JPH085598A - 腐蝕速度計 - Google Patents

腐蝕速度計

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JPH085598A
JPH085598A JP13738094A JP13738094A JPH085598A JP H085598 A JPH085598 A JP H085598A JP 13738094 A JP13738094 A JP 13738094A JP 13738094 A JP13738094 A JP 13738094A JP H085598 A JPH085598 A JP H085598A
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JP
Japan
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electrode
voltage
drive signal
sample
polarization resistance
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JP13738094A
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English (en)
Inventor
Toshihiko Sasaki
俊彦 佐々木
Keisuke Sumiyoshi
啓介 住吉
Tokuo Takahashi
徳夫 高橋
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Azbil Corp
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Azbil Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単かつローコストな構成および作業にて、
溶液抵抗に左右されない、精度の高い分極抵抗を測定可
能にする。 【構成】 低い周波数の駆動信号および高い周波数の駆
動信号を時分割供給して得た各測定抵抗の差から、また
は交流定電流の駆動信号の極性が反転する直前または直
後の応答電圧の平均値と上記交流定電流との比として、
あるいは駆動信号の開放区間直後の電圧値と開放直前の
電流値との比として、それぞれ分極抵抗を演算によって
求める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鉄パイプなどの腐蝕
速度を計測する腐蝕速度計に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ビルやプラントの冷却システムにおい
て、冷却水を循環させるパイプとしては、鉄パイプを使
用することが多く、カルシウムなどの水アカ,藻の発
生,微生物の分泌物や泥などが詰まることにより冷却効
果が低下するほか、これらが原因で腐蝕が発生する。そ
して、この鉄パイプの腐蝕による寿命は、ビルやプラン
ト自身の寿命に大きく影響するため、鉄パイプの腐蝕の
進行性を知ることが重要である。
【0003】そして、この腐蝕速度を測定する方法とし
ては、JIS K0100に次の3つの方法が規定され
ている。
【0004】直流定電流法:これは試料極とこの試料極
に対して一定の間隔をおいて配置され、かつこれと対と
なって分極抵抗測定に用いられる対極との間に直流定電
圧装置より、図10(a)に示すような微小の直流の一
定電流を流し、図10(b)に示すような電圧計の指示
値の変化を追跡し、電圧がほぼ定常になった時、その電
圧を読み、電流を切ることによりなされる。そして、通
電直前の電圧と電流切断直前の電圧との差を電流値で除
して分極抵抗を求める。
【0005】交流定電流法:これは試料極と対極の間に
交流定電流装置から、図11(a)に示すような低周波
交流の微小の一定電流を流し、図11(b)に示すよう
な電圧計および電流計の指示値の変化を追跡する。そし
て電圧のピーク・ピーク値を電流のピーク・ピーク値で
除して分極抵抗を求める。
【0006】交流定電圧法:これは試料極と対極の間に
交流定電圧装置より、図12(a),(b)に示すよう
な低周波交流の微小電圧を印加し、電圧計および電流計
の指示値を追跡する。そして、電圧のピーク・ピーク値
を電流の最終のピーク・ピーク値で除して分極抵抗を求
める。なお、交流では、直流を用いた場合に電極付近で
