JP3153533B2 - 水素浸透測定装置及び方法 - Google Patents
水素浸透測定装置及び方法Info
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- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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- G01N27/26—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating electrochemical variables; by using electrolysis or electrophoresis
- G01N27/403—Cells and electrode assemblies
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プロセス流れ、特
に石油プロセス流れが入っているパイプライン及び容器
の壁への水素原子浸透を現場又は作業場で測定すること
に関する。
に石油プロセス流れが入っているパイプライン及び容器
の壁への水素原子浸透を現場又は作業場で測定すること
に関する。
【０００２】
【従来の技術】全ての腐食過程は２つの基本的な化学反
応、酸化及び還元を含む。炭素鋼の腐食の場合、鋼のマ
トリックスを破壊する酸化反応は以下のようにして表す
ことができる。 Ｆｅ0 → Ｆｅ2+ ＋ ２ｅ- （Ｉ）
応、酸化及び還元を含む。炭素鋼の腐食の場合、鋼のマ
トリックスを破壊する酸化反応は以下のようにして表す
ことができる。 Ｆｅ0 → Ｆｅ2+ ＋ ２ｅ- （Ｉ）
【０００３】多くの石油化学雰囲気では、同時に起こる
還元反応は水素原子の形成である。 Ｈ+ ＋ ｅ- → Ｈ （ＩＩ）
還元反応は水素原子の形成である。 Ｈ+ ＋ ｅ- → Ｈ （ＩＩ）
【０００４】更に、ほとんどの化学雰囲気では、（Ｉ
Ｉ）によって作られる水素原子は素早く反応して水素分
子を作り、大部分がプロセス雰囲気と混合されて分解ガ
スとして通過する。 ２Ｈ0 → Ｈ2(g) （ＩＩＩ）
Ｉ）によって作られる水素原子は素早く反応して水素分
子を作り、大部分がプロセス雰囲気と混合されて分解ガ
スとして通過する。 ２Ｈ0 → Ｈ2(g) （ＩＩＩ）
【０００５】一般的な腐食の典型的な場合には、水素分
子を作る結合反応は、水素イオンの水素原子への還元と
実質的に同時に起こる。しかしながら、化学雰囲気によ
っては、水素原子を水素分子にする結合反応が阻害さ
れ、それによって鋼の表面又はその非常に近くにおい
て、水素原子の濃度が比較的高く又は個々の水素原子の
寿命が比較的長くなる。この現象を起こす石油産業で一
般的な化学雰囲気は、硫化水素ガスがｐｐｍ以上の濃度
で存在する雰囲気である。プロセス流れ中のシアニド及
び砒素の存在も、このタイプの水素腐食現象を発生させ
ることが知られている。
子を作る結合反応は、水素イオンの水素原子への還元と
実質的に同時に起こる。しかしながら、化学雰囲気によ
っては、水素原子を水素分子にする結合反応が阻害さ
れ、それによって鋼の表面又はその非常に近くにおい
て、水素原子の濃度が比較的高く又は個々の水素原子の
寿命が比較的長くなる。この現象を起こす石油産業で一
般的な化学雰囲気は、硫化水素ガスがｐｐｍ以上の濃度
で存在する雰囲気である。プロセス流れ中のシアニド及
び砒素の存在も、このタイプの水素腐食現象を発生させ
ることが知られている。
【０００６】石油及びガス製造プロセス流れ中に硫化水
素が存在することは、潜在的に破壊をもたらす腐食、一
般的に水素損傷と呼ばれる現象に関する腐食を起こす可
能性がある。水素損傷は、影響を受ける鋼に水素原子が
浸透することによって起こる。非常に可溶性で移動しや
すく、また鋼のマトリックスを通って拡散する水素原子
が結合する場合に、水素分子が鋼の空隙に捕らえられる
ことがある。水素分子が鋼の空隙に捕らえられると、時
間と共に圧力が高まってブリスター及びクラックをもた
らす。そのような水素が誘発するクラック発生は、パイ
プライン又は容器の破損を最終的にもたらすことがあ
る。
素が存在することは、潜在的に破壊をもたらす腐食、一
般的に水素損傷と呼ばれる現象に関する腐食を起こす可
能性がある。水素損傷は、影響を受ける鋼に水素原子が
浸透することによって起こる。非常に可溶性で移動しや
すく、また鋼のマトリックスを通って拡散する水素原子
が結合する場合に、水素分子が鋼の空隙に捕らえられる
ことがある。水素分子が鋼の空隙に捕らえられると、時
間と共に圧力が高まってブリスター及びクラックをもた
らす。そのような水素が誘発するクラック発生は、パイ
プライン又は容器の破損を最終的にもたらすことがあ
る。
【０００７】硫化水素の存在は、鋼に浸透する水素原子
の数を増加させ、従って、水素損傷の可能性を増加させ
る。測定の妥当性は、酸性の性質の石油製造設備におい
て（すなわち、硫化水素ガスが存在する場合に）、水素
浸透速度及び水素損傷を制御する役割を持ち、産業界に
おける最も重要な関心事のうちの１つである。
の数を増加させ、従って、水素損傷の可能性を増加させ
る。測定の妥当性は、酸性の性質の石油製造設備におい
て（すなわち、硫化水素ガスが存在する場合に）、水素
浸透速度及び水素損傷を制御する役割を持ち、産業界に
おける最も重要な関心事のうちの１つである。
【０００８】水素原子の潜在的な被害を無効にするため
に、様々な制御手段が使用されてきた。水素損傷に対し
て耐性がある又はこれを免れる鋼合金が開発されてき
た。これらの合金は非常に高価であり、且つ全ての用途
とって費用に対して効果的な解というわけではない。原
油を追加の処理工程にかけることによって、水素損傷の
触媒となる硫化水素の濃度を低下させること又はこの硫
化水素を除去することも可能である。石油産業ではいわ
ゆるスイートニング処理が多くの場所で使用されるが、
これは、費用に対して常に効果的な選択肢というわけで
はない。第３の手段は、プロセス流れ中に非常に低い濃
度で化学抑制剤を導入することである。水素原子による
損傷は鋼のマトリックス内部で起こる現象なので、化学
抑制剤及びスイートニング処理は、水素ガスの形成を制
御する間接的な手段を提供する。
に、様々な制御手段が使用されてきた。水素損傷に対し
て耐性がある又はこれを免れる鋼合金が開発されてき
た。これらの合金は非常に高価であり、且つ全ての用途
とって費用に対して効果的な解というわけではない。原
油を追加の処理工程にかけることによって、水素損傷の
触媒となる硫化水素の濃度を低下させること又はこの硫
化水素を除去することも可能である。石油産業ではいわ
ゆるスイートニング処理が多くの場所で使用されるが、
これは、費用に対して常に効果的な選択肢というわけで
はない。第３の手段は、プロセス流れ中に非常に低い濃
度で化学抑制剤を導入することである。水素原子による
損傷は鋼のマトリックス内部で起こる現象なので、化学
抑制剤及びスイートニング処理は、水素ガスの形成を制
御する間接的な手段を提供する。
【０００９】どんな水素原子浸透制御方法を採用して
も、選択した制御方法の効果を評価するために利用でき
