JPS6049253A - 腐食速度測定方法 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は液体と接する機器の実地環境に於ける腐食速度
測定方法に関し、更に詳しくは、クーロスタット法もし
くはカレント・インクラット法乍１の実地環境腐食試験
に用いる基準１Ｆ（１極の１［（１缶安定性を改善した
腐食速度σ（１１定方法に関する３、〔発明の技術的背
景とその問題点〕 液体に接触させて使用でれる肋体容器、配管、ポンプ等
の機器の金属部材の多くは、そのＩｔ！！＋食によって
可使寿命が定まる。従って、これら機’ｌ＋”ｒｉ　’
Ｃ安全に使用し、腐食による不慮の小数を防止″Ｊ−７
，）ためには、ぞのｎ２♂食速匹に関する悄’＋４ｉ　
荀使用中又はあらかじめ知でおくことが必要である。

機器の腐食速度は、その機器のｌＩ″１かれた液体の性
質、流速、温圧等の腐食環境に左右Ｔ”：ｆｌ−る１、
これら腐食環境ＩｒＪ、復雑であシ、しかも１１冒１１
ノと共に４１１々と変化するため、実験室内でこのＪｊ
ｌ＋ＪｌｆＱ条ｆ１を１１１現することは不可能である
。このため、槻８：：のス。

命を決定する腐食速度６１す２は実地風！ｆｊｉによっ
て１」うのが最も４８　Ｎ’、ｔ’ｉ性が高い。

１ｆ二、腐食速度測定方法としては、電気化学的方法が
最も迅速で、かつ信頼性も高い。このような電気化学的
測定には、例えは、分極抵抗法、交流イノビーダンス法
、クーロスタット法、カレント・インクラブド法等が知
られ−Ｃいる。こｎらの方法は、いすわ、も、試験全屈
から成る作用電極を、ＹＪ’ｒスを介して′ｉｎ荷を力
えることにより分極芒せ、基準’Ｉｔｉ、　’１Ｃ（の
電位を基準として、作用電極の分極郡ζ；′と１を杉）
出し、）２真速度をめるものでらる。その１〜・？、通
常、基準電極（１作用電極に近接して配設坏ｉｌる。肪
Ｋ、定′ｌＢ虱又は定電位下で作用電極の公称を基準電
極によって検出する場合には、液体抵抗に基づくオーミ
ック降下の影’Ｊ　ｆ除去するべく近接配置がとられて
いる。このような近接配置はクーロスノット法、カレン
ト・イン′クラフ゛１・法＆こおいてもそのまま踏襲場
扛ていた。

このため、Ｈ６食速度の実地試験は、例えば、次の方法
で行わ汎でいた。即ち、腐食速度ｉｌｌ定対象の配管等
の側面に孔を穿設し、この孔に配管等と同−金属材半・
１メ・ら成る作用電極、対極及び基イｆ、ｆ市、（訳の
３本の電極又は対極と基準電極を４１シ用として２本の
電杉企コンパクトに−組しこして固定した％　４．’・
保持体全水奮欽着ぜしめ、こ、＋１、ら５Ｂ’、　４！
ンを用いてｔノコ地環境下で電気化ｑ：的に腐食速度を
請求める方法か採用芒扛でいた。

この方法で用いる電析保拮体ｔ、シ、２ないし３木の電
極を有する点でその桁端が比較的複雑、であり、し〃）
も、肌食生成物等が電極間に堆積しゃずいなどの欠点が
ある。

この方法を改良［−だ方法として、−０’ｉ記配眉へ’
１Ｉｉ１体を対４：りとし、電極保持体１１Ｃは、作用
’％極と基準電極の２本の電。柾のの、を固定する方法
かり！１案６れている。

この改良式れた方法におけるり））；極の配信９例を第
１図に示ず。［筒中、配管Ｉの側面に穿設８れた孔１０
に作用電極４及び基準電極５か相互に絶縁月３を介して
挿着さｎた電極保持体７が水恍固定さｔｌｌ、各電極４
，５は配管工内の蔽体１１と接している。ここで、配管
工は（図示８１”Ｉ−Ｔいない）リード線が接続でれて
おシ、対極として働くことになる。

