JP4593382B2 - Method for measuring corrosion rate of metal and method for preventing metal corrosion by this method - Google Patents

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Description

本発明は、金属の腐食状況を評価する際に、金属の腐食速度パラメータを算出して腐食速度を測定する方法、および、これを用いた電気防食または腐食抑制剤による金属の防食方法に関するものである。   The present invention relates to a method for measuring a corrosion rate by calculating a corrosion rate parameter of a metal when evaluating the corrosion state of the metal, and a method for preventing the corrosion of a metal by using an anticorrosion or a corrosion inhibitor using the same. is there.

腐食性の環境で使用される金属の防食方法として、従来から、電気防食方法が多用されている。しかしながら、電気防食における最適設定電位については、明確な理論的根拠が提示されていない実態にある。   Conventionally, as an anticorrosion method for metals used in corrosive environments, an electrocorrosion protection method has been frequently used. However, there is no clear theoretical basis for the optimum set potential in cathodic protection.

すなわち、電気防食においては熱力学的な電位−pHダイアグラムにおいて知られている不感態領域に金属表面電位を維持することが必要とされ、そのためには、防食電位を可能な限り低くすることが望ましいとされている。   In other words, it is necessary to maintain the metal surface potential in the insensitive region known in the thermodynamic potential-pH diagram in electrocorrosion protection, and for this purpose, it is desirable to make the corrosion protection potential as low as possible. It is said that.

しかし、防食電位を必要以上に低く設定することは、徒に経済性を低下させるのみならず、防食対象金属表面での水素発生量が増大し、防食対象金属の水素脆化や、塗装面の剥離を惹起するなどの副次的な問題が発生する。   However, setting the anticorrosion potential lower than necessary not only reduces the economic efficiency, but also increases the amount of hydrogen generated on the surface of the anticorrosion target metal. Secondary problems such as causing peeling occur.

一般に、金属のアノード溶解反応速度は、一例として、非特許文献1にも記載されているように、[式4]で表される。   In general, the anodic dissolution reaction rate of a metal is represented by [Formula 4] as described in Non-Patent Document 1, for example.

Figure 0004593382
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ここで、βaはアノード反応のターフェル勾配、Ecorrは自然腐食状態(すなわち直流分極を印加しない状態)における腐食電位、icorrは自然腐食状態(すなわち直流分極を印加しない状態)における腐食速度、Eは任意の設定電位、iaは任意の設定電位における腐食速度である。 Where β a is the Tafel slope of the anode reaction, E corr is the corrosion potential in the natural corrosion state (ie, no DC polarization is applied), i corr is the corrosion rate in the natural corrosion state (ie, no DC polarization is applied), E is an arbitrary set potential, and ia is a corrosion rate at an arbitrary set potential.

したがって、[式4]が具体的な定量的指標として決定できれば、目標とする電気防食状態下での設定電位における腐食速度iaを定めることで、設定すべき防食電位Eの具体的な値を決定することが可能となる。 Accordingly, if determined [Equation 4] is a specific quantitative indicators, by determining the corrosion rate i a in the setting potential under cathodic protection conditions to target, the specific values of anticorrosion potential E to be set It becomes possible to decide.

βaを実測するには、|E|および|ia|を非常に大きな値として、すなわち、|E|>>0のときに、[式4]が、[式5]で近似されるため、この[式5]を用いて、対象物に大電流およびアノード溶解大分極を与えて、log|ia|−Eの直線勾配からβaを決定する方法が知られている。 In order to actually measure β a , since | E | and | i a | are very large values, that is, when | E | >> 0, [Expression 4] is approximated by [Expression 5]. Using [Equation 5], a method is known in which β a is determined from a linear gradient of log | i a | −E by applying a large current and anodic dissolution macropolarization to an object.

Figure 0004593382
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しかしながら、本方法でβaを精度良く測定するには、金属を溶解する、すなわち、腐食状態を加速する大分極が必要となり、さらに、その電流密度は、自然腐食状態の10〜100倍が必要とされ、βaを決定するために対象物を腐食加速する危険を伴うため、上記方法は実用化されていない。 However, in order to accurately measure β a by this method, it is necessary to have a large polarization that dissolves the metal, that is, accelerates the corrosion state, and the current density needs to be 10 to 100 times that of the natural corrosion state. The above method has not been put to practical use because there is a risk of accelerating corrosion of the object in order to determine β a .

このような状況にあって、特許文献1には、従来に比較してより理論的な防食電位の設定方法として、設定防食電位を変化させつつ分極抵抗を測定し、分極抵抗が最大値を示す電位を最適防食電位とする防食電位の設定方法が開示されている。   Under such circumstances, in Patent Document 1, as a more theoretical method of setting the anticorrosion potential, the polarization resistance is measured while changing the set anticorrosion potential, and the polarization resistance shows the maximum value. An anticorrosion potential setting method in which the potential is an optimum anticorrosion potential is disclosed.

しかしながら、この方法では、実際の電気防食系において、分極抵抗の最大値を測定することが必要で、測定のために、実際の電気防食を実施するのに必要以上の大規模な電源装置を必要とするなど、実用の観点からはいくつかの課題を内包している。   However, in this method, it is necessary to measure the maximum value of the polarization resistance in an actual cathodic protection system, and a large-scale power supply device more than necessary to perform actual cathodic protection is required for the measurement. From the practical point of view, it includes several issues.

金属の腐食反応速度を評価する手段の一つとして、腐食速度から判定する方法が知られている。そして、腐食速度を測定する方法としては、試料金属試験片の分極抵抗Rpあるいはその逆数で定義される分極コンダクタンスYcorrを測定して、腐食速度icorrを算出する電気化学的手法が知られている。 As one of means for evaluating the corrosion rate of a metal, a method of determining from the corrosion rate is known. As a method for measuring the corrosion rate, an electrochemical method for calculating the corrosion rate i corr by measuring the polarization conductance Y corr defined by the polarization resistance R p of the sample metal specimen or its reciprocal is known. ing.

ところで、腐食反応の速度パラメータYcorrと、試料金属片に流れるファラデー電流iおよび微小分極値Eとの間には、[式6]の関係があることが知られている。 Incidentally, it is known that there is a relation of [Equation 6] between the rate parameter Y corr of the corrosion reaction, the Faraday current i flowing through the sample metal piece, and the minute polarization value E.

Figure 0004593382
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一方、理論的には、分極コンダクタンスYcorrと腐食速度icorrとの間には、[式7]のような関係が成立する。 On the other hand, theoretically, the relationship as in [Equation 7] is established between the polarization conductance Y corr and the corrosion rate i corr .

Figure 0004593382
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なお、本式において、βaおよびβcは、それぞれ、アノード反応およびカソード反応のターフェル勾配である。 In this equation, β a and β c are Tafel gradients of the anode reaction and the cathode reaction, respectively.

一方、腐食速度icorrと質量減少速度Vの間には、[式8]の関係がある。 On the other hand, there is a relationship of [Equation 8] between the corrosion rate i corr and the mass reduction rate V.

Figure 0004593382
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なお、[式8]において、Mは試料金属の原子量、Zは溶出金属のイオン価数、Fはファラデー定数、ρは金属の密度である。   In [Expression 8], M is the atomic weight of the sample metal, Z is the ionic valence of the eluted metal, F is the Faraday constant, and ρ is the density of the metal.

ここで、ターフェル勾配βaとβcは、金属と腐食環境の組み合わせによって定まると言われている。 Here, it is said that the Tafel gradients β a and β c are determined by a combination of a metal and a corrosive environment.

