JPH05215707A - 孔食深さ算出方法 - Google Patents
孔食深さ算出方法Info
- Publication number
- JPH05215707A JPH05215707A JP4017745A JP1774592A JPH05215707A JP H05215707 A JPH05215707 A JP H05215707A JP 4017745 A JP4017745 A JP 4017745A JP 1774592 A JP1774592 A JP 1774592A JP H05215707 A JPH05215707 A JP H05215707A
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- pitting
- corrosion
- resistance
- metal member
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 熱交換器や配管の局部腐食による孔食深さ
を、運転、通水を休止することなく、非破壊にて精度良
く推定する。 【構成】 熱交換器又は配管に複数の前記モニター装置
を設け、各モニター装置の電流値より腐食生成物層の抵
抗定数Ｋ2'を求める。孔食部の形状を例えば、半球と
し、孔食半球表面で均一に腐食反応が進行するものと
し、この反応抵抗定数Ｋ1 を予め実験で求めておく。こ
のＫ1 ，Ｋ2'より腐食電流値を計算し、この電流値に基
づく腐食量を積算することにより孔食深さ（半球の半
径）を計算する。 【効果】 孔食モニター装置で得られたデータの極値統
計処理により、孔食深さを、高精度に算出することが可
能とされる。
を、運転、通水を休止することなく、非破壊にて精度良
く推定する。 【構成】 熱交換器又は配管に複数の前記モニター装置
を設け、各モニター装置の電流値より腐食生成物層の抵
抗定数Ｋ2'を求める。孔食部の形状を例えば、半球と
し、孔食半球表面で均一に腐食反応が進行するものと
し、この反応抵抗定数Ｋ1 を予め実験で求めておく。こ
のＫ1 ，Ｋ2'より腐食電流値を計算し、この電流値に基
づく腐食量を積算することにより孔食深さ（半球の半
径）を計算する。 【効果】 孔食モニター装置で得られたデータの極値統
計処理により、孔食深さを、高精度に算出することが可
能とされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属部材の孔食深さ算出
方法に係り、特に、熱交換器又は配管等の局部腐食によ
る孔食（侵食）深さを、当該設備の運転、通水を休止す
ることなく、非破壊にて精度良く算出することができる
孔食深さ算出方法に関する。
方法に係り、特に、熱交換器又は配管等の局部腐食によ
る孔食（侵食）深さを、当該設備の運転、通水を休止す
ることなく、非破壊にて精度良く算出することができる
孔食深さ算出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】配管や熱交換器などにおいて局部腐食が
進行して孔食深さが増し、それが貫通に至るとプラント
の操業停止など不測の事態を生ずることがあるため、局
部腐食、即ち孔食の深さを推定する技術が求められてい
る。
進行して孔食深さが増し、それが貫通に至るとプラント
の操業停止など不測の事態を生ずることがあるため、局
部腐食、即ち孔食の深さを推定する技術が求められてい
る。
【０００３】従来、熱交換器又は配管の寿命は、当該設
備の運転、通水を休止してその一部をサンプリングし、
サンプルの孔食深さを測定することにより推定してい
た。
備の運転、通水を休止してその一部をサンプリングし、
サンプルの孔食深さを測定することにより推定してい
た。
【０００４】しかしながら、上記従来の方法では、設備
の運転を休止し、かつその一部をサンプリングするため
に破壊しなければならないことから、工場の操業に影響
を及ぼすという欠点がある。しかも、測定結果が出るま
でに多大の時間、労力、費用がかかるという欠点もあ
る。
の運転を休止し、かつその一部をサンプリングするため
に破壊しなければならないことから、工場の操業に影響
を及ぼすという欠点がある。しかも、測定結果が出るま
でに多大の時間、労力、費用がかかるという欠点もあ
る。
【０００５】このような欠点を解決し、金属の局部腐食
の進行速度をモニターすることにより、その孔食深さを
推定することが可能な方法として、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電気的に接触させ
て、両者の間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方法がある（特開平２
−３１０４５２号）。
の進行速度をモニターすることにより、その孔食深さを
推定することが可能な方法として、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電気的に接触させ
て、両者の間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方法がある（特開平２
