JP2855654B2 - 局部腐食のモニタリング方法 - Google Patents
局部腐食のモニタリング方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は局部腐食のモニタリング方法に係り、詳しく
は水又は水を含む媒体に接触する金属の局部腐食の進行
状況をモニターする方法に関する。
は水又は水を含む媒体に接触する金属の局部腐食の進行
状況をモニターする方法に関する。
［従来の技術］ 配管や熱交換器などにおいて腐食が進行して貫通に至
るとプラントの操業停止などの不測の事態を生ずること
があるため、腐食を事前に察知する技術が求められてい
る。
るとプラントの操業停止などの不測の事態を生ずること
があるため、腐食を事前に察知する技術が求められてい
る。
腐食の予知方法としては、定期検査時に抜管して侵食
深さを測定し、測定データを統計的に解析して余寿命を
予測したり、過流探傷や超音波探傷等の方法のように非
破壊的に侵食深さを測定する方法が知られている。しか
し、これらの方法では、侵食深さを測定するためにプラ
ントの運転を停止しなければならない。しかも、局部腐
食の進行状況を予測することはできず、最終的には検査
を行なわなければ局部腐食の進行状況を知ることはでき
ないという欠点がある。
深さを測定し、測定データを統計的に解析して余寿命を
予測したり、過流探傷や超音波探傷等の方法のように非
破壊的に侵食深さを測定する方法が知られている。しか
し、これらの方法では、侵食深さを測定するためにプラ
ントの運転を停止しなければならない。しかも、局部腐
食の進行状況を予測することはできず、最終的には検査
を行なわなければ局部腐食の進行状況を知ることはでき
ないという欠点がある。
局部腐食の進行速度をモニターする方法としては、腐
食による金属試料の断面積の変化を電気抵抗の変化とし
て測定する電気抵抗法がある。
食による金属試料の断面積の変化を電気抵抗の変化とし
て測定する電気抵抗法がある。
［発明が解決しようとする課題］ 上記電気抵抗法でも、局部腐食の進行状況を正確に知
ることはできない。即ち、金属試料の断面積の変化は、
局部腐食の場合には必ずしも侵食深さに対応していると
は限らないため、精度のよいモニター結果を得ることが
できない。
ることはできない。即ち、金属試料の断面積の変化は、
局部腐食の場合には必ずしも侵食深さに対応していると
は限らないため、精度のよいモニター結果を得ることが
できない。
本発明は上記従来の問題点を解決し、金属の局部腐食
の進行速度を高精度にモニターすることにより、金属の
侵食深さ等の局部腐食の進行状況を正確に推定すること
が可能な局部腐食のモニタリング方法を提供することに
ある。
の進行速度を高精度にモニターすることにより、金属の
侵食深さ等の局部腐食の進行状況を正確に推定すること
が可能な局部腐食のモニタリング方法を提供することに
ある。
［課題を解決するための手段］ 本発明の局部腐食のモニタリング方法は、水系媒体に
接する金属部材の局部腐食をモニターする方法であっ
て、該水系媒体と小孔を介して連通する液溜部と、該液
溜部内の液と接するように且つ前記金属部材に対し電気
的に絶縁されるように設けられた前記金属部材と同材質
の金属片とを備え、該金属片の前記液溜部内の液と接す
る面の面積が前記小孔の開口面積よりも大きいモニター
装置を用い、該金属片と前記金属部材とをリード線を介
して導通させ、該リード線に流れる電流を測定すること
により金属部材の局部腐食をモニタリングすることを特
徴とする。
接する金属部材の局部腐食をモニターする方法であっ
て、該水系媒体と小孔を介して連通する液溜部と、該液
溜部内の液と接するように且つ前記金属部材に対し電気
的に絶縁されるように設けられた前記金属部材と同材質
の金属片とを備え、該金属片の前記液溜部内の液と接す
る面の面積が前記小孔の開口面積よりも大きいモニター
装置を用い、該金属片と前記金属部材とをリード線を介
して導通させ、該リード線に流れる電流を測定すること
により金属部材の局部腐食をモニタリングすることを特
