JP2000046725A

JP2000046725A - 流路耐食試験方法及びその試験装置

Info

Publication number: JP2000046725A
Application number: JP10237743A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Matsumura; 昌信松村; Akihiro Yabuki; 彰広矢吹; Kazuo Marukame; 和雄丸亀
Original assignee: Katayama Chemical Inc
Current assignee: Katayama Chemical Inc
Priority date: 1998-05-29
Filing date: 1998-08-24
Publication date: 2000-02-18
Anticipated expiration: 2018-08-24
Also published as: JP4167330B2

Abstract

(57)【要約】【課題】各種のプラント等における様々な環境下での
腐食・浸食状況を安定して再現でき、得られた結果をプ
ラント等における流路に容易に反映させることができる
耐食試験方法及び装置を提供する。【解決手段】流路耐食試験装置としての高温高圧用隙
間噴流法試験装置１０は、試験液体が導入される循環流
路３１と、循環流路３１内で試験片１００を着脱可能に
保持する第１部材４１（保持部）と、導入される試験液
体を保持された試験片１００の試験面１０１に接触させ
るよう試験面１０１に対向して配設された第３部材４３
（液体口部）とを備え、液体口部は、少なくとも２つが
循環流路３１に直列に配設され、一方は、導入される試
験液体の流れ方向が試験面１０１に略垂直となって試験
液体を吐出する吐出口として配設され、他方が、導入さ
れる試験液体の流れ方向が試験面１０１に略並行となっ
て試験液体を排出する排出口として配設される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流路耐食試験方法
及び試験装置に関し、特にボイラ水系等を形成する流路
に使用される材料の耐食試験方法及び試験装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】各種のプラント等における液体の流路、
特にポンプ等の可動部、あるいは曲がり部分や拡大・縮
小部分では、流動する液体により化学的あるいは電気化
学的腐食及び物理的浸食が見られる。例えば、火力発電
プラント等のボイラ水系では、一般に炭素鋼が使用され
ているが、上記した流れの乱れの激しい部分や剪断力が
増加する部分では、高温高圧のボイラプラント水の供給
により保護性酸化皮膜が局部的に破壊されて減肉を生じ
る場合がある。そのため、流路に使用される材料の検討
あるいは流体の供給方法の改善を通じて前記の腐食環境
に適合した耐食手段を確立すべく、従来から耐食試験が
行われている。

【０００３】耐食試験は通常、流路内に試験片体を配置
し、試験液体を前記試験片の試験面に接触させた後、腐
食の度合いの観察あるいは試験片体の損失重量及び表面
浸食深さを測定することにより行われる。例えば、試験
方法の１つとして、試験片体を回転円板に固定して試験
液中で回転させる手法がある。さらに別の方法として、
試験片体をノズルに対面して設置し、試験液を噴射して
試験片体に衝突させる手法がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記した試験片を試験
液中で回転させる手法では、試験片体と試験液との接触
を促進して加速度的に腐食・浸食を進行させることがで
きるが、試験液の粘性により試験片体の表面が試験液を
引きずって共に回転させようとするので、腐食・浸食の
状況はプラント等の流路におけるものと異なる。そのた
め、得られた結果をプラント等における流路の改善に反
映させることが困難となる。

【０００５】一方、試験液を噴射して試験片体に衝突さ
せる手法では、腐食・浸食の状況はプラント等の流路に
おけるそれと近いものになる。しかし、流れの激しい部
分における局部的な減肉（腐食）を観察できる半面、剪
断力の増加による局部的な減肉（腐食）を観察すること
が不十分となり、得られた結果をプラント等における流
路の改善に反映させるには不十分である。また、このよ
うな試験装置は通常、噴射された試験液が大気開放系の
タンクに戻って循環使用されるため、使用される液がボ
イラプラント水のような場合、使用温度の限界が８０〜
９０℃となり１００℃を超えると蒸発するため実質的な
耐食試験ができないという問題もある。

【０００６】本発明は上記の問題点に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、各種のプラント等
における様々な環境下での腐食・浸食状況を安定して再
現でき、得られた結果をプラント等における流路の改善
に容易に反映させることができる耐食試験方法及び装置
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明の１つの観点に
よれば、流路内に試験片体を配置し、試験液体を前記試
験片体の試験面に接触させ、試験片体の損失重量及び／
または表面浸食深さを測定する試験方法において、試験
液体を試験面に接触させるに際して少なくとも２つの試
験片体が配置され、一方は、試験液体が導入される流路
に試験液体の流れ方向と略垂直にその試験面を配置し、
他方は、試験液体が導入される流路に試験液体の流れ方
向と略並行にその試験面を配置することを特徴とする流
路耐食試験方法が提供される。

