JP2015137878A - 孔食電位モニタ用参照電極、孔食電位モニタリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的高圧の圧力・流動状態で継続した電位測定を可能にし、実際の孔食発生環境を正確に再現した孔食電位モニタリングを可能にする。
【解決手段】環境水の循環流路を形成する配管の孔食電位をモニタリングするために用いられる参照電極１であって、金属電極２０の一端からリード線２１を引き出す電極引出部２と、金属電極２０が浸漬する電解質溶液５を充填させた塩橋部３と、電解質溶液５と配管内を流動する環境水とを液絡する液絡部４とを備え、一端が塩橋部３内で液絡部４に近接して配置され他端が塩橋部３の外側に引き出される気泡除去管６を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、孔食電位モニタ用参照電極、これを用いた孔食電位モニタリング装置に関するものである。

空調システムや各種プラントなどの配管において、孔食による漏水が発生すると、システムやプラント全体の運転を停止せざるを得ない場合があり、復旧に多大な時間と労力を要することになる。このような配管の一例としては、吸収式冷温水機の冷却水を流す伝熱銅管などがある。この伝熱銅管は、流れる冷却水の水質条件や運転条件（圧力・流動条件）などによって孔食が発生することが確認されている。

配管の孔食による漏水を未然に防止するために、配管における孔食電位をモニタリングすることがなされている。下記特許文献１に記載された従来技術は、実機冷却水系を模擬したパイロットプラントを用い、冷却塔ピットに大気開放した冷却水を送水ポンプで冷却水送水管を経由して循環させ、その冷却水送水管から枝管を引いてモニタリング装置に試験水（冷却水）を流している。モニタリング装置は、枝管に接続したモニタ用試験配管に試験水を流して冷却塔ピットに戻すモニタリング流路を形成しており、周囲から電気的に絶縁されたモニタ用試験配管と試験水中に浸漬した参照電極との間の電位差を経時的に測定することによって、孔食電位（腐食電位）のモニタリングを行っている。

特開平１１−５１８４９号公報

前述した吸収式冷温水機の伝熱銅管のような配管では、閉じた循環流路が形成されており、運転中は常時所定の圧力で冷却水を流し続けている。このような配管に対しては、前述した従来技術のようなパイロットプラントでは実際の孔食発生環境を正確に再現することができない。すなわち、従来技術のように、試験水を一旦大気開放した後改めて送水ポンプで送出した状態で電位を測定すると、圧力や流速が実際の５割程度低下してしまい、孔食発生因子の一つとなることが分かっている管内堆積物の付着度合いが実際と異なる状態になってしまう。また、試験配管を流れ出て冷却塔ピットに戻る試験水に参照電極を浸漬しているので、試験配管内を流れる試験水と試験配管との電位差が正確に測定されていない。

また、従来技術では、吸収式冷温水機の冷却水を流す伝熱銅管などの使用環境である０．６ＭＰａ程度の圧力・流動状態で電位を測定し続けると、２〜３日で参照電極内に気泡が発生し液絡が取れなくなり、電位を継続して測定することができなくなる問題があった。このため、使用環境と同一の圧力・流動状態で定電位分極測定を行うことができず、また、通常運転時にもそれと同一の圧力・流動状態で電位を連続測定することができない問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、実際の孔食発生環境を再現した孔食電位モニタリングを可能にすること、比較的高圧の圧力・流動状態で継続した電位測定を可能にすること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明による孔食電位モニタ用参照電極は、明細書に記載された幾つかの発明のうち以下の構成を具備するものである。
環境水の循環流路を形成する配管の孔食電位をモニタリングするために用いられる参照電極であって、金属電極の一端からリード線を引き出す電極引出部と、前記金属電極が浸漬する電解質溶液を充填させた塩橋部と、前記電解質溶液と前記配管内を流動する環境水とを液絡する液絡部とを備え、一端が前記塩橋部内で前記液絡部に近接して配置され他端が前記塩橋部の外側に引き出される気泡除去管を備えることを特徴とする。なお、ここでの環境水とは、配管を孔食発生環境にする水を指す。

このような特徴を備えた本発明による孔食電位モニタ用参照電極は、液絡部の近くで内部に気泡が発生した場合にも、気泡除去管を通して気泡を外部に吸引することができるので、比較的高い圧力・流動状態で配管を循環している環境水と配管との間の電位を継続して測定することができる。

