JP4078817B2

JP4078817B2 - 海水取水ポンプの犠牲陽極による防食装置

Info

Publication number: JP4078817B2
Application number: JP2001226463A
Authority: JP
Inventors: 裕明依田; 貴史安藝; 茂樹唐司; 重信長沢; 良郎安斉; 勇門脇; 智之菊池
Original assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Current assignee: Hitachi Plant Technologies Ltd
Priority date: 2001-07-26
Filing date: 2001-07-26
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2021-07-26
Also published as: JP2003034886A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属部品の隙間腐食に対する電気防食装置に係り、特に海水取水ポンプの犠牲陽極による防食装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の局部腐食に対する犠牲陽極の配置方法は，例えば，ポンプでは，局部腐食が発生する近傍に溝を設け，その溝に犠牲陽極を配置している。また，フランジ形管継手の内側では，局部腐食が発生するフランジ形管継手の結合部近傍に溝を設けて，その溝に犠牲陽極を配置している。フランジ形管継手の外側では，フランジ形管継手の外周部に犠牲陽極を配置している。
【０００３】
犠牲陽極と防食対象材料の間には，犠牲陽極と防食対象材料の自然電位が異なることから，電流(腐食電流)が生じる。この腐食電流によって，防食対象材料の電位を防食電位以下に低下させれば，防食対象材料を防食できる。腐食電流の大きさは，各材料の分極特性，面積比，および材料間の溶液抵抗によって決まる。各材料の分極特性は，実験によって得られ，溶液抵抗Ｘは，溶液の電気伝導度をρ、溶液の断面積をＳ，溶液の長さをＬとすると，次式であらわされる。
Ｘ＝Ｌ／ρＳ
上式より，溶液の断面積Ｓが小さい隙間部や，溶液の長さＬが大きくなる犠牲陽極から離れた部位では，溶液抵抗Ｘが大きくなり，犠牲陽極による電流が流れにくい。従って，犠牲陽極と防食対象部位の間に隙間を有する構造や，防食対象部位が犠牲陽極から離れている構造では，防食対象部位で防食効果が十分に得られない。
【０００４】
先行技術として、特開平３―１０４８９０号公報がある。これには液体状の電解質中に浸された金属表面のための、陰極防食装置について開示がある。犠牲陽極を電気的に絶縁されたケーシングを設け、ケーシングの一側面に電解質を通過させるためのオリフィスを設け、プロペラシャフトのケーシング内の、電解質の流速を抑制するための陰極防食装置について述べている。
【０００５】
また、特開平７―１８９８８１号公報がある。これは異種金属や隙間腐食が生じ易い部位の近傍に、犠牲電極を設けた例が開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では，必要な体積の犠牲陽極を，対象機器の隙間の構造上配置可能な位置に配置するため，局部腐食が発生する部位から離れた位置に配置せざるを得なかった。そのため，溶液抵抗が大きくなるため，犠牲陽極による電流が流れにくくなり，局部腐食が発生する部位の電位を効果的に下げられず，防食効果が十分に得られない問題がある。
【０００７】
また，フランジ形管継手の内側に配置する犠牲陽極では，構造上配置できる犠牲陽極の大きさに限界があるため，犠牲陽極の長期使用ができない問題がある。さらに，これらの犠牲陽極が受け持つ防食対象部位は，防食を必要としない部位を含むため，防食対象部位の表面積が大きく，犠牲陽極の消耗速度が大きい問題がある。
【０００８】
また、前記先行技術では犠牲電極をケーシングで覆ってしまいオリフィスを介して電解質を取り込んで電解質の流速を抑えている。しかしながら、防食対象となる部位との関係については述べられていない。もう一つの先行技術には防食対象部位の近くに犠牲陽極を設けることの記載はあるが、いつも対象部位の近くに犠牲陽極を設けられるとは限らない。