したがって、マクロには、βaとβcは、金属と腐食環境により決定される定数であるとされているが、実際の腐食環境は、腐食の進行と共に、含有するイオン濃度が変化したり、腐食界面に特定の腐食環境中物質などが濃縮するなど、また、金属界面においても経時的に腐食生成物が堆積するなど、厳密にまたはミクロには、金属界面の状態および腐食環境は時々刻々と変化するものであり、金属の腐食状態は一定ではない。 Therefore, in the macro, β a and β c are constants determined by the metal and the corrosive environment, but the actual corrosive environment changes the concentration of ions contained as the corrosion progresses, Strictly or microscopically, the state of the metal interface and the corrosion environment are constantly changing, such as when substances in a specific corrosion environment concentrate on the corrosion interface, and corrosion products accumulate at the metal interface over time. It changes and the corrosion state of the metal is not constant.

したがって、正確に腐食速度icorrを評価するためには、分極コンダクタンスYcorrとターフェル勾配βaとβcを測定することが必要となる。また、ターフェル勾配βaとβcは、腐食速度icorrを決定するアノード反応およびカソード反応における重要なパラメータである。 Therefore, in order to accurately evaluate the corrosion rate i corr , it is necessary to measure the polarization conductance Y corr and the Tafel gradients β a and β c . The Tafel slopes β a and β c are important parameters in the anodic and cathodic reactions that determine the corrosion rate i corr .

さらに、腐食抑制剤は、一般に、アノード反応やカソード反応に直接働きかけて、上記したアノード反応およびカソード反応のターフェル勾配βaおよびβcを直接変化させて、腐食を抑制させるものであり、腐食抑制剤の効果を電気化学的に捉え、腐食抑制剤を添加した後の腐食速度icorrを正確に測定するためには、分極コンダクタンスYcorrと、ターフェル勾配βaとβcを測定することが必要となる。 Furthermore, the corrosion inhibitor generally acts directly on the anodic reaction or the cathodic reaction to directly change the Tafel slopes β a and β c of the anodic reaction and the cathodic reaction, thereby suppressing the corrosion. It is necessary to measure the polarization conductance Y corr and the Tafel slopes β a and β c in order to accurately measure the corrosion rate i corr after adding the corrosion inhibitor electrochemically by capturing the effect of the agent It becomes.

したがって、分極コンダクタンスYcorr、および、ターフェル勾配βaとβcの値を同時にかつ正確に求めることは、腐食速度から金属材料の腐食評価あるいは防食方法の検討等を行う際には極めて重要となる。 Therefore, it is extremely important to simultaneously and accurately obtain the values of the polarization conductance Y corr and the Tafel slopes β a and β c when evaluating the corrosion of metal materials or examining the anticorrosion method from the corrosion rate. .

分極抵抗Rpまたは分極コンダクタンスYcorrを求める手段としては、従来、分極抵抗法が知られている。いわゆる、直線分極抵抗法として知られるこの方法は、微少な分極を与えたときの自然電位からの電位の変化ΔEと、そのときに流れる電流密度Δiから、[式9]により求められる。 Conventionally, a polarization resistance method is known as means for obtaining the polarization resistance R p or the polarization conductance Y corr . This method, which is known as a so-called linear polarization resistance method, is obtained from [Equation 9] from the potential change ΔE from the natural potential when a minute polarization is given and the current density Δi flowing at that time.

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しかし、この方法では、βaとβcを求めることはできない。 However, β a and β c cannot be obtained by this method.

このように、Rpの値だけが測定可能で、βaとβcを測定できない分極抵抗法に対して、|ΔE|および|Δi|を非常に大きな値として、[式10]および[式11]の関係で表されることを利用して、ΔE−log|Δi|の実測データから、βaとβc、icorrを求める方法もある。 Thus, for the polarization resistance method in which only the value of R p can be measured and β a and β c cannot be measured, | ΔE | and | Δi | 11], there is a method for obtaining β a , β c , and i corr from actually measured data of ΔE−log | Δi |.

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しかしながら、この方法では、金属の腐食状態を大きく変化させてしまうような、大きなΔEやΔiの外部からの印加が不可欠で、この印加によって金属の腐食状態が大きく変化するという問題があった。   However, in this method, it is indispensable to apply a large ΔE or Δi from the outside so as to greatly change the corrosion state of the metal, and this application has a problem that the corrosion state of the metal changes greatly.

また、βaとβcを分極抵抗Rpまたは分極コンダクタンスYcorrと同時に測定することは困難と判断し、目標とする環境と対象金属の組み合わせに近い環境を模擬し、質量減少測定や、上記したΔE−log|Δi|の実測データから、βa・βc/2.303(βa+βc)を決定し、これを定数として取扱う方法が使用されているが、測定精度は±200%と言われており、その測定誤差は極めて大きいという問題があった。 Also, it is judged that it is difficult to measure β a and β c simultaneously with the polarization resistance R p or the polarization conductance Y corr, and simulates an environment close to the target environment and target metal combination, A method is used in which β a · β c /2.3303 (β a + β c ) is determined from the measured data of ΔE-log | Δi |, and this is treated as a constant, but the measurement accuracy is ± 200%. There was a problem that the measurement error was extremely large.

また、見かけのβa・βc/2.303(βa+βc)の値は設定できるが、βaおよびβcを、個々のパラメータとして決定することはできず、得られる速度パラメータとしては限界がある。 Although the value of apparent β a · β c /2.303 (β a + β c ) can be set, β a and β c cannot be determined as individual parameters, and the obtained speed parameters are There is a limit.

さらには、腐食抑制剤は、一般に、アノード反応やカソード反応に直接働きかけて、上記したアノード反応およびカソード反応のターフェル勾配βaおよびβcを直接変化させて、これらの双方またはいずれか一方の反応速度を低下せしめ、その結果として、腐食を抑制するものであるが、腐食抑制剤の添加濃度や種類等によって、上記パラメータは様々に変化するものである。 Furthermore, the corrosion inhibitor generally acts directly on the anodic reaction or the cathodic reaction to directly change the Tafel slopes β a and β c of the anodic reaction and the cathodic reaction described above, thereby reacting either or both of these reactions. The speed is decreased, and as a result, corrosion is suppressed. However, the above parameters vary depending on the addition concentration and type of the corrosion inhibitor.

したがって、実時間測定ではない上記した方法では、腐食抑制剤による腐食抑制効果を定量的に精度良く評価することは困難である。   Therefore, it is difficult to quantitatively evaluate the corrosion inhibitory effect of the corrosion inhibitor quantitatively with the above-described method that is not real-time measurement.

これに対して、特許文献2には、金属に一定電荷量を印加し、その時に観測される分極値|ΔE|の時間応答変化から、分極抵抗Rpあるいは分極コンダクタンスYcorrとターフェル勾配βaとβcを得る方法が開示されている。 On the other hand, in Patent Document 2, a constant charge amount is applied to a metal, and the polarization resistance R p or the polarization conductance Y corr and the Tafel slope β a are determined from the time response change of the polarization value | ΔE | observed at that time. And β c are disclosed.

本手法は、原理的に優れた手法であるが、その一方で、一定荷電量を対象金属に与えるために専用の機器を必要とし、一般に流布しているポテンシオスタットやガルバノスタットでは測定が不可能であるといった問題があった。   This method is excellent in principle, but on the other hand, a dedicated device is required to give a certain amount of charge to the target metal, and measurement is not possible with the commonly used potentiostats and galvanostats. There was a problem that it was possible.