【０００８】すなわち、本発明の流路耐食試験方法で
は、試験面近傍での２つの異なる流れに起因する腐食・
浸食の状況、例えば、試験液体を試験面と略垂直に衝突
させて生じる、試験液体の境界層が剥離するような、流
れの激しい乱れの場（乱流）での腐食・浸食の状況と、
試験液体を試験面と略並行に接触させて生じる、流れの
激しい乱れを生じない場（層流）での腐食・浸食の状況
とをそれぞれの試験面上に作りだすことができる。した
がって、同時にかつ同条件で腐食・浸食を進行させるこ
とができるので、試験片の暴露時間、試験液体の流速の
みならず試験面の局部位置に関する比較試験が可能とな
る。

【０００９】また、上記した２つの異なる流れは、実際
のプラント等における流路の変化、例えば、管路断面積
の変化、流れ方向の変化、分岐・合流等と直接または間
接的に結び付けることができるので、得られる試験結果
を実際のプラント等における流路に反映させることによ
り耐食のための有効な対策、例えば、局部的耐食処理、
管路断面積の最適化、流体の改善等を施すことができ
る。

【００１０】この発明における流路とは、開放系または
閉鎖系からなる管路、開きょ及び各種プラント等におい
て流体が接触する固体壁面全般を含む。このような流路
は、一過式の流路であってもよいし、循環式の流路であ
ってもよい。この発明における試験液体とは、ボイラプ
ラント水等のプラント流体のみならず、流れに起因する
腐食・浸食を加速する等の目的で意図的に作製された流
体、例えば、サンド等の固体粒子を混ぜた液体が挙げら
れる。また、試験液体は気体を含むものであってもよ
い。

【００１１】この発明における試験片体とは、流路を構
成する固体材料片であって、例えば、炭素鋼、銅または
銅合金、ステンレス、チタン等の金属類、プラスチッ
ク、硝子、セラミック及びこれらを添加あるいは複合し
た材料片が挙げられる。また、パッキン、ガスケット類
に使用されるアスベスト、ゴム類、合成樹脂類等も用い
ることができる。この発明における試験面は、表面浸食
深さを測定することができるよう所定の前処理、例え
ば、研磨等による平滑化、表面の防食処理が施されたも
のが好ましい。試験面の形状は、円形、矩形、多角形等
いずれでもよいが、試験液体が衝突あるいは集合する中
心部を原点として腐食・浸食の局部的状況を測定する場
合には等方性の点から円形が好ましい。

【００１２】試験液体を、一方の試験面においてはその
中心部で略垂直に衝突させ、次いで試験面に沿って放射
方向に流し、他方の試験面においてはその外周部から試
験面に沿って逆放射方向に流し、次いで試験面の中心部
から略垂直に流出させることにより、試験液体が衝突あ
るいは集合する中心部を原点とする座標上で両者の腐食
・浸食の局部的状況を比較することができる。

【００１３】試験液体は、一方の試験面において試験面
に沿って放射方向には、前記試験面の近傍で乱流を生じ
るよう流され、他方の試験面において試験面の外周部か
ら試験面に沿って逆放射方向には、前記試験面の近傍で
層流を生じるよう流されるのが好ましい。この発明にお
ける乱流とは、試験面近傍で激しい乱れ、すなわち試験
液体の境界層が剥離するような乱れを生じる流れの場を
表す。この発明における層流とは、試験面近傍で試験面
に剪断力を作用させる流れの場を表す。剪断力は、試験
液体の境界層が破壊される流速以下で生じ、境界層が破
壊される直前の流速において最大となる。さらに、流速
が増すと乱流が発生し、剪断力は消滅する。

【００１４】試験液体は、気泡の量が制御されたボイラ
プラント水であり、試験片は、ボイラ水系に使用される
金属部材の材料片であってもよい。これにより、気泡の
影響を受けることなく耐食試験が行える。なお、例え
ば、冷却水系統の熱交換器の内部でも気泡を生じる場合
があるので、このようなプラント全般の流路の耐食試験
を行うことも本発明の目的であるため、試験液体はボイ
ラプラント水に限定されない。ボイラプラント水の気泡
の制御は、ボイラプラント水を高温高圧にして行うこと
ができる。これは、液温が１００℃を超えて、なお気泡
を生じないような高温高圧の液体が試験液体として使用
できることを意味する。

【００１５】この発明の別の観点によれば、試験液体が
導入される流路と、この流路内で試験片体を着脱可能に
保持する保持部と、導入される試験液体を保持された試
験片体の試験面に接触させるよう前記試験面に対向して
配設された液体口部とを備え、前記液体口部は、少なく
とも２つが前記流路に直列に配設され、一方は、導入さ
れる試験液体の流れ方向が試験面に略垂直となって試験
液体を吐出する吐出口として配設され、他方が、導入さ
れる試験液体の流れ方向が試験面に略並行となって試験
液体を排出する排出口として配設されてなる流路耐食試
験装置が提供される。すなわち、液体口部が、一方にお
いて吐出口となるよう配設され、他方において排出口と
なるよう配設され、吐出口に対向した試験面及び排出口
に対向した試験面に２つの異なる流れをそれぞれ形成す
ることができる。