【０００９】
本発明は，中間軸継手の隙間等の防食すべき部位の近くに犠牲陽極を設けられないような場合などであっても十分に防食することができる海水取水ポンプの犠牲陽極による防食装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
以下の手段により、前記課題を解決することができる。本発明の海水取水ポンプの犠牲陽極による防食装置は、海水取水ポンプにおける揚水管の防食対象部位の近傍に保護板を設け、前記保護板内に犠牲陽極を配置した防食装置であって、前記保護板は海水取水ポンプの上部軸と下部軸とを結合する中間軸継手を水中軸受支え側から延びて覆い内側に閉鎖域を形成すると共に、前記閉鎖域と揚水管内の領域とを隙間でつなげ、前記保護板による閉鎖域内の上下には前記中間軸継手に近接してリング状の犠牲陽極を設けて構成したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を，図１〜図６により説明する。
図１に，ポンプの中間軸継手1の腐食を抑制する犠牲陽極の配置形態を示している。これは図２に示したように、発明の対象としている海水ポンプの全体構成の一部である。図１は図２における軸継手Ａの部分の拡大図を表わしている。揚水管２の内部に，上部軸３と下部軸４，上部軸３と下部軸４を結合している中間軸継手1から構成されている。また、中間軸継手1の下方向の位置には水中軸受支え５，水中軸受支え５上部の中間軸継手1を覆う保護板６を有している。この材質は，隙間腐食等が発生し易いステンレス鋼等である。また，保護板６の中間軸継手側には，リング状の犠牲陽極７ａ７ｂを配置している。
【００１５】
この犠牲陽極７ａ、７ｂの材質は，ステンレス鋼より電位が卑な材料である炭素鋼，亜鉛，アルミニウム等である。また，回転体と固定体は、例えばスリップリングを介して電気的に導通させている。したがって、犠牲陽極７ａ、７ｂと上部軸３，下部軸４および中間軸継手1は，溶液を介して電気閉回路を構成している。
【００１６】
次に作用を説明する。保護板６により，保護板内側に有する犠牲陽極7と中間軸継手1を含む水域と，他の水域とが仕切られるかたちになっている。また，保護板内側の水域と，他の水域がつながる隙間ｇを設けているため，保護板内側の水が循環するから，溶液内の溶存酸素の低下などの水質の変化を抑制している。そして，保護板内側の水域と，他の水域がつながる隙間では，溶液の断面積Ｓが極めて小さいために，前記溶液の抵抗式から明らかなように，溶液抵抗Ｘが大きくなるので，犠牲陽極７による電流が流れにくい。そのため，犠牲陽極７による電流回路が形成される範囲は，保護板内側のみの水域になり，犠牲陽極7が受け持つ防食対象部位の表面積は，保護板内側部分に限定される。
【００１７】
したがって、犠牲陽極７が受け持つ防食対象部位の表面積は小さいため，犠牲陽極7の消耗速度を低く抑えることができる。この保護板内面に塗装をすると，さらに犠牲陽極7が受け持つ防食対象部位の表面積が小さくなるため，犠牲陽極７の消耗速度を低下させられる。また，ポンプが揚水する場合においても，保護板内側の水域は閉鎖水域であり流速が低いため，中間軸継手1の防食効果は高く，犠牲陽極7の消耗速度を低く抑えることができる。すなわち、揚水管２に犠牲陽極を設けた場合に比較して、犠牲陽極の長寿命化を図ることができる。
【００１８】
なお、この場合の、軸継ぎ手隙間部の防食として構成される電気回路は、犠牲陽極（７ａ、７ｂ）―保護板（６）―水中軸受け支え（５）−揚水管−吐出しエルボ（１７）−スプリング（図示なし）―上部軸（２）―軸継手―犠牲陽極（７ａ、７ｂ）となり、閉回路を構成する。
【００１９】
図３に，フランジ形管継手の接合部８の腐食を抑制する犠牲陽極の配置形態を示した。図２におけるＢの部分の拡大図である。フランジ形管継手９の内側に溝を設け，リング状の犠牲陽極１０を配置した構造である。犠牲陽極１０の内側に円筒状の保護板１１を設けている。ここで，フランジ形管継手９，保護板１１の材質は，ステンレス鋼等である。また、犠牲陽極１０の材質は，炭素鋼，亜鉛，アルミニウム等である。
【００２０】