徴とする。
本発明において、小孔の開口面積と金属片の接液面積
との比の百分率は80％以下、とりわけ１〜50％とするの
が好適である。
との比の百分率は80％以下、とりわけ１〜50％とするの
が好適である。
［作 用］ 通常、金属部材の局部腐食は酸素濃淡電池の形成によ
り、金属の溶解部分（アノード）とその周辺の酸素還元
反応の起こる部分（カソード）との電位差が駆動力とな
って進行する。
り、金属の溶解部分（アノード）とその周辺の酸素還元
反応の起こる部分（カソード）との電位差が駆動力とな
って進行する。
本発明では当該金属部材と同一材質の金属片を液溜部
の内部に液溜部内の液と接するように且つ前記金属部材
に対し電気的に絶縁されるように配置して液溜部内に模
擬的に局部腐食の状態を作る。そいて、カソードとなる
金属部材と金属片とをリード線を介して導通させ、該リ
ード線に流れる電流を測定し、その電流値から局部腐食
の進行速度及び侵食深さなどを推定する。
の内部に液溜部内の液と接するように且つ前記金属部材
に対し電気的に絶縁されるように配置して液溜部内に模
擬的に局部腐食の状態を作る。そいて、カソードとなる
金属部材と金属片とをリード線を介して導通させ、該リ
ード線に流れる電流を測定し、その電流値から局部腐食
の進行速度及び侵食深さなどを推定する。
本発明方法は次のように局部腐食（孔食）が相似形状
に進むという局部腐食の進行モデルに対する考察に基い
て創案されたものである。この場合、時間ｔにおける局
部腐食量Ａは、 と表わされる。ところで、ファラデーの法則によると、
次のように腐食量Ｂを求めることができる。
に進むという局部腐食の進行モデルに対する考察に基い
て創案されたものである。この場合、時間ｔにおける局
部腐食量Ａは、 と表わされる。ところで、ファラデーの法則によると、
次のように腐食量Ｂを求めることができる。
Ｉ（ｔ）/A＝ｉ（ｔ）とおくと ここで、記号は次の通りである。
Ｉ（ｔ）：時間ｔにおいて金属試片に流れている電流
［Ａ］ Ｓ（ｔ）：時間ｔにおける局部腐食の開孔部を除く内表
面積［mm2］ Ｍ ：金属の原子量［mg/mole］ ｎ ：金属が溶解するときの反応の電子数 Ｆ ：ファラデー定数［96,500C/mole］ ｉ（ｔ）：金属試片に流れている電流密度［A/mm2］ Ａ ：金属試片接液部の表面積［mm2］ Ａ＝Ｂであるから、（１），（２）式より、 これを整理すると、 局部腐食が相似形状に進行すると仮定すれば は侵食深さｄ（ｔ）の一時関数となる。そこで とおくと 所定の期間、モニター装置を実際の水系にセットし、
この状態で電流値と侵食深さの最大値を実測する。この
実測値を（４）式に代入して演算することによりＫを求
める。このＫ値を代入した（４）式又は次の（５）式に
より、当該モニター装置を用いて腐食をモニタリングす
ることができる。局部腐食の進行速度は（４）式の微分
形で与えられた次式で表わされる。
［Ａ］ Ｓ（ｔ）：時間ｔにおける局部腐食の開孔部を除く内表
面積［mm2］ Ｍ ：金属の原子量［mg/mole］ ｎ ：金属が溶解するときの反応の電子数 Ｆ ：ファラデー定数［96,500C/mole］ ｉ（ｔ）：金属試片に流れている電流密度［A/mm2］ Ａ ：金属試片接液部の表面積［mm2］ Ａ＝Ｂであるから、（１），（２）式より、 これを整理すると、 局部腐食が相似形状に進行すると仮定すれば は侵食深さｄ（ｔ）の一時関数となる。そこで とおくと 所定の期間、モニター装置を実際の水系にセットし、
この状態で電流値と侵食深さの最大値を実測する。この
実測値を（４）式に代入して演算することによりＫを求
める。このＫ値を代入した（４）式又は次の（５）式に
より、当該モニター装置を用いて腐食をモニタリングす
ることができる。局部腐食の進行速度は（４）式の微分
形で与えられた次式で表わされる。
ところで、上記モデルにおける模擬的な局部腐食の状
態が、自然に発生する局部腐食と同様の状態となるため
の条件として下記の３点が挙げられる。
態が、自然に発生する局部腐食と同様の状態となるため
