JPS5844200B2 - 熱交換器の防食方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は冷却水として海水を使用する発電用大型復水
器などの銅合金系チューブを用いる熱交換器の防食方法
に関するものである。

一般に銅合金系部材の耐食性は表面に形成される防食皮
膜に左右され、その中でも特に耐食性能の向上に重要な
役割をもつものが鉄系の防食皮膜であることが広く知ら
れている。

この鉄系の防食皮膜の形成は主として冷却水中に含まれ
る第１鉄イオンの濃度に左右されることから従来、熱交
換器の銅合金系チューブを防食する場合は冷却水系内に
硫酸第１鉄を注入混合することにより鉄イオンを供給し
てチューブ内壁に防食性酸化鉄皮膜を形成する方法が行
なわれ、またこの方法に不溶性電極による電気防食法を
組み合わせることが多く行なわれていたが、硫酸第１鉄
は吸湿性の粉末のために保存や取り扱いなどの薬品管理
が繁雑なことや溶解注入作業などに多くの人員と時間を
必要とすること、および冷却水を茶褐色に変色させるな
どの問題があることから省力化および環境保全の観点か
ら新防食方式の開発が望まれていた。

このため、鉄イオンの供給を電解方式とするための研究
開発が行なわれ、取水路中に大型電解式鉄イオン発生装
置を設置する方式←持開昭５２４４７４２号）や、電気
防食用電極として溶解性鉄電極を用いる方式（実開昭５
２−７６５２３号）などの鉄イオン供給技術が開発され
てきた。

しかしながら、前者の方式は防食皮膜を形成するために
十分な鉄イオンを供給することができるが、装置が大型
で電力消費量が多くなること、また後者の方式は装置が
小型で電力消費量が少ないが、鉄イオン供給量が十分で
ない場合があるなどの難点があり、さらに技術開発が求
められていた。

本発明者らは、このような問題に対し銅合金系チューブ
の防食皮膜の形成および維持と鉄イオン供給量との関係
に着眼し、従来から蓄積した技術や経験をもとに鋭意研
究した結果、冷却水中の鉄イオン濃度と防食皮膜形成と
に密接な関係のあることが判明されてきた。

すなわち、初期皮膜形成時には０．１〜０．５ ｐｐｍ
の、破壊皮膜再生時には０．０１〜０．０３ｐｐｍの、
また完成皮膜維持には０．００１〜０．０１ｐｐｍの鉄
イオン濃度とするのが、皮膜の形成および維持において
好ましいことが解明された。

このことは、防食皮膜の形成維持において、初期には大
量の、維持には小量の、皮膜状態によって再生用の中量
の鉄イオンを必要とするから、これらに応じた鉄イオン
の供給システムを開発すれば良いことになる。

以上のような研究成果から、本発明者らは、熱交換器の
銅合金系チューブの防食皮膜の形成および維持において
、冷却水取水路に鉄イオンを供給する電解式鉄イオン発
生装置と、熱交換器の水入口側水室内に電気防食用電極
として溶解性鉄電極を設け、チューブ防食皮膜の形成状
態に応じて電解式鉄イオン発生装置を動作させ安定防食
皮膜を形成させると共に、溶解性鉄電極を用いた電気防
食によって防食皮膜を維持させるための鉄イオンを供給
することが前述の条件を満足させる有効な鉄イオンの供
給システムであることを見い出すに至った。

しかしながら、このように鉄イオン濃度で防食皮膜を管
理する方法は、冷却水の流量の変化に対応することがで
きないために、鉄イオンが厚く付着してチューブの伝熱
効率を低下させたり、鉄イオン付着量の不足によってチ
ューブの防食が損われたりするおそれがあり十分なもの
ではなかった。

このようなことから、銅合金系チューブの防食管理では
、その防食状況が明確に確認でき、これを基にして適正
な鉄イオンの供給を継続させる手段が必要であることが
わかった。

従来、鉄イオン供給法における防食状況の確認はで定時
間鉄イオンを供給した後に冷却管を引き抜きその一部を
切り取るか、あらかじめ水室内に設置した試料片を取り
出して表面に形成された防食保護皮膜の状態を観察しそ
の成分を分析するなどの方法によるため、その判断には
時間的な制約をうけるとともに多大の手間ひまを必要と
していた。

本発明者らは、長年にわたって蓄積されたデータを基に
して、銅合金部材表面に形成される防食保護皮膜の陰分
極抵抗値と皮膜状態との間に下表のような密接な関係が
あることを見い出した。

