JP2002286623A - 腐食測定装置 - Google Patents
腐食測定装置Info
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Abstract
面腐食および局所腐食の腐食速度を信頼性よく工業的に
も有利に監視し得るようにする。 【解決手段】 腐食測定対象の金属表面と同一材質の複
数個の金属電極を同一腐食条件下に曝らした状態で、該
各金属電極間のカップリング電流及び電気化学的電流ノ
イズを測定する腐食電流電圧測定手段、同一材質の金属
試料を同一腐食条件下に曝らした状態で、該金属試料の
腐食減量から腐食度を測定する腐食度測定手段、測定さ
れた各電流電圧測定データを取り入れて時系列に蓄積
し、且つ測定された腐食度測定データを取り入れて蓄積
するデータ記憶手段、蓄積した各電流電圧測定データと
腐食度測定データとを相互に対比して腐食係数Kを算出
する腐食係数算出手段、各電流電圧測定データと腐食係
数とから各々の腐食速度Cを算出する腐食速度算出手段
並びに算出した腐食速度を時系列に出力表示する出力表
示手段を備えて構成する。
Description
定に適用される腐食測定装置に関し、さらに詳しくは、
金属材質の全面腐食および局所腐食を測定して、該全面
腐食および局所腐食の状態を把握可能にした電気化学的
ノイズ法による腐食測定装置に係るものである。
はプラント液などの流体と接触する装置内部の金属面、
この場合には、反応器、蒸留塔、タンク(貯槽)、熱交
換器の各内部金属面、それに、これらの相互間を接続す
る金属配管の各内部金属面などでは、その金属材質の腐
食がしばしば問題となる。即ち、例えば、熱交換器の内
部配管では、流体に接する部分が、いわゆる伝熱面にな
るために腐食を生じ易いことが知られており、このよう
な腐食障害を未然に防止する必要上、該当金属表面の腐
食速度ないしは腐食傾向を確認しなければならない。
しては、従来からよく知られている如く、重量減少測定
法と分極抵抗測定法(直流分極抵抗法、交流分極抵抗
法、インピーダンス法)と電気抵抗測定法とのそれぞれ
がある。ここで、これらの各測定法における概要と作用
の得失との詳細を次に述べる。前記重量減少測定法(ク
ーポン法または浸漬試験法とも称される)は、測定対象
金属表面と同一材質の金属からなる試料試験片(細片ク
ーポン)を腐食性の試験流体中に浸漬して腐食を進行
(該腐食に伴って試料試験片自体の重量が減少する)さ
せておき、一定期間経過(通常の場合、30日〜90日
程度)後、該浸漬前後の試料試験片の腐食減量(質量
差)から試験期間中の平均的な腐食速度(腐食度)を求
める手段である。
瞬時(リアルタイム)的に測定できないこと、(b)測
定結果を得るまでに比較的長時間を要して対応が手遅れ
になる惧れを有すること、(c)局所腐食を測定できな
いことなどの不利がある。前記分極抵抗測定法は、電気
化学的な分極抵抗から測定時点での腐食速度を求める手
段、即ち、複数の試料試験片を相互に対極となるように
腐食性の試験流体中に浸漬して腐食を進行させた状態
で、該各試料試験片間に直流または交流の微弱な一定電
流を通電し、該通電によって生ずる電流または電位の変
化を測定することで、瞬時(リアルタイム)の全面腐食
速度を求める手段である。
低くて温度の影響が大であり、且つ高温下での測定がで
きないこと、(b)局所腐食を測定できないことなどの
不利がある。前記電気抵抗測定法は、試料試験片を腐食
性の試験流体中に浸漬して腐食を進行(該腐食に伴う試
料試験片自体の断面積の減少に対応して、その電気抵抗
値が増加する)させると共に、一定期間毎に該試料試験
片の電気抵抗値を測定し、その測定値勾配から該当時間
における平均腐食速度を求める手段である。
瞬時(リアルタイム)的に測定できないこと、(b)測
定感度が低くて温度の影響が大であり、且つ高温下での
測定ができないこと、(c)局所腐食を測定できないこ
となどの不利がある。そこで、これらの不都合を改善す
る手段として、電気化学的ノイズ法が米国特許第513
