JPH05232075A - 腐食電位測定電極装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】試料極と照合電極を一体構造として、従来２つ
の電極を別々に試験槽に設置して行っていた腐食電位測
定を、一体の電極によって実施でき、取扱いも簡便な腐
食電位測定電極装置を提供する。 【構成】高温高圧水中に電極を配置して高温高圧水中の
材料の腐食電位を測定する装置において、絶縁性の電極
容器の外面に少なくとも１つ以上の試料極を設けると共
に、前記電極容器の内部に前記高温高圧水と液絡する照
合電極を前記試料極と電極容器を介して一体に配設した
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は高温高圧水中下における
金属材料の腐食強度を電気化学的に測定するための腐食
電位測定電極装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、 100〜 340℃の高温高圧水中に
おいて使用する金属材料の腐食強度測定のために、当該
金属材料の電位を測定する場合には、測定対象材料と同
じ材料による試料極と、照合電極とを試験水中に配置
し、電位差計を用いて両電極間の電位差を測定してい
る。なお、高温高圧水中において材料の電位を測定する
方式には、室温下に設けた照合電極と被測定物を浸漬し
た試験水とを液絡させて測定する外部電極方式と、照合
電極の全体を被測定物を浸漬した試験水中に配設して測
定する内部電極方式とがある。

【０００３】前記外部電極方式は、照合電極の本体が置
かれた環境と測定試験対象との温度差、あるいは圧力差
等に基づく種々の電位差を誤差として含み、さらに温度
変化や圧力変化による測定試験対象の電極電位の相対的
変化の測定等においては使用範囲が大幅に制限されると
いう難点がある。一方、内部電極方式では前記外部電極
方式におけるような欠点はなく、貴金属、金属、難溶性
塩と共通陰イオンを含む電解質の水溶液との反応によっ
て、測定温度で一義的に決る熱力学的に意味のある平衡
電位が得られる。

【０００４】従って現在は、銀／塩化銀／塩化カリウム
水溶液を組み合わせた内部照合電極が多く使われている
が、水素の共存した高純度水溶液中では白金を用いた電
極も使うことができる。すなわち白金電極は、熱力学的
に一般的基準として扱われる水素の酸化還元電位を示す
ため、水素電極電位基準で試料の測定電位が直接得られ
る利点がある。

【０００５】図４の縦断面構成図は、内部電極方式によ
る高温高圧水中での腐食電位の測定例を示す。被測定物
である試料極１と、開口部にプラグ２を設けた電極容器
３内に配置した照合電極４の２つの電極を高温高圧水５
を導いた圧力容器等の試験槽６内に配置し、これら２つ
の電極からのリード線７，８を試験槽６の外部に引き出
す。

【０００６】試験槽６からのリード線７，８の引出し部
にはコナックスシール９等の方式を用い、ＰＴＦＥ等の
合成樹脂材料からなる絶縁物のパッキン10でシールし、
両リード線７，８間に電位差計11を接続して、電位差を
測定することにより試料極１の電位が得られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記した腐食電位測定
においては、試料極１と照合電極４の２つの電極を設置
するための試験槽６と、リード線７，８を引き出すため
に試験槽６の上部には広いスペースが必要であり、取付
け作業、特に２つの電極の配設に際して手間がかかる等
の支障があり、例えば原子力発電プラントの原子炉圧力
容器内での測定への適用も困難であるという課題があっ
た。

【０００８】本発明の目的とするところは、従来２つの
電極を別々に試験槽に設置して行っていた腐食電位測定
を、一体の電極によって実施でき、取扱いも簡便な腐食
電位測定電極装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】高温高圧水中に電極を配
置して高温高圧水中の材料の腐食電位を測定する装置に
おいて、絶縁物の電極容器の外面に少なくとも１つ以上
の試料極を設けると共に、前記電極容器の内部に前記高
温高圧水と液絡する照合電極を前記試料極と電極容器を
介して一体に配設したことを特徴とする。

【００１０】

【作用】１つ以上の試料極と照合電極を絶縁物の電極容
器において一体に配設した腐食電位測定電極装置は、試
験槽への取付け、位置決めが簡便で、各電極からのリー
ド線も一括して外部に引き出される。従って、適用範囲
が拡大する。また試料極、および照合電極からの夫々、
腐食電位および基準電位は、各リード線間の電位差を電
位差計を用いて測定することにより得られ、材料の腐食
電位が容易に測定できる。