る手段が限定されているので、フィールドエンジニアに
とってこの問題は非常に大きなものである。
も、選択した制御方法の効果を評価するために利用でき
る手段が限定されているので、フィールドエンジニアに
とってこの問題は非常に大きなものである。
【００１０】鋼のプロセスパイプ及び容器に浸透する水
素原子の量を測定するために、いくつかの技術が長年に
わたって開発されてきた。これらの技術のそれぞれには
制限があり、これらが、石油及び石油化学プロセス産業
に存在する屋外の条件での有益性及び／又は精度を損な
わせている。
素原子の量を測定するために、いくつかの技術が長年に
わたって開発されてきた。これらの技術のそれぞれには
制限があり、これらが、石油及び石油化学プロセス産業
に存在する屋外の条件での有益性及び／又は精度を損な
わせている。
【００１１】様々な現場用（ｉｎ ｓｉｔｕ）の水素プ
ローブが開発されてきた。これらは、処理設備に挿入し
て、水素分子がもたらす圧力の増加を測定することによ
って、水素原子浸透速度を測定することができる。この
タイプのプローブの典型的な例は、Ｒｏｈｒｂａｃｋ
Ｃｏｓａｓｃｏが製造するＭｏｄｅｌ ６４００水素プ
ローブである。このプローブは、処理設備の材料で作ら
れた密封室からなっており、これは、２インチのアクセ
スフィッティングを通してプロセス流れに挿入する。外
部圧力測定器又は変換器は、プローブに浸透した水素原
子が内側表面に達してプローブ室内において結合して水
素分子を形成するときの、密封プローブ内の圧力の日毎
の増加を測定する。このタイプの装置の主な欠点は、屋
外でのプロセス環境において、水素原子の浸透によって
起こる水素分子圧増加の測定の、ノイズに対する信号の
比率が低いことであり、これは、水素原子の流束が約６
×１０12水素原子／秒／ｃｍ2 以下であるという事実に
起因する。典型的な水素プローブ、例えばＣｏｓａｓｃ
ｏ６４００は約４２ｃｍ2 の有効プローブ表面積及び約
２０ｃｍ3 の最小内部体積を持つ。このことは、これら
の条件下においてこのタイプのプローブで測定される圧
力増加が、０．３ｐｓｉ／日（２．０６８５ｋＰａ／
日）未満であることを意味し、これは、ほとんどの圧力
測定器又は変換器の検出限界以下である。更に考慮され
ることは、温度変化による密封容器内部圧力の変化であ
る。温度が１０℃変化すると、観察される圧力変化は約
０．５ｐｓｉ（３．４４７５ｋＰａ）となる。１週間未
満の期間では、これらのレベルで系の信頼可能なプロセ
ス情報を得ることは不可能である。
ローブが開発されてきた。これらは、処理設備に挿入し
て、水素分子がもたらす圧力の増加を測定することによ
って、水素原子浸透速度を測定することができる。この
タイプのプローブの典型的な例は、Ｒｏｈｒｂａｃｋ
Ｃｏｓａｓｃｏが製造するＭｏｄｅｌ ６４００水素プ
ローブである。このプローブは、処理設備の材料で作ら
れた密封室からなっており、これは、２インチのアクセ
スフィッティングを通してプロセス流れに挿入する。外
部圧力測定器又は変換器は、プローブに浸透した水素原
子が内側表面に達してプローブ室内において結合して水
素分子を形成するときの、密封プローブ内の圧力の日毎
の増加を測定する。このタイプの装置の主な欠点は、屋
外でのプロセス環境において、水素原子の浸透によって
起こる水素分子圧増加の測定の、ノイズに対する信号の
比率が低いことであり、これは、水素原子の流束が約６
×１０12水素原子／秒／ｃｍ2 以下であるという事実に
起因する。典型的な水素プローブ、例えばＣｏｓａｓｃ
ｏ６４００は約４２ｃｍ2 の有効プローブ表面積及び約
２０ｃｍ3 の最小内部体積を持つ。このことは、これら
の条件下においてこのタイプのプローブで測定される圧
力増加が、０．３ｐｓｉ／日（２．０６８５ｋＰａ／
日）未満であることを意味し、これは、ほとんどの圧力
測定器又は変換器の検出限界以下である。更に考慮され
ることは、温度変化による密封容器内部圧力の変化であ
る。温度が１０℃変化すると、観察される圧力変化は約
０．５ｐｓｉ（３．４４７５ｋＰａ）となる。１週間未
満の期間では、これらのレベルで系の信頼可能なプロセ
ス情報を得ることは不可能である。
【００１２】「パッチプローブ」として知られる電気化
学測定装置は、監視する容器の外側に取り付けるように
設計する。それらの操作方法は、内側から鋼の中に入る
水素原子は最終的に、それらを測定することができる外
側の壁に達する経路を発見すると考えることによる。こ
れらはいくつかの制限を受ける。
学測定装置は、監視する容器の外側に取り付けるように
設計する。それらの操作方法は、内側から鋼の中に入る
水素原子は最終的に、それらを測定することができる外
側の壁に達する経路を発見すると考えることによる。こ
れらはいくつかの制限を受ける。
【００１３】第１に、プロセス容器の金属が水素損傷を
受ける可能性がある場合（そうであると考えなければな
らず、さもなければそれを監視する必要はないであろ
う）、鋼のマトリックスに入る水素原子のある部分は、
水素損傷を導く水素原子として捕らえられたままにな
る。このように水素ガスが捕らえられることは、プロセ
ス容器の外側表面に達する水素原子を減らし、結果とし
て比較的小さく再現性のない信号がパッチプローブから
得られる。
受ける可能性がある場合（そうであると考えなければな
らず、さもなければそれを監視する必要はないであろ
う）、鋼のマトリックスに入る水素原子のある部分は、
水素損傷を導く水素原子として捕らえられたままにな
る。このように水素ガスが捕らえられることは、プロセ
ス容器の外側表面に達する水素原子を減らし、結果とし
て比較的小さく再現性のない信号がパッチプローブから
得られる。
【００１４】この測定方法には更なる問題があり、それ
は、プロセス容器壁の外側表面に現れてすぐに水素原子
を酸化することである。従って、酸化はプロセス容器の
鋼の壁の表面で起こさせる。第１に、この環境における
鋼の表面からの水素原子の酸化効率はたったの２０％で
あることが示されている。初めから信号は小さいので、
８０％の信号の損失は大きな被害である。第２に、鋼自
身の酸化によって起こるバックグランド電流は、水素原
子の酸化で測定される信号の大きさ（６×１０ 12原子／
秒／ｃｍ2 程度）よりも大きい。従って、ノイズに対す
る信号の比はかなり小さい。パッチプローブの導入によ
っては、プロセス容器の外側表面を加工し、そして、そ
の表面にパラジウムをメッキすることを含む。これは、
水素原子の酸化効率を１００％近くまで増加させ、且つ
鋼の酸化に起因するバックグランド電流をなくすことに
よって、測定値を改良する可能性を持つ。しかしなが
ら、パッチプローブとパラジウムをコーティングを適用
するためにプロセス容器の外側表面を加工することをい
とわないフィールドエンジニアは多くはない。パッチプ
ローブの最後の問題は、プロセス容器壁と接触する０．
１〜０．２Ｎの水酸化ナトリウム化学雰囲気によっても
たらされることがあるかせい脆性の可能性である。
は、プロセス容器壁の外側表面に現れてすぐに水素原子
を酸化することである。従って、酸化はプロセス容器の
鋼の壁の表面で起こさせる。第１に、この環境における
鋼の表面からの水素原子の酸化効率はたったの２０％で
あることが示されている。初めから信号は小さいので、