【００１６】この試験装置における保持部とは、導入さ
れる試験液体が試験片体の試験面に接触し試験液体によ
って試験片体の取り付け位置が変わらない機構が好まし
い。試験片の保持機構としては、ネジ部を有する台座を
流路内に固定し、試験片体の一部にネジ部を形成し、こ
れらネジ部を介して試験片体を着脱可能に保持するもの
が挙げられる。

【００１７】液体口部が、保持部に保持された試験片体
の試験面に対向して開口した小径流路部と、この小径流
路部の前記開口の縁から前記試験面と平行して周縁方向
に延びた平行面部とを有することが好ましい。すなわ
ち、液体口部は、開口した小径流路部の開口縁を中心と
して周縁方向にに延びた平行面部が、試験面との間に所
定の隙間を形成し、この隙間に位置する試験面の表面に
２つの異なる流れ、好ましくは乱流及び層流をそれぞれ
生じるよう配設される口部材（口金）として機能する。
したがって、導入される試験液体が試験片体の試験面に
所定の条件で接触するよう、保持部に取り付けられた試
験片体との間の相対位置、間隔（前記隙間距離）、平行
面部の外径及び小径流路部の口径等が設定されるのが好
ましい。

【００１８】試験片体及びこの試験片体に対向する液体
口部からなる試験部は、流路に対し直列または並列に保
持することができる。試験部を流路に対して直列に保持
する場合は、試験片体を有する２つ以上の試験部を順序
の関係なく配列することができる。また、試験部を流路
に対して並列に保持する場合には、２つ以上の異なる流
れにおける流量・流速比を維持するために流量分配を考
慮する必要がある。

【００１９】流路が、試験液体を流路の一端から供給し
他端から排出する流体給排手段と、前記流路に導入され
る試験液体の流速、温度、圧力を制御する液体制御手段
と、前記流路を循環可能に切り換える流路切り換え手段
とを具備しておれば、循環流路を任意に形成し、かつ試
験液体の上記条件を比較的容易にまた精密に制御可能な
試験装置を提供できる。

【００２０】流体給排手段が、試験液体を収容するタン
ク及びこのタンクから試験液体を連続して導出するポン
プからなり、液体制御手段が、流量調整バルブ、ヒー
タ、圧力計及び流量計からなるものが好ましい。このよ
うな試験装置では、流体給排手段によりボイラプラント
水を試験液体として流路に給排し、流路切り換え手段に
より通過する前記試験液体の少なくとも一部を流路内で
循環させる場合に、液体制御手段が、少なくとも液体口
部において気泡を生じないよう前記試験液体を大気圧に
おける沸点を超える高温、高圧に制御して耐食試験を行
うことができる。

【００２１】試験片は、少なくとも１つの試験面を有す
ることが好ましい。例えば、１片の試験片について、そ
の主面両端部あるいは表・裏主面に複数の試験面を形成
してもよいし、その表面のどこか１箇所に試験面を形成
してもよい。さらに、試験片を同じ形状及び寸法で形成
すれば、２種類を準備する必要がなく、比較が容易にな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施の形態に
よる耐食試験装置を詳細に説明する。図１は、ボイラ水
系の耐食試験装置としての高温高圧用隙間噴流法試験装
置の構成を示す。高温高圧用隙間噴流法試験装置１０
は、水質調整タンク１を備えた試験液供給ライン２と、
試験液供給ライン２から供給された試験液を循環可能に
流動させる試験液循環ライン３と、試験液循環ライン３
に介設された２つの試験部４ａ，４ｂと、試験液循環ラ
イン３に供給された試験液を排出する試験液排出ライン
５とから主に構成されている。

【００２３】試験液を収容する水質調整タンク１は、収
容された試験液に空気または窒素ガスを供給するガス供
給手段１１と、試験液中の溶存酸素濃度を測定する供給
試験液用ＤＯメータ１２を備える。供給試験液用ＤＯメ
ータ１２は、タンク１から試験液を吸引しタンク１へ返
すポンプ１３が介接された管路１４に接続されている。
試験液供給ライン２は、サンプリング用の三方バルブ１
５及びプランジャーポンプ１６を介してタンク１と試験
液循環ライン３とを接続する。

【００２４】試験液循環ライン３は、閉鎖系の循環流路
３１からなり、この循環流路３１には、試験液供給ライ
ン２との接続部から順に、ヒータ３２、バルブ３３、試
験部４ａ，４ｂ、フィルタ３４、ポンプ３５及び流量計
３６がそれぞれ介設されている。

