JPH10206370A - 金属の腐食速度測定装置 - Google Patents

金属の腐食速度測定装置

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JPH10206370A
JPH10206370A JP741297A JP741297A JPH10206370A JP H10206370 A JPH10206370 A JP H10206370A JP 741297 A JP741297 A JP 741297A JP 741297 A JP741297 A JP 741297A JP H10206370 A JPH10206370 A JP H10206370A
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JP
Japan
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corrosion rate
pulse
rectangular wave
trigger pulse
rate measuring
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JP741297A
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English (en)
Inventor
Shigeo Iwahashi
茂雄 岩橋
Yutaka Tanaka
豊 田中
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Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
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Publication date
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Publication of JPH10206370A publication Critical patent/JPH10206370A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 直線分極抵抗法を用いる腐食速度測定装置に
おいて正確な応答電流値を得て、腐食速度測定値の信頼
性を向上させる。 【解決手段】 測定対象の金属電極11、12に矩形波
パルス”a”が印加される際に、トリガパルス発生回路
18は、矩形波パルス”a”の立ち上がり時点及び該立
ち上がり時点から所定時間経過後のパルス継続中に、夫
々トリガパルスを発生させる。A/D変換器16は、各
トリガパルスの発生時に電流計14の出力をサンプリン
グして、応答電流の最大値Imax及び最小値Iminをコン
ピュータ17に出力する。コンピュータ17は、所定数
のデータからImax及びIminの平均値を演算し、これか
ら金属電極11、12の腐食速度を計算する。正確な応
答電流により正確な腐食速度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属の腐食測定装
置に関し、更に詳しくは、直線分極抵抗法を用いた金属
の腐食速度測定装置の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、金属の腐食速度を評価する方法
には、従来からよく知られているように、クーポン法や
浸漬試験法等を用いた重量減少測定法と、電気抵抗法や
直線分極抵抗法、インピーダンス法、電気化学雑音法等
を用いた電気化学的測定法とがある。
【0003】直線分極抵抗法では、測定対象を成す同じ
材質、形状及び大きさを有する1対の金属試験片を用意
し、該金属試験片を導電性溶液中に浸漬する。金属試験
片の相互間に、例えば10mV程度の微少電位差を印加
し、この電位差によって金属間に生ずる直流電流を測定
する。以下、例えばステルン−ゲアリー(Stearn-Gear
y)式等を利用して、測定電流値から金属試験片の腐食
速度を求める。
【0004】図4は、直流分極抵抗法を利用した金属の
腐食速度測定装置の原理を示す電気回路図である。腐食
性溶液中に浸漬した同じ材質の1対の電極11、12間
に、電圧発生器13から矩形波電圧パルスを印加し、そ
れによって生ずる応答電流を電流計14で計測する。印
加電圧が約10mV程度の微小な範囲では、応答電流が
印加電圧に直線的に比例し、この比例関係を示す係数
は、分極抵抗(LPR)Rpと呼ばれている。分極抵抗Rp
の逆数は、腐食電流密度icorr[A/cm2]に比例し、次
のステルン−ゲアリー式が成立する。 icorr=B/Rp ・・・(1) ここで、Bはステルン−ゲアリー定数[V]である。
【0005】更に、上記腐食電流密度icorr[A/cm2
は、次式に示すように、腐食速度CR(mm/年(y