特開昭61−235580号公報JP 61-235580 A 特開昭54−054092号公報JP 54-054092 A 藤島昭他:電気化学測定法、博報堂出版(1984)Akira Fujishima et al .: Electrochemical measurement method, Hakuhodo Publishing (1984)

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、一般に流布している電気化学測定装置を用いて、ノイズ環境においても、容易に金属の腐食反応における分極コンダクタンスYcorr、および、ターフェル勾配βaとβcを同時に求めることが可能であり、それにより、金属の腐食速度を、精度良くかつ迅速に測定する方法を提供し、さらには、この金属の腐食速度の測定方法を用いて算出される、目標として設定する腐食速度に応じた電気防食の防食電位を制御し、または、所望の腐食速度範囲となるような腐食抑制剤の添加量を制御して、的確に金属を防食できる金属の防食方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to easily perform polarization conductance in a metal corrosion reaction even in a noisy environment using an electrochemical measurement apparatus that has been widely distributed. Y corr and Tafel slopes β a and β c can be determined simultaneously, thereby providing a method for accurately and quickly measuring the corrosion rate of a metal, and further, the corrosion rate of the metal Control the anticorrosion potential of the electrocorrosion according to the corrosion rate set as a target, calculated using the measurement method, or control the addition amount of the corrosion inhibitor so as to be in the desired corrosion rate range, An object of the present invention is to provide a metal corrosion prevention method capable of accurately preventing metal corrosion.

本発明の要旨は以下の通りである。   The gist of the present invention is as follows.

(1) 対象金属の腐食状態を損なわない程度に微少な直流分極を与えた状態で測定される直流分極電流密度isと分極コンダクタンスYp、および、直流分極を与えていない状態で測定される分極コンダクタンスYcorrから、[式1]の関係を満足するアノードターフェル勾配βaおよびカソードターフェル勾配βcを算出し、次に、[式2]により腐食速度icorrを算出することを特徴とする、金属の腐食速度の測定方法。 (1) direct polarization current density is measured in a state that gave fine DC polarization to the extent that does not impair the corrosion state of the target metal i s the polarization conductance Y p, and is measured in a state that does not give a direct polarization From the polarization conductance Y corr , the anode Tafel slope β a and the cathode Tafel slope β c satisfying the relation of [Formula 1] are calculated, and then the corrosion rate i corr is calculated by [Formula 2]. , A method of measuring the corrosion rate of metals.

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(2) 電気防食による金属の防食方法において、請求項1に記載の金属の腐食速度の測定方法により、アノードターフェル勾配βaおよび腐食速度icorrを算出し、さらに、測定される腐食電位Ecorrから、[式3]の関係を満足するように、任意に設定した目標腐食速度iaに応じて算出される防食電位Eにより電気防食することを特徴とする、金属の防食方法。 (2) In the method for preventing corrosion of a metal by electrocorrosion, the anode Tafel slope β a and the corrosion rate i corr are calculated by the method for measuring the corrosion rate of the metal according to claim 1, and the measured corrosion potential E corr from so as to satisfy the relationship of [expression 3], characterized in that cathodic protection by anticorrosion potential E which is calculated according to the target corrosion rate i a set arbitrarily, anticorrosive method of the metal.

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(3) 腐食抑制剤を添加した環境中にある金属の防食方法であって、請求項1に記載の金属の腐食速度の測定方法により腐食速度icorrを算出し、腐食速度を定量的に監視するとともに、算出された前記腐食速度icorrに基き、所望の腐食速度の範囲となるように、腐食抑制剤の添加量を制御することを特徴とする、金属の防食方法。 (3) A corrosion prevention method for metals in an environment to which a corrosion inhibitor is added, wherein the corrosion rate i corr is calculated by the metal corrosion rate measurement method according to claim 1 and the corrosion rate is monitored quantitatively. In addition, the metal corrosion prevention method is characterized in that, based on the calculated corrosion rate i corr , the addition amount of the corrosion inhibitor is controlled so as to be within a desired corrosion rate range.

本発明によれば、一般に流布している電気化学測定装置を用いて、簡便にかつ容易に金属の腐食反応における分極コンダクタンスYcorr、および、ターフェル勾配βaとβcを同時に求めることが可能となり、よって、腐食状況を測定する際に、迅速にかつ精度良く金属の腐食速度の測定を行うことができる。 According to the present invention, it is possible to easily and easily determine the polarization conductance Y corr and the Tafel slopes β a and β c in a metal corrosion reaction simultaneously and easily using a generally distributed electrochemical measuring device. Therefore, when the corrosion state is measured, the metal corrosion rate can be measured quickly and accurately.

また、この金属の腐食速度の測定方法を用いて定量的に算出される、目標として設定する腐食速度iaに応じた電気防食の防食電位Eを制御し、または、所望の腐食速度範囲となるような腐食抑制剤の添加量を制御して、的確に金属を防食できる金属の防食方法を提供することができる。 Also, the metal using the measuring method of the corrosion rate of the calculated quantitatively, by controlling the anticorrosion potential E of cathodic protection in accordance with the corrosion rate i a to be set as a target, or a desired corrosion rate range By controlling the amount of such a corrosion inhibitor to be added, it is possible to provide a metal anticorrosion method capable of accurately preventing metal corrosion.

本発明者は、簡便にかつ容易に金属の腐食反応における分極コンダクタンスYcorr、および、ターフェル勾配βaとβcを同時に求めることを検討したところ、前記[式1]を新たに導出し、これにより、迅速にかつ簡便に、分極コンダクタンスYcorr、および、ターフェル勾配βaとβcを同時に求め、さらに、金属の腐食速度を精度良く算出できることを新たに見出した。 The present inventor studied to simultaneously and easily obtain the polarization conductance Y corr and the Tafel gradients β a and β c in the corrosion reaction of the metal. As a result, the above [Formula 1] was newly derived. Thus, it has been newly found that the polarization conductance Y corr and the Tafel gradients β a and β c can be obtained simultaneously and rapidly, and the metal corrosion rate can be calculated with high accuracy.

電気防食の場合は、金属のアノード反応腐食速度と電位との関係を定量的に算出することができ、それにより、目標腐食速度iaに応じて、金属を電気防食する際の防食電位Eを定量的に決定することを可能とするものである。 For cathodic protection, it is possible to quantitatively calculate a relationship between the anode reaction corrosion rate and the potential of the metal, thereby, in accordance with the target corrosion rate i a, the anticorrosion potential E at the time of cathodic protection of metal It is possible to determine quantitatively.

ここで、[式1]は、非特許文献1などに記載されているように、従来から知られている複合電極反応理論に基づく電気化学反応の反応速度論に関するButler-Volmerの式を基本として、定常的直流電流密度isの存在下での分極コンダクタンスYp、および、直流分極を与えていない状態で測定される分極コンダクタンスYcorrの相互の関係を解析して求め、相互の具体的関係を見出すことに成功したものである。 Here, [Formula 1] is based on the Butler-Volmer formula relating to the reaction kinetics of an electrochemical reaction based on a conventionally known composite electrode reaction theory, as described in Non-Patent Document 1 and the like. , the polarization conductance Y p in the presence of a steady DC current density i s, and determined by analyzing the mutual relationship of the polarization conductance Y corr measured in a state do not give a direct polarization, mutual specific relationships Has succeeded in finding out.

その結果、[式2]により腐食速度icorrを迅速に、かつ、簡便に金属の腐食速度を精度良く測定することを可能とした。 As a result, the corrosion rate i corr can be measured quickly and easily with high accuracy by [Equation 2].

さらに、電気防食による金属の防食方法では、[式3]により目標腐食速度iaに応じて、金属を電気防食する際の防食電位Eを定量的に決定することを可能とした。 Further, the anticorrosive method of the metal by cathodic protection, made it possible according to the target corrosion rate i a, quantitatively determining the corrosion potential E at the time of cathodic protection of metal by [Equation 3].