【００２５】試験部４ａ，４ｂは、試験液循環ライン３
に直列に保持されており、両者間には流量調整用バルブ
４９ａ，４９ｂ，４９ｃ，４９ｄ，４９ｅが介接されて
いる。ヒータ３２及び試験部４ａ，４ｂには、それぞれ
ＴＩＣ（温度指示調節計）が取り付けられている。ポン
プ３５の前後にはバルブ３７が介設された流量調整用の
バイパス路３８が設けられている。流量計３６とヒータ
３２の間には、圧力計３８及び試験液排出ライン５が分
岐して接続されている。試験液排出ライン５には、チラ
ー５１、背圧バルブ５２及び排出試験液用ＤＯメータ５
３が介設されている。

【００２６】試験部４ａ，４ｂは、図２に示すように、
炭素鋼からなる試験片１００を循環流路３１内に支持す
る第１〜第４の部材４１〜４４とから主に構成される。
試験片１００は、平坦な試験面１０１を表面に有する円
板部１０２と、円板部１０２の裏面から延出したネジ部
１０３とからなる。ネジ部１０３は、第１部材４１の先
端に形成されたネジ部（図示せず）に螺合され、円板部
１０２の裏面を曝さないように取り付けられる。

【００２７】保持部としての第１部材４１は、直径が円
板部１０２のそれよりも大きい棒状部４１ａと、基端に
形成されたベース４１ｂとからなり、ベース４１ｂの一
端には固着ボルト４５が配設されている。固着ボルト４
５は後述するように、試験片１００の位置決め用として
機能する。棒状部４１ａは、第２部材４２の孔部４２ａ
を貫通し、先端に支持された試験片１００の試験面１０
１は、第３部材４３と向き合う。

【００２８】液体口部としての第３部材４３は、支持さ
れた試験片１００の試験面１０１に対向して開口した小
径流路部４３ａ及び小径流路部４３ａの開口縁から試験
面１０１と平行して周縁方向に延びた円形の平行面部４
３ｂを先端に有し、耐摩耗性材料からなる。小径流路部
４３ａは、試験面１０１に略直交する軸線に沿って延
び、その他端は第３部材４３の基端に形成されたベース
４３ｃに開口し、さらに循環流路３１に接続されてい
る。

【００２９】第３部材４３は、第４部材４４の孔部４４
ａを貫通し、ベース４３ｃの一端に配設された固着ボル
ト４６により第４部材４４に固着されている。さらに第
４部材４４は、第２部材４２の孔部４２ｂを貫通する固
着ボルト４７により第２部材４２と固着される。試験面
１０１と第３部材４３とが向き合う空間の周囲には、第
４部材４４の先端に形成された凹部４４ｂを、第１〜第
３の部材４１〜４３が取り囲むようにしてチャンバ４８
が形成される。チャンバ４８は、凹部４４ｂに形成され
た大径流路部４４ｃを介して循環流路３１に接続されて
いる。

【００３０】試験部４ａ，４ｂは、ともに図２に示した
試験部を使用し、試験部４ａでは図中の実線矢印の方向
へ試験液体が給排されるように、試験部４ｂでは図中の
破線矢印の方向へ試験液が給排されるように循環流路３
１に直列に接続される。試験面１０１における試験液体
の流れを図３及び図４に示す。図３は試験部４ａにおけ
る流れ、図４は試験部４ｂにおける流れを示す。

【００３１】試験片１００は、試験面１０１と平行面部
４３ｂとが所定の間隔Ｓを形成するようベース４１ｂに
設置したダイアルゲージ（図示せず）を見ながら固着ボ
ルト４５のナット４５ａ，４５ｂを調節することにより
位置決めされる。間隔Ｓは、小径流路部４３ａ（直径
ｄ）における断面積Ｄ１及び小径流路部４３ａの開口縁
と対向する平行面部４３ｂとの間に形成される断面積Ｓ
１の断面積比ｈに基づいて決定される。一例を挙げれ
ば、直径ｄが1.6mm のとき、試験部４ａにおける断面積
比ｈａは、0.125 〜0.625 であり、試験部４b における
断面積比ｈb は、0.125 〜2.7 である。

【００３２】高温高圧用隙間噴流法試験装置１０を用い
た耐食試験例を以下に示す。実施例１試験片１００には炭素鋼Ｓ２５Ｃを用い、試験前に表面
をエメリー紙で２０００番まで研磨し、洗浄、脱脂した
後に試験部４ａ，４ｂに設置した。試験液には電気伝導
度０．１μＳ／ｃｍのイオン交換水を用い、実際のボイ
ラ給水の水質に基づいて表１に示すように溶存酸素濃度
（ＤＯ）とｐＨを設定した。