次に作用を説明する。保護板１１により，保護板外側に有する犠牲陽極１０とフランジ形管継手接合部８の間の水域と，他の水域が仕切られる。そのため，犠牲陽極による電流が及ぶ範囲は，保護板外側のみの水域になり，犠牲陽極１０が受け持つ防食対象部位の表面積は，保護板外側部分に限定される。したがって、中間軸継手の図１の場合と同様の原理で，フランジ形管継手の接合部８の防食効果は高く，犠牲陽極１０の消耗速度は大幅に低減させることができる。
【００２１】
また、図３にはフランジ形管継手９と締結ボルトとの接触部１２の腐食を抑制する，犠牲陽極の構成を示している。フランジ形管継手９の外側に犠牲陽極１３を配置した構造において，犠牲陽極１３とフランジ形管継手９および締結ボルト９ａを囲む保護板１４を設けている。ここで，フランジ形管継手９，保護板１４の材質は，ステンレス鋼等であり，犠牲陽極１３の材質は，炭素鋼，亜鉛，アルミニウム等である。
【００２２】
この構成では、保護板１４により，保護板内側の犠牲陽極１３，フランジ形管継手９および締結ボルトを有する水域と，他の水域が仕切られている。そのため，犠牲陽極１３による電流が及ぶ範囲は，保護板内側の水域のみになり、犠牲陽極１３が受け持つ防食対象部位の表面積は，保護板内側部分に限定される。したがって、中間軸継手の場合（図１）と同様の原理で，フランジ形管継手９と締結ボルト９ａの接触部１２の防食効果は高く，犠牲陽極１３の消耗速度は大幅に低下させることができる。
【００２３】
また、このフランジ継手隙間の防食の場合、電気回路は、犠牲陽極（１３）−フランジ管継手（９）−フランジ継手ボルト（１２）で導通−保護板（１４）−（海水）−犠牲陽極（１３）となり、閉回路を構成する。
【００２４】
図4は，軸斜流ポンプにおいて，軸封部１５と軸１６の隙間の腐食を抑制する犠牲陽極の配置を示している。吐出しエルボ１７において，軸封部１５を配置した円筒部１８の内部の水域と，矩形管内部の水域を仕切る保護板１９を設置し，円筒内部に犠牲陽極２０を配置している。ここで，軸封部１５，軸１６，吐出しエルボ１７，保護板１９の材質は，ステンレス鋼等であり，犠牲陽極２０の材質は，炭素鋼，亜鉛，アルミニウム等である。
【００２５】
この構成では、保護板１９により，保護板上側に有する保護板１９と犠牲陽極２０と吐出しエルボ円筒部１８および軸封部１５に囲まれた水域と，他の水域が仕切られる。そのため，犠牲陽極２０による電流が及ぶ範囲は，保護板上側の水域，および軸封部１５と軸１６の隙間部分になり，犠牲陽極２０が受け持つ防食対象部位の表面積は，保護板上側部分に限定される。従って，中間軸継手の場合（図１）と同様の原理で，軸封部１５と軸１６の隙間の防食効果は高く，犠牲陽極２０の消耗速度は低い。
【００２６】
この場合、すなわち軸封部隙間防食の場合の電気回路は、犠牲陽極（２０）−吐出しエルボ（１７）−スプリング（図示なし）−上部軸（２）−軸封部隙間（１５，１６）−（海水）―犠牲陽極（２０）で閉回路が構成される。
【００２７】
図５に，斜流ポンプの吐出しボウル２５と軸２１の隙間腐食を抑制する犠牲陽極の配置を示す。吐出しボウル２５と軸２１に囲まれた閉鎖水域において、吐出しボウル２５に犠牲陽極２２を配置している。吐出しボウル２５と軸２１の材質は，ステンレス鋼等であり、犠牲陽極２２の材質は、炭素鋼、亜鉛、アルミニウム等である。また、回転体と固定体を電気的に導通させており、犠牲陽極２２と吐出しボウル２５および軸２１は、溶液を介して電気閉回路を構成する。
【００２８】
このような構成では、吐出しボウル２５と軸２１に囲まれた水域と、他の水域が仕切られている。そのため、犠牲陽極２２による電流が及ぶ範囲は、吐出しボウル２５と軸２１に囲まれた水域、および吐出しボウル２５と軸２１の隙間部分になり、犠牲陽極２２が受け持つ防食対象部位の表面積は、吐出しボウル２５と軸２１に囲まれた水域に接する部位、および吐出しボウル２５と軸２１の隙間部分に限定される。従って、中間軸継手の場合と同様の原理で、吐出しボウル２５と軸２１の隙間の防食効果は高く、犠牲陽極２２の消耗速度は低い。
【００２９】
この吐出しボウル上部隙間部の防食の場合、電気回路は次のように構成される。犠牲陽極（２２）−吐出しボウル（２５）−揚水管（２）−吐出しエルボ（１７）−スプリング（図示なし）−上部軸（２）−下部軸（４）−吐出しボウル上部隙間部−（海水）−犠牲陽極（２２）で、閉回路を構成する。
【００３０】