また、腐食速度は、数週間から数年という長い期間について論じられ、かつ、その期間内での腐食状態の変化やその有無の把握などが必要となるが、本方法によれば、腐食速度さらには[式3]の把握は、数分から数十分の時間内で可能であり、ほぼリアルタイムでの腐食状態の評価や、所用の電気防食電位の決定をすることができる。   In addition, the corrosion rate is discussed over a long period of several weeks to several years, and it is necessary to grasp the change in the corrosion state and the presence or absence of the corrosion state within that period. [Equation 3] can be grasped within a few minutes to several tens of minutes, and the corrosion state can be evaluated almost in real time and the required anticorrosion potential can be determined.

すなわち、電気防食を適用する場合、電気防食状態下における目標腐食速度ia(目標とするアノード反応速度電流密度)を具体的に決定し、それを達成するに必要な電気防食目標電位を、[式3]によって迅速に決定することが可能となる。 That is, when applying the anti-corrosion, the target corrosion rate i a (target anode reaction rate current density) under the anti-corrosion state is specifically determined, and the target of the anti-corrosion target potential required to achieve the target is [ It is possible to quickly determine by Equation 3].

また、腐食抑制剤による金属の防食方法では、腐食抑制剤を適宜添加した後で、本方法によって腐食速度icorrを測定し、具体的な腐食速度として所望の抑制効果が発現しているか否かを確認可能である。 In addition, in the metal corrosion prevention method using a corrosion inhibitor, the corrosion rate i corr is measured by this method after appropriately adding the corrosion inhibitor, and whether or not a desired inhibition effect is exhibited as a specific corrosion rate. Can be confirmed.

また、所望の腐食抑制効果が得られていない場合には、さらに腐食抑制剤を適宜添加して、十分な所望の腐食抑制効果が得られる状態まで、腐食抑制剤の添加量を管理することが可能となる。   If the desired corrosion inhibitory effect is not obtained, a corrosion inhibitor can be added as appropriate to control the amount of addition of the corrosion inhibitor until a sufficient desired corrosion inhibitory effect is obtained. It becomes possible.

腐食速度の測定方法およびそれに基づく電気防食電位の設定方法について、また、腐食抑制剤が添加された環境中での、腐食状況の調査対象金属の腐食速度の測定方法について、以下に詳細に説明する。   The following explains in detail the method for measuring the corrosion rate and the method for setting the anticorrosion potential based on it, and the method for measuring the corrosion rate of the target metal in the corrosion state in the environment where the corrosion inhibitor is added. .

まず、腐食状況の調査の対象とする金属に直流分極を印加しない状態における腐食電位Ecorrと、腐食電位における分極コンダクタンスYcorrを測定する。なお、腐食抑制剤が添加された環境中での測定の場合も同様である。 First, the corrosion potential E corr in a state where no DC polarization is applied to the metal subject to the investigation of the corrosion state and the polarization conductance Y corr at the corrosion potential are measured. The same applies to measurement in an environment to which a corrosion inhibitor is added.

一方、腐食電位から任意の、腐食状態を損なわない程度の微少な直流分極状態下で、直流分極電流密度isと、直流分極状態下での分極コンダクタンスYpを測定する。 On the other hand, any corrosion potential, under slight DC polarization state so as not to impair the corrosion state, measuring a DC polarization current density i s, the polarization conductance Y p under a DC polarization state.

ここで、腐食状態を損なわない程度に微少な直流分極状態とは、対象とする金属の腐食状態を大幅に変化させることのない程度の直流分極電位であればよく、特に、直流分極電位の数値範囲を規定するものではないが、測定環境におけるノイズ量によって、ノイズのない測定環境では、最大でも±100mV程度、ノイズのある測定環境では、最大でも±1〜±2V程度となるのが一般的である。   Here, the DC polarization state that is so fine as not to impair the corrosion state may be any DC polarization potential that does not significantly change the corrosion state of the target metal. Although the range is not specified, depending on the amount of noise in the measurement environment, it is generally about ± 100 mV at most in a measurement environment without noise, and about ± 1 to ± 2 V at most in a measurement environment with noise. It is.

一方、その下限値は、測定機器の測定精度およびノイズの存在状態によって、任意に決定されるものであるが、ノイズを無視し得る状況下では、1mV〜数mVが一般的な下限値となる。   On the other hand, the lower limit value is arbitrarily determined depending on the measurement accuracy of the measuring instrument and the presence state of noise, but 1 mV to several mV is a general lower limit value in a situation where noise can be ignored. .

これら、腐食電位の測定には市販のエレクトロメータが、直流分極の印加には、市販のポテンシオスタットまたはガルバノスタットなどの電源装置が使用できる。   A commercially available electrometer can be used for measuring the corrosion potential, and a commercially available power supply device such as a potentiostat or a galvanostat can be used for applying the DC polarization.

本発明は、3電極法以外に、2電極法を用いることも可能で、その際は、腐食電位としては、試料と対極との電位差で代用することができる。   In the present invention, a two-electrode method can be used in addition to the three-electrode method, and in this case, the potential difference between the sample and the counter electrode can be substituted as the corrosion potential.

また、分極コンダクタンスの測定には直流分極法、サイン波を用いたインピーダンス法、さらには、矩形波等を用いた測定方法、および、これらにFFT(Fast Fourier Transfer)等の周波数領域での分析手法を組み合わせた方法が使用できる。   In addition, the polarization conductance is measured by a DC polarization method, an impedance method using a sine wave, a measurement method using a rectangular wave, etc., and an analysis method in a frequency domain such as FFT (Fast Fourier Transfer). Can be used in combination.

精度良く腐食速度icorrを測定するためには、直流分極を少なくとも腐食電位に対して3水準以上に変化させて測定を行うことが好ましい。また、直流分極の範囲は、上記の通り、腐食状態を損わない程度に小さいことが好ましいが、その範囲は、金属と腐食環境の組み合わせによって、任意に設定することが可能である。 In order to accurately measure the corrosion rate i corr , it is preferable to perform measurement by changing the DC polarization to at least three levels with respect to the corrosion potential. Further, as described above, the range of direct current polarization is preferably small enough not to impair the corrosion state, but the range can be arbitrarily set depending on the combination of the metal and the corrosive environment.

また、分極コンダクタンスYcorrおよびYpの測定においても、直流分極に重畳した分極を与えることが必要となるが、分極コンダクタンスを測定するための分極の範囲は、金属と腐食環境の組み合わせによって任意に設定することが可能である。 Also, in the measurement of the polarization conductances Y corr and Y p , it is necessary to give a polarization superimposed on the DC polarization, but the range of polarization for measuring the polarization conductance is arbitrarily determined depending on the combination of the metal and the corrosive environment. It is possible to set.

ただし、分極コンダクタンスは、分極曲線の直流分極電位における接線の傾きの逆数として定義されることから、その分極程度は、小さい方が定義に忠実となり、200mV以下とすることが好ましい。   However, since the polarization conductance is defined as the reciprocal of the slope of the tangent at the direct current polarization potential of the polarization curve, the smaller the degree of polarization, the more faithful to the definition, and preferably 200 mV or less.

さらに、20mV以下では、直流分極電位Eと直流分極電流iとの関係式:E=a×ln(bi)(ただし、a、bは定数)を、i≒0のとき、E≒abiとする簡便な近似式が成立するため、20mV以下とすることがより好ましい。   Further, at 20 mV or less, when the relational expression between the DC polarization potential E and the DC polarization current i: E = a × ln (bi) (where a and b are constants) is i≈0, E≈abi. Since a simple approximate expression is established, it is more preferably set to 20 mV or less.