の電気分解により腐蝕抵抗測定が次第にできなくなる欠
点を、回避できる。
【0007】そして、上記各方法で測定した各測定値に
は、例えば、図13に示すように、交流電源11に接続
された2つの電極12,13間の上記分極抵抗RD1及び
D2のほかに、各電極12,13間の溶液抵抗RW が含
まれ、純粋な分極抵抗RD (RD1+RD2)そのものが得
られていない。
【0008】そこで、この溶液抵抗の影響を除く方法と
して、(イ)導電率計により溶液抵抗を減算して補正す
る方法や、(ロ)2電極式では試料極と対極との間隔を
狭くし、3電極式では試料極と照合極との間隔を狭くす
る方法が、JISに述べられている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
(イ)の方法にあっては、導電率計を別途用意する必要
が生じるためコストアップが避けられず、また、導電率
計の測定結果と腐蝕速度による測定結果を突き合わせて
補正するなど、測定作業が煩雑かつ非能率であるほか、
それぞれの測定結果をGPIBなどの測定器間ネットワ
ーク用インタフェースを通してコンピュータに読み込ん
で補正演算をさせる場合には、測定システムが大掛りに
なり、コストアップを招くという問題点があった。
【0010】また、上記(ロ)の方法にあっては、各電
極間の間隔が狭くなることによって、これらの間にごみ
が付着して、さらにその間隔が狭くなったり、測定誤差
を生じ、このため、頻繁に各電極付近のメンテナンスを
実施することが必要になるなどの問題点があった。
【0011】この発明は上記のような従来の問題点に着
目してなされたものであり、導電率計などの測定器を別
途用意することなく、簡単かつローコストに腐蝕速度を
測定できるとともに、各電極の間隔を広げても溶液抵抗
分の影響を抑えることができ、従って各電極間へのごみ
の付着やこれによる測定精度の劣化を未然に回避できる
腐蝕速度計を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る腐
蝕速度計は、演算装置に、低い周波数の駆動信号および
高い周波数の駆動信号を試料極および対極間に時分割供
給して得た各測定抵抗の差から、分極抵抗を演算させる
ようにしたものである。
【0013】請求項2の発明に係る腐蝕速度計は、演算
装置に、試料極および対極間に供給する駆動電流の極性
が反転する直前および直後の応答電圧の平均値と上記駆
動電流との比から、分極抵抗を演算させるようにしたも
のである。
【0014】請求項3の発明に係る腐蝕速度計は、演算
装置に、試料極および対極間に供給する駆動信号の極性
が反転する中間点に、該駆動信号が開放となる区間を設
け、この区間直後の電圧値と上記開放直前の電流値との
比から、分極抵抗を演算させるようにしたものである。
【0015】
【作用】請求項1の発明における腐蝕速度計は、溶液抵
抗を含んだ分極抵抗を測定する低い周波数の駆動信号群
と、溶液抵抗を測定する高い周波数の駆動信号群とを時
分割的に交互に印加し、各々の区間での測定値から求め
た抵抗値の差分として純粋の分極抵抗を求める。
【0016】請求項2の発明における腐蝕速度計は、交
流定電流法において、駆動電流が反転する直前および直
後の応答電圧値を測定し、これらの平均電圧値と駆動電
流の比から分極抵抗を求める。
【0017】請求項3の発明における腐蝕速度計は、交
流定電流法および交流定電圧法において、駆動信号の極
性が正から負,負から正に反転する中間点に駆動信号が
開放となる区間を設け、この区間になった直後の電圧値
を測定し、この電圧値と駆動信号が開放となる直前の電
流値との比とから分極抵抗を求める。
【0018】
【実施例】
実施例1.以下に、この発明の一実施例を図について説
明する。図1は2電極式腐蝕速度計の等価回路を示し、
1は鉄パイプなどの試料極、2は対極(3電極式腐蝕速
度計では照合極が対応)、RD は分極抵抗であり図13
の場合のRD1とRD2を加え合せた抵抗である。RW は試
料極1および対極2間の溶液抵抗、Cは各電極1,2の
界面に生じる電気2重層間の大容量の界面コンデンサで
ある。
【0019】また、上記試料極1および対極2間には駆
動信号源3から駆動信号としての交流の電圧または電流
が供給され、また、上記分極抵抗RD および溶液抵抗R
W の計測値にもとづいて、演算装置4が純粋の分極抵抗
を演算によって求めるように機能する。
【0020】次に動作について説明する。一般に、分極
抵抗RD を測定する場合には、駆動信号の周波数は0.