【００１１】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明を省略する。図１は本発明
の第１実施例の縦断面構成図で、腐食電位測定電極装置
20の試料極21は測定対象材料でできており、円筒状のＰ
ＴＦＥ等の合成樹脂製の電極容器22内に封入、埋設さ
れ、試料極21の表面のみが電極容器22の外面に現われて
いる。

【００１２】また電極容器22の内部には銀塩化銀電極
（Ａｇ／ＡｇＣｌ）からなる照合電極23が設置され、こ
れと接続された銀製の導電棒24が電極容器22内に封入、
埋設されている。さらに、電極容器22の内部で前記照合
電極23の周囲には、塩化カリウム等の電解液25が満たさ
れ、電極容器22先端で試料極21近傍の開口部にはジルコ
ニア焼結体からなるプラグ２が嵌め込まれて液絡部を形
成し、腐食電位測定電極装置20の周囲にある高温高圧の
試験水５と電解液25とを連通させている。

【００１３】また試験極21に発生した電位を外部に導く
リード線26、および照合電極23に発生した基準電位を外
部に導くリード線27は、夫々２芯のＭＩケーブル28の芯
線29，30と接続していて、ＭＩケーブル28の芯線29，30
は絶縁材31を介して電気的に絶縁され包囲したＭＩケー
ブルシース32とも絶縁されている。前記電極容器22は高
温高圧水環境に強いステンレス，インコネル，ハステロ
イ等の材質からなる外筒33と気密に固定され、リード線
26，27を包囲してＭＩケーブルシース32と気密に接合さ
れている。

【００１４】またＭＩケーブル28の他端は、腐食電位測
定電極装置20を試験槽である圧力容器34内に気密に支持
する取付け蓋35に固定されて構成されている。なお、引
き出した芯線29，30は図示しない電位差計11に接続され
ている。

【００１５】次に上記構成による作用について説明す
る。腐食電位測定電極装置20は、その取付け蓋35を圧力
容器34の開口穴に気密に取付けることにより、高温高圧
の試験水５の所定の位置に設置される。この際に本腐食
電位測定電極装置20の電極リード線は先端で電極容器22
を支持しているＭＩケーブル28であり、その芯線29，30
はＭＩケーブルシース32と絶縁材31により絶縁されてい
るから、引出し部において絶縁を施す必要はない。

【００１６】試料極21は高温高圧の試験水５に接するこ
とにより腐食電位を示し、この信号はリード線26、ＭＩ
ケーブル28の芯線29を経由して外部に導かれる。また照
合電極23に電解液25とプラグ２の液絡部を介して発生し
た基準電位は、導電棒24、リード線27、芯線30を介して
外部に導かれる。これら２本の芯線29，30を電位差計11
にて電位差を測定することにより、試料極21を構成した
材料の腐食電位が測定できる。

【００１７】この第１の実施例によれば、１本の腐食電
位測定電極装置20により高温高圧水中での腐食電位測定
が行えることから、圧力容器34等の試験槽への取り付け
が簡便となる。また信号取り出し部がＭＩケーブル28と
なっており、芯線29，30がケーブルシース32から電気的
に絶縁されていることから、従来のように電極のリード
線７，８を試験槽６の上蓋にて絶縁、固定する必要がな
くなり取付け作業が容易で、かつ広い設置スペースが不
要となる。なお、本発明の腐食電位測定電極装置20は構
造が簡単なため、さらに小型化することにより狭い場所
での腐食電位測定も容易となる。

【００１８】図２は本発明の第２の実施例を示す縦断面
構成図構成図で、腐食電位測定電極装置40の構成は上記
図１に示した第１の実施例とほぼ同一で、電極容器41内
には異なる材料による２種類の試料極１と試料極42が封
入、埋設されている。従って、リード線は試料極１およ
び試料極42に発生した電位を外部に導くリード線26，4
3、および照合電極23に発生した基準電位を外部に導く
リード線27の計３本であり、これらは３芯のＭＩケーブ
ル44の芯線29，30，45に夫々接続し、芯線29，30，45は
取付け蓋35を貫通して外部に引き出され、図示しない電
位差計11に接続されている。