−３１０４５２号）。
【０００６】以下に、特開平２−３１０４５２号のモニ
タリング方法について図２を参照して説明する。
タリング方法について図２を参照して説明する。
【０００７】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。
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。
【０００８】特開平２−３１０４５２号の方法では、図
２に示す如く、当該金属部材３０と同一材質の例えば円
柱状の金属片３２を例えば円形凹穴よりなる液溜部３４
内に挿入配置して液溜部３４内に模擬的に局部腐食の状
態を作る。なお、３３は塩化ビニル等の非腐食性の部材
であり、該部材３３の図の上面側に水系媒体が流通され
る。
２に示す如く、当該金属部材３０と同一材質の例えば円
柱状の金属片３２を例えば円形凹穴よりなる液溜部３４
内に挿入配置して液溜部３４内に模擬的に局部腐食の状
態を作る。なお、３３は塩化ビニル等の非腐食性の部材
であり、該部材３３の図の上面側に水系媒体が流通され
る。
【０００９】この水系媒体は腐食生成物Ｓ及び小孔状の
液絡部４０を介して液溜部３４内の水系媒体を徐々に更
新する。
液絡部４０を介して液溜部３４内の水系媒体を徐々に更
新する。
【００１０】カソードとなる金属部材３０とアノードと
なる金属片３２とをリード線３６で電気的に接続し、こ
のリード線に流れる電流を電流計３８で測定し、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。
なる金属片３２とをリード線３６で電気的に接続し、こ
のリード線に流れる電流を電流計３８で測定し、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。
【００１１】上記特開平２−３１０４５２号の方法によ
れば、設備の運転を休止することなく、非破壊にて孔食
をリアルタイムで推定することが可能とされる。
れば、設備の運転を休止することなく、非破壊にて孔食
をリアルタイムで推定することが可能とされる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
２−３１０４５２号の方法では、短いテストチューブを
用いるモニター装置により得られたアノード電流から直
接に孔食深さを求めるものであるため、得られた測定値
に対して、様々な大きさの熱交換器や長さの異なる実際
の配管では、現実の孔食深さと大幅に異なることがあ
る。
２−３１０４５２号の方法では、短いテストチューブを
用いるモニター装置により得られたアノード電流から直
接に孔食深さを求めるものであるため、得られた測定値
に対して、様々な大きさの熱交換器や長さの異なる実際
の配管では、現実の孔食深さと大幅に異なることがあ
る。
【００１３】本発明は、測定値の精度を大幅に高め、任
意の時点（過去、現在及び将来）における孔食深さを正
確に算出し得る孔食深さ算出方法を提供することを目的
とする。
意の時点（過去、現在及び将来）における孔食深さを正
確に算出し得る孔食深さ算出方法を提供することを目的
とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明の孔食深さ算出方
法は、水系媒体に接する熱交換器又は配管等の金属部材
の孔食深さを算出する方法であって、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電気的に接触させて、両者の
間に流れる電流を測定して金属部材の孔食深さを算出す
る方法において、予め前記金属部材の腐食反応の抵抗定
数を求めておくと共に、前記金属部材に複数の前記モニ
ター装置を設け、各モニター装置の電流値及び前記金属
部材の腐食反応の抵抗定数に基いて前記金属部材の腐食
生成物の抵抗係数を求め、該腐食反応の抵抗定数と、腐
食生成物の抵抗定数と、前記金属部材と水系媒体との接
触により生じる電位差とに基いて孔食深さを算出するこ
とを特徴とするものである。
法は、水系媒体に接する熱交換器又は配管等の金属部材
の孔食深さを算出する方法であって、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電気的に接触させて、両者の
間に流れる電流を測定して金属部材の孔食深さを算出す
る方法において、予め前記金属部材の腐食反応の抵抗定
数を求めておくと共に、前記金属部材に複数の前記モニ
ター装置を設け、各モニター装置の電流値及び前記金属
部材の腐食反応の抵抗定数に基いて前記金属部材の腐食
生成物の抵抗係数を求め、該腐食反応の抵抗定数と、腐
食生成物の抵抗定数と、前記金属部材と水系媒体との接
触により生じる電位差とに基いて孔食深さを算出するこ
とを特徴とするものである。
【００１５】
【作用】孔食は半球状や円錐状など種々の形態で進行す
ることが知られているが、以下ではもっとも一般的な形
態として半球状で進行した場合を例に説明する。
ることが知られているが、以下ではもっとも一般的な形
態として半球状で進行した場合を例に説明する。
