策をとることができる
ため、ミルスケールの付着した熱交換器用炭素鋼鋼管の
寿命を伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施例で使用した装置の構成を示す
ブロック図である。
【図2】 腐食抵抗(Rc)と最大孔食深さの実測値と
の相関を示すグラフである。
【図3】 本発明の他の実施例で使用した装置の構成を
示すブロック図である。
【符号の説明】
1…循環水配管 2…熱交換器用炭素鋼鋼管 3…流量計 4…ゴム栓 5…腐食抵抗測定器 6…アクリル製筒 7…指示調節計 8…腐食防止剤タンク 9…腐食防止剤注入用ポンプ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2本の熱交換器用炭素鋼鋼管を、直列ま
    たは並列に絶縁的に連結して、その内側または外側に通
    水しながら、この2本の熱交換器用炭素鋼鋼管に対し
    て、一定電圧の高周波と低周波の交流を同時に印加し
    て、その時、2本の熱交換器用炭素鋼鋼管の間に流れる
    電流を検出し、演算により求めた腐食抵抗が一定値以上
    になるように、腐食防止剤の添加量を調節することを特
    徴とする、ミルスケール被膜を有する熱交換器用炭素鋼
    鋼管の腐食防止方法
  2. 【請求項2】 腐食防止剤がホスホン酸類、ポリカルボ
    キシホスフィン酸類、重合リン酸塩類、亜鉛塩類からな
    る群から選択される一種以上である請求項1記載の方法
JP5252664A 1993-10-08 1993-10-08 熱交換器用炭素鋼鋼管の腐食防止方法 Pending JPH07103687A (ja)

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