JP2005307272A - 水道管の電気防食方法 - Google Patents

Abstract

【課題】過防食を防いで適切な防食状態を簡便且つ安定的に保つことができる水道管の電気防食方法を提供する。
【解決手段】本発明は、陽極２を電源装置３の陽極端子３０に導通可能に接続して水道管１内に配するとともに、水道管１を陰極として電源装置３の陰極端子３１に導通可能に接続し、電源装置３から防食電流を流して水道管１を防食する。陰極１及び陽極２の分極を略定常化させる状態まで陽極２と陰極１との間に通電し、通電を遮断したときの陽極２と陰極１との間の初期インスタントオフ電圧から、該通電遮断の所定時間後における陽極２及び陰極１の略定常化した電圧差又は略最小となる電圧差を差し引いて求められる極間電圧差に基づいて、前記防食電流を流すときに電源装置３から陽極２と陰極１とに印加する防食印加電圧を設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、外部電源方式による水道管の電気防食方法に関する。

近年、水道管等の給水用の配管には、亜鉛めっき鋼管に代えて、硬質塩化ビニルライニング管（以下、ＶＬＰ管という。）が使用されている。ＶＬＰ管は、鋼管に硬質塩化ビニル管を内張りしたものであるため、内面に鋼材面が露出することはないが、内張りのない端面部分は鋼材面が露出している。また、給水用の配管は、継ぎ手で連結されて使用されるのが通常であるため、配管と継ぎ手との接合部分も鋼材面の露出が生じる。このため、ＶＬＰ管を使用した場合であっても、配管の防食が必要となってくる。

このような給水用の配管の防食に関する従来技術としては、例えば、下記特許文献１に記載の技術が提案されている。

この技術は、カルシウムイオン及びマグネシウムイオンを含む水の給水用の配管内に線状電極を配設し、該線状電極を陽極、配管材を陰極として外部から断続的に通電し、該配管材の内面にカルシウム及びマグネシウムを含む塩基性化合物の皮膜を形成させることにより、防食を行うものである。

ところで、この技術は、配管表面を高ｐＨにする必要があるため、多大な防食電流を必要とし、印加電圧も大きくなる。このため、カソード側から水素ガスが発生するおそれがあり、配管の形状、特に屈曲部や湾曲部等の配管形状を有する場合には、非常に危険な状態となる。

特開２０００―２７３６６５号公報

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、過防食を防いで適切な防食状態を簡便且つ安定的に保つことができる水道管の電気防食方法を提供することを目的とする。

本発明は、陽極を電源装置の陽極端子に導通可能に接続して水道管内に配するとともに、前記水道管を陰極として前記電源装置の陰極端子に導通可能に接続し、前記電源装置から防食電流を流して前記水道管を防食する水道管の電気防食方法であって、前記陽極及び前記陰極の分極を略定常化させる状態まで該陽極と前記陰極との間に通電し、該通電を遮断したときの前記陽極と前記陰極との間の初期インスタントオフ電圧から、該通電遮断の所定時間後における該陽極及び該陰極の略定常化した電圧差又は略最小となる電圧差を差し引いて求められる極間電圧差に基づいて、前記防食電流を流すときに前記電源装置から前記陽極と前記陰極とに印加する防食印加電圧を設定する水道管の電気防食方法を提供することにより、前記目的を達成したものである。

また、本発明は、前記本発明において、前記極間電圧差を求めるときに、前記陰極に代えて該陰極の擬製陰極を用いる水道管の電気防食方法を提供するものである。

本発明によれば、過防食を防いで水道管の適切な防食状態を簡便且つ安定的に保つことができる。

以下、本発明を、その好ましい実施の形態に基づいて説明する。

図１は、本発明の水道管の電気防食方法（以下、単に防食方法ともいう。）の一実施形態を模式的に示したものである。図１において、符号１は水道管を示している。
図１に示したように、本実施形態の防食方法は、陽極２を電源装置３の陽極端子３０に導通可能に接続し、管体１０が継手１１で接続された水道管１内に水道管１と絶縁状態に配するとともに、水道管１を陰極として電源装置３の陰極端子３１に導通可能に接続し、電源装置３から防食電流を流して水道管１を防食するものである。

前記陽極２としては、絶縁被覆が施された白金族系（Ｉｒ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ｐｄ）若しくはその合金系又はこれらの酸化物系の電極が用いられる。陽極２は、水道管１の寸法・形状に応じ、線状、螺旋状又は棒状の形態のものが用いられる。陽極２には、例えば、特許第３３４０６８４号明細書に記載の電気防食線状電極体を用いることができる。陽極２は、絶縁被覆が施されたものが好ましいが、非導電性のスペーサーによって、陰極との接触防止処置が施されて入いるものを用いることもできる。

本実施形態の防食方法では、防食電流を供給するための防食印加電圧を設定するに当たり、陰極となる水道管１と同仕様のモデル水道管を擬製陰極として使用し、以下のようにして予め防食管理電圧差Vsを求める。