【００１６】本発明は、図６に示した孔食モデルに基い
て孔食の深さを算出する方法である。図６において、半
球状の孔食部５０が生じており、この孔食部５０を均一
厚さの腐食生成物層５１が蓋をする如く覆っている。孔
食部以外の部分では金属部材が保護皮膜で被われてお
り、金属部材と水系媒体とは直接には接していない。
て孔食の深さを算出する方法である。図６において、半
球状の孔食部５０が生じており、この孔食部５０を均一
厚さの腐食生成物層５１が蓋をする如く覆っている。孔
食部以外の部分では金属部材が保護皮膜で被われてお
り、金属部材と水系媒体とは直接には接していない。
【００１７】孔食部においては、金属部材と水系媒体と
が接することにより両者間に電位差が生じる。この電位
差を、孔食部５０の表面（半球状の表面）における腐食
反応の抵抗と、前記腐食生成物層（錆）５１の抵抗との
合計の抵抗で除算することにより、該孔食部の表面を流
れる電流が算出される。この電流値と時間との積に対し
さらにファラデー定数を乗ずると共に金属の反応関与価
電子数及び金属の原子量で除することにより腐食量が算
出される。このモデルの場合、孔食部を半球状と扱うこ
とにより、総腐食量（即ち孔食部の半球の体積）から孔
食部の半球の半径が算出される。
が接することにより両者間に電位差が生じる。この電位
差を、孔食部５０の表面（半球状の表面）における腐食
反応の抵抗と、前記腐食生成物層（錆）５１の抵抗との
合計の抵抗で除算することにより、該孔食部の表面を流
れる電流が算出される。この電流値と時間との積に対し
さらにファラデー定数を乗ずると共に金属の反応関与価
電子数及び金属の原子量で除することにより腐食量が算
出される。このモデルの場合、孔食部を半球状と扱うこ
とにより、総腐食量（即ち孔食部の半球の体積）から孔
食部の半球の半径が算出される。
【００１８】前記孔食部は時々刻々と成長するものであ
るが、以下の説明では、ある１日（２４時間）の間は一
定の電流が流れて腐食が進行し、次の１日（２４時間）
にはこの通電により拡径した孔食部に対しその表面積
（孔食部の半球の表面積）に見合った定電流が流れるも
のとして扱っている。
るが、以下の説明では、ある１日（２４時間）の間は一
定の電流が流れて腐食が進行し、次の１日（２４時間）
にはこの通電により拡径した孔食部に対しその表面積
（孔食部の半球の表面積）に見合った定電流が流れるも
のとして扱っている。
【００１９】本発明では、前記の腐食反応の抵抗定数と
腐食生成物の抵抗定数とを、後述の如くしてモニター装
置によって実測された電流値から計算により算出する。
腐食生成物の抵抗定数とを、後述の如くしてモニター装
置によって実測された電流値から計算により算出する。
【００２０】１．孔食進行モデル 防食被膜を有した金属部材が腐食する場合、何らかの原
因で防食被膜にピンホール状の破壊が生じ、該ピンホー
ルを中心として半球状に凹食（孔食）が図６の如く徐々
に進行する。そして図６に示す如く、錆（腐食生成物）
５１が孔食部分を覆う。
因で防食被膜にピンホール状の破壊が生じ、該ピンホー
ルを中心として半球状に凹食（孔食）が図６の如く徐々
に進行する。そして図６に示す如く、錆（腐食生成物）
５１が孔食部分を覆う。
【００２１】金属部材５２の孔食深さを予測するための
モデルにおいては、前述の通り、孔食部分５０は半球で
あるとし、また、錆５１は正確に円盤形状であるとす
る。この半球の半径をｒとし、錆の高さをｈとする。
モデルにおいては、前述の通り、孔食部分５０は半球で
あるとし、また、錆５１は正確に円盤形状であるとす
る。この半球の半径をｒとし、錆の高さをｈとする。
【００２２】２．孔食抵抗値Ｒｔ 防食被膜の破壊によって金属部材の水系媒体（液）との
接液界面に電位差Ｅｐｔが生じ、液と金属部材との間に
電流Ｉｔが流れる。この液と金属部材との間に流れる電
流は、錆の抵抗及び液と金属部材との接液界面の反応抵
抗を受ける。
接液界面に電位差Ｅｐｔが生じ、液と金属部材との間に
電流Ｉｔが流れる。この液と金属部材との間に流れる電
流は、錆の抵抗及び液と金属部材との接液界面の反応抵
抗を受ける。
【００２３】これらの抵抗の和を孔食抵抗値Ｒｔとする
と、 Ｒｔ＝（反応抵抗）＋（錆抵抗） …（１） である。この反応抵抗は、接液界面の面積（孔食部分５
０の半球の表面積）２πｒ2 に反比例する。従って、比
例定数をＫ1 とすると、反応抵抗はＫ1 ／２πｒ2 と表
わされる。
と、 Ｒｔ＝（反応抵抗）＋（錆抵抗） …（１） である。この反応抵抗は、接液界面の面積（孔食部分５
０の半球の表面積）２πｒ2 に反比例する。従って、比
例定数をＫ1 とすると、反応抵抗はＫ1 ／２πｒ2 と表
わされる。
【００２４】また、錆抵抗は、錆の高さｈに比例する。
錆の高さｈは、（錆の体積）／（錆の底面積）であり、
錆の体積は、孔食された金属の総体積２πｒ3 ／３（半
球の体積）に金属の密度ｄと錆の密度ｄ’との比を乗じ
て求まる。
錆の高さｈは、（錆の体積）／（錆の底面積）であり、
錆の体積は、孔食された金属の総体積２πｒ3 ／３（半
球の体積）に金属の密度ｄと錆の密度ｄ’との比を乗じ
て求まる。