８０％の信号の損失は大きな被害である。第２に、鋼自
身の酸化によって起こるバックグランド電流は、水素原
子の酸化で測定される信号の大きさ（６×１０ 12原子／
秒／ｃｍ2 程度）よりも大きい。従って、ノイズに対す
る信号の比はかなり小さい。パッチプローブの導入によ
っては、プロセス容器の外側表面を加工し、そして、そ
の表面にパラジウムをメッキすることを含む。これは、
水素原子の酸化効率を１００％近くまで増加させ、且つ
鋼の酸化に起因するバックグランド電流をなくすことに
よって、測定値を改良する可能性を持つ。しかしなが
ら、パッチプローブとパラジウムをコーティングを適用
するためにプロセス容器の外側表面を加工することをい
とわないフィールドエンジニアは多くはない。パッチプ
ローブの最後の問題は、プロセス容器壁と接触する０．
１〜０．２Ｎの水酸化ナトリウム化学雰囲気によっても
たらされることがあるかせい脆性の可能性である。
【００１５】水素原子浸透の測定に使用するもう１つの
方法は、気密性シールをプロセス容器の外側表面の全体
に備え付け、そしてプロセス容器表面において水素原子
が結合して水素分子になることによる圧力の増加を時間
に対して測定する方法である。この方法は、上述の現場
用水素プローブと同様のものであるが、プロセス容器に
とって邪魔にならない。石油産業において非常に広く使
用されているものは、Ｂｅｔａ Ｆｏｉｌという商標名
で販売されている。この方法は邪魔にならない測定の利
点を提案しているが、現場用水素プローブとして使用す
る場合にはいくらかの制限があり（温度に対する大きい
影響を含む）、また良く制御された装置でのように、水
素浸透速度が小さいときに効果的であるということは見
出されていない。加えて、これらの装置を導入して監視
するのには多くの費用がかかる。
方法は、気密性シールをプロセス容器の外側表面の全体
に備え付け、そしてプロセス容器表面において水素原子
が結合して水素分子になることによる圧力の増加を時間
に対して測定する方法である。この方法は、上述の現場
用水素プローブと同様のものであるが、プロセス容器に
とって邪魔にならない。石油産業において非常に広く使
用されているものは、Ｂｅｔａ Ｆｏｉｌという商標名
で販売されている。この方法は邪魔にならない測定の利
点を提案しているが、現場用水素プローブとして使用す
る場合にはいくらかの制限があり（温度に対する大きい
影響を含む）、また良く制御された装置でのように、水
素浸透速度が小さいときに効果的であるということは見
出されていない。加えて、これらの装置を導入して監視
するのには多くの費用がかかる。
【００１６】小さい強度の電気的な測定を含む方法は、
ポンプ、カソード保護装置、及び電気的な信号を作るこ
とがある他の電気設備によってもたらされるプロセス流
れの電気ノイズ信号によって好ましくない影響を受ける
ことがある。ここで、多くの場合、前記電気ノイズ信号
は、測定する水素原子浸透からの信号以上の大きさのも
のである。
ポンプ、カソード保護装置、及び電気的な信号を作るこ
とがある他の電気設備によってもたらされるプロセス流
れの電気ノイズ信号によって好ましくない影響を受ける
ことがある。ここで、多くの場合、前記電気ノイズ信号
は、測定する水素原子浸透からの信号以上の大きさのも
のである。
【００１７】米国特許第５４０５５１３号明細書は、周
囲圧力及び周囲温度又はその付近で、試験セルにおいて
実験室規模の測定をする方法及び装置を開示している。
開示されたこの方法及び装置は、圧力が３０００ｐｓｉ
（２０．６８５ＭＰａ）程度の大きさであることがあ
り、また圧力が３００°Ｆ／１５０℃に達する実際のプ
ロセス流れ及び容器の、現場での評価のための能力が欠
けている。従って、この方法及び装置は、現場の屋外で
の用途には使用できない。
囲圧力及び周囲温度又はその付近で、試験セルにおいて
実験室規模の測定をする方法及び装置を開示している。
開示されたこの方法及び装置は、圧力が３０００ｐｓｉ
（２０．６８５ＭＰａ）程度の大きさであることがあ
り、また圧力が３００°Ｆ／１５０℃に達する実際のプ
ロセス流れ及び容器の、現場での評価のための能力が欠
けている。従って、この方法及び装置は、現場の屋外で
の用途には使用できない。
【００１８】影響を受けやすい所定の鋼の水素損傷の可
能性は、鋼のマトリックス中に拡散する水素原子の量に
直接比例するので、鋼のプロセス容器及びパイプライン
に拡散する水素原子の定量的な測定のための方法及び装
置は、水素損傷の存在と速度、及びその制御のために行
われる方法を評価する有益な道具を提供する。
能性は、鋼のマトリックス中に拡散する水素原子の量に
直接比例するので、鋼のプロセス容器及びパイプライン
に拡散する水素原子の定量的な測定のための方法及び装
置は、水素損傷の存在と速度、及びその制御のために行
われる方法を評価する有益な道具を提供する。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的
は、現場での測定のための方法及び装置を提供すること
であって、この測定は、プロセス供給流れが入っている
容器及びパイプラインへの水素原子浸透速度の信頼でき
る指標を提供する。
は、現場での測定のための方法及び装置を提供すること
であって、この測定は、プロセス供給流れが入っている
容器及びパイプラインへの水素原子浸透速度の信頼でき
る指標を提供する。
【００２０】本発明の更なる目的は、上述の条件におけ
る現場での腐食速度測定のための方法及び装置を提供す
ることである。
る現場での腐食速度測定のための方法及び装置を提供す
ることである。
【００２１】本発明のもう１つの目的は、電気化学的な
水素原子透過測定方法を提供することであって、これは
プロセス雰囲気から電気的に絶縁されている。
水素原子透過測定方法を提供することであって、これは
プロセス雰囲気から電気的に絶縁されている。
【００２２】３０００ｐｓｉ（２０．６８５ＭＰａ）ま
での圧力と３００°Ｆ（１４８．９℃）までの温度、又
はそれら以上の屋外での条件において、そのような現場
での測定を行うことも本発明の目的である。
での圧力と３００°Ｆ（１４８．９℃）までの温度、又
はそれら以上の屋外での条件において、そのような現場
での測定を行うことも本発明の目的である。
【００２３】本発明のもう１つの目的は、実在の工業標
準２インチアクセスフィッティングと共に採用すること
ができる水素透過検出プローブを提供することであり、
また更に、表面へのマウント及び／又はプロセス流れへ
のプローブの挿入を必要とするパイプライン及び容器で
使用するための様々な長さのプローブを提供することで
ある。
準２インチアクセスフィッティングと共に採用すること
ができる水素透過検出プローブを提供することであり、
また更に、表面へのマウント及び／又はプロセス流れへ
のプローブの挿入を必要とするパイプライン及び容器で
使用するための様々な長さのプローブを提供することで
ある。
【００２４】本発明のもう１つの重要な目的は、石油化
学処理設備で一般的な屋外条件において、漏れに対する
設備の保護及び安全確保を高いレベルで行うプローブを
提供することである。
学処理設備で一般的な屋外条件において、漏れに対する
設備の保護及び安全確保を高いレベルで行うプローブを
