JPS60150573A - 電気的接続方法 - 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】 本発明は印加電流系による陰極防蝕領域に於て利用し得
る。連続的電流供給源へ電気的に連結した。直線型の陽
極構造体に関１−るものである。

ｒ１σ水、真水及び地下水のような自然環境ｔ・τ於て
作動している金属構造体の腐蝕制御用の系として、陰極
防蝕（・工広く知られかつ利用されている。そ」１は保
護さ」するべき表面？もつ境界的接触領域に於て拡散す
る酸素乞電気化学的に減少させろ原理に基づいて働く。

金属の腐蝕はそれゆえ環境中に含まれる酸化剤がこのよ
うに中和さねるので防がれる。

陰極防蝕は悟性陽極を用いることによるか別法として印
加′電流法によって適用ｆろことかできろ。

この後者の方法によねば、本発明はこれ？基礎と１−る
ものであるが、保護さハるべき構造体は電流供給源の負
極へ適当に連結することによって陰極的に分極さ」１、
そして陽極は、寸法安定性のある耐腐蝕性の材料でつ（
らねるのが好ましいが、同じ電源の正極へ連結さねる。

得られる電流回路は陰極に於ける酸素の還元と陽極に於
けるアニオンの酸化をおこさせろ。６０ボルトから４０
ボルトの程度である高電圧、が付与されるので、陽極は
構造物表面から非常に離れた位置に置いてもよい。

必要と１−る分極陽極の′ｉｒ９．はそ牙１ゆえかなり
減らさねる。

沖のプラットホーム、船体、パイプライン、井戸、のよ
うな陰極的に防蝕さ」するべき表面及び構造の寸法が特
に太きいときには数十σにも及ふ縦にのびた、数釘に及
ぶアンペアを配り得る、陽極構造物の使用？必要と１−
る。特にこハらの場合に於ては、各り単一の陽極活性部
分へ平均し−た電圧乞できるだけ遠くへ適用てるために
、その延びた陽極に浴うオーミック電圧降下ケ減らすこ
とが必要である。従ってオーミック損失は適用電圧の５
−１０係をこえるべきではない。

満足されるべき付随的要請事項は、構造物の幾何的特敞
へ電場乞頓応させ、従って陽極の数、その幾何形態、及
び保護されるべき構造物の空間的相対的位置２変えろこ
とによって、保護されるべき構造物全体に電流分布の最
良均一性を保証′ｆろことである。

きびしい温度条件、機械的応力、腐蝕などをしばしば特
徴と１−ろ自然環境に於て用いねばならない陽極構造物
は、補修あるいは置き換えなしで長期間作動させるため
に、大きい機械的抵抗性と良好な電気伝導度ケ保証せね
ばならない。

さらに、ここで考えろ陽極構造物（工しばしば、気候あ
るいはサービスセンターからの距離に基づ（特に困情な
条件の下で設置てる必要があり、従って機械的に頑丈で
取扱及び設置が容易であるべきである。

陽極としてしばしば用いらハる黒鉛及び鉄−珪素鋳造棒
（工上記諸要謂馨満た１−には程遠（、一方、白金族金
属で液物したチタン陽極はその軽量さと高い機械的性質
によりきわめて有利である。

しかし、特に土壌中に於ける上記構造物の使用に関連て
る問題は、陽極と土壌の間の接触抵抗によって代表さ」
する。

この抵抗は上記構造物の陽極表面で発生１−るカスのた
めに時間とともに増１−傾向がある。このガスは一般的
には分子状酸素であり、こ」ｔは陽極に於けるアニオン
の酸化によって形成されるものであり、しかし、比較的
低塩化物濃度の水の電解によって容易に形成さねる分子
状塩素であってもよ℃゛。

上言Ｃのカス発生のために、陽極表面の一部（工、活性
陽極表面のそハの周りの地面からの緩徐な遊離、次いで
その後の機械的作用［、Ｊ：ろ分離７受ける。そＪｌゆ
えその接触抵抗は時間とともに増加す−１０ このことは必然的ｖｃ特に深井戸系に於ける陰極防蝕系
の有効性に影＃１−るが、この系に於ては、陽極が地中
にかなりの長さで延びている垂直井戸の中に挿入３ｆ１
、例えば地下パイプラインのよ５に構造物のそばでかな
りの長さの間隔で配置されている。この場合に於ては、
陽極は数十ｍの程度θ〕かなりの深さに達１−ろ長い垂
ｉ酊構造体から成り立っており、このことは陽極部品（
ｓｅｇｍｅｎ　ｔ　）の取直表面からガスが逃げるのを
妨害ｆろ。実際に、発生するガスはふら下っている陽極
部品の表面に沿って地中７通って上列、ｉ−る傾向があ
り、あるいはともかくも土壌中２透過し、さらに電気伝
導性を低下させろ。