【００２５】つまり、錆の高さｈは、 ｈ＝（（２／３）πｒ3 ｄ／ｄ’）／πｒ2 …（２） であり、錆の線抵抗比例定数をＫ2 とすると、錆抵抗は
Ｋ2 ・ｈとなる。
Ｋ2 ・ｈとなる。
【００２６】従って、前記Ｒｔは、 Ｒｔ＝（反応抵抗）＋（錆抵抗） ＝Ｋ1 ／（半球表面積）＋Ｋ2・ｈ ＝Ｋ1 ／２πｒ2 ＋Ｋ2・（（２／３）πｒ3 ｄ／ｄ')／πｒ2 となる。右辺第２項におけるＫ2 ／ｄ’をＫ2'とおく
と、 Ｒｔ＝Ｋ1 ／２πｒ2 ＋Ｋ2'・（２／３）πｒ3 ｄ／πｒ2 ＝Ｋ1 ／２πｒ2 ＋Ｋ2'・（２／３）ｒ・ｄ …（３） となる。ただし Ｋ1 ：比例定数すなわち、腐食反応の
抵抗定数（Ω・ｍｍ2) Ｋ2'：比例定数すなわち錆の抵抗係数（Ω／mm・(mg/mm
3)) ｒ ：孔食の半径 ｄ ：鉄などの金属の密度（ｍｇ／ｍｍ3) なお、式の意味は、 Ｒｔ＝Ｋ1 ／（アノード面積） ＋Ｋ2'・（腐食金属量）／（孔食間口面積） …（４） ということになる。
と、 Ｒｔ＝Ｋ1 ／２πｒ2 ＋Ｋ2'・（２／３）πｒ3 ｄ／πｒ2 ＝Ｋ1 ／２πｒ2 ＋Ｋ2'・（２／３）ｒ・ｄ …（３） となる。ただし Ｋ1 ：比例定数すなわち、腐食反応の
抵抗定数（Ω・ｍｍ2) Ｋ2'：比例定数すなわち錆の抵抗係数（Ω／mm・(mg/mm
3)) ｒ ：孔食の半径 ｄ ：鉄などの金属の密度（ｍｇ／ｍｍ3) なお、式の意味は、 Ｒｔ＝Ｋ1 ／（アノード面積） ＋Ｋ2'・（腐食金属量）／（孔食間口面積） …（４） ということになる。
【００２７】３．腐食反応の抵抗及び錆の抵抗係数 このＫ1 は直線分極抵抗法、インピーダンス測定法、定
電位分極測定法、定電流分極測定法などにより求めるこ
とができる。
電位分極測定法、定電流分極測定法などにより求めるこ
とができる。
【００２８】Ｋ2'は局部腐食モニターにより求めること
ができる。即ち、オーム則通りΔＥ＝Ｉｔ・Ｒｔであ
り、ΔＥ、Ｉｔは実測できるからＲｔが求まる。式
（３）において右辺のＫ1 、ｒ、ｄが既知であるから、
式（３）よりＫ2'が求まる。
ができる。即ち、オーム則通りΔＥ＝Ｉｔ・Ｒｔであ
り、ΔＥ、Ｉｔは実測できるからＲｔが求まる。式
（３）において右辺のＫ1 、ｒ、ｄが既知であるから、
式（３）よりＫ2'が求まる。
【００２９】このようにして、腐食反応の抵抗及び腐食
生成物（錆）の抵抗（抵抗係数）が求まる。
４．孔食電圧ΔＥ、孔食電流Ｉｔから孔食量の算出 Ｉj なる電流が１日間流れたときの孔食量Ｗj は次のよ
うにして求められる。 Ｗj ＝Ｉj ・（３６００・２４）・（Ｍ／２Ｆ） …（５） Ｍ：鉄などの金属の原子量 Ｆ：ファラデー定数 孔食が発生した時点から１日目（０〜２４時間の間）は
平均してＩ1 なる電流が流れ、２日目（２４時間〜４８
時間の間）は平均してＩ2 なる電流が流れ、３日目（４
８時間〜７２時間の間）はＩ3 なる電流が流れ、…ｊ日
目にはＩj なる電流が流れたものとすると、孔食開始か
らｎ日経過後の腐食総量Ｇn は
生成物（錆）の抵抗（抵抗係数）が求まる。
４．孔食電圧ΔＥ、孔食電流Ｉｔから孔食量の算出 Ｉj なる電流が１日間流れたときの孔食量Ｗj は次のよ
うにして求められる。 Ｗj ＝Ｉj ・（３６００・２４）・（Ｍ／２Ｆ） …（５） Ｍ：鉄などの金属の原子量 Ｆ：ファラデー定数 孔食が発生した時点から１日目（０〜２４時間の間）は
平均してＩ1 なる電流が流れ、２日目（２４時間〜４８
時間の間）は平均してＩ2 なる電流が流れ、３日目（４
８時間〜７２時間の間）はＩ3 なる電流が流れ、…ｊ日
目にはＩj なる電流が流れたものとすると、孔食開始か
らｎ日経過後の腐食総量Ｇn は
【００３０】
【数１】
【００３１】となる。
【００３２】本発明では、このＩj を前記Ｋ1 ，Ｋ2'に
基いて算出する。
基いて算出する。
【００３３】そこで、Ｉ1 ，Ｉ2 ，…の算出方法を次に
順次に説明する。
順次に説明する。
【００３４】 孔食発生時（時間ｔ＝０）における電
流Ｉ０ 孔食発生時のアノード面積＝Ａとする。このＡは極々微
小な値（例えば０．０００１ｍｍ２ ）とする。孔食深
さｒ0 ＝０とする。
流Ｉ０ 孔食発生時のアノード面積＝Ａとする。このＡは極々微
小な値（例えば０．０００１ｍｍ２ ）とする。孔食深
さｒ0 ＝０とする。
【００３５】Ｉ＝ΔＥ／Ｒｔであり、従って、前記式
（４）より
（４）より
【００３６】
【数２】
【００３７】であるから、
【００３８】
【数３】
【００３９】 孔食発生１日後（２４時間後）。この
２４時間は、
２４時間は、
【００４０】
【数４】
【００４１】が一定で流れ続け、その結果、孔食部は半
径ｒ1 になったものとする。
径ｒ1 になったものとする。
【００４２】この１日の間の腐食量 Ｗ1 ＝Ｉ0 ・（3600・２４）・（Ｍ／２Ｆ）＝（２／３）πｒ1 3ｄ…（９） （Ｍ：金属の原子量、Ｆ：ファラデー定数） （ｒ2 ：２日目の最後の時点での孔食深さ、ｄ：金属の
密度） 腐食総量Ｇ1 ＝Ｗ1 であり、孔食部は半球であるから、
（孔食深さ）は（半球の半径）に等しい。即ち、 孔食深さｒ1 ＝（３Ｗ1/２πｄ）1/3 ＝（３Ｇ1/２πｄ）1/3 …（１０） である。
密度） 腐食総量Ｇ1 ＝Ｗ1 であり、孔食部は半球であるから、