9627号で提案されている。本提案は、腐食性流体中
に浸漬させた同一金属表面の2個の試料試験片からなる
電極間のカップリング電流と電気化学的電流ノイズとの
測定をなし、これらの双方を比較することで金属表面の
局所腐食の程度を判断する手段であり、さらに、2個の
電極間に生じている電気化学的電位ノイズを測定し、該
電気化学的電位ノイズと前記電気化学的電流ノイズとの
比較で抵抗/インピーダンスノイズを得た後、該抵抗/
インピーダンスノイズ出力と前記局所腐食の程度の出力
とを比較して局所腐食の腐食速度を判断する手段であ
る。
は、前記電気化学的ノイズ法を用いて、金属表面の全面
腐食および局所腐食の腐食速度を信頼性よく且つ工業的
にも有利に監視すると共に、該全面腐食および局所腐食
管理を行なうのに適した金属材質の腐食管理支援装置が
提案されている。しかしながら、前期米国特許第513
9627号及び特開平10−19824号公報で提案さ
れている腐食速度の判断方法では、実際の腐食速度との
一致性が不十分であり、工業的に有効且つ適切な腐食速
度や腐食度の絶対値測定を具体的に示してはおらず、さ
らには、信頼性のある局所腐食の監視をなし得ないもの
であった。
な実情に鑑み、前記電気化学的ノイズ法を用いて、金属
表面の全面腐食および局所腐食の腐食速度を信頼性よく
工業的にも有利に監視し得るようにした金属材質の腐食
測定装置を提供することである。
に、本発明に係る請求項1に記載の発明は、腐食測定対
象の金属表面と同一もしくはほぼ同一材質の複数個の金
属電極を同一もしくはほぼ同一の腐食条件下に曝らした
状態で、該各金属電極間の電気化学的電流ノイズおよび
電気化学的電位ノイズをそれぞれに測定する腐食電流電
圧測定手段と、前記と同一もしくはほぼ同一材質の金属
試料を同一もしくはほぼ同一の腐食条件下に曝らした状
態で、該金属試料の腐食減量から腐食度を測定する腐食
度測定手段と、前記腐食電流電圧測定手段で測定された
電気化学的電流ノイズおよび電気化学的電位ノイズの各
測定データを取り入れて時系列に蓄積すると共に、前記
腐食度測定手段で測定された腐食度測定データを取り入
れて蓄積するデータ記憶手段と、前記データ記憶手段に
蓄積した各電流電圧測定データと腐食度測定データとを
相互に対比して下記式(1) K=Cn/Σ(In/Vn) (ここで、Σ(In /Vn) は、腐食度Cn に対応した
時間(所定時間)に相当するIn (電気化学的電流ノイ
ズb)/Vn (電気化学的電位ノイズc)の比の蓄積量
(アンペア/ボルト)である)によりそれぞれの腐食係
数を算出する腐食係数算出手段と、前記各電流測定デー
タと前記腐食係数算出手段で算出された対応する各腐食
係数とから、下記式(1) C=K×In/Vn ・・・(1) (ここで、Inは電気化学的電流ノイズ、Vnは電気化
学的電位ノイズ、Kは腐食係数を表す。)により腐食速
度Cを算出する腐食速度算出手段と、前記腐食速度算出
手段で算出した腐食速度Cを時系列に出力表示する出力
表示手段とを備えることを特徴とする金属材質の腐食測
定装置である。
件下に曝らされた各金属電極間の電気化学的電流ノイズ
および電気化学的電位ノイズが、腐食電流電圧測定手段
によって測定された後にデータ記憶手段に時系列で蓄積
され、また、同一腐食条件下に曝らされた金属試料の腐
食度が、腐食度測定手段によって測定された後にデータ
記憶手段に時系列で蓄積される。次いで、腐食係数算出
手段によって各電流電圧測定データと腐食度測定データ
とが相互に対比されることでそれぞれの腐食係数を算出
し、引続き、腐食速度算出手段によって各電流電圧測定
データと対応する各腐食係数とからそれぞれの腐食速度
が算出され、且つ該算出された腐食速度が出力表示手段
によって時系列で出力表示されることになる。
食測定装置の実施形態例につき、図1ないし図5を参照
して詳細に説明する。図1は、本実施形態例を含む腐食
測定装置の全体構成の概要を示すブロック図であり、こ
こでは、本実施形態例を含む腐食測定装置全体の構成と