こ牙′１．らの要因（工すべて実質的に、構造物の接触
抵抗ヲ、豹速に増大させその有効性乞減少し、そして電
圧り昇さえも必要となり、その結果エイ、ルギー消費が
伴ない、陽極材料の電気化学的抵抗性７危う＜１−ろ。

実際に、適用電圧の増加は」二記陽極Ｈ料の不動、１ル
醪化皮膜の破壊電圧をこえさせろことになり、皮膜は容
易に腐蝕にさらさねるよ５ｖｃなΦ。この現１象はその
性質上局在的であめのて、バルブ金属陽極はしばしば孔
があき、′電力供給ケーブルが露出して外部環境と接触
ｆるようになり、このことはケーブル自体の迅速腐蝕乞
ひきおこす。

それ故、本発明の主目的は長期間使用のための接触抵抗
の減少乞”ｆ能と１″る陰極防蝕用の改良陽極構造体を
提供１−ることである。

本発明の陽極構造体は、少くとも一端に於ける′電流源
の正極へ接続するための一つθ）適当端子を備えた一つ
の電力供給絶縁ケーブルと；この電力供給ケーブルの長
さ全体にわたって分布し、ケーブル自体と同軸であり、
かつ伝導性の芯の連げ性ケ中断１−にとなくその芯との
一つの１１−り防止接続７通じて電気的に接続さ牙１て
いる。多孔′ｍで透過性の要素から成るバルブ金属でつ
くらＪ］た一系列の陽極要素（ｅｌｅｍｅｎｔ　）と；
によって構成さ」する。

第２図に模型的に示すように、本発明の陽極構造体レエ
、一つの電力供給絶縁ケーブル２から成り、こ牙１は銅
またはアルミニウムの炒り線の伝導芯をもち、一つのエ
ラストマー椙料例えは合成ゴム及び天然ゴム、ポリ塩化
ビニル、ポリエチレン、弗化ビニルポリマー、などの、
陽極利用の媒体中で腐蝕に耐えることができる一枚の絶
縁シートにょつて被覆されている。

コノケーブルの抗張力を増すために、芯は高抗張力鋼で
つくった内側グループの撚り緋と一緒に撚ったローブに
よってつくってもよいし、またそのケーブルの伝導性芯
全体ン鋼撚緋でつ（つてもよ℃）。

ケーブル２の一端には覗源の正極へ電気的に接続するた
めの一つの適当な端子６が備えら、ｈていりＣ 他端に於ては、ケーブル２はチタンまたはプラスチック
のキャップ７で終っており、これは腐蝕１−る伝導性芯
のその環境からの一つのリーク防止シールを提供１−る
ものである。このキャップ（工場・吻端乞ひっかけるた
めの、あるいは適当なバラスト乞ささえろための、フッ
クまたはリング７備えるのが有利である。また、この絶
縁用キャップ７μ；防水型送気グラグによって置き換え
るのも利点があり、これは２個あるいはそれより多くの
陽極構造体を直列に連ぐことかできて、必要に応じてそ
の陽極構造体の長さン２倍または３倍にする。

陽極部品１の数と相対的の空間的位置はこの陽極の特定
的用法の特別の要請によって指示さハるものであるが、
多数の陽極部品１が電力供給ケーブルに沿って同軸的に
挿入される。

さらに正確にいうと、ケーブル２に浴う陽＠Ｌ部品の数
とその相対的な空間的分布は保ＪΦされるべき表面全体
に均一な電流密度ン与える必要性に適合させるよう容易
に頓応させることができる。実質的には、ケーブルＶＣ
ｆｉう陽極部品の分布はＩ陽極構造体と保護すべき構造
体の表面の間に提供さｉするべき所望の電場に依存する
。本発明の陽極構造体によって提供され金一つの重要な
利点はその大きな可撓性と任意所望長さの配置が可能で
あることによって代表されろ。