1〜0.01Hz程度と低く選ばれる。このように低い
周波数で駆動することにより、界面コンデンサCの影響
を無視することができ、見かけ上、試料極1および抵抗
D +RW のみがあることと同じになる。
【0021】一方、これらの各電極間に10〜10KH
z程度の高い周波数を印加すると、分極抵抗RD は界面
コンデンサCによりバイパスされるために、見かけ上、
各電極1,2間には溶液抵抗RW のみがあることと同じ
になる。
【0022】従って、図2に示すように、低い周波数の
駆動信号を印加する区間T1 と高い周波数の駆動信号を
印加する区間T2 を交互に設ける。そして、演算装置4
では上記区間T1 の電圧,電流値の比として求めた抵抗
D +RW から、T2 区間での電圧,電流値の比として
求めたRW を引くことにより、すなわち(RD +RW
−RW =RD から、純粋の分極抵抗RD のみを求めるこ
とができる。
【0023】なお、交流定電流法においては、駆動信号
は電流であり、応答信号は電圧である。また、交流定電
圧法においては、駆動信号は電圧であり、応答信号が電
流である。そして、いづれの方法においても上記方法が
適用できる。
【0024】実施例2.次に、この発明の他の実施例を
示す。この実施例に用いる腐蝕速度計の等価回路は図1
と同様であり、ここではその重複する説明を省略する。
【0025】次に動作を説明する。交流定電流法での駆
動電流と応答電圧との関係は図3に示す通りであり、駆
動電流波形の極性が反転した直後t2 において応答電圧
波形はある電圧値V2 (または−V2 )まで急変し、そ
の後は徐々に変化し、ある一定電圧値−V1'(またはV
1 )に達する。
【0026】一般に、測定電極間の等価回路は実施例1
の場合と同様に表わされ、駆動電流の周波数は0.1〜
0.01Hz程度に選ばれている。このために、t1
測定した応答電圧値はV1 =I・(RD +Rw )とな
る。
【0027】この時に界面コンデンサCは充電され、V
c =I・RD の電圧となっている。そして、駆動電流が
反転した直後(t2 ,t4 )では、この界面コンデンサ
に蓄えられた電荷は急変しない。急変する電圧分は溶液
抵抗Rw に起因する分だけである。
【0028】従って、t2 での応答電圧値V2 は、V2
=I・RD −I・RW のようになる。ここで、I・RD
は界面コンデンサCに蓄えられた電圧である。また、こ
のt1 およびt2 で測定した2つの電圧値V1 ,V2
平均値Vは、V=(1/2)(V1 +V2 )=(1/
2)I(RD +RW +RD −RW )=I・RD となる。
従って、分極抵抗はRD =V/Iとして求められる。
【0029】なお、通常、電圧値,電流値とも正負の両
方向の値を測定し、ピーク・ピーク値で演算する。これ
は試料極に流す電流の向きにより分極抵抗が多少異なる
ためであり、このため正負の両方向の分極抵抗の平均を
とるようにしている。例えば、RD =(V1 +V1'+V
2 +V2')/2Iとなる。
【0030】実施例3.図4はこの発明のさらに他の実
施例を示す。この実施例では、図1に示すものと同様の
等価回路に、駆動信号を開放するスイッチ5を接続して
ある。
【0031】この実施例においては、交流定電流法また
は交流定電圧法において、駆動信号(交流定電流法にお
いては電流信号,交流定電圧法においては電圧信号)の
極性が正から負または負から正に反転する中間点におい
て、駆動信号を開放とする区間を設ける。
【0032】これにより、駆動信号が開放となった区間
(t3 〜t4 ),(t6 〜t7 )における試料極と対極
間(3電極式では試料極と照合極間)に表われる電圧波
形は図5および図6に示すようになる。図5は交流定電
流法の場合の電圧波形であり、図6は交流定電圧法の場
合の電圧波形である。
【0033】いま、界面コンデンサCの影響が無視でき
る程度に低い周波数の駆動信号が入力されたとすれば、
駆動信号が反転する直前(t2 ,t5 ,t8 )において
は界面コンデンサCはVc =I・RD なる一定値まで充
電される。
【0034】従って、駆動信号が開放された直後(t
3 ,t6 ,t9 )においては、対極2の電圧はVC その
ものが表われる。従って、V1 =Vc =I・RD とな
り、RD=V1 /Iとして、分極抵抗が得られる。
【0035】なお、実際には電流の向きにより分極抵抗
D の値が多少異なるために、正負の両方向で測定した
分極抵抗の平均値を取る必要があり、RD =(V1 +V
1')/2Iとして、正確な分極抵抗値が得られる。
【0036】なお、上記実施例では、図7に示すように
駆動信号が正負に変化してもその大きさは、常に一定の
場合について述べたが、駆動信号の与え方としては図8
に示すようなディファレンシャル・ステップ法にも適用
でき、上記と同様の方法により溶液抵抗の影響を除くこ
とができる。
【0037】また、図7,図8では駆動信号,応答信号
としては、0電位を基準として正負に対称なものについ
て述べた。これは試料極,対極,照合極等の電極材料を
同じとすると、電極界面に生じる腐蝕電位が互いにキャ
ンセルされ、腐蝕電位を考えずに済むからである。
【0038】しかし、互いに異なった電極材料を使用す