【００３３】

【表１】ＡＶＴ：揮発性物質処理法 (All Volatile Treatment) ＣＷＴ：複合水処理法 (Combined Water Treatment) ＮＷＴ：中性水処理法 (Neutral Water Treatment)

【００３４】循環流路３１中の溶存酸素濃度は、水質調
整タンク１に注入する窒素ガスと空気によって制御し
た。循環流路３１中の試験部４ａ，４ｂでの腐食反応に
よって酸素が消費されるため、水質調整タンク１での溶
存酸素濃度は目標濃度より高く設定する必要がある。循
環流路３１中の溶存酸素濃度が一定になるように、排出
ライン５の液をチラー５１で冷却した後に排出ライン５
中のＤＯメータ５３で連続判定し、その値から水質調整
タンク１での溶存酸素濃度を決定した。ｐＨ調整にはア
ンモニアを用いた。

【００３５】試験条件は、試験水温度を１２０℃、圧力
を１０ＭＰａ、試験時間を４０ｈｒに設定し、試験部４
ａ，４ｂにおける小径流路部４３ａ出口での流速を０〜
６．６ｍ／ｓまで変化させて試験を行った。試験片１０
０の評価には、試験面１０１に形成された酸化皮膜を電
解法により除去した後の腐食減量を用いた。また、局所
的な腐食の評価を行うため、表面粗さ計を用いて浸食深
さを求めた。

【００３６】図５に順流（試験部４ａ）における流速と
損失重量の関係を示す。いずれのボイラ水処理条件にお
いても、流速の上昇に伴い損失重量は上昇している。こ
のことから、流れの影響により炭素鋼の腐食が加速され
ることが分かる。また、３種の処理法の中でＮＷＴの損
失重量が最も大きくなっている。ＡＶＴ、ＣＷＴのｐＨ
は９、ＮＷＴのｐＨは７であり、ｐＨをアルカリ性に保
持すると、表面に形成される酸化皮膜の溶解度が下がり
安定化されて、腐食が抑制されたものと考えられる。逆
流（試験部４ｂ）における試験では順流とほぼ同様な結
果を示した。

【００３７】順流（試験部４ａ）における試験時間４０
ｈｒ後の、表面酸化皮膜を除去した後の試験片の表面写
真によれば（図示せず）、ＡＶＴにおいては試験片中心
から２ｍｍの場所に浸食が生じていることが分かる。Ｃ
ＷＴ、ＮＷＴにおいては試験片の周辺部で点状あるいは
線状の腐食が試験水の流れの方向に生じている。このよ
うに、３種類の処理法のいずれにおいても試験片の腐食
は試験片全体にわたって均一となっていないため、ここ
で用いた損失重量はそれぞれの腐食の状態を示すには適
切な指標ではない。そこで、３種類の処理法について浸
食深さによる比較を行った。

【００３８】図６に順流、流速３．３ｍ／ｓにおける試
験時間４０ｈｒ後の試験面１０１の断面形状を示す。Ａ
ＶＴにおいては図６での表面観察からも分かるように、
試験面１０１の中心から約２ｍｍの場所で局部浸食を生
じている。従来の研究から、この場所では乱れ（境界層
剥離）が生じることが明らかにされており、同一の場所
に浸食が生じていることから、これは流れ誘起局部腐食
である。

【００３９】これに対して、ＣＷＴ、ＮＷＴでは乱れが
生じる場所には浸食が認められないが、試験面１０１周
辺部に深さ５〜１０μｍの孔食が発生し、流れ誘起局部
腐食と異なる機構で腐食が進行している。実際の腐食で
問題となるのは、試験面１０１上における最も深い浸食
であり、比較にはそれを示す指標を用いる必要がある。
そこで、ＡＶＴでは試験面１０１の中心から約２ｍｍの
場所での最も深い浸食深さを、ＣＷＴ、ＮＷＴでは試験
面１０１の周辺部で最も深い孔食の浸食深さをそれぞれ
用いて比較を行った。

【００４０】図７に各処理法における流速と最大浸食深
さの関係を示す。ＮＷＴにおいては損失重量の場合と同
様に３種類の処理法の中で浸食が大きくなっている。と
ころが、ＡＶＴとＣＷＴを比較すると、損失重量での比
較の場合とは異なり、ＣＷＴの方が損傷すなわち、腐食
・浸食が大きくなった。これは、ＣＷＴでの損傷形態が
孔食であり、局所的な腐食が大きいことを示している。
この結果から、３種類の処理法の中で、浸食深さが最も
浅いＡＶＴが我が国のボイラ水処理として採用されてい
ることは妥当であると考えられる。