しかしながら、このように作用＠極と基準電極とを近接
させて用いる腐食速度測定方法では、作用’Ｔ（１，極
の分極状態の検出の基準となる基準電極の電位が不安定
となるという問題を有していた。これは対極による作用
電極の分極の際、液体を介した対極−作用電極という導
電路以外に、対極−基準１（Ｌ極−作用１ｂ、極という
別の導電路が生じてしまい、基準電極までもが分極妊扛
てしまうことが原因と考えられる。このように基準電極
の電位が不安定であると、作用電極の分極状態の検出が
困難になるという問題点がある。またこのような現象は
液体が高抵抗である場合、特に顕著となってあられれて
ぐる。例えば沸騰水型原子力発電ブラント等に用いられ
る高純度の脱塩水の冷却水等は電気抵抗が非常に高く、
前述のような基準電極電位の不安定てが顕著であり、腐
食速度の測定を才青度よく行ｔうことは非常に困難なこ
とであった。

〔発明の目的〕

本発明は作用電極分極の際の基ｙ吉１ｊ極の電位安定性
に優れ、実地環境の腐食速度、ｔｌ、Ｊ′ｖこ電気１代
、抗が高い液体中における腐食速度を　高いすｊ′ｌ′
ＬＷで測定することが出来るｇ角速度の測定方法を提イ
（（することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明者らは上記目的を達成すべく鋭意検ｒＩＪ’　を
重ねた結果、電気抵抗が高い液体中の腐食速度６１１１
定の際、作用電極と基準電極を１〜［（間させて配置し
、クーロスタット法文はカレント・インタラブド法を適
用すると、基準電極電位が極めて安定す／（）ことを見
い出し、本発明全完成した。ｌ１１　（八本発明の腐食
速度測定方法は、腐食速瓜囮定幻Ｓ！の機番の液体と接
する金属部材全対極として・該９属１；１１材表面に穿
設された第１の貫通孔内に対極と絶１’ｊ’。

材を介して固定ざ扛た、被測定試料から成る作用電極と
該対極間に液体を通して電荷をイＣ］ｌ）シ、（ｉ周電
極と液体の界面を分極ぜしめ；しかる後、議−分極の緩
和現象に基づく分極の経時変化を前記金属各１（材表面
に穿設された第２の貫通孔内に対極と絶縁材を介して固
定てれた基準電極によってａｔｔｔ定し；該分極の経時
変化を解析することによって１ｐＨ食速反をめることを
特徴とする。

１１Ｓ食速度０１１］定対象機器としては２、散体貯蔵
槽等の容器、配管、弁、ポンプ、タービン等の液体と接
触する金属部拐からなる機器が挙けらｔ′シ、これら金
属部材は、外部の電荷供給滌と１ノード朽１を介して接
続さ扛ることによって、その′ｔ′！ｌ：、腐食速ｊ隻
測定真速極構成体の対極となる。

作用電極ｉｌｉ肪食６１１１定機器の金属部利と同一の
金属試別から成り、対極表面に穿設てれた第ｊの１Ｊ通
孔に、電気絶縁部拐を介して保持嘔れる。この場合、作
用′ｐ（ｉ、極を保持する保持体に１、通常、ネジ、フ
ランジ又は溶接等によって、第１の貫通孔内に水密固定
式れる。かくして、作用′〔ｕ極はλ′」極によって包
囲された構造となる。

対極が接地されている場合には、作用電極を接地しては
ならない。作用電極全接地すると、大地を通して作用電
極が対極と短絡てれてしまうからである。

基準電極は、第１の貫通孔と別の位１行に設（ＪらＩｔ
た対極表面の第２の１１通孔に電気絶縁Ｆｒ１ｉ４１全
グ１゛して保持芯〕１．る。基準電極としてシロ１、ｉ
ｉ！ｉｔ定環境において、少なくとも！ｆｉｌｌ定の同
電位が７！３定なものでおればいかなる電極でも良く、
例えＣ」：、試ト１金属と同一の金属を用いることがで
きる。−ｉだ、公知の銀−塩化銀電極、せコウ電極等の
（つＩ）＜ｉ　’＋’Ｅ１４１Ｌケ用いてもよい。これ
ら基準電極は、ｎ１■記の作用）１４、付くと同様に、
例えば、ネジ、フランジ又は溶接１゛ｌによって、第２
の貫通孔内に水密固定され、る。

作用電極と基準電極との間の（２５，極間距離は、２０
７踊以上とするのが好丑しい。電（１ニク間距ｌｉｉ＆
、が２　ＬＪ　ｒｒｔｍ未満であると４１１定のための
通電のｌｉ；：、対（１：４−基ｆ；ｂ電極−作用′電
極という導電路が形成芒］１．易く、す、（。