【００１９】この第２の実施例の作用は上記第１の実施
例と同様であるが、芯線30と芯線29の間の電位差、およ
び芯線30と芯線45の間の電位差を夫々電位差計11で測定
することにより、２種類の異なる材料の腐食電位を測定
することができる。なお、試料極の数は２個に限定され
る必要はなく、またＭＩケーブルの芯線を試料極数に見
合う数とすることで、多種の材料の腐食電位測定が可能
となる。

【００２０】図３は本発明の第３の実施例を示す要部縦
断面構成図で、腐食電位測定電極装置50の構成は上記第
１の実施例とほぼ同様であるが、電極容器51は耐放射線
性のアルミナ等のセラミックスで形成されている。これ
により、導電棒52にはＦｅ−Ｎｉ合金、コバール合金等
のセラミックスと熱膨脹率の近い材質を用いて電極容器
51とろう付け接合する。また試料極１と電極容器51との
接合部も、これらと同様な材質の中間材53を介して、ろ
う付け接合する。

【００２１】さらに、外筒54の電極容器51側には中間材
外筒55が溶接等により固着され、この中間材外筒55と電
極容器51がろう付け接合される。この構成では、各接合
部において熱膨脹率の違いによって発生する熱応力が小
さくなり、設置場所における温度変化に際しても熱応力
による破損が発生しない。この第３の実施例における腐
食電位測定の作用は、上記第１の実施例と同様である
が、電極容器51など腐食電位測定電極装置50における耐
放射線性が優れていることから、特に原子力プラントの
原子炉内環境における各種構造材料の測定に適合してい
る。

【００２２】なお、本発明は上記一実施例のみに限定さ
れず、例えば、照合電極23の反応部分をＨｇ／ＮｇＯ、
Ａｇ／ＡｇＢｒ、Ａｇ／ＡｇＩ、Ａｇ／ＡｇＯ、Ｐｔ／
ＰｔＯ₂ 、Ｉｒ／ＩｒＯ₂ 、Ｒｈ／Ｒｈ₂ Ｏ₃ 、Ｚｒ／
ＺｒＯ₂ 、Ｈｇ／Ｈｇ₂ Ｃｌ₂ 等とし、夫々適宜の電解
液と組み合わせて照合電極を構成することにより、上記
一実施例と同様の効果を得ることができる。また上記一
実施例では、電極容器の開口部で試験液５と連通する液
絡部にジルコニウム焼結のプラグ２を嵌め込んでいる
が、これ以外にもアスベスト撚り糸や多孔質合成樹脂あ
るいは、ろ紙圧縮成形物等を使用しても同等の作用、効
果が得られる。

【００２３】

【発明の効果】以上本発明によれば、取付け作業が簡便
な１本の腐食電位測定電極装置で、高温高圧水中におけ
る各種材料の腐食強度を腐食電位測定により簡単に実施
することができる。また本発明の腐食電位測定電極装置
を小型化することで、より狭い設置場所での腐食電位測
定も可能となり、さらに、耐放射線性部材の採用により
原子炉内のような放射線照射場における使用が容易に可
能となる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る腐食電位測定電極装置の第１の実
施例を示す縦断面構成図。

【図２】本発明に係る腐食電位測定電極装置の第２の実
施例を示す縦断面構成図。

【図３】本発明に係る腐食電位測定電極装置の第３の実
施例を示す要部縦断面構成図。

【図４】従来の腐食電位測定電極装置の状態を示す縦断
面構成図。

【符号の説明】

２…プラグ、５…試験水、11…電位差計、20，40，50…
腐食電位測定電極装置、21，42…試料極、22，41，51…
電極容器、23…照合電極、24，52…導電棒、25…電解
液、26，27，43…リード線、28，44…ＭＩケーブル、2
9，30，45…芯線、31…絶縁材、32…ＭＩケーブルシー
ス、34…圧力容器、35…取付け蓋、53…中間材、33，54
…外筒、55…中間材外筒。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高温高圧水中に電極を配置して高温高圧
   水中の材料の腐食電位を測定する装置において、絶縁性
   の電極容器の外面に少なくとも１つ以上の試料極を設け
   ると共に、前記電極容器の内部に前記高温高圧水と液絡
   する照合電極を前記試料極と電極容器を介して一体に配
   設したことを特徴とする腐食電位測定電極装置。