（孔食深さ）は（半球の半径）に等しい。即ち、 孔食深さｒ1 ＝（３Ｗ1/２πｄ）1/3 ＝（３Ｇ1/２πｄ）1/3 …（１０） である。
【００４３】 孔食発生２日後（４８時間後） この新たな２４時間において、流れる電流Ｉ1 は、その
ときの孔食部の半径がｒ1 になっているため、（７）式
においてｒ＝ｒ1 とおくことにより、次の通りとなる。
ときの孔食部の半径がｒ1 になっているため、（７）式
においてｒ＝ｒ1 とおくことにより、次の通りとなる。
【００４４】
【数５】
【００４５】孔食発生２日目（２４時間〜４８時間の
間）はＩ1 が１日間（２４時間）一定で流れ続ける。こ
の１日間の腐食量Ｗ2 は Ｗ2 ＝Ｉ1 ・（３６００・２４）・（Ｍ／２Ｆ）であ
り、 腐食総量Ｇ2 ＝Ｗ2 ＋Ｗ1 ＝（２／３）πｒ2 3ｄ であ
るから、孔食深さｒ2は次式により求められる。
間）はＩ1 が１日間（２４時間）一定で流れ続ける。こ
の１日間の腐食量Ｗ2 は Ｗ2 ＝Ｉ1 ・（３６００・２４）・（Ｍ／２Ｆ）であ
り、 腐食総量Ｇ2 ＝Ｗ2 ＋Ｗ1 ＝（２／３）πｒ2 3ｄ であ
るから、孔食深さｒ2は次式により求められる。
【００４６】 ｒ2 ＝（３Ｇ2 ／２πｄ）1/3 …（１２） 孔食発生３日目は、同様にして次の電流Ｉ2 が１日
間（２４時間）一定で流れ続け、その２４時間の腐食量
Ｗ3 は次の通りとなる。
間（２４時間）一定で流れ続け、その２４時間の腐食量
Ｗ3 は次の通りとなる。
【００４７】
【数６】
【００４８】 Ｗ3 ＝Ｉ2 ・（３６００・２４）・（Ｍ／２Ｆ） 孔食発生３日後の腐食総量Ｇ3 ＝Ｗ3 ＋Ｗ2 ＋Ｗ1 であ
るから、孔食深さｒ3は次式により求められる。
るから、孔食深さｒ3は次式により求められる。
【００４９】 ｒ2 ＝（３Ｇ3 ／２πｄ）1/3 …（１４） 孔食発生ｎ日後においては、（ｎ−１）日目にＩ
n-1 なる電流が１日間（２４時間）にわたって一定に流
れ、この１日間で新たにＷn なる量だけ腐食が進行した
ことによって、腐食総量はＧn となる。Ｗn ＝Ｉn-1 ・
（３６００・２４）・（Ｍ／２Ｆ）であるから、Ｇn は
次の通りである。
n-1 なる電流が１日間（２４時間）にわたって一定に流
れ、この１日間で新たにＷn なる量だけ腐食が進行した
ことによって、腐食総量はＧn となる。Ｗn ＝Ｉn-1 ・
（３６００・２４）・（Ｍ／２Ｆ）であるから、Ｇn は
次の通りである。
【００５０】
【数７】
【００５１】このように、ｒ1 ，ｒ2 ，ｒ3 …及びＩ
0 ，Ｉ1 ，Ｉ2 …を順次に計算し、これを式（２５）に
代入して積算することにより任意のｎ日経過後の孔食深
さｒnを計算することができる。
0 ，Ｉ1 ，Ｉ2 …を順次に計算し、これを式（２５）に
代入して積算することにより任意のｎ日経過後の孔食深
さｒnを計算することができる。
【００５２】以上の説明では、孔食部が半球状で進行す
ると仮定した場合の計算方法を説明したが、孔食部が円
錐状やコンタクトレンズ状で進行する場合でも、同様の
考え方で計算することができる。
ると仮定した場合の計算方法を説明したが、孔食部が円
錐状やコンタクトレンズ状で進行する場合でも、同様の
考え方で計算することができる。
【００５３】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明を具体的に説明
する。
する。
【００５４】実施例１ 図１に示す試験装置を用いて試験を行なった。
【００５５】図１において、１０は試験水槽（１００
リットル容）、１２は補給水タンク（２００ リットル
容）であり、補給水タンク１２内の試験水はポンプ１４
Ａを備える配管１４を経て試験水槽１０に送給される。
１６は試験水槽１０のオーバーフロー管である。
リットル容）、１２は補給水タンク（２００ リットル
容）であり、補給水タンク１２内の試験水はポンプ１４
Ａを備える配管１４を経て試験水槽１０に送給される。
１６は試験水槽１０のオーバーフロー管である。
【００５６】１，２，３は試料チューブであり、それぞ
れ両端部にジョイント１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，
３Ｂを設け、試験水槽１０内の試験水が循環されるよう
に、ポンプ１８Ａ，バルブ１８Ｂ，流量計１８Ｃを備え
る配管１８及び配管２０，２２，２４で直列に接続し
た。各試料チューブ１，２，３に設けた液溜部のうち、
下流側のジョイント１Ｂ，２Ｂ，３Ｂに、それぞれ局部
腐食モニターを設けた。各局部腐食モニターは、図２に
示す構成と同一とされている。これらのモニターは、電
極部（接液面）が上向きとなるようにジョイント１Ｂ，
２Ｂ，３Ｂの液溜部（図１では図示なし。）に挿入され
た金属片（チューブ１，２，３と同材質の金属片。）よ
りなるセンサ部１ａ，２ａ，３ａと、このセンサ部１
ａ，２ａ，３ａと試料チューブ（腐食が推定される金属
部材。）１，２，３とを連絡するリード線１ｂ，２ｂ，
３ｂと、各リード線１ｂ，２ｂ，３ｂに設けられた電流
計１ｃ，２ｃ，３ｃとで主に構成される。以下におい
て、試料チューブ１に設けられた第１のモニター装置の