提供することである。
【００２５】本発明のもう１つの重要な目的は、その操
作が本質的に安全であり且つ潜在的な火災の可能性を示
さないプローブ及び方法を提供することである。
作が本質的に安全であり且つ潜在的な火災の可能性を示
さないプローブ及び方法を提供することである。
【００２６】また、本発明の更なる目的は、上述の目的
を達成する方法及び手段を提供することであり、これ
は、長期間にわたって水素原子浸透のデータを取得及び
記憶し、そしてその後の処理及び解析のために、離れた
箇所の汎用コンピューターのメモリーに、そのような記
憶されたデータをダウンロード及び伝達することを含
む。ここで、前記記憶の例としては、磁気記憶媒体又は
ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）デバイスに記憶させ
ることがある。
を達成する方法及び手段を提供することであり、これ
は、長期間にわたって水素原子浸透のデータを取得及び
記憶し、そしてその後の処理及び解析のために、離れた
箇所の汎用コンピューターのメモリーに、そのような記
憶されたデータをダウンロード及び伝達することを含
む。ここで、前記記憶の例としては、磁気記憶媒体又は
ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）デバイスに記憶させ
ることがある。
【００２７】
【課題を解決するための手段】上述の目的及び他の利点
は本発明の装置及び方法で達成され、これは、リアルタ
イムでデータを得るために屋外施設で使用するプローブ
を提供し、このデータから水素原子浸透速度が決定でき
ることによる。このプローブは、平板状の水素損傷耐性
金属試験標本電極を有し、この試験標本電極には、プロ
セス流れと接触する第１の面があり、また水素原子はこ
の試験標本にトラップされずに通過することができる。
この試験標本電極の反対の面又は第２の面であって、好
ましくはパラジウムでメッキされている面は、密封液溜
めに保持される電解液、例えば水酸化ナトリウム（Ｎａ
ＯＨ）と接触している。第２の対電極は、電解質液溜め
の試験標本電極に近接して配置されており、また、これ
らの電極の間に電圧を印加する。水素原子が試験標本電
極に浸透した後で、パラジウム表面に達すると、水素原
子は正に帯電したこの表面と、これらの電極間を流れる
電流によってイオン化される。好ましい態様では、外側
の埋め込みマイクロ制御装置が、これらの電極に電気的
に接続されている。この結合されている埋め込みマイク
ロ制御装置が、電流を監視及び測定する。埋め込みマイ
クロ制御装置からのデータは、デジタル形式で記憶さ
せ、適当な電子回路によって、パイプライン又は容器の
単位表面積当たりを移動する原子の数を示す定量的なデ
ータに変換される。
は本発明の装置及び方法で達成され、これは、リアルタ
イムでデータを得るために屋外施設で使用するプローブ
を提供し、このデータから水素原子浸透速度が決定でき
ることによる。このプローブは、平板状の水素損傷耐性
金属試験標本電極を有し、この試験標本電極には、プロ
セス流れと接触する第１の面があり、また水素原子はこ
の試験標本にトラップされずに通過することができる。
この試験標本電極の反対の面又は第２の面であって、好
ましくはパラジウムでメッキされている面は、密封液溜
めに保持される電解液、例えば水酸化ナトリウム（Ｎａ
ＯＨ）と接触している。第２の対電極は、電解質液溜め
の試験標本電極に近接して配置されており、また、これ
らの電極の間に電圧を印加する。水素原子が試験標本電
極に浸透した後で、パラジウム表面に達すると、水素原
子は正に帯電したこの表面と、これらの電極間を流れる
電流によってイオン化される。好ましい態様では、外側
の埋め込みマイクロ制御装置が、これらの電極に電気的
に接続されている。この結合されている埋め込みマイク
ロ制御装置が、電流を監視及び測定する。埋め込みマイ
クロ制御装置からのデータは、デジタル形式で記憶さ
せ、適当な電子回路によって、パイプライン又は容器の
単位表面積当たりを移動する原子の数を示す定量的なデ
ータに変換される。
【００２８】試験標本電極は、水素損傷に対して耐性が
ある鋼の薄く平らなシートから作り、それによって水素
原子が通過して鋼のマトリックス内に補らえられること
がないようにする。好ましい態様では、この試験標本の
厚さは約０．０１０〜約０．０５０インチ（０．２５４
〜１．２７ｍｍ）であり、好ましい厚さは０．０３２イ
ンチ（０．８１２８ｍｍ）である。この試験標本に好ま
しい金属は、Ａ１０６シームレス炭素鋼パイプであり、
パイプ壁厚さの最小で１０％を、パイプの内壁と外壁の
両方から加工して取り除く。
ある鋼の薄く平らなシートから作り、それによって水素
原子が通過して鋼のマトリックス内に補らえられること
がないようにする。好ましい態様では、この試験標本の
厚さは約０．０１０〜約０．０５０インチ（０．２５４
〜１．２７ｍｍ）であり、好ましい厚さは０．０３２イ
ンチ（０．８１２８ｍｍ）である。この試験標本に好ま
しい金属は、Ａ１０６シームレス炭素鋼パイプであり、
パイプ壁厚さの最小で１０％を、パイプの内壁と外壁の
両方から加工して取り除く。
【００２９】試験標本電極の第２の、又は液溜め側の面
は、水素原子酸化効果を最大化、すなわち水素原子の水
素イオンＨ+ への酸化を最大化して、バックグランド電
流を最小化するために、パラジウム原子を、例えばメッ
キによってコーティングする。Ｈ+ イオンはＮａＯＨイ
オンと反応して水を形成する。パラジウム金属コーティ
ングは、パラジウムでコーティングされていない試験標
本と比較して発生する信号をかなり増加させるので、パ
ラジウムは好ましい。パラジウムコーティングは可能な
限り薄い分子層として適用することができ、約１万分の
１（０．０００１）インチ（約２．５４μｍ）の厚さは
満足に機能することが見出されている。
は、水素原子酸化効果を最大化、すなわち水素原子の水
素イオンＨ+ への酸化を最大化して、バックグランド電
流を最小化するために、パラジウム原子を、例えばメッ
キによってコーティングする。Ｈ+ イオンはＮａＯＨイ
オンと反応して水を形成する。パラジウム金属コーティ
ングは、パラジウムでコーティングされていない試験標
本と比較して発生する信号をかなり増加させるので、パ
ラジウムは好ましい。パラジウムコーティングは可能な
限り薄い分子層として適用することができ、約１万分の
１（０．０００１）インチ（約２．５４μｍ）の厚さは
満足に機能することが見出されている。
【００３０】対電極は好ましくは白金で作り、伝導率と
電流の測定値を最大化し、また全ての腐食効果をさけ
る。
電流の測定値を最大化し、また全ての腐食効果をさけ
る。
【００３１】試験標本を調製した後で、露出の後の全て
の重量の変化を測定することができるように重量を測定
する。ここでは、試験露出の間の総腐食速度、及び任意
の所定の時間の瞬間浸透速度を計算することができる。
試験標本電極の調製に関する更なる詳細と細目、及びこ
の二重測定能力の重要性と有益性は、米国特許第５４０
５５１３号明細書で説明されており、この明細書の記載
はここで参照してその全文を本明細書の記載に含める。
の重量の変化を測定することができるように重量を測定