第２図に於て模型的に示１−よ５ｖｃ、各々の陽極要素
は多孔質で透過性の生体１から成り５こ第１は１個また
はそ」１．より多くの耳８へ溶接したエキスパンデッド
シートまたは金属メツシュによって構成さねており、こ
の耳はスリーブ６へ溶接されて℃ゝゐ。

陽極要素はチタンまたはタンタルまたはその合金のよう
なバルブ金属でつくるのが好ましい。

多孔質で透過性の主体１は円筒状であってよく、あるい
はさもなけ」１ば四角形、多角形、星型、などのような
任意の異なる断面であってよく、あるいは一つまた（工
そねより多くの耳８へ溶接した金属メツシュ片で構成さ
ねていてよい。

多孔質で透過性の生体１を構成ｆるメッシュ部品は白金
属に属ｆる金属またはその酸化物、あるい（エスビ不ル
、ベロウスカイト、ブラフオサイト、真鍮、などのよう
な池の伝導性金属暇化物、のよ５な電気伝導性で陽極的
に抵抗性のある材料の層でって被覆さねている。特に有
効な被覆は金属比率がＲｕ　２０　％対Ｔ１８０とＲｕ
　６０　’Ｇ対Ｔｉ４０４の間にあるルテニウムとチタ
ンとの混合酸化物の熱的沈着層から成り立つ。

他の金属酸化物の少量もＲｕ　／　Ｔ　ｉ酸化物基本構
造の中に存在してもよい。

各々の陽極要素は予め製作し、次いで電力供給ケーブル
２の上に同軸的に挿入してよく、ありいは主体１をスリ
ーブろ乞電力供給ケーブルへ固定した後に耳８へ溶接し
てよい。

絶縁ケーブル２の伝導性芯と各陽極部分１との間の電気
的接続は、スリーブろの中央部分に該当したある長さの
間、ケーブルの伝導性芯４の上のプラスチック製絶縁被
覆５をまず剥がすことによって実施さ」する。スリーブ
６乞次に′屯カケーブル２の剥がさねた部分６ａ及び６
ｂの上並びにそれに隣接てろ絶縁被覆の絶縁部分６０及
びろｄの上に締めつけて電気的接続θ）リーク防止？提
供１−る。

金属スＩノ−ブろの締めイ」けは放射方向に働く常温頭
造工具（ｃｏｌｄ　ｈｅａｄｉｎｇ　ｔｏｏｌ　）　に
よって円周状の縮少ケ受けさせることによって実施さ」
する。

例えば弗素化したエチレンとプロピレンのコポリマーか
ら成る熱収縮性プラスチック管の断片によって槽成さね
ている保護外装をスリーブろとケーブル２０間に（工め
込み、熱空気ブロアーで以て加熱してその外装乞接合部
の上に収縮させて外部環境から接合部乞保護１−る。

第４図及び第５図に於て示すように、陽極、てなわち、
陽極部品の主体１は、伝導性でかつ陽極条件に対して抵
抗性のある不動、昨化し得ない材料θ）沈着によって被
覆されたチタンのようなバルブ金属のエキスパンデッド
シートによって構成さね、ていて、この被樟は表面全体
にわたって施こさねΦ。

本発明の陽極は慣用θ）棒また（工丸棒の陽極と比べて
し・くつかの利点を提供する。

地中の応用に於ては、掘さく泥または充填用泥は容易に
多孔質透過性の陽極構造体に侵入し、従って大きい接触
表面を保証し、そしてその上、その接触表面は各神の空
間的平面内に配回している接触領域σ）全部の合計によ
って構成さねている通り、三次元的である。従って、陽
極とそれをとりまく地面とＱ〕間の接触表面はかなり増
加てろこととなり、そしてまた土壌が干上ったりカス発
生が陽極表面でおこる場合に、その接触面績は実質的に
効果的であるままで残る。実際に、発生カスは陽＃！、
ｏ）メツシュを通して逃散し易い路を見出す。

表面が媒体によって侵入され得ない無垢の棒または丸棒
の陽極？使用１−る際の問題Ｑ工水発明の陽極によって
効果的に克服される。

工業的設備に於て実施した陰極防融比較試験は驚いたこ
とに、無垢の陽極乞土壌が侵入し得てかつ同じ外的寸法
をもつ多孔質陽極で以て置き換え金ことによって、その
接触抵抗が始動時に於て約１５係減少し、６ケ月間作動
後に於て、参照用の無垢円筒状陽極と比べてその接触抵
抗減少は約２５−３０係に達￥ること？証明した。