測定データにを付し、試料チューブ２に設けられた第
２のモニター装置の測定データにを付し、試料チュー
ブ３に設けられた第３のモニター装置の測定データに
を付す。
れ両端部にジョイント１Ａ，１Ｂ，２Ａ，２Ｂ，３Ａ，
３Ｂを設け、試験水槽１０内の試験水が循環されるよう
に、ポンプ１８Ａ，バルブ１８Ｂ，流量計１８Ｃを備え
る配管１８及び配管２０，２２，２４で直列に接続し
た。各試料チューブ１，２，３に設けた液溜部のうち、
下流側のジョイント１Ｂ，２Ｂ，３Ｂに、それぞれ局部
腐食モニターを設けた。各局部腐食モニターは、図２に
示す構成と同一とされている。これらのモニターは、電
極部（接液面）が上向きとなるようにジョイント１Ｂ，
２Ｂ，３Ｂの液溜部（図１では図示なし。）に挿入され
た金属片（チューブ１，２，３と同材質の金属片。）よ
りなるセンサ部１ａ，２ａ，３ａと、このセンサ部１
ａ，２ａ，３ａと試料チューブ（腐食が推定される金属
部材。）１，２，３とを連絡するリード線１ｂ，２ｂ，
３ｂと、各リード線１ｂ，２ｂ，３ｂに設けられた電流
計１ｃ，２ｃ，３ｃとで主に構成される。以下におい
て、試料チューブ１に設けられた第１のモニター装置の
測定データにを付し、試料チューブ２に設けられた第
２のモニター装置の測定データにを付し、試料チュー
ブ３に設けられた第３のモニター装置の測定データに
を付す。
【００５７】なお、各試料チューブ１，２，３は、それ
ぞれ、長さ１ｍ、外径１９ｍｍ、肉厚２ｍｍのＳＴＢ−
３５製のものであり、予めトルエンで脱脂処理した後、
ヘキサメタリン酸ソーダを全リン酸として１００ｍｇ／
１及び亜鉛塩を亜鉛として２０ｍｇ／１含む防食剤を２
４時間通水して基礎処理を施した。
ぞれ、長さ１ｍ、外径１９ｍｍ、肉厚２ｍｍのＳＴＢ−
３５製のものであり、予めトルエンで脱脂処理した後、
ヘキサメタリン酸ソーダを全リン酸として１００ｍｇ／
１及び亜鉛塩を亜鉛として２０ｍｇ／１含む防食剤を２
４時間通水して基礎処理を施した。
【００５８】また、試験水は下記水質の水に、１−ヒド
ロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸を全リン酸と
して７ｍｇ／１を配合してなる合成水である。
ロキシエチリデン−１，１−ジホスホン酸を全リン酸と
して７ｍｇ／１を配合してなる合成水である。
【００５９】試験水水質 Ｍアルカリ度＝１５０ｍｇ・ＣａＣＯ3 ／１ カルシウム硬度＝２５０ｍｇ・ＣａＣＯ3 ／１ マグネシウム硬度＝１００ｍｇ・ＭｇＣＯ3 ／１ ＳｉＯ2 濃度＝１００ｍｇ／１ このような試験装置により、流量計１８Ｃで試料チュー
ブ１，２，３内の流速が０．３ｍ／ｓｅｃとなるように
調整して、ポンプ１８Ａにより、試験水槽１０内の試験
水（水温３０℃）を配管１８、試料チューブ１、配管２
０、試料チューブ２、配管２２、試料チューブ３及び配
管２４を経て循環させた。なお、試験水槽１０には、補
給水タンク１２から、補給水（試験水と同水質）を滞留
時間が１２０時間となるようにポンプ１４Ａで配管１４
より補給した。試験水槽１０は補給水が入ると、オーバ
ーフロー管１６よりオーバーフローする構造とした。
ブ１，２，３内の流速が０．３ｍ／ｓｅｃとなるように
調整して、ポンプ１８Ａにより、試験水槽１０内の試験
水（水温３０℃）を配管１８、試料チューブ１、配管２
０、試料チューブ２、配管２２、試料チューブ３及び配
管２４を経て循環させた。なお、試験水槽１０には、補
給水タンク１２から、補給水（試験水と同水質）を滞留
時間が１２０時間となるようにポンプ１４Ａで配管１４
より補給した。試験水槽１０は補給水が入ると、オーバ
ーフロー管１６よりオーバーフローする構造とした。
【００６０】このようにして各局部腐食モニターのリー
ド線１ｂ，２ｂ，３ｂを流れるアノード電流をそれぞれ
電流計１ｃ，２ｃ，３ｃで６０日間にわたり測定した。
測定結果を図３に示す。この結果からＫ2'を計算した。
結果は表２の通りである。
ド線１ｂ，２ｂ，３ｂを流れるアノード電流をそれぞれ
電流計１ｃ，２ｃ，３ｃで６０日間にわたり測定した。
測定結果を図３に示す。この結果からＫ2'を計算した。
結果は表２の通りである。
【００６１】また、上記測定結果から前記特開平２−３
１０４５２号の方法に従って、アノード電流測定値を孔
食モデル式に代入して求めた孔食深さ推定値を図４及び
表１に示す。
１０４５２号の方法に従って、アノード電流測定値を孔
食モデル式に代入して求めた孔食深さ推定値を図４及び
表１に示す。
【００６２】ところで、この金属は鉄であり、Ｋ1 は４
７０００Ω・ｍｍ2 であった。このＫ1 値を前記表１の
Ｋ2'値に基いてｒ90を算出した。なお、Ａ値（初期孔食
のピンホールの面積）は０．０００１ｍｍ2 とした。こ
のＡの値は０．１ｍｍ2 や０．００００００１ｍｍ2 な
ど桁を変えてもｒ360 には殆ど影響しない。
７０００Ω・ｍｍ2 であった。このＫ1 値を前記表１の
Ｋ2'値に基いてｒ90を算出した。なお、Ａ値（初期孔食
のピンホールの面積）は０．０００１ｍｍ2 とした。こ
のＡの値は０．１ｍｍ2 や０．００００００１ｍｍ2 な
ど桁を変えてもｒ360 には殆ど影響しない。