する。ここでは、試験露出の間の総腐食速度、及び任意
の所定の時間の瞬間浸透速度を計算することができる。
試験標本電極の調製に関する更なる詳細と細目、及びこ
の二重測定能力の重要性と有益性は、米国特許第５４０
５５１３号明細書で説明されており、この明細書の記載
はここで参照してその全文を本明細書の記載に含める。
【００３２】電解液、例えば水酸化ナトリウムを入れて
いる液溜めはプローブアセンブリーの一部を形成し、浸
透試験標本と流体を介して連絡している。試験サンプル
に浸透した水素原子は、セルの電気化学条件によって水
素イオンに酸化する。その後、液溜めの水酸化ナトリウ
ムは、水素イオンを中和する。水素浸透速度は、水素原
子の電気化学酸化でもたらされる電流によって測定す
る。腐食試験サンプルとそれに結合した電極から得られ
るデータに基づく腐食速度は、標準の方法によって決定
される。
いる液溜めはプローブアセンブリーの一部を形成し、浸
透試験標本と流体を介して連絡している。試験サンプル
に浸透した水素原子は、セルの電気化学条件によって水
素イオンに酸化する。その後、液溜めの水酸化ナトリウ
ムは、水素イオンを中和する。水素浸透速度は、水素原
子の電気化学酸化でもたらされる電流によって測定す
る。腐食試験サンプルとそれに結合した電極から得られ
るデータに基づく腐食速度は、標準の方法によって決定
される。
【００３３】プローブアセンブリー全体は、試験場所お
いて流体を通さない取り付けを可能にする産業標準のア
クセスデバイスと共に使用するように作る。このプロー
ブアセンブリーは、非伝導性の物質で絶縁されており、
バックグランドの電気的な影響、又はノイズを最小化す
る。
いて流体を通さない取り付けを可能にする産業標準のア
クセスデバイスと共に使用するように作る。このプロー
ブアセンブリーは、非伝導性の物質で絶縁されており、
バックグランドの電気的な影響、又はノイズを最小化す
る。
【００３４】同じ数字が同じ構成要素を示すために使用
されている添付の図を参照する。図１は、本発明のプロ
ーブアセンブリー１０の１つの態様を示しており、これ
は液溜めキャビティー１４を備えたプローブ本体１２を
有している。末端のクランプ１６は凹部１８を有してお
り、この形状はこれと一直線にされている液溜め１４の
横断面に一般に対応している。クランプ１６は、非常に
薄い電極３０のための保護カバーを形成する。クランプ
１６の周囲の複数の流体通路２０は、プロセス流体が凹
部１８を通って流れることを可能にする。プローブ本体
１２とクランプ１６は、耐腐食性物質、例えばステンレ
ス鋼及びハステロイ（Ｈａｓｔａｌｌｏｙ） Ｃ２７６
で作って、かなり腐食性の環境におけるそれらの寿命を
長くすることが好ましい。あるいは、プローブの液溜め
本体と他の構造部材は、化学プロセスの分野で知られる
エンジニアリングプラスチック及び硬質ポリマー組成物
で作ってもよい。
されている添付の図を参照する。図１は、本発明のプロ
ーブアセンブリー１０の１つの態様を示しており、これ
は液溜めキャビティー１４を備えたプローブ本体１２を
有している。末端のクランプ１６は凹部１８を有してお
り、この形状はこれと一直線にされている液溜め１４の
横断面に一般に対応している。クランプ１６は、非常に
薄い電極３０のための保護カバーを形成する。クランプ
１６の周囲の複数の流体通路２０は、プロセス流体が凹
部１８を通って流れることを可能にする。プローブ本体
１２とクランプ１６は、耐腐食性物質、例えばステンレ
ス鋼及びハステロイ（Ｈａｓｔａｌｌｏｙ） Ｃ２７６
で作って、かなり腐食性の環境におけるそれらの寿命を
長くすることが好ましい。あるいは、プローブの液溜め
本体と他の構造部材は、化学プロセスの分野で知られる
エンジニアリングプラスチック及び硬質ポリマー組成物
で作ってもよい。
【００３５】試験標本電極３０は、例えば本体１２の溝
３２に入るＯ−リング３４によって、流体を通さないよ
うにシールして液溜め１４の開口した末端に配置する。
電極３０はクランプ１６によってこの位置で保持され、
このクランプ１６は、例えばその周囲の複数の耐腐食性
のネジ状固定具２２によって、プローブ本体１２に固定
される。当業者に明らかなように、このクランプは他の
手段によって、例えばクランプをこの本体にねじ付ける
ように雄ねじと雌ねじをこれらの部品の周囲に提供する
ことによって本体に固定することができる。
３２に入るＯ−リング３４によって、流体を通さないよ
うにシールして液溜め１４の開口した末端に配置する。
電極３０はクランプ１６によってこの位置で保持され、
このクランプ１６は、例えばその周囲の複数の耐腐食性
のネジ状固定具２２によって、プローブ本体１２に固定
される。当業者に明らかなように、このクランプは他の
手段によって、例えばクランプをこの本体にねじ付ける
ように雄ねじと雌ねじをこれらの部品の周囲に提供する
ことによって本体に固定することができる。
【００３６】試験標本電極３０が屋外の環境において損
傷を受ける可能性があるということが理解される。従っ
て、クランプ１６は、被検体電極３０を液溜めと適合さ
せて流体を通さないように保持することに加えて、この
電極３０をプロセス流れと接触させる前、接触の間、及
び接触の後で、この電極３０が損傷を受けることから保
護する。
傷を受ける可能性があるということが理解される。従っ
て、クランプ１６は、被検体電極３０を液溜めと適合さ
せて流体を通さないように保持することに加えて、この
電極３０をプロセス流れと接触させる前、接触の間、及
び接触の後で、この電極３０が損傷を受けることから保
護する。
【００３７】好ましい態様では、プローブアセンブリー
１０を標準の直径２インチアクセス装置と共に使用する
ように形成する場合に、試験標本電極３０は直径が約１
インチ（２．５４ｃｍ）であり、約０．０００１インチ
（２．５４μｍ）の厚さでメッキされたパラジウムコー
ティングを含んで、厚さが約０．０３２インチ（０．８
１２８ｍｍ）である。
１０を標準の直径２インチアクセス装置と共に使用する
ように形成する場合に、試験標本電極３０は直径が約１
インチ（２．５４ｃｍ）であり、約０．０００１インチ
（２．５４μｍ）の厚さでメッキされたパラジウムコー
ティングを含んで、厚さが約０．０３２インチ（０．８
１２８ｍｍ）である。
【００３８】図１に示されているように、対電極４０は
試験標本電極３０に近接して液溜め１４内に配置されて
おり、この電極のパラジウムでコーティングされた面は
電解溶液５０と接触している。対電極４０は、好ましく
は白金で作られており、且つ伝導体４２を有する。この
伝導体４２は、非伝導性の関係にあるプローブ本体１２
のオリフィス４４を通る。対電極伝導体４２は、電解溶
液と反応しない非伝導性の絶縁成層（ｂｅｄｄｉｎｇ）
シーラント、例えばエポキシ樹脂によって位置を固定す
ることが便利である。
試験標本電極３０に近接して液溜め１４内に配置されて
おり、この電極のパラジウムでコーティングされた面は
電解溶液５０と接触している。対電極４０は、好ましく
は白金で作られており、且つ伝導体４２を有する。この
伝導体４２は、非伝導性の関係にあるプローブ本体１２
のオリフィス４４を通る。対電極伝導体４２は、電解溶
液と反応しない非伝導性の絶縁成層（ｂｅｄｄｉｎｇ）