以上の通り、腐食電位Ecorr、腐食電位における分極コンダクタンスYcorr、直流分極状態における直流分極電流密度is(少なくとも3水準以上の直流分極状態)、および、各直流分極状態におけるYpを測定する。直流分極電流密度isについては、前述の通り、水準数が多いほど測定の精度は向上する。 As described above, the corrosion potential E corr, polarization conductance Y corr in corrosion potential, the DC-DC polarization in polarization state current density i s (at least three levels or more DC polarization state), and measures the Y p in each DC polarization state . For direct polarization current density i s, as described above, the accuracy of the measurement the more number of levels is improved.

次に、上記の測定結果から、[式1]を満足するアノードおよびカソードターフェル勾配βaとβcを計算によって求める。 Next, the anode and cathode Tafel gradients β a and β c satisfying [Equation 1] are obtained from the above measurement results by calculation.

Figure 0004593382
Figure 0004593382

[式1]は、βa,βcに関して陰関数であるために、解析的にβa,βcを算出することは、一般に困難であるが、その解の算出には、計算機による数値解析を用いることが可能である。 [Expression 1], beta a, in order to be implicit function with respect to beta c, analytically beta a, calculating the beta c is generally a difficult, the calculation of the solution, numerical by computer analysis Can be used.

また、[式1]の近似的として、[式12]を使用することが可能であり、[式12]は、同様に、βaとβcに関して陰関数であるために、解析的にβaとβcを算出することは、一般に困難であるが、その解の算出には、計算機による数値解析を用いることが可能である。 Also, as an approximation of [Equation 1], [Equation 12] can be used. Since [Equation 12] is also an implicit function with respect to β a and β c , β Although it is generally difficult to calculate a and β c , it is possible to use numerical analysis by a computer to calculate the solution.

Figure 0004593382
Figure 0004593382

以上の計算の結果、算出されたβaおよびβcと、実測されたYcorrを用いて、腐食速度icorrは、[式2]によって算出される。 As a result of the above calculation, the corrosion rate i corr is calculated by [Expression 2] using the calculated β a and β c and the actually measured Y corr .

Figure 0004593382
Figure 0004593382

この方法によれば、腐食速度が把握には、数分から数十分の時間内で、精度良く測定を行うことができる。したがって、対象の金属について、本発明方法による測定時点に対して、短時間で腐食速度を測定できるため、ほぼリアルタイムで腐食状況を評価することができる。そのため、腐食状況に応じて、種々の検討や対応を迅速に行うことができる。   According to this method, in order to grasp the corrosion rate, it is possible to accurately measure within several minutes to several tens of hours. Therefore, since the corrosion rate can be measured in a short time with respect to the measurement point by the method of the present invention for the target metal, the corrosion state can be evaluated almost in real time. Therefore, various examinations and responses can be quickly performed according to the corrosion state.

電気防食を適用する場合、さらに、実測された腐食電位Ecorrを用いて、金属のアノード反応速度電流密度(すなわち腐食速度)iaおよび金属のカソード反応速度電流密度icは、[式13]によって算出することが可能となる。 When applying cathodic protection, further using measured corrosion potential E corr, the cathode reaction rate current density i c of the anode reaction rate current density (i.e., corrosion rate) i a and the metal of the metal, [Equation 13] It becomes possible to calculate by.

Figure 0004593382
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したがって、これらの定量的関係に基づいて、電気防食を適用した際の目標とするアノード反応速度電流密度、すなわち、目標とする腐食速度iaを任意に設定し、これを達成するに必要な電位Eを[式13]によって導きだし、よって、金属を電気防食する際の防食電位を決定できる。 Therefore, based on these quantitative relationship, the anode reaction rate current density as a target at the time of applying the cathodic protection, i.e., to arbitrarily set the corrosion rate i a to the targeted potential necessary to achieve this E is derived from [Equation 13], so that the anticorrosion potential when the metal is anticorrosive can be determined.

ここで、防食電位としては、[式13]によって導出された電位Eとして決定することができるが、この導出された電位Eよりも卑な電位を防食電位として決定してもよい。   Here, the anticorrosion potential can be determined as the potential E derived by [Equation 13], but a potential lower than the derived potential E may be determined as the anticorrosion potential.

また、近年では、高張力鋼の使用や防食を目的としたチタンライニング等が使用されているが、電気防食の適用によって発生する水素が、これらの材料の脆化を引き起こす場合もあり、水素発生量は、可能な限り少なくすることが望ましいとされている。   In recent years, titanium lining, etc., used for the purpose of anti-corrosion and high-strength steel has been used, but hydrogen generated by the application of electro-corrosion may cause embrittlement of these materials. The amount should be as low as possible.

このように、水素発生が問題となる場合に、水素の発生速度は、同様に、[式13]のicとして定量的に把握が可能となり、本方法によれば、水素発生icと防食程度iaの双方を考慮して、金属を電気防食する際の防食電位を決定することもできる。 Thus, when hydrogen generation becomes a problem, the hydrogen generation rate can be quantitatively grasped as ic in [Equation 13], and according to this method, hydrogen generation ic and anticorrosion can be obtained. in view of both the degree i a, it is also possible to determine the corrosion potential at the time of sacrificial metal.

腐食抑制剤が添加された環境中における腐食速度も、上記の手順によって最終的に[式2]から算出した具体的な腐食速度icorrを、測定時点とほぼリアルタイムで測定できるため、測定時点における防食状態が、目的とする防食状態を達成するものか否かを定量的に判定することができる。 As for the corrosion rate in the environment to which the corrosion inhibitor is added, the specific corrosion rate i corr finally calculated from [Equation 2] by the above procedure can be measured almost in real time from the measurement time point. Whether or not the anticorrosion state achieves the target anticorrosion state can be quantitatively determined.

したがって、腐食抑制剤を添加した後に、適宜間隔で同様に測定を行うことで、防食状態の経時的な推移を定量的に監視することができる。   Therefore, after adding the corrosion inhibitor, the time-dependent transition of the anticorrosion state can be quantitatively monitored by performing the same measurement at appropriate intervals.

さらに、上記のように、防食状態の経時的な推移を定量的に監視することにより、算出された腐食速度icorrに基き、所望の腐食速度の範囲を超えるような状態、すなわち、腐食抑制剤の効果が不十分となった場合は、腐食抑制剤の添加量を制御して、必要に応じて、上記測定を繰返すことによって、腐食抑制剤の添加量の管理を行うことで、所望の腐食速度の範囲内となるように調整できる。 Furthermore, as described above, by quantitatively monitoring the time course of the anticorrosion state, the state exceeding the range of the desired corrosion rate based on the calculated corrosion rate i corr , that is, the corrosion inhibitor. If the effect of the corrosion inhibitor becomes insufficient, the addition amount of the corrosion inhibitor is controlled, and if necessary, the above-mentioned measurement is repeated to manage the addition amount of the corrosion inhibitor. It can be adjusted to be within the speed range.

ここで、腐食抑制剤の添加量の制御方法については、特に規定するものではなく、1回の添加量で調整しても、複数回に分けてそれぞれの添加量を調整してもよく、さらに、腐食抑制剤の濃度で調整してもよく、さらに、これらを任意に組み合わせて行ってもよい。   Here, the control method of the addition amount of the corrosion inhibitor is not particularly specified, and may be adjusted by one addition amount, or each addition amount may be adjusted in a plurality of times. The concentration of the corrosion inhibitor may be adjusted, and these may be arbitrarily combined.