その作用ならびに効果について述べる。
形態例による腐食測定装置は、内部に所要量の腐食性溶
液12を容納した腐食測定容器11を有しており、該腐
食性溶液12中には、腐食測定対象となる金属表面と同
一またはほぼ同一の材質(以下、単に同一材質という)
の3個の測定電極、この場合、第1、第2および第3の
各電極21、22、23が浸漬されて、該金属表面と同
一またはほぼ同一の腐食条件(以下、単に同一腐食条件
という)下、この場合、同一またはほぼ同一の温度条件
(以下、単に同一温度条件という)の下に曝らされてい
る。
2間には、内部抵抗がほぼゼロの電流測定回路、いわゆ
る無抵抗電流計(zero resistance ammeter)24を接
続させ、前記第2の電極22と第3の電極23間には、
該電極側に影響を与えずに信号電圧を測定し得る入力イ
ンピーダンスが非常に大きいアンプ回路、ここではバッ
ファー回路25を接続させてある。
21と第2の電極22間には、それぞれの各電極表面の
腐食の進行程度に応じたカップリング電流(結合電流:
Imean)aを生じ、該カップリング電流aは、前記無抵
抗電流計24によって測定され、且つ後述する信号処理
をなした上で、コンピュータ71のデータ記憶部72に
時系列で蓄積される。
bについては、前記カップリング電流aの変動をフィル
ター回路、特にバンドパスフィルター回路26によっ
て、その低周波数領域、特に1Hz程度以下の周波数領
域、好ましくは0.01〜1Hz程度の周波数領域の電
流変動を測定して得ることができ、該測定された電気化
学的電流ノイズbもまた後述する信号処理をなした上
で、コンピュータ71のデータ記憶部72に時系列で蓄
積される。ここで、この電気化学的電流ノイズbは、コ
ンピュータ71に取り込まれたカップリング電流aをし
かるべく演算処理し、その標準偏差を求めることによっ
ても同様に得られる。
ついては、前記第2の電極22と第3の電極23間の電
位差(Vmean)を前記バッファー回路25によって測定
すると共に、この電位差の変動をフィルター回路、特に
バンドパスフィルター回路27によって、その低周波数
領域、特に1Hz程度以下の周波数領域、好ましくは
0.01〜1Hz程度の周波数領域の電位差変動を測定
して得ることができ、該測定された電気化学的電位ノイ
ズcもまた後述する信号処理をなした上で、コンピュー
タ71のデータ記憶部72に時系列で蓄積される。ここ
でも、この電気化学的電位ノイズcは、前記電位差を直
接コンピュータ71に取り込んでしかるべく演算処理
し、その標準偏差を求めることによっても同様に得られ
る。
電圧の各測定データ)をコンピュータ71に入力するま
でのデータ処理の具体的な回路手段の詳細を図2
(a)、(b)および図3(a)、(b)に示す。図2
(a)、(b)は、同上データ処理回路をアナログ回路
によって構成したときの一例である。この場合、先ず、
前記電流信号、即ち、前記第1の電極21と第2の電極
22間のカップリング電流aは、同図(a)にみられる
ように、無抵抗電流計24によって測定されると共に、
その電流信号の一方は、信号の2乗平均を求めるRMS
回路→求めた信号を直流に変換するDC回路→直流に変
換された信号を対数に変換するLOG回路からなるコン
バータ(以下、対数コンバータという)31によって対
数変換され、さらに、アナログ/デジタルコンバータ
(以下、A/Dコンバータという)32によってデジタ
ル変換された後、前記コンピュータ71にカップリング
電流(Imean)aとして入力され、電流信号の他方は、
バンドパスフィルター回路26によって1Hz程度以下
の周波数成分が取り出された上で、同様に対数コンバー
タ41によって対数変換され、さらに、A/Dコンバー
タ42によってデジタル変換された後、前記コンピュー
タ71に電気化学的電流ノイズ(In )bとして入力さ
れる。
電極22と第3の電極23間の電位差は、同図(b)に
みられるように、バッファー回路25によって測定さ
れ、且つこの信号からバンドパスフィルター回路27に