【００４１】以下に、腐食機構を考察する。液流動下で
の腐食は、試験面１０１に形成される酸化皮膜の性状に
左右されるため、それぞれの処理法においてどのような
酸化皮膜が生成しているかを調べた。まず、腐食試験後
の表面観察を行った結果、ＡＶＴには黒色の皮膜が、Ｃ
ＷＴ、ＮＷＴでは黒色の皮膜に加えて褐色の皮膜が形成
されていた。これより、ＡＶＴではマグネタイト（Ｆｅ
₃Ｏ₄）が形成され、ＣＷＴ、ＮＷＴではマグネタイト
（Ｆｅ₃Ｏ₄）およびヘマタイト（Ｆｅ₂Ｏ₃）が形成され
ていると考えられる。

【００４２】また、試験中の試験面１０１の腐食電位を
測定したところ、図８に示すように最初の約５ｈｒまで
は電位は安定しないが、その後は一定の電位を示し、Ａ
ＶＴでは約−６００ｍＶ、ＣＷＴ、ＮＷＴでは約−１０
０ｍＶとなった。この結果と電位−ｐＨ図（図示せず）
により、ＡＶＴではマグネタイト、ＣＷＴ、ＮＷＴでは
ヘマタイトが安定であることが分かった。ＣＷＴ、ＮＷ
Ｔにおける孔食は、炭素鋼表面に形成される不動態皮膜
の欠陥から発生したものと考えられる。

【００４３】実施例２防食処理を施した試験片１００について上記と同様に高
温高圧用隙間噴流法試験装置１０を用いて腐食速度及び
浸食深さを測定した。防食処理は、予めエメリー♯２０
００番仕上げされた試験面１０１を脱脂した後、オート
クレーブ装置内で、ボイラ用基礎皮膜形成剤、シャンベ
ース（登録商標、株式会社片山化学工業研究所製）で処
理することにより行った。

【００４４】図９は、オートクレーブ装置６０の構成を
示す。オートクレーブ装置６０は、開閉可能な圧力容器
６１と、モータ６２と、モータ６２の駆動により圧力容
器６１内で回転する垂直軸を有する回転軸６３と、圧力
容器６１を取り囲む恒温調整ヒータ６４と、温度センサ
６５とからなる。

【００４５】圧力容器６１内に濃度２０００ｍｇ／Ｌに
調整された前記シャンベース（登録商標）１０００ｍＬ
を入れ、圧力容器６１内を圧力６．０ＭＰａ，温度２７
５℃に設定して試験片１００を回転軸５３に固定し回転
させた。回転軸６１の回転速度は１００ｒｐｍ（流速約
０．２ｍ／ｓに相当する）とし、４８時間の処理を行っ
た。処理後、圧力容器６１内を冷却し、圧力容器６１内
から試験片１００を取り出し、純水で洗浄し乾燥させた
後、高温高圧用隙間噴流法試験装置１０に取り付けた。

【００４６】隙間噴流法試験は、防食処理を施した試験
片１００と未処理の試験片１００との１対が試験部４
ａ，４ｂに取り付けられ、実施例１と同様の条件で行っ
た。結果を平均腐食速度（年実働時間に換算）として図
１０及び図１１に示す。

【００４７】上記の測定結果から、シャンベース（登録
商標）で防食処理した場合には、腐食・浸食がともに抑
制されていること、特にｐＨ９．０のアルカリ条件下で
効果が著しいことがわかる。流速と浸食深さ（浸食速
度）との関係を図１２に示す。従来の方法ではＡＶＴと
ＣＷＴとの効果の差を確認できなかったが、流速３．３
ｍ／ｓのところで浸食深さが抑制されていることが図１
２からわかる。

【００４８】実施例３上記の実施例と同様に、高温高圧用隙間噴流法試験装置
１０を用いて試験片１００に塩化物イオンを含有する試
験液を接触させ腐食減量及び浸食深さを測定した。現
在、ボイラの水処理において塩化物イオンの存在が問題
になっている。この塩化物イオンは、純水の一般的な製
造方法であるイオン交換樹脂法を用いた場合、イオン交
換樹脂から生成された純水中に最も漏れ込み易いイオン
の１つである。さらに、生成された純水を使用するプラ
ント系に熱交換器が設置されている場合、熱交換器の受
熱側流体から塩化物イオンが混入する事例も多々発生し
ている。特に、熱交換器の受熱側流体に海水が使用され
ている場合は、混入する塩化物イオン濃度も高くなり易
い。