【００６３】この算出値を極値統計することにより最大
孔食深さを算出した。極値統計は市販ソフト（腐食防食
協会監修「ＥＶＡＮ」）を用いて計算した。この時の最
大侵食量推定−Ｇｕｍｂｅｌ確率紙プロットは図５に示
す通りである。
孔食深さを算出した。極値統計は市販ソフト（腐食防食
協会監修「ＥＶＡＮ」）を用いて計算した。この時の最
大侵食量推定−Ｇｕｍｂｅｌ確率紙プロットは図５に示
す通りである。
【００６４】なお、各設定値を下記に示す。
【００６５】ｙ：二重指数最大値分布規準化変数 Ｆ（ｙ）：累積確率＝ｅ（−ｅ（−ｙ）） Ｔ：再帰期間 Ｌ１：１試料中の最大孔食量の推定分布直線 ｙ＝（Ｘ−λ）／α λ＝０．１７６９９ α＝０．０９２１８ その結果、再帰期間Ｔ＝３０で、実機推定最大侵食量最
頻値点値Ｘｍａｘ＝０．４２５ｍｍという値が得られ
た。
頻値点値Ｘｍａｘ＝０．４２５ｍｍという値が得られ
た。
【００６６】この値を、最大孔食深さの実測値（０．４
１ｍｍ）と共に図４にプロットした。また、各値の比較
結果を表１，２に示す。
１ｍｍ）と共に図４にプロットした。また、各値の比較
結果を表１，２に示す。
【００６７】
【表１】
【００６８】
【表２】
【００６９】以上の結果から次のことが明らかである。
即ち、特開平２−３１０４５２号の方法では、孔食深さ
の推定値は０．１８２〜０．２８５ｍｍとバラツキが大
きく、最大孔食深さの実測値０．４１ｍｍに対して−５
５．６〜−３０．５％（平均−３９．８％）と大きな誤
差がある。
即ち、特開平２−３１０４５２号の方法では、孔食深さ
の推定値は０．１８２〜０．２８５ｍｍとバラツキが大
きく、最大孔食深さの実測値０．４１ｍｍに対して−５
５．６〜−３０．５％（平均−３９．８％）と大きな誤
差がある。
【００７０】これに対して、本発明方法に従って、Ｋ
1 ，ΔＥ及び複数個（本実施例では３個）の局部腐食モ
ニターのアノード電流測定値から求めたＫ2'に基いて孔
食深さｒ90を算出し、各ｒ90値を極値統計処理すること
により得られる推定値は０．４２７ｍｍであり、実測値
０．４１ｍｍに対して＋４．１％のきわめて小さい誤差
で推定することができた。
1 ，ΔＥ及び複数個（本実施例では３個）の局部腐食モ
ニターのアノード電流測定値から求めたＫ2'に基いて孔
食深さｒ90を算出し、各ｒ90値を極値統計処理すること
により得られる推定値は０．４２７ｍｍであり、実測値
０．４１ｍｍに対して＋４．１％のきわめて小さい誤差
で推定することができた。
【００７１】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の孔食深さ算
出方法によれば、熱交換器や配管の運転、通水を休止す
ることなく、非破壊にて、該熱交換器や配管の局部腐食
による任意の時点における孔食深さを、精度良く推定す
ることが可能とされる。
出方法によれば、熱交換器や配管の運転、通水を休止す
ることなく、非破壊にて、該熱交換器や配管の局部腐食
による任意の時点における孔食深さを、精度良く推定す
ることが可能とされる。
【００７２】本発明の方法によれば、孔食深さを正確に
算出することで孔食の進行状況を当該設備の運転中にリ
アルタイムで容易かつ正確に推定することができること
から 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。
算出することで孔食の進行状況を当該設備の運転中にリ
アルタイムで容易かつ正確に推定することができること
から 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。
【００７３】 局部腐食の進行状況から、余寿命の推
定が可能となる。
定が可能となる。
【００７４】 運転停止時の検査が不要となる。
【００７５】 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。
然に防止できるようになる。
【００７６】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。
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。
【図１】実施例１における試験装置を示す断面図であ
る。
る。
【図２】従来のモニタリング方法を示す断面図である。
【図３】実施例１におけるアノード電流の測定値を示す
グラフである。
グラフである。
【図４】実施例１における孔食深さの推定値及び実測値
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図５】極値統計確率紙プロットを示すグラフである。
【図６】孔食モデルを示す断面図である。
１，２，３ 試料チューブ １Ｂ，２Ｂ，３Ｂ ジョイント １ａ，２ａ，３ａ センサ部 １ｂ，２ｂ，３ｂ リード線 １ｃ，２ｃ，３ｃ 電流計 １０ 試験水槽 １２ 補給水タンク １４Ａ，１８Ａ ポンプ １８Ｃ 流量計
Claims (1)
- 【請求項１】 水系媒体に接する熱交換器又は配管等の
金属部材の孔食深さを算出する方法であって、 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電気的に接触させて、両者