よって1Hz程度以下の周波数成分が取り出された上
で、ここでも、対数コンバータ51によって対数変換さ
れ、さらに、A/Dコンバータ52によってデジタル変
換された後、前記コンピュータ71に電気化学的電位ノ
イズ(Vn )cとして入力される。
(a)、(b)のアナログ回路構成に対応してデータ処
理回路をデジタル回路で構成したときの一例で、図中、
同一符号は同一または相当部分を示しており、該デジタ
ル回路構成によっても同様な作用が得られる。また、前
記金属表面と同一材質の金属片を同一腐食条件下で測定
して得た腐食測定データ、即ち、例えば、前記図1にお
いて、前記金属表面と同一材質の金属からなる試料試験
片(細片クーポン)61を用い、該試料試験片61を前
記腐食測定容器11内の腐食性溶液12中に同一腐食条
件下で一定時間浸漬した後、これを取り出して、そのと
きの腐食減量を質量測定器62によって測定した質量測
定データから求めた腐食度dについても前記コンピュー
タ71のデータ記憶部72に蓄積させる。本発明におい
ては、前記コンピュータ71において、図1に示されて
いる如く、前記データ記憶部72に蓄積されている電気
化学的電流ノイズ(In )b、電気化学的電位ノイズ
(Vn )cおよび腐食度dの測定データに基づき、次の
(2)式によって腐食係数K を算出する。 腐食係数Kの算出(算出過程73) Cn=K/ΣRn=K/Σ(Vn/In) K=Cn/Σ(In/Vn) ・・・(2) ここで、Σ(In /Vn) は、腐食度Cn に対応した時
間(所定時間)に相当するIn (電気化学的電流ノイズ
b)/Vn (電気化学的電位ノイズc)の比の蓄積量
(アンペア/ボルト)である。
ことで、特定の時間周期毎に測定したIn (電気化学的
電流ノイズb)およびVn (電気化学的電位ノイズc)
の測定データに基づき、次の(1)式によって腐食速度
(mm/年)C を算出する。 腐食速度Cの算出(算出過程76) C=K×In/Vn ・・・(1) ここで、以上のようにして得られる腐食速度の推移は、
CRT81の画面上および/またはプリンター82のプ
リントアウトとして出力表示され、同様に前記腐食速度
の瞬時値や、それを時系列で表わすトレンド値の推移に
ついても出力表示させ得る。
(Imean)aと電気化学的電流ノイズ(In )bとを対
応することによって腐食の程度、換言すると、局所腐食
の程度を把握できる。この場合、前記In (電気化学的
電流ノイズb)/Imean(カップリング電流a)の比に
よって腐食の形態を次の4形態に分ける。
り、その瞬時値や、それを時系列で表わしたトレンド値
の推移から、目的とする腐食の形態の推移を把握するこ
とができ、さらに、該出力には、前記腐食速度C1、C
2、C3 および平均腐食速度C4 に加えて、前記カップ
リング電流(Imean)a、電気化学的電流ノイズ(In
)bおよび電気化学的電位ノイズ(Vn )cなどの各
測定データの瞬時値や、それを時系列で表わしたトレン
ド値の推移、その累積値などをも各別もしくわ相互に関
連付けて表示させることもできるのである。
つ具体的な装置構成と実験例とについて述べる。図4
は、本具体例による装置構成の概要を模式的に示す説明
図である。例えば、図45に示す製品タンク101を測
定対象とし、該製品タンク101の金属製天板102に
対し、本腐食測定装置(電気化学的ノイズ測定装置)を
付設して腐食性ガスによる該金属製天板102の腐食測
定を行なうことができる。ここで、前記製品タンク10
1については、製品中に含まれる腐食性ガスによる腐食
防止のため、構成の場合、内部に窒素ガスを5m3/h
r程度吹き込みシールすることで、その腐食の調整をな
すことができる。なお、この図4中、符号103は、製
品タンク101の付帯設備である。
して、前記図1に示した如く、前記分極抵抗測定法を適
用して、金属製天板102の内部金属表面と同一金属材
質の3個の電極21、22、23を配置し、且つ内部に
腐食性ガスを導入した上で、先に述べたように、カップ
リング電流(Imean)a、電気化学的電流ノイズ(In