また、所望の腐食速度の範囲は、特に規定するものではなく、耐用年数や使用環境、または、コストの制約等を考慮して、適宜設定すればよい。   Further, the range of the desired corrosion rate is not particularly specified, and may be set as appropriate in consideration of the service life, usage environment, cost constraints, and the like.

また、以上の測定は、計算機制御あるいは専用機器とすることで、自動運転が可能であり、腐食抑制剤の効果のモニタリングや、腐食抑制剤の添加量の管理を、無人で行うことも可能である。   In addition, the above measurement can be performed automatically by computer control or dedicated equipment, and the monitoring of the effect of the corrosion inhibitor and the management of the amount of addition of the corrosion inhibitor can be performed unattended. is there.

具体的には、腐食抑制剤もしくはこれを適切な濃度に希釈した溶液を、使用する腐食抑制剤の効能に従って、目的環境中に適宜添加することとなるが、目的環境中への腐食抑制剤の投入量後のその効果を、迅速に、本発明の方法でモニターしつつ、十分な効果が得られた時点で投入を中止することで、最適添加量を得ることが可能となる。   Specifically, a corrosion inhibitor or a solution obtained by diluting it to an appropriate concentration is appropriately added to the target environment according to the effectiveness of the corrosion inhibitor used. It is possible to obtain the optimum addition amount by stopping the charging when a sufficient effect is obtained while monitoring the effect after the charging amount quickly by the method of the present invention.

さらに、腐食抑制剤の投入とその効果のモニターでは、モニター測定の計算機制御による自動化が可能であり、また、腐食抑制剤の既存シーケンス制御または計算機制御による腐食抑制剤の投入量のコントロールによる自動化が可能であり、両者を組み合わせることで、腐食抑制剤の添加量の管理を、無人で行うことも可能となる。   Furthermore, the introduction of corrosion inhibitors and the monitoring of their effects can be automated by computer control of monitor measurements, and can be automated by existing corrosion-controlled sequence control of corrosion inhibitors or control of the amount of corrosion inhibitor input by computer control. It is possible, and by combining both, it becomes possible to manage the addition amount of the corrosion inhibitor unattended.

以下に、本発明の実施例を示す。   Examples of the present invention are shown below.

対象金属の例として、鋼(JIS SS400鋼)、アルミニウム、および、亜鉛を取り上げた。   Steel (JIS SS400 steel), aluminum, and zinc were taken up as examples of the target metal.

試験片は、市販の圧延材を30mm×50mmに切出したものを用いて、試験面を#800のエメリー紙にて研磨し、本試験片に、電気化学測定のためのリード線を接続し、試験面以外の全ての面を、樹脂にて塗装を行い試験に供した。   The test piece was obtained by cutting a commercially available rolled material to 30 mm × 50 mm, polishing the test surface with # 800 emery paper, and connecting the lead wire for electrochemical measurement to this test piece, All surfaces other than the test surface were coated with resin and used for the test.

試験溶液には、NaCl3.0質量%と、同0.03質量%の溶液を用い、腐食試験前のpHを、2、7、13の3水準に設定し、これらの溶液に試験片を浸漬して測定を実施した。なお、全ての試験は、空気開放環境、室温(20〜30℃程度)の条件で実施した。   For the test solution, NaCl 3.0% by mass and 0.03% by mass are used, and the pH before the corrosion test is set to three levels of 2, 7, and 13, and the test piece is immersed in these solutions. And measured. In addition, all the tests were implemented on the conditions of an open air environment and room temperature (about 20-30 degreeC).

腐食期間は、金属と溶液の組み合わせによって異なるが、試験片の腐食質量減少測定が安定に実施できる2〜30日とした。   Although the corrosion period differs depending on the combination of the metal and the solution, the corrosion period was set to 2 to 30 days so that the corrosion mass reduction measurement of the test piece can be stably performed.

電気化学測定には、ポテンシオスタット(東方技研製 モデル2000)を用い、これにファンクションジェネレータ(東方技研製 FG−8)を組み合わせて使用した。   For electrochemical measurement, a potentiostat (Model 2000 manufactured by Toho Giken) was used in combination with a function generator (FG-8 manufactured by Toho Giken).

また、実施例の全ての電気化学測定は3電極法によって実施したが、その際に必要となる対極には白金板を、また、参照電極には、自作のAg/AgCl電極を使用した。   All electrochemical measurements in the examples were carried out by the three-electrode method. A platinum plate was used as a counter electrode required at that time, and a self-made Ag / AgCl electrode was used as a reference electrode.

なお、一般に、電気化学測定は、外乱要因の少ない低ノイズ環境で実施されるが、本実施例では、あえて外乱因子が存在する実用的環境における実用性を含めた評価を行う目的から、±80mVの商用周波数ノイズが存在する環境で測定を実施した。   In general, electrochemical measurement is performed in a low noise environment with few disturbance factors, but in this example, ± 80 mV is used for the purpose of performing evaluation including practicality in a practical environment where disturbance factors exist. Measurements were performed in an environment where there was commercial frequency noise.

以上の測定構成を用い、以下の手順で各種測定と測定結果に基づく腐食速度パラメータの算出および腐食速度の算出を行った。   Using the above measurement configuration, calculation of corrosion rate parameters and corrosion rate based on various measurements and measurement results were performed according to the following procedure.

(I)腐食電位Ecorrを、ポテンシオスタットに内蔵のエレクトロメータによって測定する。観測された腐食電位に定電位保持する。 (I) The corrosion potential E corr is measured by an electrometer built in the potentiostat. Hold constant potential at the observed corrosion potential.

(II)定電位保持された電位で、電位制御によって直線分極法、インピーダンス測定、および、矩形波定電位による測定によって、分極コンダクタンスYcorrを求める。 (II) A polarization conductance Y corr is obtained by a linear polarization method, impedance measurement, and measurement using a rectangular wave constant potential with potential control at a constant potential held potential.

インピーダンス測定および矩形波定電位による測定では、腐食電位からの分極は±20mVとし、周波数は0.01Hzとし、ここで求まる抵抗を全抵抗とした。   In the impedance measurement and the rectangular wave constant potential measurement, the polarization from the corrosion potential was ± 20 mV, the frequency was 0.01 Hz, and the resistance obtained here was the total resistance.

また、溶液抵抗を補正するために、インピーダンス測定および矩形波定電位による測定によって±20mV、10kHzの波形を印加し、溶液抵抗を求め、低周波測定で観測された全抵抗から差引き、これを分極抵抗Rcorrとして、また、その逆数をYcorrとして評価した。 In addition, in order to correct the solution resistance, a waveform of ± 20 mV and 10 kHz is applied by impedance measurement and measurement using a rectangular wave constant potential to obtain a solution resistance, which is subtracted from the total resistance observed in the low frequency measurement. The polarization resistance R corr was evaluated and the inverse thereof was evaluated as Y corr .

なお、直線分極法、インピーダンス測定、および、矩形波による測定によって測定評価した分極コンダクタンスYcorrは、ほぼ同等の結果を与えることから、最終評価値は、測定が最も安定に行えた矩形波定電位による測定値を採用した。 Since the polarization conductance Y corr measured and evaluated by the linear polarization method, impedance measurement, and measurement using a rectangular wave gives almost the same result, the final evaluation value is a rectangular wave constant potential that can be measured most stably. The measured value was adopted.