の条件として下記の３点が挙げられる。
液溜部内部は、被検知対象の水系媒体と液路がある
こと。
こと。
液溜部内部の液は、当該金属イオンの酸性の濃厚溶
液であり、塩化物イオン等の腐食性イオンの濃縮が認め
られること。
液であり、塩化物イオン等の腐食性イオンの濃縮が認め
られること。
液溜部内部と外部の水系媒体との液絡部分、好まし
くは液溜部液絡部と水系媒体との接触部分は当該金属の
腐食生成物で覆われていること。
くは液溜部液絡部と水系媒体との接触部分は当該金属の
腐食生成物で覆われていること。
上記〜の条件を満たすものであれば、液溜部内へ
の溶存酸素の移動速度が、検知対象となる金属部材（カ
ソード）の表面への移動速度に比べてはるかに小さくな
るため腐食が確実に発生するようになり、正確なモニタ
リングを行なうことが可能となる。
の溶存酸素の移動速度が、検知対象となる金属部材（カ
ソード）の表面への移動速度に比べてはるかに小さくな
るため腐食が確実に発生するようになり、正確なモニタ
リングを行なうことが可能となる。
上記条件を達成するために、液溜部と対象水系との
液絡部即ち小孔部の開口面積に比べ、液溜部内において
金属片が液と接する面積（接液面積）を大きく設定する
ことが必要とされる。
液絡部即ち小孔部の開口面積に比べ、液溜部内において
金属片が液と接する面積（接液面積）を大きく設定する
ことが必要とされる。
以下に図面を参照して本発明についてさらに詳細に説
明する。
明する。
第１図に示す方法は、被検金属部材１自体に孔穿け加
工して、液溜部を形成したものである。即ち、チューブ
等の被検金属部材１に細径の小孔よりなる液絡部２及び
液溜部３を形成してある。被検金属部材１と同材質の金
属よりなり、側面を樹脂５等により絶縁処理した金属片
４をこの液溜部３内に差し込んで取り付け、この金属片
４と被検金属部材１とをリード線６により接続してあ
る。
工して、液溜部を形成したものである。即ち、チューブ
等の被検金属部材１に細径の小孔よりなる液絡部２及び
液溜部３を形成してある。被検金属部材１と同材質の金
属よりなり、側面を樹脂５等により絶縁処理した金属片
４をこの液溜部３内に差し込んで取り付け、この金属片
４と被検金属部材１とをリード線６により接続してあ
る。
なお、第１図〜第５図において、Ａは電流計、Ｓは腐
食生成物を示す。
食生成物を示す。
このリード線６を流れる電流を検出して金属部材１の
腐食をモニタリングする。モニタリングの実例は実施例
１として後述されている。
腐食をモニタリングする。モニタリングの実例は実施例
１として後述されている。
第２図に示す方法は、金属部材1Aとは別体の絶縁材料
よりなる容器10Aを用いたものである。即ち、細径の小
孔よりなる液絡部2Aと凹穴状の液溜部3Aが形成された絶
縁容器1Aの該液溜部3Aに被検金属部材1Aと同材質の金属
よりなる金属片4Aを取り付ける。そして、この金属片4A
と被検金属部材1Aとをリード線６により接続し、このリ
ード線６を流れる電流を検出して金属部材1Aの腐食をモ
ニタリングする。モニタリングの実例は実施例２として
後述されている。
よりなる容器10Aを用いたものである。即ち、細径の小
孔よりなる液絡部2Aと凹穴状の液溜部3Aが形成された絶
縁容器1Aの該液溜部3Aに被検金属部材1Aと同材質の金属
よりなる金属片4Aを取り付ける。そして、この金属片4A
と被検金属部材1Aとをリード線６により接続し、このリ
ード線６を流れる電流を検出して金属部材1Aの腐食をモ
ニタリングする。モニタリングの実例は実施例２として
後述されている。
第３図に示す方法は、円筒状の貫通孔が形成された絶
縁材料よりなる容器10Bを用いている。この貫通孔に一
端側から被検金属部材1Aと同材質の金属よりなる金属片
4Bを挿入して固定すると共に、貫通口の他方の入口部に
多孔質物質７を充填してある。つまり、この多孔質物質
７に形成された小孔（オープンポア）を利用して液絡部
2Bを形成し、この液絡部2Bの開口面積を液溜部3B内にお
ける金属片4Bの接液面積よりも小さくしたものである。