そして、この孔食電位モニタ用参照電極を用いることで、環境水の循環流路を形成する配管にバイパス閉流路を形成して、このバイパス閉流路の一部を試験配管とし、この試験配管に通常運転と同じ環境水の圧力・流動状態を作り、環境水と配管の間の電位を継続測定することができる。これにより、実際の孔食発生環境を再現した孔食電位モニタリングを行うことが可能になる。

本発明の一実施形態に係る孔食電位モニタ用参照電極を示した説明図である。 図１に示した孔食電位モニタ用参照電極を用いた孔食電位モニタリング装置、孔食電位モニタリング方法を説明する説明図である（（ａ）は、定電位分極による孔食電位測定時のモニタリングを示しており、（ｂ）は、通常運転時の腐食電位モニタリングを示している。）。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る孔食電位モニタ用参照電極を示した説明図である。参照電極１は、電極引出部２、塩橋部３、液絡部４を備えている。電極引出部２は、金属電極２０と金属電極２０の一端から引き出されたリード線２１を備えている。塩橋部３は、金属電極収容部３０と挿入部３１と連結部３２を備えており、これらの内部に電解質溶液５が充填されている。液絡部４は、挿入部３１の先端部に設けられており、電解質溶液５と図示省略した配管内を流動する環境水とを液絡する機能を有する。

金属電極２０は、例えば、銀−塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）電極などを用いることができ、この金属電極２０が浸漬する電解質溶液５は、塩化カリウム（ＫＣｌ）飽和溶液などを用いることができる。

液絡部４は、例えば、多孔質体によって構成することができる。この多孔質体の厚さは、適正な電位測定が可能な範囲で厚くする方が好ましい。例えば、多孔質体の厚さを６０ｍｍ以上に設定すると、０．６ＭＰａ程度の圧力・流動状態の環境水内でも塩橋部３の内部に気泡が発生し難くなる。多孔質体としては、イオン交換が可能な多孔質セラミック（例えば、円形の直径が６ｍｍのバイコールガラス（コーニング社製））などを用いることができる。

そして、この参照電極１は、気泡除去管６を備えている。気泡除去管６は、一端が塩橋部３内で液絡部４に近接して配置され他端が塩橋部３の外側に引き出されている。このような気泡除去管６を備えることで、塩橋部３内で液絡部４の近くに発生した気泡を気泡除去管６内に吸引して塩橋部３の外に放出することができる。気泡を吸引するには、注射器のような吸引具の針を外に引き出された気泡除去管６の端部に挿入して気泡除去管６内に負圧を発生させる。

この参照電極１の好ましい実施形態は、図示のように、塩橋部３をＵ字状に形成し、塩橋部３の一端側に液絡部４を設け他端側に電極引出部２を設けている。このような形態にすることで、塩橋部３内に気泡が発生した場合に気泡は液絡部４の直ぐ下に集まることになり、一端を液絡部４に近接して配置した気泡除去管６によって簡易に気泡を吸い出すことが可能になる。

図２は、前述した孔食電位モニタ用参照電極を用いた孔食電位モニタリング装置、孔食電位モニタリング方法を説明する説明図である。図２（ａ）は、定電位分極による孔食電位測定時のモニタリング装置及びモニタリング方法を示しており、図２（ｂ）は、通常運転時の腐食電位モニタリングを行う装置及び方法を示している。ここでは、吸引式冷温水機プラントにおける伝熱銅管などの配管であって、環境水（冷却水）の閉じた循環流路を形成する配管の孔食電位をモニタリングする例を示している。

図２（ａ）においては、（Ａ）が環境水（冷却水）の流入口であり、（Ｂ）が環境水（冷却水）の流出口であって、伝熱銅管などのモニタ対象配管から分岐して流入口（Ａ）から流入した環境水が試験配管Ｐｅを通って流出口（Ｂ）からモニタ対象配管に戻るバイパス閉流路が形成されている。試験配管Ｐｅはモニタ対象配管と同質・同径の配管である。前述したバイパス閉流路を形成してその一部を試験配管Ｐｅとすることで、モニタ対象配管を流れる環境水を通常運転時と同じ圧力・流動状態で試験配管Ｐｅ内に流すことができる。

このような試験配管Ｐｅを備える孔食電位モニタリング装置１０は、定電位分極による孔食電位測定を行うものであり、前述した参照電極１と、試験配管Ｐｅの内部に配置される対極１１と、電位測定部１２と定電圧電源１３を備えるポテンシオスタット１４とを備えている。ここで、参照電極１は、試験配管Ｐｅ内に液絡部４が挿入されている。電位測定部１２は、参照電極１における電極引出部２のリード線２１と試験配管Ｐｅの２点に接続されたリード線１５との間の電位を測定している。定電圧電源１３は、試験配管Ｐｅの内部から外に引き出した対極１１と試験配管Ｐｅに接続されたリード線１５との間にリード線１６，１７を介して定電圧を印加している。