シーラント、例えばエポキシ樹脂によって位置を固定す
ることが便利である。
【００３９】電極３０と４０の間の電気回路を完全にす
るために、伝導体４６を、例えばオリフィス４８の位置
にはんだ付けすることによって、本体１２に接続するこ
とができる。
るために、伝導体４６を、例えばオリフィス４８の位置
にはんだ付けすることによって、本体１２に接続するこ
とができる。
【００４０】図２の態様に示されているように、例え
ば、パイプライン又は容器の壁５５の流体を通さないア
クセス装置フィッティング６０にプローブアセンブリー
１０を通すことによって、プローブアセンブリー１０を
プロセス流体と接触させて配置することができる。適当
なデバイスは、Ｒｏｈｒｂａｃｋ−Ｃｏｓａｓｃｏによ
って販売されており、これは以下で説明する。
ば、パイプライン又は容器の壁５５の流体を通さないア
クセス装置フィッティング６０にプローブアセンブリー
１０を通すことによって、プローブアセンブリー１０を
プロセス流体と接触させて配置することができる。適当
なデバイスは、Ｒｏｈｒｂａｃｋ−Ｃｏｓａｓｃｏによ
って販売されており、これは以下で説明する。
【００４１】プローブアセンブリー１０は、流体を通さ
ないようにして確実に絶縁材７０と組み合わせ、パイプ
ライン及び全ての他の漂遊電流の供給源からプローブを
電気的に絶縁する。絶縁材７０は、対電極及び試験標本
電極からの伝導体４２及び４６が通過する中央のオリフ
ィスを有する注入成形部品又は機械加工部品の形で、任
意の様々な商業的に入手できる非伝導性エンジニアリン
グプラスチック、例えばＴｏｒｌｏｎ（商標）から作る
ことが便利である。
ないようにして確実に絶縁材７０と組み合わせ、パイプ
ライン及び全ての他の漂遊電流の供給源からプローブを
電気的に絶縁する。絶縁材７０は、対電極及び試験標本
電極からの伝導体４２及び４６が通過する中央のオリフ
ィスを有する注入成形部品又は機械加工部品の形で、任
意の様々な商業的に入手できる非伝導性エンジニアリン
グプラスチック、例えばＴｏｒｌｏｎ（商標）から作る
ことが便利である。
【００４２】絶縁材７０を延長管５１と組み合わせ、そ
してこの延長管をシール５２に組み合わせる。好ましい
態様では、シール５２は高圧電気フィードスルー（ｆｅ
ｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）を有して、安全性の更なる測定を
提供し、且つ電気装置に関する全ての火災の危険性を最
小化する。延長管５１は任意の所望の長さでよく、ま
た、その長さは、パイプ又は容器の壁の内面に関するプ
ローブアセンブリー１０の末端１５の所望の位置によっ
て決定されることが理解されるであろう。このプローブ
は異なる長さの部品に取り付けることができ、それによ
って、容器の壁と同一平面にして取り付けること又はプ
ロセス流れ内に任意の所望の長さで延ばすことができ
る。
してこの延長管をシール５２に組み合わせる。好ましい
態様では、シール５２は高圧電気フィードスルー（ｆｅ
ｅｄｔｈｒｏｕｇｈ）を有して、安全性の更なる測定を
提供し、且つ電気装置に関する全ての火災の危険性を最
小化する。延長管５１は任意の所望の長さでよく、ま
た、その長さは、パイプ又は容器の壁の内面に関するプ
ローブアセンブリー１０の末端１５の所望の位置によっ
て決定されることが理解されるであろう。このプローブ
は異なる長さの部品に取り付けることができ、それによ
って、容器の壁と同一平面にして取り付けること又はプ
ロセス流れ内に任意の所望の長さで延ばすことができ
る。
【００４３】側壁に関するプローブの位置は、用途に依
存している。例えば、パイプの内部を週に３回こすり掃
除する石油分野のパイプラインでは、プローブはパイプ
ラインの内側表面を越えてのびることができず、さもな
ければ磨き用具によって破壊されてしまう。この用途で
は、同一平面に又は表面への取り付けが必要とされる。
パイプラインのアクセスフィッティング（ａｃｃｅｓｓ
ｆｉｔｔｉｎｇ）にプローブ１０を挿入し、このパイ
プラインに定期的に検査用具を通す場合に同じことが考
慮される。この用途においても、プローブはパイプの壁
の内側表面にほぼ同一表面にして取り付けなければなら
ない。
存している。例えば、パイプの内部を週に３回こすり掃
除する石油分野のパイプラインでは、プローブはパイプ
ラインの内側表面を越えてのびることができず、さもな
ければ磨き用具によって破壊されてしまう。この用途で
は、同一平面に又は表面への取り付けが必要とされる。
パイプラインのアクセスフィッティング（ａｃｃｅｓｓ
ｆｉｔｔｉｎｇ）にプローブ１０を挿入し、このパイ
プラインに定期的に検査用具を通す場合に同じことが考
慮される。この用途においても、プローブはパイプの壁
の内側表面にほぼ同一表面にして取り付けなければなら
ない。
【００４４】プローブ１０が容器内に延びることが望ま
しい他の取り付け及び用途では、１／２インチステンレ
ス鋼パイプの、例えば２４インチ（６０．９６ｃｍ）
の、比較的長い部品を、Ｔｏｒｌｏｎ（商標）絶縁材と
プローブ延長部分との間に、延長部分として配置するこ
とができる。当業者に明らかなように、全ての部品の寸
法は釣り合いがとれているものである。
しい他の取り付け及び用途では、１／２インチステンレ
ス鋼パイプの、例えば２４インチ（６０．９６ｃｍ）
の、比較的長い部品を、Ｔｏｒｌｏｎ（商標）絶縁材と
プローブ延長部分との間に、延長部分として配置するこ
とができる。当業者に明らかなように、全ての部品の寸
法は釣り合いがとれているものである。
【００４５】本発明の他の態様では、プローブの先端
は、取り付けの前又は後で外部の物体に試験標本が直接
接触するのを妨げるカバーを具備している。この保護カ
バーは、プロセス流体が試験標本電極３０の外側表面に
接触することを可能にする流路を具備している。
は、取り付けの前又は後で外部の物体に試験標本が直接
接触するのを妨げるカバーを具備している。この保護カ
バーは、プロセス流体が試験標本電極３０の外側表面に
接触することを可能にする流路を具備している。
【００４６】試験標本電極の先端全体１５を、プロセス
流れに露出させる。工業標準の２インチアクセスフィッ
ティングと共に使用するように適応させる好ましい態様
では、プローブクランプ１６は直径が１．８９ｃｍ／
０．７４４インチのオリフィスを有している。ここで、
このオリフィスは試験標本の表面と直接接触しており、
また約２．８ｃｍ2 （０．４３５ｉｎ 2 ）の露出表面積
を与える。プローブクランプ１６の流体通路又は流路２
０は、プロセス流れが試験標本電極３０の表面を直接横
切って流れることを可能にする。
流れに露出させる。工業標準の２インチアクセスフィッ
ティングと共に使用するように適応させる好ましい態様
では、プローブクランプ１６は直径が１．８９ｃｍ／
０．７４４インチのオリフィスを有している。ここで、
このオリフィスは試験標本の表面と直接接触しており、
また約２．８ｃｍ2 （０．４３５ｉｎ 2 ）の露出表面積
を与える。プローブクランプ１６の流体通路又は流路２
０は、プロセス流れが試験標本電極３０の表面を直接横
切って流れることを可能にする。
【００４７】アクセスフィッティング６０は、商業的に
入手でき工業的に広く使用されている複数の装置のうち