縁材料よりなる容器10Bを用いている。この貫通孔に一
端側から被検金属部材1Aと同材質の金属よりなる金属片
4Bを挿入して固定すると共に、貫通口の他方の入口部に
多孔質物質７を充填してある。つまり、この多孔質物質
７に形成された小孔（オープンポア）を利用して液絡部
2Bを形成し、この液絡部2Bの開口面積を液溜部3B内にお
ける金属片4Bの接液面積よりも小さくしたものである。
第４図に示す方法は、金属部材1Aとは別体の絶縁材料
よりなる容器10Cを用いたものである。即ち、細径の小
孔よりなる液絡部2Cと液溜部3Cが形成された絶縁容器10
Cの該液溜部3C内に被検金属部材1Aと同材質の金属より
なる金属片4Cを設置する。そして、この金属片4Cと被検
金属部材1Aとをリード線６により接続し、このリード線
６を流れる電流を検出して金属部材1Aの腐食をモニタリ
ングする。
よりなる容器10Cを用いたものである。即ち、細径の小
孔よりなる液絡部2Cと液溜部3Cが形成された絶縁容器10
Cの該液溜部3C内に被検金属部材1Aと同材質の金属より
なる金属片4Cを設置する。そして、この金属片4Cと被検
金属部材1Aとをリード線６により接続し、このリード線
６を流れる電流を検出して金属部材1Aの腐食をモニタリ
ングする。
なお、本発明の方法において、容器10A,10B,10Cを構
成する材料としては、プラスチック、セラミック、ガラ
ス等の絶縁性材料が挙げられる。また、第３図に示す方
法において、多孔質物質７としては、多孔質セラミッ
ク、多孔質ガラス等の多孔質物質の他、多孔質物質と同
様の機能を発揮する繊維状物質又は微粒子の充填層、そ
の他、イオン透過膜、特にアニオン透過膜等の１種又は
２種以上を採用することができる。
成する材料としては、プラスチック、セラミック、ガラ
ス等の絶縁性材料が挙げられる。また、第３図に示す方
法において、多孔質物質７としては、多孔質セラミッ
ク、多孔質ガラス等の多孔質物質の他、多孔質物質と同
様の機能を発揮する繊維状物質又は微粒子の充填層、そ
の他、イオン透過膜、特にアニオン透過膜等の１種又は
２種以上を採用することができる。
［実施例］ 以下、実施例及び比較例について説明する。
実施例１ 第１図に示す方法に従い、軟鋼性チューブ（STB−35:
公称19mmφ、肉厚2.1mm、長さ20cm）よりなる金属部材
１の局部腐食のモニタリングを行なった。
公称19mmφ、肉厚2.1mm、長さ20cm）よりなる金属部材
１の局部腐食のモニタリングを行なった。
即ち、この管状金属部材１の管壁の一部に穿孔加工を
行って液絡部２及び液溜部３を形成した。そして、側面
を樹脂５で絶縁処理した軟鋼片４をこの液溜部３内に挿
入し、樹脂で接着固定した。そして軟鋼片４と管状金属
部材１をリード線６で電気的に接続した。このようにし
て形成されたモニター装置を備えたチューブ内に第１表
に示す水質の合成水（水温30℃）を流速0.3m/sで１ケ作
間通水した。なお、液絡部２及び液溜部３内には合成水
が満たされていた。また、通水にあたり、同一循環系内
に、前記チューブ１と同材質、同形状の軟鋼製チューブ
（長さ1m）を４本取り付け、１週間毎に１本ずつ抜き取
って、最大侵食深さを測定した。通水後14日目に測定さ
れた電流値及び実測値からＫ値を求めたところ、Ｋ＝1/
3であった。このＫ値を代入した前記（４）式をグラフ
化したｄ（ｔ）と時間（日）との相関曲線（侵食深さの
モニタリング値）を第６図に示す。又、実測された最大
侵食深さも同図に示す。
行って液絡部２及び液溜部３を形成した。そして、側面
を樹脂５で絶縁処理した軟鋼片４をこの液溜部３内に挿
入し、樹脂で接着固定した。そして軟鋼片４と管状金属
部材１をリード線６で電気的に接続した。このようにし
て形成されたモニター装置を備えたチューブ内に第１表
に示す水質の合成水（水温30℃）を流速0.3m/sで１ケ作
間通水した。なお、液絡部２及び液溜部３内には合成水
が満たされていた。また、通水にあたり、同一循環系内
に、前記チューブ１と同材質、同形状の軟鋼製チューブ
（長さ1m）を４本取り付け、１週間毎に１本ずつ抜き取