(III)引続き定電位に保持されている状態の電位から、−15mVの直流分極を行い、分極保持3分後に観測される直流分極に要する直流分極電流密度isを測定する。さらに、(II)と同等の手順によって、直流分極下での分極コンダクタンスYpを測定する。 From the potential state (III) subsequently held at a constant potential, it performs a DC polarization of -15 mV, to measure the direct polarization current density i s required for DC polarization observed after the polarization holding 3 minutes. Further, the polarization conductance Y p under direct current polarization is measured by the same procedure as (II).

(IV)以上、(II)(III)の測定を最低3回繰返し、is=0のときのYcorr、および、isとYpの測定値をセットとして、それぞれ3点以上を得る。測定完了後は、直ちに、直流分極等の一切の外部分極を中止し、自然腐食状態を継続する。 The measurements of (IV) and (II) and (III) are repeated at least three times, and Y corr when i s = 0 and the measured values of s and Y p are set as a set to obtain three or more points. Immediately after the measurement is completed, any external polarization such as direct current polarization is stopped and the natural corrosion state is continued.

測定によって得られた数値を用い、[式1]を満足するβaおよびβcを、計算機による数値解析によって求める。 Using the numerical values obtained by measurement, β a and β c satisfying [Equation 1] are obtained by numerical analysis by a computer.

Figure 0004593382
Figure 0004593382

次に、求めたβa,βcによって、腐食速度icorrを、[式2]によって算出する。 Next, the corrosion rate i corr is calculated by [Equation 2] from the obtained β a and β c .

Figure 0004593382
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以上、(I)〜(IV)の測定を、1〜2.5時間間隔で繰返し、腐食速度icorrの経時変化を測定した。この測定された腐食速度の経時変化の結果を時間で積分し、腐食試験片の取出し時までの平均腐食速度を求めた。なお、全ての測定、計算と機器の制御はマイクロコンピュータにて行った。 As described above, the measurements (I) to (IV) were repeated at intervals of 1 to 2.5 hours, and the change over time in the corrosion rate i corr was measured. The result of the change in the measured corrosion rate with time was integrated over time, and the average corrosion rate until the corrosion test piece was taken out was obtained. All measurements, calculations and instrument control were performed by a microcomputer.

一方、腐食試験後に取出したサンプルの被覆および腐食生成物を除去し、腐食試験前後の質量変化を測定した。本質量変化に基づいて、腐食試験期間の質量減少による平均腐食速度を算出した。   On the other hand, the coating and corrosion products of the sample taken out after the corrosion test were removed, and the mass change before and after the corrosion test was measured. Based on this mass change, the average corrosion rate due to mass reduction during the corrosion test period was calculated.

以上の手順の通り、本発明によって算出した平均腐食速度と、質量減少の実測によって求めた平均腐食速度の対応を、図1〜図3に示した。   Correspondence between the average corrosion rate calculated according to the present invention and the average corrosion rate obtained by actual measurement of mass reduction is shown in FIGS.

これらの図に明らかなように、本発明によって算出した平均腐食速度は、質量減少によって求めた平均腐食速度と極めて良い対応関係にあり、全ての条件で±15%以内の優れた定量的対応にあることがわかった。   As is clear from these figures, the average corrosion rate calculated by the present invention is in a very good correspondence with the average corrosion rate obtained by mass reduction, and is excellent in quantitative response within ± 15% under all conditions. I found out.

従来の分極抵抗法では、図1〜図3と同等の対応関係を議論する際には、両対数図が用いられ、その精度が±200%であれば、優れた対応にあると判断されていたが、本発明によれば、極めて高い精度で、かつ、迅速に腐食速度を測定することが可能となる。   In the conventional polarization resistance method, a double logarithmic diagram is used when discussing the correspondence relationship equivalent to that in FIGS. 1 to 3, and if the accuracy is ± 200%, it is judged to be excellent. However, according to the present invention, the corrosion rate can be measured quickly with extremely high accuracy.

次に、電気防食を施す場合の実施例について説明する。   Next, an example in the case where the anticorrosion is applied will be described.

まず、試験対象金属、試験条件、電気化学測定条件は、実施例1と同じ条件とし、腐食速度パラメータの算出および腐食速度の算出も実施例1と同様に行った。   First, the test target metal, test conditions, and electrochemical measurement conditions were the same as in Example 1, and the calculation of the corrosion rate parameter and the calculation of the corrosion rate were performed in the same manner as in Example 1.

さらに、[式3]において、電気防食を施した金属の目標腐食速度iaを0.01μA/cm2と設定して、これに必要な電気防食電位Eを決定した。 Further, in Expression 3], the target corrosion rate i a metal subjected to electrolytic protection by setting a 0.01 .mu.A / cm 2, was determined cathodic protection potential E required for this.

Figure 0004593382
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以上の測定によって決定した、金属と溶液の組み合わせに応じた電気防食電位に保持した試験を、各金属と各溶液の組み合わせ毎に、3年間実施した。   The test maintained at the anticorrosion potential according to the combination of the metal and the solution determined by the above measurement was carried out for 3 years for each combination of each metal and each solution.

3年間の電気防食を行った後に、電気防食対象試験片の被覆および付着物を除去し、試験前後の質量変化を求めたが、全ての試験片で、使用した秤量器の質量測定限界である0.1mg未満の質量変化結果となり、全ての金属と溶液の組み合わせで、良好な電気防食状態にあったことを確認した。   After conducting corrosion protection for 3 years, the coating and deposits on the test pieces subject to protection were removed and the mass change before and after the test was determined. The mass change result was less than 0.1 mg, and it was confirmed that the combination of all the metals and the solution was in a good cathodic protection state.

次に、腐食抑制剤による金属の防食に関する実施例について説明する。   Next, an example relating to corrosion prevention of a metal by a corrosion inhibitor will be described.

対象金属の例として、鋼(JIS SS400鋼)を取り上げた。試験片は、市販の圧延材を30mm×50mmに切出したものを用いて、試験面を#800のエメリー紙にて研磨し、本試験片に電気化学測定のためのリード線を接続し、試験面以外の全ての面を樹脂にて塗装を行い、試験に供した。   Steel (JIS SS400 steel) was taken up as an example of the target metal. The test piece was obtained by cutting a commercially available rolled material to 30 mm x 50 mm, polishing the test surface with # 800 emery paper, connecting lead wires for electrochemical measurement to this test piece, and testing All surfaces other than the surface were coated with resin and subjected to the test.

試験溶液には、3質量%、0.3質量%、および、0.03質量%のNaCl溶液を用い、腐食抑制剤を添加しない状態でのpHを7に設定し、腐食抑制剤の一例としてポリリン酸ナトリウムを初期濃度0.05ppmに調製した上記溶液に試験片を浸漬して試験を実施した。   As a test solution, 3% by mass, 0.3% by mass, and 0.03% by mass NaCl solution were used, and the pH was set to 7 without adding a corrosion inhibitor. The test was carried out by immersing the test piece in the above solution prepared with an initial concentration of 0.05 ppm of sodium polyphosphate.

なお、試験は、空気開放環境、室温(20〜30℃程度)の条件で実施した。腐食期間は1年とした。   In addition, the test was implemented on the conditions of an open air environment and room temperature (about 20-30 degreeC). The corrosion period was 1 year.

電気化学測定、および、腐食速度パラメータの算出から自然腐食状態での腐食速度の算出(I)〜(IV)までは、実施例1と同様に行った。さらに、本実施例では、前記の(I)〜(IV)に加えて、以下の腐食抑制剤の添加の手順(V)を追加した。   The calculation from the electrochemical measurement and the calculation of the corrosion rate parameter to the calculation of the corrosion rate in the natural corrosion state (I) to (IV) was performed in the same manner as in Example 1. Furthermore, in this example, in addition to the above (I) to (IV), the following procedure (V) for adding a corrosion inhibitor was added.