【００４９】プラント系内に塩化物イオンが混入した場
合、混入した塩化物イオンを早急にプラント系外に排出
し、電気伝導率が０．１μＳ／cm以下のボイラ水に入れ
換える必要がある。しかし、ボイラ水を一度に全て排出
することは、プラントの運転を停止することとなり、現
実的な対応とはならない。また、ボイラ水を排出しなが
ら電気伝導率が０．１μＳ／cm以下のボイラ水に入れ換
えるには、プラントの規模や種類にもよるが、通常は長
時間を要し、この期間にも腐食や孔食が発生・進行す
る。ボイラの水処理方法の１つとしてＪＩＳＢ８２２
３で規定されるＡＶＴ，ＣＷＴ処理方法では、塩化物イ
オンの存在下では全面腐食や孔食の発生防止に効果がな
い。

【００５０】そこで、この実施例では、塩化物イオンの
影響を調べるとともに、予めシャンベース（登録商標）
での処理により試験片の表面に形成された保護皮膜の効
果と、試験液に添加して試験中の試験片の表面に保護皮
膜を形成するボイラ水処理剤、ミラクルシャン（登録商
標、株式会社片山化学工業研究所製）の効果とについて
試験を行った。試験液は、電気伝導率が０．１μＳ／cm
のイオン交換水を用い、食塩を添加して塩化物イオンの
濃度を調整した。試験片１００は、予めエメリー♯２０
００番仕上げされた試験面１０１を脱脂しただけの試験
片と、試験面１０１を脱脂した後、さらにオートクレー
ブ装置６０内でシャンベース（登録商標）で処理するこ
とにより表面に保護皮膜を形成した試験片とを準備し、
これら１対の試験片を試験部４ａ，４ｂに取り付けた。
試験条件を表２に示す。

【００５１】

【表２】試験結果を腐食減量ｍ（ｍｇ）及び最大浸食深さｄ（μ
ｍ）として表３に示す。

【００５２】

【表３】

【００５３】腐食減量ｍは次式で求められる。腐食減量ｍ＝試験前試験片重量Ａ−試験後試験片重量Ｂ

【００５４】ここで、試験片は、試験片表面の鉄分が前
記シャンベース（登録商標）またはミラクルシャン（登
録商標）との反応により形成されたマグネタイト層のみ
の重量が経験的にしか得られず、直径１６ｍｍの試験面
の場合、約７ｍｇ±３ｍｇである。

【００５５】一方、腐食減量ｍの測定は、電解法により
洗浄された状態、すなわち、防食処理により形成された
マグネタイト層からなる保護皮膜をも除去された状態の
試験片を試験後試験片としてその重量Ｂが測定されるの
で、腐食減量ｍは見かけ上大きくなる。したがって、表
３に注記した＊1 及び＊2 の腐食減量ｍの値は、実際の
腐食減量と保護皮膜の重量との合計となっている。

【００５６】上記の測定結果から、電気伝導率が０．１
μＳ／cm以下の水を使用する場合、その水処理はＡＶ
Ｔ，ＣＷＴのいずれも良好であることが分かる。しか
し、塩化物イオンが２mg/L混入すると、ＡＶＴ，ＣＷＴ
のいずれの場合も激しい腐食と孔食が発生する。特に、
ＡＶＴ処理時に塩化物イオンが２mg/L混入すると、孔食
により生じる浸食深さは、非常に大きくなる。ＣＷＴ処
理時は、孔食による浸食の影響よりも、全面腐食による
影響が大きくなっている。しかしながら防食処理により
腐食・浸食ともに著しく抑制されていることがわかる。

【００５７】高温高圧用隙間噴流法試験装置１０を用い
ることにより、塩化物イオンの存在下であっても実際の
プラント等における腐食・孔食現象を再現することがで
きる。

【００５８】

【発明の効果】本発明の流路耐食試験方法では、試験面
近傍での２つの異なる流れに起因する腐食・浸食の状
況、例えば、試験液体を試験面と略垂直に衝突させて生
じる、試験液体の境界層が剥離するような、流れの激し
い乱れの場（乱流）での腐食・浸食の状況と、試験液体
を試験面と略並行に接触させて生じる、流れの激しい乱
れを生じない場（層流）での腐食・浸食の状況とをそれ
ぞれの試験面上に作りだすことができる。したがって、
同時にかつ同条件で腐食・浸食を進行させることができ
るので、試験片体の暴露時間、試験液体の流速のみなら
ず試験面の局部位置に関する試験が可能となる。

【００５９】また、上記した２つの異なる流れは、実際
のプラント等における流路の変化、例えば、管路断面積
の変化、流れ方向の変化、分岐・合流等と直接または間
接的に結び付けることができるので、得られる試験結果
を実際のプラント等における流路に反映させることによ
り、耐食のための有効な対策、例えば、局部的耐食処
理、管路断面積の最適化、流体の改善等を施すことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る流路耐食試験装置としての高温高
圧用隙間噴流法試験装置１０の概略図である。