ると、各電極1,2間に発生する腐蝕電位の差分が、図
9に示すようにバイアス電位Vb として信号電圧に加わ
る。この場合においても、測定開始時に電極1,2間に
表われる腐蝕電位の差分を測定し、このバイアス電圧を
見掛上の基準電位とすれば、上記各実施例について実施
したのと同様の方法で、溶液抵抗RW の影響を除くこと
ができる。
【0039】
【発明の効果】以上のように、請求項1の発明によれ
ば、演算装置に、低い周波数の駆動信号および高い周波
数の駆動信号を上記試料極および対極間に時分割供給し
て得た各測定抵抗の差から、分極抵抗を演算させるよう
に構成したので、導電率計などの測定器を別途用意する
ことなく、簡単かつローコストに腐蝕速度を測定できる
とともに、各電極の間隔を広げても溶液抵抗分の影響を
抑えることができ、従って各電極間へのごみの付着やこ
れによる測定精度の劣化を未然に回避できるものが得ら
れる効果がある。
【0040】また、請求項2の発明によれば、演算装置
に、試料極および対極間に供給する駆動電流の極性が反
転する直前および直後の応答電圧の平均値と上記駆動電
流との比から、分極抵抗を演算させるように構成したの
で、駆動電流に対する応答電圧のピーク付近および反転
直後の平均値から、分極抵抗を容易に計算により求めら
れるものが得られる効果がある。
【0041】さらに、請求項3の発明によれば、演算装
置に、試料極および対極間に供給する駆動信号の極性が
反転する中間点に、該駆動信号が開放となる区間を設
け、この区間直後の電圧値と上記開放直前の電流値との
比から、分極抵抗を演算させるように構成したので、ス
イッチ開直後に界面コンデンサの両端に残留する電圧を
読むことにより分極抵抗を容易に求められるものが得ら
れる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による腐蝕速度計を示す等
価回路図である。
【図2】図1の回路に入力される駆動信号のタイミング
チャートである。
【図3】この発明の他の実施例の動作を説明する電流お
よび電圧の波形を示すタイミングチャートである。
【図4】この発明の他の一実施例による腐蝕速度計を示
す等価回路図である。
【図5】図4の実施例の交流定電流法における電圧波形
を示すタイミングチャートである。
【図6】図4の実施例の交流定電圧法における電圧波形
を示すタイミングチャートである。
【図7】この発明の駆動信号波形を示すタイミングチャ
ートである。
【図8】駆動信号波形の他の実施例を示すタイミングチ
ャートである。
【図9】駆動信号波形のさらに他の実施例を示すタイミ
ングチャートである。
【図10】従来の直流定電流法の実施による電流および
電圧を示すタイミングチャートである。
【図11】従来の交流定電流法の実施による電流および
電圧を示すタイミングチャートである。
【図12】従来の交流定電圧法の実施による電流および
電圧を示すタイミングチャートである。
【図13】従来の電極間抵抗を示す説明図である。
【符号の説明】
1 試料極 2 対極 3 駆動信号源 4 演算装置

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 溶液が流れるパイプの試料極と、該試料
    極内に配置された対極または照合極と、低い周波数の駆
    動信号および高い周波数の駆動信号を上記試料極および
    対極間に時分割供給して得た各測定抵抗の差から、分極
    抵抗を演算によって求める演算装置とを備えた腐蝕速度
    計。
  2. 【請求項2】 溶液が流れるパイプの試料極と、該試料
    極内に配置された対極または照合極と、上記試料極およ
    び対極間に供給する駆動電流の極性が反転する直前およ
    び直後の応答電圧の平均値と上記駆動電流との比から、
    分極抵抗を演算によって求める演算装置とを備えた腐蝕
    速度計。
  3. 【請求項3】 溶液が流れるパイプの試料極と、該試料
    極内に配置された対極または照合極と、上記試料極およ
    び対極間に供給する駆動信号の極性が反転する中間点
    に、該駆動信号が開放となる区間を設け、この区間直後
    の電圧値と上記開放直前の電流値との比から、分極抵抗
    を演算によって求める演算装置とを備えた腐蝕速度計。
JP13738094A 1994-06-20 1994-06-20 腐蝕速度計 Pending JPH085598A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008256596A (ja) * 2007-04-06 2008-10-23 Nippon Steel Corp 腐食速度測定用回路、センサ、装置、及び、腐食速度測定方法
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JP2022001856A (ja) * 2020-06-22 2022-01-06 マツダ株式会社 傷の処理方法及び処理装置、並びに、被覆金属材の耐食性試験方法及び耐食性試験装置

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