(V) 測定された腐食速度icorrが、測定時点の速度として、この試験における所望の腐食量と設定した0.01mm/年を越える測定結果が得られた場合には、コンピュータ制御によって、自動で溶液中のポリリン酸ナトリウム添加量を、全溶液濃度で約0.05ppm増大させた。 (V) If the measured corrosion rate i corr exceeds the set 0.01 mm / year with the desired amount of corrosion in this test as the speed at the time of measurement, it is automatically controlled by computer control. The amount of sodium polyphosphate added in the solution was increased by about 0.05 ppm at the total solution concentration.

腐食抑制剤の添加後5分以内に、実施例1の(I)〜(IV)の測定と上記(V)の腐食抑制剤の添加を繰り返す手順とした。この手順は、測定時点の腐食速度icorrが0.01mm/年未満となるまで繰り返される制御構成とした。 Within 5 minutes after the addition of the corrosion inhibitor, the procedures (I) to (IV) of Example 1 and the addition of the corrosion inhibitor (V) were repeated. This procedure was a control configuration that was repeated until the corrosion rate i corr at the time of measurement was less than 0.01 mm / year.

以上の腐食速度icorrの測定および腐食抑制剤添加量の制御を繰り返し行う一連の手順を、1日間隔で実施し、腐食速度icorrの経時変化を測定した。このようにして測定された腐食速度icorrの経時変化の結果を時間で積分し、腐食試験片取出し時までの平均腐食速度を求めた。その結果、全ての試験片で0.006mm/y以下の腐食量となった。 A series of procedures for repeatedly measuring the corrosion rate i corr and controlling the addition amount of the corrosion inhibitor was performed at intervals of one day, and the change with time of the corrosion rate i corr was measured. The results of the temporal change of the corrosion rate i corr measured in this way were integrated over time, and the average corrosion rate until the corrosion test piece was taken out was obtained. As a result, the corrosion amount was 0.006 mm / y or less for all the test pieces.

一方、一年にわたる本腐食試験後に取り出したサンプルの被覆および表面付着物を除去し、腐食試験前後の質量変化を測定した。本質量変化に基づいて、腐食試験期間の質量減少による平均腐食速度を算出した。その結果、全ての試験片で0.005mm/y以下の腐食量であった。   On the other hand, the coating and surface deposits of the sample taken out after this year-long corrosion test were removed, and the mass change before and after the corrosion test was measured. Based on this mass change, the average corrosion rate due to mass reduction during the corrosion test period was calculated. As a result, the corrosion amount was 0.005 mm / y or less for all the test pieces.

以上のことから、本発明の方法によって腐食抑制剤を含む環境での腐食速度を測定することで、腐食状況を的確にモニタリングすることができ、さらに、腐食抑制剤の添加量を管理することで、金属を所望の防食状態に安定に維持できることがわかった。   From the above, by measuring the corrosion rate in the environment containing the corrosion inhibitor by the method of the present invention, it is possible to accurately monitor the corrosion situation, and further, by managing the addition amount of the corrosion inhibitor It was found that the metal can be stably maintained in a desired anticorrosion state.

本発明によれば、前述したように、金属の腐食速度を迅速かつ精度良く測定することができ、また、電気防食を適用する場合は最適な防食電位を定量的に設定でき、さらには、腐食抑制剤による防食の場合は、その効果の確認、および、腐食抑制剤の添加量の適正な管理が可能となるので、本発明は金属の腐食評価および防食に有効に利用できるものである。   According to the present invention, as described above, the corrosion rate of a metal can be measured quickly and accurately, and when applying anticorrosion, the optimum anticorrosion potential can be set quantitatively. In the case of anticorrosion with an inhibitor, it is possible to confirm the effect and appropriately manage the amount of addition of the corrosion inhibitor. Therefore, the present invention can be effectively used for corrosion evaluation and corrosion prevention of metals.

本発明によって評価した平均腐食速度と質量減少によって評価した平均腐食速度の対比を、縦軸0〜8000μA/cm2、横軸0〜8000μA/cm2として表示した図である。The average contrast of corrosion rates were evaluated by the average corrosion rate and mass loss was evaluated by the present invention, the vertical axis 0~8000μA / cm 2, a diagram displayed as a horizontal axis 0~8000μA / cm 2. 本発明によって評価した平均腐食速度と質量減少によって評価した平均腐食速度の対比を、縦軸0〜1000μA/cm2、横軸0〜1000μA/cm2として表示した図である。The average contrast of corrosion rates were evaluated by the average corrosion rate and mass loss was evaluated by the present invention, the vertical axis 0~1000μA / cm 2, a diagram displayed as a horizontal axis 0~1000μA / cm 2. 本発明によって評価した平均腐食速度と質量減少によって評価した平均腐食速度の対比を、縦軸0〜100μA/cm2、横軸0〜100μA/cm2として表示した図である。The average contrast of corrosion rates were evaluated by the average corrosion rate and mass loss was evaluated by the present invention, the vertical axis 0~100μA / cm 2, a diagram displayed as a horizontal axis 0~100μA / cm 2.

Claims (3)

対象金属の腐食状態を損なわない程度に微少な直流分極を与えた状態で測定される直流分極電流密度isと分極コンダクタンスYp、および、直流分極を与えていない状態で測定される分極コンダクタンスYcorrから、[式1]の関係を満足するアノードターフェル勾配βaおよびカソードターフェル勾配βcを算出し、次に、[式2]により腐食速度icorrを算出することを特徴とする金属の腐食速度の測定方法。
Figure 0004593382
Figure 0004593382
It is measured in a state that gave fine DC polarization to the extent that does not impair the corrosion state of the target metal DC polarization current density i s the polarization conductance Y p, and the polarization conductance Y measured in a state do not give a direct polarization from corr, is calculated the anode Tafel slope beta a and cathode Tafel slope beta c satisfy the relationship of [expression 1], then the corrosion of metals and calculates the corrosion rate i corr by [equation 2] Speed measurement method.
Figure 0004593382
Figure 0004593382
電気防食による金属の防食方法において、請求項1に記載の金属の腐食速度の測定方法により、アノードターフェル勾配βaおよび腐食速度icorrを算出し、さらに、測定される腐食電位Ecorrから、[式3]の関係を満足するように、任意に設定した目標腐食速度iaに応じて算出される防食電位Eにより電気防食することを特徴とする金属の防食方法。
Figure 0004593382
In the metal anticorrosion method, the anode Tafel slope β a and the corrosion rate i corr are calculated by the method for measuring the corrosion rate of the metal according to claim 1, and further, from the measured corrosion potential E corr , [ so as to satisfy the relationship of formula 3], anticorrosion method of metals characterized in that cathodic protection by anticorrosion potential E which is calculated according to the target corrosion rate i a set arbitrarily.
Figure 0004593382
腐食抑制剤を添加した環境中にある金属の防食方法であって、請求項1に記載の金属の腐食速度の測定方法により腐食速度icorrを算出し、腐食速度を定量的に監視するとともに、算出された前記腐食速度icorrに基き、所望の腐食速度の範囲となるように、腐食抑制剤の添加量を制御することを特徴とする金属の防食方法。 A method for preventing corrosion of a metal in an environment to which a corrosion inhibitor is added, wherein the corrosion rate i corr is calculated by the method for measuring a corrosion rate of a metal according to claim 1 and the corrosion rate is quantitatively monitored. A method for preventing corrosion of a metal, characterized in that the addition amount of a corrosion inhibitor is controlled based on the calculated corrosion rate i corr so as to be in a desired corrosion rate range.
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