【図２】図１の試験部４ａ及び４ｂの流路構成を示す断
面図である。

【図３】図２の試験部４ａにおける試験液体の流れを示
す拡大断面図である。

【図４】図２の試験部４ｂにおける試験液体の流れを示
す拡大断面図である。

【図５】実施例１における流速と損失重量の関係を示す
グラフである。

【図６】実施例１における試験面の断面形状を示すグラ
フである。

【図７】実施例１における各処理法における流速と浸食
深さの関係を示すグラフである。

【図８】実施例１における試験面の腐食電位の経時変化
を示すグラフである。

【図９】実施例２における腐食処理用のオートクレーブ
の構造を示す断面図である。

【図１０】実施例２の試験部４ａにおける試験液体の水
質と腐食速度の関係を示すグラフである。

【図１１】実施例２の試験部４ｂにおける試験液体の水
質と腐食速度の関係を示すグラフである。

【図１２】実施例２の試験部４ａにおける流速と浸食深
さの関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０高温高圧用隙間噴流法試験装置（耐
食試験装置）３１循環流路４１第１部材（保持部）４３第３部材（液体口部）１００試験片１０１試験面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者矢吹彰広広島県東広島市西条中央７丁目22−38 ホワイトハイツＦ202 (72)発明者丸亀和雄大阪市東淀川区東淡路２丁目10番15号株式会社片山化学工業研究所内Ｆターム(参考） 2G050 AA01 AA02 BA03 BA10 BA11 CA02 CA04 DA01 EA01 EA05 EB01 EC01 EC05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流路内に試験片体を配置し、試験液体を
前記試験片体の試験面に接触させ、試験片体の損失重量
及び／または表面浸食深さを測定する試験方法におい
て、試験液体を試験面に接触させるに際して少なくとも２つ
の試験片体が配置され、一方は、試験液体が導入される
流路に試験液体の流れ方向と略垂直にその試験面を配置
し、他方は、試験液体が導入される流路に試験液体の流
れ方向と略並行にその試験面を配置することを特徴とす
る流路耐食試験方法。
【請求項２】試験液体を、一方の試験面においてはそ
の中心部で略垂直に衝突させ、次いで試験面に沿って放
射方向に流し、他方の試験面においてはその外周部から
試験面に沿って逆放射方向に流し、次いで試験面の中心
部から略垂直に流出させる請求項１に記載の流路耐食試
験方法。
【請求項３】試験液体は、一方の試験面において試験
面に沿って放射方向には、前記試験面の近傍で乱流を生
じるよう流され、他方の試験面において試験面の外周部
から試験面に沿って逆放射方向には、前記試験面の近傍
で層流を生じるよう流される請求項２に記載の流路耐食
試験方法。
【請求項４】試験液体は、気泡の量が制御されたボイ
ラプラント水であり、試験片は、ボイラ水系に使用され
る金属部材の材料片である請求項１または２に記載の流
路耐食試験方法。
【請求項５】ボイラプラント水の気泡の制御は、ボイ
ラプラント水を高温高圧にして行われる請求項４に記載
の流路耐食試験方法。
【請求項６】試験液体が導入される流路と、この流路
内で試験片体を着脱可能に保持する保持部と、導入され
る試験液体を保持された試験片体の試験面に接触させる
よう前記試験面に対向して配設された液体口部とを備
え、前記液体口部は、少なくとも２つが前記流路に直列に配
設され、一方は、導入される試験液体の流れ方向が試験
面に略垂直となって試験液体を吐出する吐出口として配
設され、他方が、導入される試験液体の流れ方向が試験
面に略並行となって試験液体を排出する排出口として配
設されてなる流路耐食試験装置。
【請求項７】液体口部が、保持部に保持された試験片
の試験面に対向して開口した小径流路部と、この小径流
路部の前記開口の縁から前記試験面と平行して周縁方向
に延びた平行面部とを有する請求項６に記載の流路耐食
試験装置。
【請求項８】流路が、試験液体を流路の一端から供給
し他端から排出する流体給排手段と、前記流路に導入さ
れる試験液体の流速、温度、圧力を制御する液体制御手
段と、前記流路を循環可能に切り換える流路切り換え手
段とを具備してなる請求項６または７に記載の流路耐食
試験装置。
【請求項９】流体給排手段が、試験液体を収容するタ
ンク及びこのタンクから試験液体を連続して導出するポ
ンプからなり、液体制御手段が、流量調整バルブ、ヒー
タ、圧力計及び流量計からなる請求項８に記載の流路耐
食試験装置。
【請求項１０】流体給排手段によりボイラプラント水
を試験液体として流路に給排し、流路切り換え手段によ
り通過する前記試験液体の少なくとも一部を流路内で循
環させる場合に、液体制御手段が、少なくとも液体口部
において気泡を生じないよう前記試験液体を大気圧にお
ける沸点を超える高温、高圧に制御するよう構成された
請求項８または９に記載の流路耐食試験装置。