の任意のものから選択することができる。石油工業で一
般に受け入れられている１つのそのような装置は、ＣＯ
ＳＡＳＣＯ（商標）という商標名で、カルフォルニア州
Ｓａｎｔａ Ｆｅ ＳｐｒｉｎｇｓのＲｏｈｒｂａｃｋ
Ｃｏｓａｓｃｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ社が販売するもので
ある。図２に示されるように、この装置又はこれと同様
な装置は、溶接部５６によってパイプ又は容器の壁５５
の外側に永続的に固定されている。アクセス装置６０
は、圧力指示計６２と圧力解放バルブ６４、及び導電体
４２と４６の電気的な接続の流体を通さない通路を提供
する耐圧電気接続部６６も具備している。
入手でき工業的に広く使用されている複数の装置のうち
の任意のものから選択することができる。石油工業で一
般に受け入れられている１つのそのような装置は、ＣＯ
ＳＡＳＣＯ（商標）という商標名で、カルフォルニア州
Ｓａｎｔａ Ｆｅ ＳｐｒｉｎｇｓのＲｏｈｒｂａｃｋ
Ｃｏｓａｓｃｏ Ｓｙｓｔｅｍｓ社が販売するもので
ある。図２に示されるように、この装置又はこれと同様
な装置は、溶接部５６によってパイプ又は容器の壁５５
の外側に永続的に固定されている。アクセス装置６０
は、圧力指示計６２と圧力解放バルブ６４、及び導電体
４２と４６の電気的な接続の流体を通さない通路を提供
する耐圧電気接続部６６も具備している。
【００４８】好ましい態様においては、電極は埋め込み
マイクロプロセッサー８０に電気的に接続されており、
この埋め込みマイクロプロセッサー８０はソリッドステ
ートメモリーデバイスを備えている適当にプログラムさ
れたマイクロプロセッサーと制御装置である。ソーラー
パワー供給源９０への電気的な接続を作る。ソーラーパ
ワー電源は、電流を発生させるプロセス環境への電気的
な接続か必要なく、且つ本発明の小さい強度の測定を妨
げないので好ましい。あるいは、電力は従来の電源、例
えば幹線（ｍａｉｎ）、又はソーラーパワーコレクター
（ｓｏｌａｒ−ｐｏｗｅｒｅｄ ｃｏｌｌｅｃｔｒｏｒ
ｓ）によって充電された電池を経由させて供給すること
もできる。後者の電源は、電力供給を便利に利用できな
い地理的な遠隔地に設備が存在する屋外条件で、効果的
に、また費用に対して効果的に使用できる。
マイクロプロセッサー８０に電気的に接続されており、
この埋め込みマイクロプロセッサー８０はソリッドステ
ートメモリーデバイスを備えている適当にプログラムさ
れたマイクロプロセッサーと制御装置である。ソーラー
パワー供給源９０への電気的な接続を作る。ソーラーパ
ワー電源は、電流を発生させるプロセス環境への電気的
な接続か必要なく、且つ本発明の小さい強度の測定を妨
げないので好ましい。あるいは、電力は従来の電源、例
えば幹線（ｍａｉｎ）、又はソーラーパワーコレクター
（ｓｏｌａｒ−ｐｏｗｅｒｅｄ ｃｏｌｌｅｃｔｒｏｒ
ｓ）によって充電された電池を経由させて供給すること
もできる。後者の電源は、電力供給を便利に利用できな
い地理的な遠隔地に設備が存在する屋外条件で、効果的
に、また費用に対して効果的に使用できる。
【００４９】本発明の方法の実施においては、蒸留水中
の試薬用水酸化ナトリウムの０．１０規定（０．１０
Ｎ）溶液で液溜め１４を満たし、また、容器又はパイプ
ラインの壁５５に予め設置されたアクセスフィッティン
グ６０においてプローブアセンブリー１０の位置を固定
する。屋外条件においては、約３０〜４５日毎に液溜め
に試薬を補給する必要がある。点滴器、ピペット、又は
同様な分配装置を使用して、液溜めを満たす。
の試薬用水酸化ナトリウムの０．１０規定（０．１０
Ｎ）溶液で液溜め１４を満たし、また、容器又はパイプ
ラインの壁５５に予め設置されたアクセスフィッティン
グ６０においてプローブアセンブリー１０の位置を固定
する。屋外条件においては、約３０〜４５日毎に液溜め
に試薬を補給する必要がある。点滴器、ピペット、又は
同様な分配装置を使用して、液溜めを満たす。
【００５０】マイクロプロセッサーと制御装置８０は、
試験標本電極３０の表面の非常に近くで固定電位を維持
して、水素原子の瞬間的な酸化を行い、また酸化の間に
放出される電子とそれに対応する電流を正確に測定し
て、ＲＡＭデバイスにデジタルの形式でデータを記憶さ
せ、そしてＲＡＭデバイスから、例えば標準のＲＳ−２
３２フォーマットで、データの処理及び記憶手段１００
によって指示されたときに、記憶されたデータをダウン
ロードするようにする。
試験標本電極３０の表面の非常に近くで固定電位を維持
して、水素原子の瞬間的な酸化を行い、また酸化の間に
放出される電子とそれに対応する電流を正確に測定し
て、ＲＡＭデバイスにデジタルの形式でデータを記憶さ
せ、そしてＲＡＭデバイスから、例えば標準のＲＳ−２
３２フォーマットで、データの処理及び記憶手段１００
によって指示されたときに、記憶されたデータをダウン
ロードするようにする。
【００５１】好ましい態様では、プローブアセンブリー
が、プロセス環境に露出して水素浸透試験を受けるよう
に調節する。
が、プロセス環境に露出して水素浸透試験を受けるよう
に調節する。
【００５２】集められたデータは、データ記憶装置、及
び／又は所望の浸透速度と腐食速度の情報を処理して表
示するように適切にプログラムされた汎用コンピュータ
に送られる。データは定期的又は連続的に集められ、局
地的に記憶させて、その後、中央の記憶及び処理設備に
送られる。
び／又は所望の浸透速度と腐食速度の情報を処理して表
示するように適切にプログラムされた汎用コンピュータ
に送られる。データは定期的又は連続的に集められ、局
地的に記憶させて、その後、中央の記憶及び処理設備に
送られる。
【００５３】好ましい態様において、本発明の電子機器
部分は３つのプリント回路基板を有しており、これら
は、電力供給基板、水素浸透プローブマイクロプロセッ
サー基板、及び水素浸透アナログ制御基板として設計さ
れている。個々の電子部品は、それらの電気的な特性
と、屋外の場所でもたらされることがある高い使用温度
に耐える能力とで選択する。電子機器ハウジング容器は
環境から閉ざされており、電子機器部品を保護する。装
置には、１１０ＶのＡＣ主電源、又はバッテリー若しく
はソーラーパワーによって電力を供給することができ
る。
部分は３つのプリント回路基板を有しており、これら
は、電力供給基板、水素浸透プローブマイクロプロセッ
サー基板、及び水素浸透アナログ制御基板として設計さ
れている。個々の電子部品は、それらの電気的な特性
と、屋外の場所でもたらされることがある高い使用温度
に耐える能力とで選択する。電子機器ハウジング容器は
環境から閉ざされており、電子機器部品を保護する。装
置には、１１０ＶのＡＣ主電源、又はバッテリー若しく
はソーラーパワーによって電力を供給することができ
る。
【００５４】上述のように、水素原子は処理設備に対し
て様々なタイプの損傷をもたらすことがある。ここで、
この損傷には、延性及び強度の低下、水素ブリスター及
び水素誘発クラックが含まれる。本発明の方法及び装置
を使用して、これらの水素損傷プロセスの全ての影響を
評価及び予想するためのデータを収集することができ
る。
て様々なタイプの損傷をもたらすことがある。ここで、
この損傷には、延性及び強度の低下、水素ブリスター及