まず、図２に示すように、前記水道管１と同じ管体１０を継手１２で接合したモデル水道管（擬製陰極）１３を作製し、モデル水道管１３内に陽極２及び照合電極１４を絶縁状態に配する。モデル水道管１３の下端部は栓１５で密栓しておく。そして、該モデル水道管内に水を入れて測定に供する。水は、水道管１３に循環的に供給してもよいし、静止状態とすることもできる。静止水道水中で測定する場合には、照合電極１４には、静止水道水中の塩化物イオン濃度の変化を抑えるように内部溶液が濃度調整された銀・塩化銀電極を使用することが好ましい。

次に、電源装置１６の陽極端子に陽極２を導通可能に接続するとともに、電源装置１６の陰極端子にモデル水道管１３を導通可能に接続して防食回路１７を形成する。また、照合電極１４を、モデル水道管１３中に配し、電位差計１８を介して前記陰極端子と接続する。さらに、前記陽極端子と陽極２との間にスイッチＳＷを設けるとともに、該スイッチＳＷを切って防食回路１７を開いたときに、照合電極１４に対するモデル水道管（陰極）１３及び陽極２の電位が測定できるように、防食回路１７にインスタントオフ電位差計１９を接続する。

次に、前記スイッチＳＷを入れて防食回路１７を閉じ、陽極２の分極を略定常化させる状態まで陽極２とモデル水道管１３との間に暫定的な電圧を印加して防食電流を流す。この暫定的な印加電圧条件下でのモデル水道管１３及び陽極２の分極状態を略定常化させるまでの通電時間は、通電による陽極２の不活性化の影響を除く上で、動電位法による陽極の分極曲線及び定電流通電時の陽極の対照合電極電位の経時変化から求めることが好ましい。

次に、上述のような所定の通電を行った後、図３に示すような、前記スイッチＳＷを切って通電を遮断した後の陽極２及びモデル水道管１３の電位を測定する。そして、それぞれのインスタントオフ電位（例えば、通電遮断後０．０２秒時の電位）から両者の差である初期インスタントオフ電圧Vexinstを求める。さらに、該初期インスタントオフ電圧Vexinstを測定してから該陽極及び該擬製陰極の略定常化した通電遮断後所定時間Tにおける電圧差Vex＊Tを求め、これをVexinstから差し引いた極間電圧差ΔVex（ΔＥａ及びΔＥｃの和）を求める。両極間電圧差が定常化しているか否かの判断、即ち、所定時間Ｔの決定は、例えば、極間電圧差ΔVexの時間変動幅（時刻Ｔ１における極間電圧差ΔVex＊Ｔ１と、時刻Ｔ２における極間電圧差ΔVex＊Ｔ２との差の絶対値）が、モデル水道管１３の復極量の１０％以下、好ましくは５％以下となった時とすることができる。Ｔ１とＴ２の時間間隔は、約１０分程度が好ましい。

陰極の内面が不動態化している場合には、陰極側のインスタントオフ電位が定常状態とならずに上に凸の極値を有するように経時変化する。従って、このような場合には、陰極側の電位が略最大となり、両極のオフ電位の差が略最小となる時間の電位差をVex＊Tとして求める。そして、該電圧差Vex＊Tを初期インスタントオフ電圧Vexinstから差し引いた極間電圧差ΔVexを求める。

このようにして得られる極間電圧差ΔVexを、陽極及び擬製陰極に印加する印加電圧を変えて複数もとめ、これらの極間電圧差ΔVexとこれらに対して定まる該擬製陰極側の分極量の相関から、該擬製陰極側の復極量が０．２Ｖ以上となる、極間電圧差ΔVexの最小値を防食管理電圧差Vsとして定めるとともに、その時の印加電圧Vex以上の電圧を、実際の防食対象となる前記陽極２及び陰極１に印加する防食印加電圧とする。

次に、防食対象となる水道管１について、電源装置３から前記防食印加電圧を付加し、防食電流を流して水道管１を防食する。防食電流の通電は、連続的に行っても良く、水質や通水状態に応じて断続的に行ってもよい。また、防食電流は、水質や通水状態に応じて変化させてもよい。

以上説明したように、本実施形態の水道管の電気防食方法によれば、過防食を防いで水道管の適切な防食状態を簡便且つ安定的に保つことができる。

本発明の水道管の防食方法は、防食対象となる水道管の材質に特に制限はないが、管体の内径が２００ｍｍ以下、特に２０ｍｍ以下といった照合電極を用いた防食電位の把握が困難な水道管における電気防食に特に有効である。

本発明は、前記実施形態に何ら制限されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、適宜変更することができる。

本発明は、前記実施形態におけるように、実際の防食対象となる陰極の擬製陰極を用いて極間電圧差ΔVexを求めるとともに該ΔVexに基づいて防食管理電圧差定めることが好ましいが、より簡便な方法として、これらを実際の防食対象の陰極を用いて求めることによって、防食印加電圧を定めることもできる。