の間に流れる電流を測定して金属部材の孔食深さを算出
する方法において、 予め前記金属部材の腐食反応の抵抗定数を求めておくと
共に、 前記金属部材に複数の前記モニター装置を設け、各モニ
ター装置の電流値及び前記金属部材の腐食反応の抵抗定
数に基いて前記金属部材の腐食生成物の抵抗係数を求
め、 該腐食反応の抵抗定数と、腐食生成物の抵抗定数と、前
記金属部材と水系媒体との接触により生じる電位差とに
基いて孔食深さを算出することを特徴とする孔食深さ算
出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1774592A JP2976666B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 孔食深さ算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1774592A JP2976666B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 孔食深さ算出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05215707A true JPH05215707A (ja) | 1993-08-24 |
| JP2976666B2 JP2976666B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=11952286
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1774592A Expired - Lifetime JP2976666B2 (ja) | 1992-02-03 | 1992-02-03 | 孔食深さ算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2976666B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2221601A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-25 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Pitting corrosion diagnostic method and apparatus for stainless steel and for seawater pump using stainless steel as a structural member |
| JP2011102790A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-05-26 | Jfe Steel Corp | 缶成型体の内容物に対する耐腐食性を迅速に評価する方法 |
| JP2015132581A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | すきま腐食試験方法およびすきま腐食試験装置 |
| CN107807087A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-03-16 | 湖南工业大学 | 腐蚀实验装置及其腐蚀实验方法 |
-
1992
- 1992-02-03 JP JP1774592A patent/JP2976666B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2221601A1 (en) * | 2009-02-24 | 2010-08-25 | Hitachi Plant Technologies, Ltd. | Pitting corrosion diagnostic method and apparatus for stainless steel and for seawater pump using stainless steel as a structural member |
| JP2011102790A (ja) * | 2009-10-16 | 2011-05-26 | Jfe Steel Corp | 缶成型体の内容物に対する耐腐食性を迅速に評価する方法 |
| JP2015132581A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 新日鐵住金ステンレス株式会社 | すきま腐食試験方法およびすきま腐食試験装置 |
| CN107807087A (zh) * | 2017-11-14 | 2018-03-16 | 湖南工业大学 | 腐蚀实验装置及其腐蚀实验方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2976666B2 (ja) | 1999-11-10 |
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