小電極の１Ｌ位が不安定となることがあるほか、１１′
コウ電極等のように塩橋によって内部液を保持する電極
でも通電時に形成てれる液中の′ｄモ位勾配によ多液間
電位が−ＴＩ：Ｊ的に変化し、電ｆｊＺが不安定［なる
ことがあるからである。

本発明の方法においては、以上のように各電極を腐食速
度測定対象の機器に配設せしめた後、対極−作用電極間
に通電して、作用電極と液体の界面を分極せしめ、次い
で対極−作用電極の回路を１３ｒ１回路状態にして、該
分極の緩和現象に基づく経時変化全作用電極と基準電極
の電極間電位差の経時変化としてめる。

このような方法によって、腐真速Ｕ　ｋ　１ｌｔｌｌ定
するものには、例えば、クーロスフット法、カレント・
インタラブド法が拳げら九る。

作用電極と基準電極間の電位差測定は、当業者に公知の
いかなる方法によってもよく、作用型、極のみならず基
準電極も接地しないで用いるのが好ましいことから、好
ましくは、電位着を差動増巾することによって検出する
。差動増巾は更に接地されていない作用電極の誘導ノイ
ズを効果的に除去することが出来る。

」゛）、下、本発明の方法の一態様を図面全参照しなが
ら、より具体的に説明する。

第２図はクーロスフット法を適用した本発明の方法の一
例全説明する充電系、電（ｉ・・、分（玉記録糸の配置
図である。

図中、液体１１に接する金属製配ｊ１１の１１ｑ面に第
１の貫通孔８及び第２の貝コ１ｎ孔９が穿設８〕１．て
いる。第１の貫通孔８内にηよ、作用「Ｕ、１＼保持［
４・２に穐縁体層３を介して、試別金属から成る作用’
ｊ’ｔ５極４が同定さ几、同様に、第２の貫通孔９内に
（弓１、基準電極保持体６に絶縁体層３÷Ｃ介して１．
；、１．糸ｉ６：個６が固定されている。ここで、金、
；・ミ製配′Ｃ？ｉ　ｉ、Ｉ、リード線１２によって、
電源１３及びコンゾンザー１５から成る充電系に接続で
れ、更にリレー１４金切り替えることに、ｌ：９、作用
’ｉ：＋；　４べ１とｊ灰続式Ｊ１゜る。このようにし
て、配管ｌは作用型、”Ｊｊ’ｉｊ　４の対極となる。

コンデンサ−１５は直流型υ・７」３とリレーＪ４によ
つで接続することにより、所定１：の’ＩＩ、ｌ：荷全
充電する。しかる後にリレー：ｃ　４　？ｉ、−リ（・
ス・えると、その電荷はパルスとなって対４！１１　＊
ｈブｉ−して作用ｒ（ｉ　ｉｉ“１シ４に移動する。そ
の１１公、拝用電極、１に、対極ｌに包囲で扛でおり、
しかも作用室Ａ＆イと２；１１徨−↑Ｉｉ　４／Ｊ、　
ｉｉとは離間てれて配設されているので、対極１−基準
電極５−作用電極４という経路の導電路は生じ難いほか
、液体中に形成される電位勾配は基準電極５付近では微
弱となり、その結果、基準電極電位は安定な電位を示す
ことになる。

電荷を瞬時に作用電極４に例与した後、その直後の分極
値ηを開回路状態で基準電極５によって６１１］定する
。本発明の方法では分極値ηを開回路状態で測定するた
め、液体の抵抗に基づくオーミック降下全考慮に入れる
必要がない。従って、基準電極５全作用電極４に近接せ
しめて分極値ηを測定する必要がないのである。