って、最大侵食深さを測定した。通水後14日目に測定さ
れた電流値及び実測値からＫ値を求めたところ、Ｋ＝1/
3であった。このＫ値を代入した前記（４）式をグラフ
化したｄ（ｔ）と時間（日）との相関曲線（侵食深さの
モニタリング値）を第６図に示す。又、実測された最大
侵食深さも同図に示す。
第６図より、本発明の方法によれば、実際の局部腐食
の状況を正確にモニタリングすることができることが明
らかである。
の状況を正確にモニタリングすることができることが明
らかである。
実施例２ 第２図に示す方法により、局部腐食のモニタリングを
行なった。
行なった。
即ち、塩化ビニル製の絶縁容器10Aに軟鋼よりなる金
属片4Aを取り付けたモニター装置を用いて、リード線６
で電気的に接続し、第２表に示す水質の合成水にて実施
例１と同様の通水試験を行なった。なお、軟鋼片4Aの接
液部の面積は7mm2であった。また軟鋼製チューブは２本
取り付けた。試験期間は10日とした。通水期間中測定さ
れた電流値の変化を第７図に示す。また、４日目の実測
電流値とその時の最大侵食深さの実測値から、前記
（４）式よりＫ値を求め、このＫ値を代入した（４）式
のｄ（ｔ）値（侵食深さ）を第８図に示す。なお、10日
後の侵食深さの計測値は0.04mmであった。
属片4Aを取り付けたモニター装置を用いて、リード線６
で電気的に接続し、第２表に示す水質の合成水にて実施
例１と同様の通水試験を行なった。なお、軟鋼片4Aの接
液部の面積は7mm2であった。また軟鋼製チューブは２本
取り付けた。試験期間は10日とした。通水期間中測定さ
れた電流値の変化を第７図に示す。また、４日目の実測
電流値とその時の最大侵食深さの実測値から、前記
（４）式よりＫ値を求め、このＫ値を代入した（４）式
のｄ（ｔ）値（侵食深さ）を第８図に示す。なお、10日
後の侵食深さの計測値は0.04mmであった。
この通水試験後、チューブの侵食深さの実測値は0.04
mmであり、本発明方法によると金属部材の侵食を正確に
モニタリングできることが認められた。
mmであり、本発明方法によると金属部材の侵食を正確に
モニタリングできることが認められた。
比較例１ 第５図に示す方法により、局部腐食のモニタリングを
行なった。
行なった。
即ち、実施例２の循環水系内に、軟鋼よりなる金属片
4Dの接液部の面積（7mm2）と同断面積の液絡部2Dを設け
たセンサを設け、実施例２と同様にして通水試験を行な
った。
4Dの接液部の面積（7mm2）と同断面積の液絡部2Dを設け
たセンサを設け、実施例２と同様にして通水試験を行な
った。
通水期間中測定された電流値の変化を第７図に示す。
また、この電流値及び侵食深さの実測値からＫ値を求
め、このＫ値を代入した前記（４）式より求めた。そし
て、このＫ値を代入した（４）式より侵食深さを算出し
た。この計算値を第８図に示す。なお、10日後の侵食深
さの計算値は0.075mmであった。第８図の通り、この比
較例１では計算値が実測値から大きく離反することが明
らかである。即ち、この比較例１の方法では、本発明の
方法に比べて２倍程度の大きな電流が流れ、侵食深さの
推定が不可能であることが明らかである。
また、この電流値及び侵食深さの実測値からＫ値を求
め、このＫ値を代入した前記（４）式より求めた。そし
て、このＫ値を代入した（４）式より侵食深さを算出し
た。この計算値を第８図に示す。なお、10日後の侵食深
さの計算値は0.075mmであった。第８図の通り、この比
較例１では計算値が実測値から大きく離反することが明
らかである。即ち、この比較例１の方法では、本発明の
方法に比べて２倍程度の大きな電流が流れ、侵食深さの
推定が不可能であることが明らかである。
［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の局部腐食のモニタリング
方法によれば、局部腐食の進行状況、即ち侵食深さや侵
食速度等を運転中にリアルタイムで容易かつ正確に推定
することが可能とされる。
方法によれば、局部腐食の進行状況、即ち侵食深さや侵
