JP2000028516A - 金属腐食モニタリング方法 - Google Patents
金属腐食モニタリング方法Info
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Abstract
り腐食感受性を高めた金属片の腐食の進行状況を把握
し、腐食発生の危険性を簡単かつ正確に予知することが
できる金属腐食モニタリング方法を提供する。 【解決手段】水に接触する、鋭敏化熱処理された金属片
と、鋭敏化熱処理されていない同一材質の金属片との短
絡電流を測定することを特徴とする金属腐食モニタリン
グ方法。
Description
ング方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、水に接
触する金属について、鋭敏化熱処理により腐食感受性を
高めた金属片と鋭敏化熱処理されていない金属片の間の
短絡電流を測定することにより、腐食の進行状況を把握
し、腐食発生の危険性を予知する金属腐食モニタリング
方法に関する。
いてステンレス鋼は不動態化しており、耐食的な材料と
して知られている。しかし、熱的影響を受けることによ
り、金属組織中のクロム成分と炭素が結合し、クロム炭
化物として結晶粒界に優先的に析出し、粒界腐食感受性
が高くなる。この現象は、鋭敏化と呼ばれる。粒界腐食
が応力腐食割れの原因になることも多く、鋭敏化した金
属材料の腐食挙動をつかむことは重要である(日本金属
学会編;金属便覧 改訂5版、丸善)。特開平5−98
476号公報には、金属と水が接触する系において、飽
和甘汞電極や飽和カロメル電極を用いて金属の自然電位
をモニタリングし、その値が孔食電位未満となるよう
に、系に腐食抑制剤を添加する金属の腐食防止方法が提
案されている。また、特開平5−297181号公報に
は、鋭敏化度を高めた金属片を、負荷応力をかけて腐食
環境中に複数個浸漬し、該金属片をモニターして破断時
間と破断数を検出して最小応力腐食割れ寿命を求め、構
造物の応力腐食割れ寿命を予測する方法が提案されてい
る。しかし、従来の腐食電位の経時的な測定では、電位
上昇による腐食の危険を予知することはできても、応力
腐食割れにつながる危険性のある鋭敏化した材料の腐食
進行状況をとらえることができない。また、応力を負荷
した鋭敏化試験片の歪測定を行う方法では、破断による
歪変化をとらえており、その前段階で起こる鋭敏化部材
の腐食をとらえているわけではない。
る金属について、鋭敏化熱処理により腐食感受性を高め
た金属片の腐食の進行状況を把握し、腐食発生の危険性
を簡単かつ正確に予知することができる金属腐食モニタ
リング方法を提供することを目的としてなされたもので
ある。
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、鋭敏化熱処理さ
れた金属片と鋭敏化熱処理されていない同一材質の金属
片との短絡電流を測定することにより、腐食発生の危険
性を容易に予知することができることを見いだし、この
知見に基づいて本発明を完成するに至った。すなわち、
本発明は、(1)水に接触する、鋭敏化熱処理された金
属片と、鋭敏化熱処理されていない同一材質の金属片と
の短絡電流を測定することを特徴とする金属腐食モニタ
リング方法、(2)両金属片が板状であり、その片面に
シート状の加熱部材をはりつけて加熱することにより、
伝熱条件下で短絡電流を測定する第(1)項記載の金属腐
食モニタリング方法、及び、(3)両金属片が管状であ
り、その管外面にシート状の加熱部材をはりつけて加熱
するとともに、管内の一定水流速の下に短絡電流を測定
する第(1)項記載の金属腐食モニタリング方法、を提供
するものである。
施する水系の水(以下、試験水という。)に接触する金
属材料について、鋭敏化熱処理された金属片と、鋭敏化
熱処理されていない金属片との短絡電流を測定すること
により、金属材料の腐食モニタリングを行うものであ
る。適用する金属材料が鋭敏化する材料であれば特に制
限はなく、例えば、ステンレス鋼、ニッケル基合金など
を挙げることができる。金属材料の鋭敏化熱処理は、対
象とする金属材料を高温環境に置くことにより実施する
ことができる。例えば、ステンレス鋼は、650℃の炉
中に入れて焼鈍することにより、鋭敏化熱処理すること
ができる。焼鈍時間は、作製する鋭敏化熱処理ステンレ
ス鋼片の鋭敏化の度合いに応じて設定することができ
る。図1は、SUS304について測定した焼鈍時間と
電気化学的再活性化率の関係を示すグラフである。電気
化学的再活性化率は、金属材料の鋭敏化の度合いの指標
となる値である。このような関係をあらかじめ求めてお
くことにより、容易に所要の焼鈍時間を設定することが
できる。モニタリングする金属片の鋭敏化の度合いに特
に制限はないが、対象とする金属材料の鋭敏化の度合い
と合わせるか、あるいは、それ以上に高めることが好ま
しい。
かつ周囲から電気的に絶縁された鋭敏化熱処理された金
属片と、試験水に接触し、かつ周囲から電気的に絶縁さ
れた鋭敏化熱処理されていない金属片を導線で結び、導
線を流れる電流を測定する。電流の測定方法としては、
例えば、無抵抗電流計を用いる方法などを挙げることが
できる。測定した短絡電流の値は、コンピューターを用
いて連続的にデータ収集することもできる。鋭敏化熱処
理された金属片と、鋭敏化熱処理されていない金属片に
使用する金属材料は、同一材質の金属材料を用いる。腐
食モニタリングに用いる金属片の大きさは、鋭敏化熱処
理されていない金属片を、鋭敏化熱処理された金属片と