図６に，斜流ポンプの羽根車２３と軸２４の接合部の腐食を抑制する犠牲陽極の配置を示す。羽根車２３と軸２４と吐出しボウル２５に囲まれた閉鎖水域において，吐出しボウル２５に犠牲陽極２６を配置している。羽根車２３，軸２４，吐出しボウル２５の材質は，ステンレス鋼等であり，犠牲陽極２６の材質は，炭素鋼，亜鉛，アルミニウム等である。また，回転体と固定体を電気的に導通させており，犠牲陽極２６と羽根車２３および軸２４は，溶液を介して電気閉回路を構成する。
【００３１】
このような構成では、羽根車２３と軸２４と吐出しボウル２５に囲まれた水域と，他の水域が仕切られている。そのため，犠牲陽極２６による電流が及ぶ範囲は，羽根車２３と軸２４と吐出しボウル２５に囲まれた水域になり，犠牲陽極２６が受け持つ防食対象部位の表面積は，羽根車２３と軸２４と吐出しボウル２５に囲まれた水域に接する部位に限定される。従って，中間軸継手の場合（図１）と同様の原理で，羽根車２３と軸２４の接合部の防食効果は高く，犠牲陽極２６の消耗速度は低い。
【００３２】
上述したように本発明は、犠牲陽極が取り付けられる場合、その閉鎖域は出きるだけ小さくするように保護板等で仕切るとともに、防食対象部位に近い位置に犠牲陽極を取り付けることにある。このことによって、犠牲陽極の消耗速度を低下させることができる。したがって、犠牲陽極の寿命を長くできるから、犠牲陽極の更新年数を延長することができる。また、同じ防食であれば犠牲陽極自体の体積を縮小することができるから、局部腐食が発生する部位に対してその近傍に配置することが可能となり、局部腐食が発生する部位を効果的に防食することができる効果がある。
【００３３】
この場合、すなわち、羽根車、軸継手隙間部の防食における電気回路は次のように構成される。犠牲陽極（２６）−吐出しボウル（２５）−揚水管（２）吐出しエルボ（１７）−スプリング（図示なし）―上部軸（２）―下部軸（４）−羽根車、軸継手隙間部−（海水）−犠牲陽極（２６）で、閉回路ができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の装置によれば、保護板内側の水域と他の水域とが隙間でつながるので、保護板内側の水が循環するから、水質の変化を抑制でき、また隙間では、溶液の断面積は極めて小さいので、犠牲陽極による電流が流れにくいため、犠牲陽極による電流回路が形成される範囲は、保護板内側のみの水域になるから、防食対象部位の表面積を保護板内側部分に限定することができる。この防食対象部位を含む小閉鎖域の上下にリング状の犠牲陽極を配置するので、犠牲陽極の長寿命化ならびに小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】中間軸継手の腐食を抑制する犠牲陽極の配置を示す断面図である。
【図２】立軸斜流ポンプの犠牲陽極の配置を説明するための全体構成図を示している。
【図３】フランジ形管継手の接合部，およびフランジ形管継手と締結ボルトの接触部の腐食を抑制する犠牲陽極の配置を説明する図である。
【図４】軸斜流ポンプにおいて，軸封部と軸の隙間の腐食を抑制する犠牲陽極の配置を説明するための図である。
【図５】斜流ポンプの吐出しボウルと軸の隙間腐食を抑制する犠牲陽極の配置を示す図である。
【図６】斜流ポンプの羽根車と軸の接合部の腐食を抑制する犠牲陽極の配置を示す図である。
【符号の説明】
１；中間軸継手、２；揚水管、３；上部軸、４；下部軸、５；水中軸受支え、６，１１，１４，１９；保護板、７，１０，１３，２２，２６；犠牲陽極、８；フランジ形管継手の接合部、９；フランジ形管継手、１２；フランジ形管継手と締結ボルトの接触部、１５；軸封部、１６，２１，２４；軸、１７；吐出しエルボ、１８；吐出しエルボ円筒部、２３；羽根車、２５；吐出しボウル。

Claims

海水取水ポンプにおける揚水管の防食対象部位の近傍に保護板を設け、前記保護板内に犠牲陽極を配置した防食装置において、前記保護板は海水取水ポンプの上部軸と下部軸とを結合する中間軸継手を水中軸受支え側から延びて覆い内側に閉鎖域を形成すると共に、前記閉鎖域と揚水管内の領域とを隙間でつなげ、前記保護板による閉鎖域内の上下には前記中間軸継手に近接してリング状の犠牲陽極を設けて構成したことを特徴とする海水取水ポンプの犠牲陽極による防食装置。