r))に変換できる。 CR=(3270icorr×M)/(n×d)[mm/yr]・・・(2) ここでMは金属の分子量を、nは価数を、dは密度[g/
cm3 ]を夫々示している。
【0006】図5は、上記分極抵抗測定法で電極に印加
される電圧及びその応答電流の波形の一例を示してい
る。印加電圧は、極性が順次に反転する所定パルス幅の
矩形波(交番矩形波)から成るパルス列であり、応答電
流は、印加電圧の立ち上がりで大きく立ち上がり、次第
に減衰し所定値に収束する波形を有する。この電流波形
は、図4の電気回路における電極間のインピーダンスを
図6の等価回路で表現することによって説明できる。つ
まり、腐食反応が生じている電気化学界面を有する1対
の電極は夫々、分極抵抗Rpと電気2重層容量Cdlとの
並列回路と等価であり、また、導電性溶液は抵抗Rs
等価である。従って、電極間のインピーダンスは、前記
並列回路と、抵抗Rsと、前記並列回路とからなる直列
回路で表現できる。
【0007】応答電流は、印加電圧パルスの立ち上がり
(図5のPa時点)の直後では、電極間の溶液抵抗Rs
みによって定まるピーク電流値Imaxを示し、当該印加
パルスの継続期間中には時間の経過と共に指数関数的に
減少し、印加パルスの最終時点(図5のPb時点)で
は、全抵抗Rs+2Rpによって定まる最小電流値Imin
に収束する。従って、パルスの立ち上がり直後にImax
を計測することで溶液抵抗Rsを求め、パルスの立ち上
がりから十分に時間が経過した後のパルス継続中にI
minを計測することで全抵抗Rs+2Rpを求めることが
出来る。双方の差を演算してこれを2で割れば、各電極
の分極抵抗Rpを求めることができ、これから腐食率が
求められる。
【0008】図7は、直流分極抵抗法を採用する従来の
腐食速度測定装置の構成を示すブロック図である。同装
置では、まず、矩形波パルス発生回路13から、1対の
電極11、12間に、振幅が±10〜±20mV程度
で、パルス幅が数十秒〜数分の矩形波電圧パルスを印加
する。電流計12が測定した応答電流Iの瞬時値を、A
/D変換器16で例えば1秒周期でサンプリングしてデ
ジタル信号に変換し、コンピュータ10に入力する。コ
ンピュータ10は、所定のパルス数の矩形波に対応する
応答電流を取り込み、例えば60〜300点の応答電流
のデータを取り込んだ後に、これから応答電流の最大値
max及び最小値Iminの平均値を算出する。コンピュー
タ17は、Imax及びIminの各平均値と、電圧計15で
計測されA/D変換器16を経由して別にコンピュータ
17に入力された印加電圧Vとから、下式に従って腐食
速度(腐食率)CRをリアルタイムで計算する。
【0009】 Rs=V/Avg(Imax) ・・・(3) Rq=V/Avg(Imin) ・・・(4) Rpa=((Rq −Rs)× A)/2 ・・・(5) CR=(3270× B× M)/(Rpa×n× d)・・・(6) ここで、Rpaは電極の単位表面積当りの分極抵抗[Ω・
cm2 ]、Rsは溶液抵抗[Ω]、Avgは平均値、Vは
電圧値[V]、Imaxは応答電流の最大値[A]、Imin
は応答電流の最小値[A]、CRは腐食率[mm/y
r]、Aは電極表面積[cm2]、Rqは電極間の全抵抗
乃至は見かけ上の分極抵抗[Ω]である。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の腐食速度測
定装置では、応答電流の変化が速い場合には、つまり、
図6の等価回路において電気2重層容量Cdl及び分極抵
抗Rpで定まる時定数が小さい場合には、矩形波パルス
の立ち上がり直後の電流値をタイミング良く捉えきれ
ず、溶液抵抗Rsの測定に誤差が生ずるという問題があ
った。また、同じ原因によって、得られた応答電流波形
には、図8に示すように、大きなばらつきがあり、正確
な電流値が決定できないという問題もあった。
【0011】本発明の目的は、直線分極抵抗法を採用す
る腐食速度測定装置において、応答電流測定値の精度を
高め、且つ、そのばらつきを低減することができるた
め、腐食速度の計算の信頼性を向上させ得る、金属の腐
食速度測定装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記従来
の直線分極抵抗法を採用する腐食速度測定装置の問題点
を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、印加電圧パルスの
所定のタイミングに同期して応答電流値を測定すること
により、上記問題点が解決できることを見出し本発明を
完成するに至った。
【0013】従って、本発明の腐食速度測定装置は、直
線分極抵抗法を用いた金属の腐食速度測定装置におい
て、導電性溶液中に浸漬した測定対象を成す1対の金属
間に矩形波パルスを印加する電圧印加手段と、前記矩形
波パルスに所定のタイミングで同期するトリガパルスを
発生するトリガパルス発生手段と、前記トリガパルスに
応答して前記1対の金属間に流れる電流値を計測する電
流計測手段と、前記電流計測手段で計測された電流値に
基づいて前記金属の腐食速度を演算する演算手段とを備