本発明はこのような事実に基づき、銅合金系チューブの
防食皮膜の状態を陰分極抵抗方式、例えば水室内に設け
た電気防食装置を利用して陰分極抵抗値を計測し、この
分極抵抗値をもとに電気防食の防食電流と電解式鉄イオ
ン発生装置とを自動的に制御し、防食電流と鉄イオン供
給量とを適正値に設置することによって、熱交換器の防
食状況を適格かつ合理的に管理するものである。

つぎに、本発明防食法の実施例を図面によって具体的に
説明する。

図面は発電用プラントの復水器に本発明の方法を実施す
る場合の平面図で、冷却水取水路１中に設置した電解式
鉄イオン発生装置２により、復水器３中の銅合金系チュ
ーブの防食皮膜の初期形成および再生用鉄イオンの供給
を行なう。

一方、復水器３の水室内に設置した電気防食用鉄電極４
からは、防食電流の通電と防食皮膜の維持に必要な鉄イ
オンの供給を行なう。

電解式鉄イオン発生装置２は電源装置５によって直流電
流の供給と制御がなされ、溶出鉄イオン量が管理される
。

また、鉄電極装置４は電気防食用電源装置６によって直
流電流の供給と制御がなされ、鉄イオンの溶出量と防食
電流量が管理される。

７は復水器３の水室内に設けられた陰分極抵抗計副極で
あり、これによって銅合金系チューブの電位を測定し、
このデータを演算処理回路８に入力して陰分極抵抗値を
求めるとともに、この値によりチューブの防食皮膜状態
を判断することによって電気防食用出力電流および電解
式鉄イオン発生装置出力電流の適正値の計算を行ない、
それぞれの装置に制御信号を送り防食電流と鉄イオン供
給量を自動的に制御する。

なお、本実施例では陰分極抵抗計副極１は電気防食用電
位計副極と兼用したが、別に専用の陰分極抵抗計測装置
を設けることもできる。

また演算処理回路８は電気防食用電源装置に組み込むこ
ともできる。

この防食方式によれば、電解式鉄イオン発生装置２は主
として初期皮膜形成の鉄イオンの供給を受は持つから、
継続的長期的な供給を前提とすることなく、銅合金チュ
ーブの面積や水量などの諸条件から初期皮膜形成に見合
った鉄イオン発生能力を有すれば良く、従来の継続的方
式のものより装置が小型小容量で、かつ電力消費量を低
減することができる。

この電解式鉄イオン発生装置２によって、初期に大量な
鉄イオンの供給がなされるから、皮膜を維持するために
常時供給される鉄イオンの濃度は微量で良く、電気防食
用電極を溶解性鉄電極とすることによって十分供給でき
る。

単に電気防食用電極に鉄電極を用いても、通電電流は防
食電流によって制約を受けるから鉄イオン供給量は少な
く、初期の皮膜形成に必要とする量に遥かに及ばない。

したがって、鉄電極を用いる場合は従来、間欠的に硫酸
第１鉄の投入を行なっていたが、本発明の方法によれば
硫酸第１鉄を投入することな（防食皮膜の維持が可能で
ある。

また、この方式によれば、熱交換器の銅合金系チューブ
の防食において、電気防食の防食電流値と供給鉄イオン
量について、相関的に効果的制御を行なうことができる
とともに適格かつ合理的な防食管理を行うことができる
。

さらに、チューブの防食皮膜の状態を常に監視して防食
皮膜を適正な状態に維持するので、鉄イオンの過不足か
ら生じる伝熱効率の低下などの整置を防止することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示す平面図である。 １・・・・・・冷却水取水路、２・・・・・・電解式鉄
イオン発生装置、３・・・・・・復水器、４・・・・・
・電気防食用鉄電極、５・・・・・・電源装置、６・・
・・・・電気防食用電源装置、γ・・・・・・陰分極抵
抗計副極、８・・・・・・演算処理回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱交換器の銅合金系チューブの防食皮膜の形成およ
   び維持において、冷却水取水路に鉄イオンを供給する電
   解式鉄イオン発生装置と、熱交換器の水入口側水室内に
   電気防食用電極として溶解性鉄電極を設け、前記電解式
   鉄イオン発生装置により安定防食皮膜を形成するととも
   に前記溶解性鉄電極により防食皮膜を維持するに際し、
   銅合金系チューブの防食皮膜の状態を陰分極抵抗方式に
   より計測し、この分極抵抗値をもとに電気防食の防食電
   流と電解式鉄イオン発生装置とを自動的に制御し、防食
   電流と鉄イオン供給量とを適正値に設定することを特徴
   とする熱交換器の防食方法。