実１１［ｉ例 本発明に従ってつ゛くら牙１かつ第２．３．４及び５図
ｖｃ記載のタイプの駆使部品また分散子１０個から成る
一つの陽極構造体ンつくった。

陽極部品は厚さ１．５　ｍｍで外径５０朋のチタンのエ
キスパンデッドシートの一つの円ｍ　Ｙ　用いてつくり
、長さは１５００＋＋＋＋＋＋であった。エキスバンデ
ツＭ　シー　１−　）円面はルテニウムとチタンの金属
比が１：１である混合酸化物の沈着によって被覆した。

このエキスパンデッドシートの円筒ヲチタンの耳へ溶接
し、この耳は、絶縁外装を予め剥がしたケーブルの伝導
性芯の上である長さの間にわたりかつ両端に於てケーブ
ルのエラストマー？縁外装の上へ直接に常温ヘッダーに
よって締めつけを行なって′電気的接続のリーク防止を
提供ｆろ。内径１０ｍｍの電力供給ケーブル上に挿入し
たチタンパイプへ溶接されている。

約８ｍｍの外径をもつこのゴム絶縁の電力供給ケーブル
（工金属断面績合計が約１０ｍ＋＋Ｆである銅組みひモ
（ｐｌａｉｔ　）でつくった芯暑もっていた。

一つの陽極部品と他との間の間隔（ニ一定で約２ｍの長
さであった。ケーブルの一端は絶縁ケーブル上に常温ヘ
ッダーで締めつけて環境から芯を密封したチタンキャッ
プで終っていた。このキャップは一つのチタン製フック
を備えていた。

ケーブルの他媒は電カケーブルへの接続に適した銅製の
はと目孔乞もっていた。

この陽極構造体乞平均抵抗１０００Ω・確の地中ＶＣ掘
った直径約１２５−１深さ４０ｍの井戸の中に挿入した
。挿入後、井戸をベントナイト泥で以て充填した。

この陽極を、土壌巾約２ｍの深さ？走る重密度ポリエチ
レン性合成ゴムで以て被覆した炭素鋼の２０インチ（５
１，、）のパイプライン約１５１０乞保護１−あのに使
用した。

地面に対１−る陽極構造体の測定抵抗は始動時に於て０
７オームであり、この陽極によって分配さねた′電流に
供給電圧約７．５ボルトσ）場合に８アンペアであった
。

６ケ月間運転後に於て検出した抵抗は０．８２オームで
あった。

本発明の構造体と類似であるが同じ電気伝尋材料によっ
て外面乞被覆した無垢管状チタン円筒でつ（つた陽極部
品から成る参照用陽極構造体ケつくった。

その始動時に於て、地面に対１−る測定抵抗Ｇ工０８オ
ームであり、６ケ月運転後に於てそσり衾出値は１．４
オームに達した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の陽極の模型的解説である、第２図は本
発明の好ましい具体化に、Ｊ：る算１図の陽極部品の模
型的図解である。 車３図は第２図の緋＋１Ｉ−Ｉｌｌに沼った断面図であ
恨 ＄４図は１場極要素用に１更用１−句エキスパンデッド
ンートの図であり、 第５図は第４図のエキスパンデッドシートの断面図であ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 土　伝導性芯を持つバルブ金属陽極ならびに弾性体物質
   によって絶縁されおよびある長さの露出した伝導性芯乞
   持つ可撓性の電力供給ケーブル間の電気的接続を行なう
   方法において、 前記陽極の一部を形成１−る少なくとも１種のバルブ金
   属円筒状外装の中にその供給ケーブルを挿入し、 前記ある長さに対応する電力供給ケーブルの露出した伝
   導性芯の上の前記バルブ金属スリーブを最初に締めつけ
   又電気的接続ヶもたらし、そしてその後そのケーブルの
   弾性物質の絶縁外装の上のス’ｌ−７ｆ直接的に締めつ
   けることによって′覗気的接１ａ（’）’Ｊ−り防止シ
   ール乞提供てることによって前記スリーブの周囲を縮少
   させること乞特徴とする方法。 ２　前記綿めつけは放射方向に働く常温頭造工具によっ
   て行なう特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、　多数のバルブ金属円筒状スリ〜ブの中に前記供給
   ケーブルを挿入てることからなる特許請求の範囲第１項
   記載の方法。