分極値ηの記録は、差動増巾器１６と電位差記録計１７
から成る分極値記録系によって経時的に行い、分極値η
−待時間の関係曲線を得る。

分極値η−待時間の関係曲線から、Ｍ４食速度は次のよ
うにしてめられる。

即ち、電荷付与後の時間ｔの分極値ηは次式１式％（１
１ （式中、η。はｔ＝ｏの時の分極値を、Ｃｄは作用電極
表面の電気二重層の微分答是全、Ｒ−ま分イ；ｔり４１
Ｌ抗ｔそｎぞｎ表わす。）で与えら才１２、Ｃｄ１ｉ、
イ’＋＝　）１１電極に充電した電荷密度をΔｑとすｆ
’１．　―：、次式１式％（２） で与えら扛、また 腐食速肛Ｖは次式 ％式％（３） （式中、Ｍは被測定試料金属の原子昂１．７．　＋Ｊ’
、　Ｅ亥金属の溶出イオンの原子価、Ｆはファラデ一定
法（、Ｋは定数を表わす。）で与えら九るので、うし１
°、Ｉｎηをｔに対してプロットしてイ！ｌｌ２）扛る
テ（（Ｉ）のｉｌ’ｌ−線の勾配−］、、／ｃａ　Ｒｐ
　ｈ式（２）からＲ２をめ、次にこのＲｐ値を用いれば
式（３）から腐食速度υをン１丸めること力；できる。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかな通り、Ａ【発ｌす］のｊｇ食速
度測定方法は、■作用電極が対極によって実ｆｔ　０勺
に包囲式れてお９、かつ、作用１１勿と基準Ｊｔｕ、４
夜の間が離間されているので、基準電極に対極とイン−
１電極との間の電流がまわり込むこと力；困ｉ１１と刀
・９、その結果、基準電極の電位が安定すること、■各
電極を保持体に取シ付ける場合、１つの保持体に１本の
電極が固定されるので、電イｌｆｆ１保持体の構造が単
純となり、しかも、このような保持体の構造は多くの電
極を保持した構造に比べて高温・高圧によく耐えること
、■電極が密集していないので、電極間に腐食生成物の
堆積が生じＪｉ［６＜、その結果、電極間の短路や腐食
生成物による腐食状態の変化等のＪａｉｌ、が無いこと
等の効果を奏し、その工朶的価値は（１λめて犬である
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の方法を実施例を昂げて更に具体的に詳説
する。

実施例 内径１０８ｍｍの炭素鋼製直管の中央部側面に第２図に
示さ扛た配置に従って、直径６繍、露出長さ２５朋の炭
素鋼製丸棒（露出面積５　ｏａ　）の作用電極及び基準
電極を互に２００論の間隔を置いて固定せしめた。

次に、この管にイオン交換水（導電率０．０８μφ湯）
を流速１．２ｒｒＬ／秒で流し、２１１２図のクーロス
タット法の回路愛用いて、０３μＦのコンデンサーを５
０Ｖに充電した後、リレーを切外えることによってコン
デンサー電圧が２０Ｖに低下する１で作用１ｉム極に電
荷をイ」与した。

電荷付与直後の作用電極の分板の緩」１１現象にＪ、ｊ
、づく分極η一時間ｔの関係は前述の式（１）の直ｐｊ
）によくのシ、計計゛さｎた腐食速度は約１３　ｍｍｄ
でａった。このｊＲ食速度の値ＣＪ１．２夜月１１”１
」、このｊ昌ヂξ項境に置いた同試判片の平均型１ｉ七
減からめたＮ真速度の値１．２　ｍｍｄと極めて近い値
であった。

一方、第１図に示される配置＜１．に従って、作用’ｉ
’（−＋、極及び基準電極を互に２７ｒｎｎの間隔を置
いて固定しブヒこと以外は前記と同様にして、作用ｆＩ
Ｌ極の分極η一時間ｔの関係をめた結果、基準′ｉ（＋
、　イ、ｌ＝”ｌ：　ｔＬ位が不安定なため前述の式（
１）に基づく直線関係がイ；ｔらｎｆ！：、かった。

試験例 内径ｉｏ８ｍｍの炭素鋼直管中央部１１１１面に第２図
に示された電極の配置に従クーし、直径Ｇｒｖａｎ、露
出Ｊテさ２５咽の炭素鋼丸棒（露出面積５ｃｒｄ　）の
作用電極及びＡ　−Ｄの４本の基準電極を固定した。基
準電極Ａ〜Ｄの作用電極との電極間距離をそ扛ぞれ、２
０箇、５０匣、２００膿、１０００調とした。

次に、管にイオン交換水（導電率０．５μυμ）を、流
速１ｍ／秒で流し、差動増巾器の第１の端子を基準電極
Ｄ、に接続し、第２の端子は基準電極Ａ〜Ｄに順次切換
えながら第２図の回路と同様の回路を用いて、測定を行
なった。先ず、差動増巾器の第２の端子全基準電接Ａに
接続し、３μＦのコンデンサーーを６０Ｖに充電した。