)bおよび電気化学的電位ノイズ(Vn )cをそれぞ
れに測定する。一方、前記質量減少測定法を適用して、
前記金属表面と同一金属材質の試料試験片61を同一腐
食条件下に曝らし、一定時間経過後、その腐食減量を質
量測定して、該質量測定データから腐食度dを求める。
と、特開平10−19824号に記載の方法による腐食
率の測定結果と、実際の腐食率について比較した結果を
示す。まず、SUS304を0.5%の塩酸水溶液に浸
した測定データから、本発明方法および特開平10−1
9824号に記載の方法に従って腐食係数を算出し、次
いで、SUS304を10%の塩酸水溶液に浸した時の
測定データから、本発明方法および特開平10−198
24号に記載の方法に従って腐食率を算出した。結果を
下記に示す。 (測定データ)
を求めることができる。
適用する腐食測定装置において、腐食測定対象の金属表
面と同一もしくはほぼ同一材質の複数個の金属電極を同
一もしくはほぼ同一の腐食条件下に曝らした状態で、各
金属電極間の電気化学的電流ノイズおよび電気化学的電
位ノイズをそれぞれに測定して、該測定された各電流電
圧測定データを時系列で蓄積し、また、前記と同一もし
くはほぼ同一材質の金属試料を同一もしくはほぼ同一の
腐食条件下に曝らした状態で、金属試料の腐食減量から
腐食度を測定して、該腐食度測定データを蓄積してお
き、且つこれらの各電流電圧測定データと腐食度測定デ
ータとを相互に対比してそれぞれの腐食係数を算出した
上で、各測定データと対応する各腐食係数とからそれぞ
れの腐食速度および平均腐食速度を算出するようにした
から、該当金属材質の全面腐食および局所腐食を容易に
測定し得て、該全面腐食および局所腐食の状態を信頼性
よく工業的にも有利に把握できるという優れた特長を有
するものである。
構成の概要を示すブロック図である。
圧の各測定データ信号の処理回路をアナログ回路で構成
したときの一例を示すブロック図である。
圧の各測定データ信号の処理回路をデジタル回路で構成
したときの一例を示すブロック図である。
の概要を模式的に示す説明図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 腐食測定対象の金属表面と同一もしくは
ほぼ同一材質の複数個の金属電極を同一もしくはほぼ同
一の腐食条件下に曝らした状態で、該各金属電極間の電
気化学的電流ノイズおよび電気化学的電位ノイズをそれ
ぞれに測定する腐食電流電圧測定手段と、前記と同一も
しくはほぼ同一材質の金属試料を同一もしくはほぼ同一
の腐食条件下に曝らした状態で、該金属試料の腐食減量
から腐食度を測定する腐食度測定手段と、前記腐食電流
電圧測定手段で測定された電気化学的電流ノイズおよび
電気化学的電位ノイズの各測定データを取り入れて時系
列に蓄積すると共に、前記腐食度測定手段で測定された
腐食度測定データを取り入れて蓄積するデータ記憶手段
と、前記データ記憶手段に蓄積した各電流電圧測定デー
タと腐食度測定データとを相互に対比して下記式(1) K=Cn/Σ(In/Vn) (ここで、Σ(In /Vn) は、腐食度Cn に対応した
時間(所定時間)に相当するIn (電気化学的電流ノイ
ズb)/Vn (電気化学的電位ノイズc)の比の蓄積量
(アンペア/ボルト)である)によりそれぞれの腐食係
数を算出する腐食係数算出手段と、前記各電流測定デー
タと前記腐食係数算出手段で算出された対応する各腐食
係数とから、下記式(1) C=K×In/Vn ・・・(1) (ここで、Inは電気化学的電流ノイズ、Vnは電気化
学的電位ノイズ、Kは腐食係数を表す。)により腐食速
度Cを算出する腐食速度算出手段と、前記腐食速度算出
手段で算出した腐食速度Cを時系列に出力表示する出力
表示手段とを備えることを特徴とする金属材質の腐食測
定装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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