同一又はより大きくすることが好ましい。鋭敏化熱処理
されていない金属片を、鋭敏化熱処理された金属片と同
一又はより大きくすることにより、腐食感受性を高める
ことができる。鋭敏化熱処理された金属片及び鋭敏化熱
処理されていない金属片を試験水に接触する方法は、金
属片が周囲の配管などから電気的に絶縁され、両金属片
を結ぶ導線と金属片の接続部が試験水と直接接触しない
状態であれば特に制限はなく、例えば、テストピース状
の金属片に導線を取り付けて試験水中に浸漬する方法
や、電気的に絶縁した金属管内に試験水を通水する方法
などを挙げることができる。モニタリングの対象が金属
製配管である場合には、上述した金属管内に試験水を通
水する方法を用い、さらにその管内を流れる試験水の流
速をモニタリングの対象である配管内を流れる水の流速
と同一とすることにより、実機を模擬した条件での測定
が可能となる。
部にある場合には、鋭敏化熱処理された金属片及び鋭敏
化熱処理されていない金属片に、シート状の加熱部材を
はりつけることにより、伝熱条件下で評価することがで
きる。伝熱面の温度がモニタリングの対象である金属材
料の温度と等しくなるようにシート状の加熱部材の温度
を設定することにより、実機の運転条件に即した状態で
の測定が可能となる。使用するシート状の加熱部材に特
に制限はないが、正特性を有する抵抗組成物からなる面
状発熱体(PTCヒーター)を用いると、外部温度セン
サーが不要であり、故障時の過熱のおそれもなく、簡便
かつ安全な加熱が可能である。本発明方法によれば、鋭
敏化熱処理された金属片と、鋭敏化熱処理されていない
ない同一材質の金属片との短絡電流を測定することによ
り、モニタリングの対象である金属材料の鋭敏化した部
分における腐食の進行状況を把握するとともに、応力腐
食割れにつながる可能性のある状況を予知することがで
きる。すなわち、鋭敏化熱処理された金属片と鋭敏化熱
処理されていない金属片の間に電流が流れることは、鋭
敏化熱処理された金属片で腐食が進行していることを意
味することから、短絡電流の測定値が大きくなる傾向に
ある場合は、腐食が進行している状態にあると判断する
ことができる。
説明図である。本態様においては、鋭敏化熱処理された
板状の金属片1に導線を取り付けた電極と、鋭敏化熱処
理されていない同一材質の板状の金属片2に導線を取り
付けた電極を、試験水を導水したカラム3に浸漬し、両
金属片の短絡電流を無抵抗電流計4を用いて測定する。
必要に応じて、両金属片の片面にシート状の加熱部材を
はりつけて加熱することができる。図3は、本発明方法
の実施の他の態様を示す説明図である。本態様は、モニ
タリングの対象として、熱交換器チューブを想定したも
のである。鋭敏化熱処理された金属管5と、鋭敏化熱処
理されていない同一材質の金属管6を絶縁用ジョイント
7を用いて接続し、試験水を両金属管内に通水する。定
流量弁8を用いることにより、管内の試験水の流速を一
定に保つ。さらに、両金属管の外面には、シート状の加
熱部材9をはりつけ、ヒーター用電源10を用いて加熱
し、熱交換器の伝熱面を模擬する。鋭敏化熱処理された
金属管5と、鋭敏化熱処理されていない金属管6との短
絡電流を、無抵抗電流計4を用いて測定する。
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。 実施例1 図2に示す構成により、ステンレス鋼の腐食モニタリン
グを行った。SUS304製のテストピースを、650
℃の炉中で24時間焼鈍し、鋭敏化熱処理された試験片
を作製した。また、鋭敏化熱処理されていない試験片と
しては、SUS304製テストピースを用いた。それぞ
れの試験片に導線を取り付け、無抵抗電流計に接続し
た。両試験片を、試験水として50℃に保った厚木市水
を充填したカラムに浸漬し、5分ごとに短絡電流を測定
した。試験開始10分後に、試験水に塩化ナトリウムを
添加し、試験水中の塩化物イオン濃度を20,000mg
/リットルになるように調整した。試験時間と短絡電流
の関係を、図4に示す。厚木市水に浸漬した鋭敏化熱処
理されたステンレス鋼片と鋭敏化熱処理されていないス
テンレス鋼片の間に流れる短絡電流値は最初は数μA程
度であったが、試験水に塩化ナトリウムを添加して腐食
性環境にしたところ急激に短絡電流値が増加し、約40
0μAに達した。試験後の鋭敏化熱処理されたステンレ
ス鋼片には、腐食生成物が認められた。
た金属片と、鋭敏化熱処理されていない金属片との短絡
電流を測定することにより、モニタリングの対象である
金属材料の鋭敏化した部分における腐食の進行状況を把
握することができ、金属材料の腐食モニタリングが可能
となる。
間と電気化学的再活性化率の関係を示すグラフである。
図である。
明図である。
フである。
Claims (3)
- 【請求項1】水に接触する、鋭敏化熱処理された金属片
と、鋭敏化熱処理されていない同一材質の金属片との短
絡電流を測定することを特徴とする金属腐食モニタリン
グ方法。 - 【請求項2】両金属片が板状であり、その片面にシート
状の加熱部材をはりつけて加熱することにより、伝熱条
件下で短絡電流を測定する請求項1記載の金属腐食モニ
タリング方法。 - 【請求項3】両金属片が管状であり、その管外面にシー
ト状の加熱部材をはりつけて加熱するとともに、管内の
一定水流速の下に短絡電流を測定する請求項1記載の金
属腐食モニタリング方法。
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