以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。

下記陽極を用い、マンションの専有部分に多く使用される下記水道管について下記のように電気防食を行った。

陽極：樹脂ネット被覆線状白金電極（直径０．７８ｍｍ）
水道管：２０Ａ−ＶＬＰ管

＜防食管理電圧差Vsの算出＞
擬製陰極として下記モデル水道管を用い、図２に示したような防食回路を作製するとともに、該防食回路に、下記照合電極及びインスタントオフ電位計を組んで、以下のようにして防食管理電圧差を算出した。なお、上記陽極の使用に当たって、予めアノード分極曲線及び定電流電解時の電位変化の測定を行った結果、６時間以上の通電によって、アノードの分極が略定常化することを確認した。
モデル水道管：市販の水道管（２０Ａ−ＶＬＰ管）をソケット（継手）でつないで全長約２００ｍｍとしたもの
照合電極：銀・塩化銀電極（内部溶液１００ｐｐｍＫＣｌ）

まず、上記モデル水道管内に水道水を入れ、通電時間を６時間として通電し、該通電を遮断し、陽極及び擬製陰極のインスタントオフ電位及びその後のオフ電位の経時変化をそれぞれ測定し、通電遮断後０．０２秒後のインスタントオフ電圧Vexinstを求めるとともに、両極のオフ電位が略定常化した通電遮断後６０分後のオフ電圧差Vex*60を求めた。さらに、これらの差である極間電圧差ΔVex（Vexinst−Vex*60）を求めた。そして、極間電圧差ΔVexと陰極分極量ΔＥｃとの直線相関（一次回帰線）から陰極復極量が２００ｍＶ以上となる最小の極間電圧差ΔVexで定められる防食管理電圧差Vsを求めたところ、８００ｍＶであった。

＜実際の配管への適用＞
次に、前記モデル水道管と同様の２０Ａ−ＶＬＰ管及び継手を用いてモデル配管を作製し、このモデル配管に前記モデル水道管で用いたのと同様の陽極を用い、水道水を通水した状態で、図１のように外部電源方式による電気防食を行った。そして、上記防食管理電圧差Vs（８００ｍＶ）を基準とし、水道管の電気防食を行った。その結果、ΔVexが防食管理電圧差以上の箇所は、陰極分極量ΔＥｃが２００ｍＶ以上の条件を満たしていた。よって、極間電圧差ΔVexに基づく防食管理電圧差Vsを用いた本発明の水道管の防食方法が、防食設計法及び施工後の防食効果の維持管理にも有効であることが確認できた。

本発明は、上水用の水道管の他、工業用水等の各種の水道管の防食に好適に利用することができ、特に、マンション等の集合住宅の専有部分に配管されている既設又は新設の水道管の防食に好適である。

本発明の水道管の防食方法の一実施形態の一部を模式的に示す図である。 前記実施形態の水道管の防食方法における防食管理電圧差を算出するための装置の構成を模式的に示す図である。 前記実施形態の水道管の防食方法における防食管理電圧差の算出に用いる極間電圧差ΔVexの算出方法を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 水道管
２ 陽極
３ 電源装置
３０ 陽極端子
３１ 陰極端子
１０ 管体
１１、１２ 継手
１３ 擬製陰極
１４ 照合電極
１５ 栓
１６ 電源装置
１７ 防食回路
１８ 電位差計
１９ インスタントオフ電位差計

Claims (5)

1. 陽極を電源装置の陽極端子に導通可能に接続して水道管内に配するとともに、前記水道管を陰極として前記電源装置の陰極端子に導通可能に接続し、前記電源装置から防食電流を流して前記水道管を防食する水道管の電気防食方法であって、
   前記陽極及び前記陰極の分極を略定常化させる状態まで該陽極と前記陰極との間に通電し、該通電を遮断したときの前記陽極と前記陰極との間の初期インスタントオフ電圧から、該通電遮断の所定時間後における該陽極及び該陰極の略定常化した電圧差又は略最小となる電圧差を差し引いて求められる極間電圧差に基づいて、
   前記防食電流を流すときに前記電源装置から前記陽極と前記陰極とに印加する防食印加電圧を設定する水道管の電気防食方法。
2. 前記極間電圧差を求めるときに、前記陰極に代えて該陰極の擬製陰極を用いる請求項１記載の水道管の電気防食方法。
3. 前記極間電圧差に対して前記陰極若しくは前記擬製陰極側の復極量が０．２Ｖ以上となるときの該極間電圧差を防食管理電圧差と定めておき、前記防食管理電圧差に対して定まる前記陽極と前記陰極又は前記擬製陰極とに付加する印加電圧以上に、前記防食印加電圧を設定する請求項１又は２記載の水道管の電気防食方法。
4. 前記陽極が、絶縁被覆又は前記陰極と接触防止処置が施された、白金族系、その合金系若しくはそれらの酸化物系の電極である請求項１〜３の何れかに記載の水道管の電気防食方法。
5. 前記陽極が線状、螺旋状又は棒状である請求項１〜４の何れかに記載の水道管の電気防食方法。
   
   

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