次に、リレーを切換えることによって、コンデンサー電
圧が２０Ｖに低下するまで作用室（グに電荷を付与し、
この時の第１と第２の端子間の電位差の経時変化を検出
し、その結果を電位差記録装置で記録した。

また、こｎらの結果と比較するため、前記と同様の炭素
鋼直管作用電極及び基準電極りを相互に３　ｍｍ離間さ
せて、第１図の電極配置に従って固定せしめ、前記と同
様にして、基準電極りと８間の１シ５位差の経時変化全
測定した。また、この測定では酸体として、や（・ｉジ
１　ｍ／炒のｉ！：Ｃ１”ｌ、４で用尚、ｒ市水を流し
た。

これらの六七果を第３図に示す１、第３図’ｉＪ−ｊ、
・いて、’ｙＱ　１ｉｊｌ　Ｖｌ、時１ｔｊ（秒〕を、
縦軸はノ、′、”Ｉ’　？ｊｍ　はＡ　、　＋３　、　
ＣオよびＥの電位を基準電極りを基準としてめた（１／
＋を表わす。また、図中、曲線Ａ、　、　Ｂ　、　Ｃ及
びＥはそれぞれ基準電位Ａ　、　Ｂ　、　Ｃ友びＩＣの
イオン交換水での結果を、および曲線Ｅ′は基準箱、４
．ジＥの水３１′１水での結果を表わす。

図から明らかな通り、基準電極が第１図に示すような作
用市、極に近接して配置された曲線Ｅ及びＥ′では、こ
の基準電極に繰著な電位変化が生じた。一方、ａ３２図
に示すような配置に基準電イ沢と作用電極を２０叫以上
出１′１間させて固定した場合にｋＪｌ、作用電極と対
極とがコンデンサーに接Ｈｃ芒れている間Ｑよ、水中に
生じた電場のため大きな電位変化が生じたものの、電荷
の送入が光子した後は’ｒｉｂ、位変化にｒ４ｊめられ
なかつ１（。このような紗著な差が生［；　ｒｃ涼因は
、第１図のように作用電極と：、！Ｉｌ：準１（１，極
全１体化した場合、基準電極に配管と作用電極との１１
１１の電流が捷わり込み易くなる。しかしながら、第２
しｊのように作用電極と基準電極を別個の４’ｌ’ｊ成
として取り付けたｕｉ７は必然的に基準品、板はそのよ
シな電流経路から外れろこととな／）′ｆｃめであると
考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の腐食速度測定方法の一態様に於いて用い
ら扛″ｆｃ、電極の配置である。 第２図はクーロスタ　ソト法を適用し足本元明の一態様
を説１男する充？ｌｔ系、電極、分極値記録糸の配置図
である。 第３図は基卑１Ｅ１．極電位の茫゛１１峙変化愛示す木
つ′６明の方法の説明図である。 ｌ・・・金属製配ち、２・・・作用′電極保持体、３・
・・絶縁体、４・・・作用電極、５・・・請Ｉ：準電極
、６・・・基準電極保持体、７・・・電４・夕保持体、
８・・・第１の貫通孔、９・・・第２の￥１通孔、１０
・・・孔、１１・・・液体、１２・・・リード％’；、
４．　＋３・・直流Ｔｂ’。 ６１；Ｂ、ｌ　４・・・リレー、１５・・・コンデンサ
−、　１６・・・差動増１］器、　１７・・・電位差記
録計、　＋８・・・接地。 つｔ− 第１図 第２図 ４ 第３図 Ｃ↑（±グ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、腐食速度測定対象の機器の液体と接する金属部材を
   対極として；該金属部材表面に穿設さ扛た第１の貫通孔
   内に対極と絶縁材を介して固定された、被測定試料から
   成る作用電極と該対極間に液体を通して電荷を付与し、
   作用電極と液体の界面を分極せしめ；しかる後、該分極
   の緩和現象に基づく分極の経時変化を前記金属部材表面
   に穿設された第２の貫通孔内に対極と絶縁利を介して固
   定Ｇｆ１．た基準電極によって測定し；該分極の経時変
   化を解析することによって腐食速度をめること全特徴と
   する腐食速度測定方法。 ２、対極を接地し、かつ、分極全作用電極と基準電極と
   の間の電位差として差動増ｒＩＪ器によって検出する特
   許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、作用電極と基準電極との間の距離が２０　ｍｍ以上
   である特許請求の範囲第１項記載の方法。