び水素誘発クラックが含まれる。本発明の方法及び装置
を使用して、これらの水素損傷プロセスの全ての影響を
評価及び予想するためのデータを収集することができ
る。
【図１】図１は、本発明に従って作られたプローブアセ
ンブリーの１つの態様の側面断面図である。
ンブリーの１つの態様の側面断面図である。
【図２】図２は、典型的な屋外設備における図１のプロ
ーブアセンブリーの部分側面図である。
ーブアセンブリーの部分側面図である。
【図３】図３は、本発明の方法と装置を使用する１つの
態様を説明する概略図である。
態様を説明する概略図である。
１０…プローブアセンブリー １２…本体 １５…先端 １６…クランプ １８，２２…凹部 ２０…流体通路 ３０…試験標本電極 ３４…Ｏ−リング ４０…対電極 ５０…電解液 ５１…延長管 ５２…シール ５５…壁 ６０…アクセスフィッティング ７０…絶縁材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01N 27/26 351 G01N 17/04 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (12)
- 【請求項１】 ３０００ｐｓｉ（２０．６８５ＭＰａ）
までの圧力及び３００°Ｆ（１４８．８９℃）までの温
度の操作条件下において、プロセス流れから炭素鋼への
水素原子の浸透を現場で測定する装置であって、以下の
（ａ）〜（ｇ）を具備している水素原子浸透測定装置。 （ａ）パラジウムのコーティングを有する内側表面と前
記プロセス流れに接触する外側表面とを有する耐水素損
傷鋼合金の平板部材を有し、且つ正に帯電した試験標本
電極、 （ｂ）流体を通さない電解液溜めであって、前記試験標
本電極のパラジウムコーティングと接触する塩基性電解
液が入っている電解液溜め、 （ｃ）前記試験標本電極に近接して前記電解液溜め内に
配置され且つ負に帯電して、前記電解液中の電荷を検知
する対電極、ここで、前記電解液溜め、前記試験標本電
極、及びこの対電極はプローブアセンブリーを構成して
いる、 （ｄ）前記プローブアセンブリーの電極間において固定
電位を維持する電圧装置、 （ｅ）前記プローブアセンブリーが前記プロセス流れと
接触するように支持して位置を固定し、またこのプロー
ブアセンブリーに結合した導電体を受け取るマウントア
センブリー、 （ｆ）前記マウントアセンブリーと前記プローブアセン
ブリーとの間に配置された非導電性の絶縁材、及び （ｇ）前記プローブアセンブリーの電極間の電流を測定
して記録する装置。 - 【請求項２】 前記プローブアセンブリーの直径が、前
記マウントアセンブリーに通る大きさである請求項１に
記載の水素原子浸透測定装置。 - 【請求項３】 前記プロセス流れが流れるパイプライン
又は前記プロセス流れを入れる容器の内側表面に関し
て、前記試験標本電極の前記外側表面の位置を変える位
置決め装置を更に具備している請求項１に記載の水素原
子浸透測定装置。 - 【請求項４】 前記試験標本電極を、流体が通らないよ
うにして前記電解液溜めの外側表面に固定するクランプ
を更に具備している請求項１に記載の水素原 子浸透測定
装置。 - 【請求項５】 前記プローブアセンブリーの電極間に電
気的に接続されたマイクロプロセッサー制御装置を具備
して、前記プローブアセンブリーの電極間の電流を測定
及び記録する請求項１に記載の水素原子浸透測定装置。 - 【請求項６】 測定されたデータを記録するためのレコ
ーダーを更に具備している請求項５に記載の水素原子浸
透測定装置。 - 【請求項７】 電気的な接続とコンピューターを更に具
備して、記録された前記データを前記レコーダーからこ
のコンピューターに移し、そしてこの記録されたデータ
をそれぞれ処理する請求項５又は６に記載の水素原子浸
透測定装置。 - 【請求項８】 前記マイクロプロセッサー制御装置と結
合している電源を更に具備している請求項５に記載の水
素原子浸透測定装置。 - 【請求項９】 ３０００ｐｓｉ（２０．６８５ＭＰａ）
までの圧力及び３００°Ｆ（１４８．８９℃）までの温
度のプロセス流れ条件において、水素原子浸透性の鉄鋼
で作られたパイプライン又は容器内のプロセス流れか
ら、この水素原子浸透性の鉄鋼への水素原子の浸透を現
場で測定する水素原子浸透測定方法であって、 （ａ）（ｉ）電解液が入っており流体を通さない電解液
溜めであって、その側壁にオリフィスがある電解液溜
め、 （ｉｉ）水素原子を浸透させることができる耐水素損傷
金属で作られ、正に帯電した試験標本電極であって、前
記プロセス流れと接触する外側表面、及び前記電解液溜
め中の電解液と接触し且つパラジウムでコーティングさ
れた内側表面を持ち、前記電解液溜めの前記側壁に密封
可能に配置する試験標本電極、 （ｉｉｉ）前記試験標本電極の前記内側表面に近接して
前記電解液中に配置された負に帯電している対電極、及
び （ｉｖ）前記試験標本電極と前記対電極とに結合した導
電体、 を具備している水素原子浸透プローブアセンブリーを提
供し、 （ｂ）プロセスのパイプライン又は容器の壁に流体を通
さないようにして前記プローブアセンブリーを固定し、
それによって前記試験標本電極の前記外側表面を前記プ
ロセス流れと接触させ、 （ｃ）前記試験標本電極と前記対電極とに電圧を印可し
て、前記電解液と接触している前記試験標本電極のパラ
ジウムコーティングをされた前記内側表面において、水
素原子を酸化し、 （ｄ）前記水素原子の酸化の結果としての、前記試験標
本電極と前記対電極の間の電流に関するデータを集め、
そしてこのデータをマイクロプロセッサーに記憶させ、
そして （ｅ）工程（ｄ）において得られたデータをコンピュー
ターに送って、このデータを処理して水素原子浸透速度
を決定する、 工程を含む水素原子浸透測定方法。 - 【請求項１０】 前記プロセスのパイプライン又は容器
の壁から前記プローブアセンブリーを電気的に絶縁する
更なる工程（ｂ’）を、工程（ｂ）と（ｃ）の間で行う
請求項９に記載の水素原子浸透測定方法。 - 【請求項１１】 前記パイプライン又は容器の壁のアク
セスフィッティングに前記プローブアセンブリーを通す
更なる工程（ｂ”）を、工程（ｂ）と同時に行い、この
アクセスフィッティングが、前記プロセス流れを保持し
ている前記パイプライン又は容器の内側に通じている請
求項９に記載の水素原子浸透測定方法。 - 【請求項１２】 請求項９に記載の水素原子浸透測定方
法であって、 （ａ’）工程（ｂ）において前記試験標本電極を前記プ
ロセス流れに接触させる前に、この試験標本電極を計量
し、 （ｃ’）工程（ｃ）において前記試験標本電極を前記プ
ロセス流れに接触させた後で、この試験標本電極を計量
し、 （ｃ”）工程（ｃ’）の後で、工程（ａ’）で測定され
た重量と工程（ｃ’）で測定された重量の差を決定し、 （ｃ’”）工程（ｃ”）の後で、前記試験標本電極を前
記プロセス流れに露出させた単位時間当たりの重量損失
を計算し、 （ｃ””）工程（ｃ’”）の後で、前記試験標本電極の
重量損失を内挿して、前記パイプライン又は容器の腐食
速度を決定する、 工程を更に含む水素原子浸透測定方法。
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