このような孔食電位モニタリング装置１０は、対極１１を棒状にして試験配管Ｐｅの軸方向に通し、対極１１の試験配管Ｐｅ貫通部に防水・耐圧部Ｐｅ１を設けることと、前述した参照電極１を用いることで、圧力・流動状態における試験配管Ｐｅの定電位分極を可能にしている。この孔食電位モニタリング装置１０は、試験配管Ｐｅと環境水間に定電圧電源１３による定電位を印加して試験配管Ｐｅに孔食を発生させ、その際の試験配管Ｐｅと環境水間の電位（孔食電位）を電位測定部１２で測定している。

このような孔食電位モニタリング装置１０或いは、これを用いた孔食電位モニタリング方法によると、参照電極１内に気泡が発生してもこの気泡を気泡除去管６を通して外部に吸い出すことで電位測定を継続させることができるので、比較的高い圧力・流動状態で環境水が試験配管Ｐｅを流れている状況であっても孔食電位を測定することが可能になる。そして、前述したバイパス閉流路を形成してその一部を試験配管Ｐｅとすることで、モニタ対象配管を流れる環境水と同じ圧力・流動状態を試験配管Ｐｅ内に再現することができるので、実際の孔食発生環境を再現した孔食電位モニタリングが可能になる。

図２（ｂ）は、環境水（冷却水）の流入口（Ａ）と流出口（Ｂ）をモニタ対象配管Ｐの一部に設けて、通常運転時の孔食電位（腐食電位）をモニタリングしている。ここではモニタ対象配管Ｐ内に参照電極１の液絡部４を挿入し、電極引出部２のリード線２１とモニタ対象配管Ｐの２点に接続されたリード線１５との間の電位を測定する電位測定部１２を設けている。運転期間中に電位測定部１２によって時系列的に電位を計測して、その計測結果と孔食電位を比較することで、モニタ対象配管Ｐの腐食状態を通常の運転状態でモニタリングすることが可能になる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：参照電極，２：電極引出部，２０：金属電極，２１：リード線，
３：塩橋部，３０：金属電極収容部，３１：挿入部，３２連結部，
４：液絡部，５：電解質溶液，６：気泡除去管，
１０：孔食電位モニタリング装置，
１１：対極，１２：電位測定部，１３：定電圧電源，
１４：ポテンシオスタット，１５，１６，１７：リード線，
Ｐｅ：試験配管，Ｐ：モニタ対象配管

Claims (5)

1. 環境水の循環流路を形成する配管の孔食電位をモニタリングするために用いられる参照電極であって、
   金属電極の一端からリード線を引き出す電極引出部と、
   前記金属電極が浸漬する電解質溶液を充填させた塩橋部と、
   前記電解質溶液と前記配管内を流動する環境水とを液絡する液絡部とを備え、
   一端が前記塩橋部内で前記液絡部に近接して配置され他端が前記塩橋部の外側に引き出される気泡除去管を備えることを特徴とする孔食電位モニタ用参照電極。
2. 前記液絡部を多孔質体によって構成し、当該多孔質体の厚さを６０ｍｍ以上に設定したことを特徴とする請求項１記載の孔食電位モニタ用参照電極。
3. 前記塩橋部をＵ字状に形成し、該塩橋部の一端側に前記液絡部を設け他端側に前記電極引出部を設けることを特徴とする請求項１又は２記載の孔食電位モニタ用参照電極。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載された孔食電位モニタ用参照電極を用い、
   前記配管に対してバイパス閉流路を形成して当該バイパス閉流路の一部を試験配管とし、
   前記試験配管内に前記液絡部を挿入し、
   前記電極引出部のリード線と前記試験配管に接続されたリード線との間の電位を測定する電位測定部と、前記試験配管の内部から外に引き出した対極と前記試験配管に接続されたリード線との間に定電圧を印加する定電圧電源とを備えたことを特徴とする孔食電位モニタリング装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載された孔食電位モニタ用参照電極を用い、
   前記配管内に前記液絡部を挿入し、
   前記電極引出部のリード線と前記配管に接続されたリード線との間の電位を測定する電位測定部を備えたことを特徴とする孔食電位モニタリング装置。

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