食速度等を運転中にリアルタイムで容易かつ正確に推定
することが可能とされる。
このため、 適宜薬剤の投入量をコントロールして局部腐食の進
行を抑制できるようになる。
行を抑制できるようになる。
局部腐食の進行状況から、余寿命の推定が可能とな
る。
る。
運転停止時の検査が不要となる。
局部腐食による貫通・漏えい事故を未然に防止でき
るようになる。
るようになる。
等の効果が奏され、各種プラントの安全かつ安定な操
業、及び金属装置部材の寿命の延長を図ることが可能と
される。
業、及び金属装置部材の寿命の延長を図ることが可能と
される。
第１図、第２図、第３図、第４図及び第５図は局部腐食
のモニタリング方法を説明する断面図、第６図は実施例
１の結果を示すグラフ、第７図及び第８図は実施例２及
び比較例１の結果を示すグラフである。 1,1A,1B……金属部材、 2,2A,2B……液絡部、 3,3A,3B……液溜部、 4,4A,4B……金属片。
のモニタリング方法を説明する断面図、第６図は実施例
１の結果を示すグラフ、第７図及び第８図は実施例２及
び比較例１の結果を示すグラフである。 1,1A,1B……金属部材、 2,2A,2B……液絡部、 3,3A,3B……液溜部、 4,4A,4B……金属片。
Claims (1)
- 【請求項１】水系媒体に接する金属部材の局部腐食をモ
ニターする方法であって、該水系媒体と小孔を介して連
通する液溜部と、該液溜部内の液と接するように且つ前
記金属部材に対し電気的に絶縁されるように設けられた
前記金属部材と同材質の金属片とを備え、該金属片の前
記液溜部内の液と接する面の面積が前記小孔の開口面積
よりも大きいモニター装置を用い、該金属片と前記金属
部材とをリード線を介して導通させ、該リード線に流れ
る電流を測定することにより金属部材の局部腐食をモニ
タリングすることを特徴とする局部腐食のモニタリング
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13198189A JP2855654B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 局部腐食のモニタリング方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13198189A JP2855654B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 局部腐食のモニタリング方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02310452A JPH02310452A (ja) | 1990-12-26 |
| JP2855654B2 true JP2855654B2 (ja) | 1999-02-10 |
Family
ID=15070758
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13198189A Expired - Lifetime JP2855654B2 (ja) | 1989-05-25 | 1989-05-25 | 局部腐食のモニタリング方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2855654B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103018156A (zh) * | 2012-12-27 | 2013-04-03 | 茂名重力石化机械制造有限公司 | 一种换热器管束壳程侧间隙防渗试验装置及试验方法 |
| CN104897860A (zh) * | 2015-06-24 | 2015-09-09 | 江苏盛信重工有限公司 | 新型的胀接工艺及评定方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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