えることを特徴とする。
【0014】本発明の腐食速度測定装置の好ましい態様
では、トリガパルス発生手段が、矩形波パルスの立ち上
がり時点、及び、当該矩形波パルスの継続中であって前
記立ち上がり時点から所定時間経過後に夫々、前記トリ
ガパルスを発生することが好ましく、この場合、トリガ
パルスに同期して測定される応答電流値をそのまま最大
電流値Imax及び最小電流値Iminとして利用でき、腐食
速度を演算するにあたっての演算が簡素になる。
【0015】また、トリガ発生手段を所定のプログラム
で作動するコンピュータによって構成することが出来
る。この場合、腐食速度測定装置のハードウエア構成が
簡素になる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照し、本発明の実
施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図1
は、本発明の第1の実施形態例に係る金属の腐食速度測
定装置の構成を示すブロック図である。本腐食速度測定
装置は、数mV〜20mV程度の波高値を有する交番矩
形波パルス列”a”を出力する矩形波パルス発生回路1
3と、交番矩形波パルスの印加によって1対の電極間1
1、12に流れる電流を計測する電流計14と、交番矩
形波パルス列”a”の電圧を計測する電圧計15と、電
流計14及び電圧計15の出力をデジタル信号に変換す
るA/D変換器16と、A/D変換器16の出力を取り
込むコンピュータ17と、交番矩形波パルス列”a”か
らトリガーパルス列18を作り出し、これをA/D変換
器16にサンプリングパルスとして与えるトリガーパル
ス発生回路18とから構成される。腐食速度測定対象金
属を成す1対の金属電極11、12は、相互に同じ材
質、形状及び寸法を有し、所定の導電性溶液中に浸漬し
てある。
【0017】上記構成の腐食速度測定装置では、矩形波
パルス発生回路13が、矩形波パルスを発生させると、
これに応答して電極11、12間に応答電流が流れる。
応答電流は、電流計14で計測され、A/D変換器16
に入力される。A/D変換器16は、トリガパルス発生
回路18からのトリガパルスの発生時に応答電流をサン
プリングし、これをデジタル信号に変換して、コンピュ
ータ17に入力する。
【0018】図2は、トリガパルスによる制御を示すタ
イミングチャートであって、交番矩形波パルス列”
a”、トリガパルス列”b”、及び、応答電流”c”を
示している。矩形波パルス発生回路13からパルス幅T
の交番矩形波パルス列”a”が出力されると、トリガパ
ルス発生回路18は、各矩形波パルスの印加が終了し次
の立ち上がりが発生する時点P1を検出し、その立ち上
がり時点P1、及び、それから一定時間t1経過後の時点
2で、夫々トリガパルス21、22を出力する。一定
時間t1は、t1<Tで、且つ、応答電流”c”が一定値
に収束した時点以降となるように選ばれる。
【0019】A/D変換器16は、各トリガパルス2
1、22に応答して電流計14の出力をサンプリング
し、これをデジタル信号に変換してコンピュータ17に
出力する。溶液抵抗Rsに対応する電流値Imaxが、矩形
波パルスの各立ち上がり時点P1に出力されるトリガパ
ルス21に応答して、コンピュータ17のメモリ内に取
り込まれる。また、全抵抗Rs+2Rpに対応する電流値
minが、矩形波パルスの各立ち上がり時点P1から一定
時間t1経過後の時点P2で出力されるトリガパルス22
に応答して、コンピュータ17のメモリ内に取り込まれ
る。所定数の電流値データがメモリに記憶されると、電
圧計15の出力から、Imax及びIminに夫々対応する電
圧値がA/D変換器16でサンプリングされ、同様にコ
ンピュータ17のメモリ内に取り込まれる。
【0020】コンピュータは、上記一連の電流値データ
及び電圧値データが集められると、自動的に演算に移
り、Imax及びIminを夫々加算器で集計し、Imax及び
minの各平均値を求める。次いで、前述の式3〜式6
に基づいて、腐食速度(腐食率)をリアルタイムで算出
する。
【0021】上記実施形態例では、A/D変換器16が
トリガパルスに応答して応答電流値をサンプリングする
構成を採用したので、応答電流の計測を確実に行うこと
ができる。このため、溶液抵抗Rsを精度良く算出する
ことが可能になり、精度が高い腐食速度を得ることが出
来る。
【0022】また、計算に必要な電流値のみをデジタル
信号に変換してメモリ内に格納することとしたので、矩
形波パルスの継続期間中に多数の応答電流値をサンプリ
ングする従来装置に比して、メモリ容量の無駄を省くこ
とができる。従って、本測定装置を利用して多チャンネ
ルの腐食速度の測定を同時に且つリアルタイムで行うこ
とが出来る。
【0023】図3は、本発明の第2の実施形態例の構成
を示すブロック図である。図1と同様な要素には同じ符
号を付してその詳細な説明を省略する。本実施形態例に
おける金属の腐食速度測定装置は、第1の実施形態例と
同様に、同じ材質、形状及び寸法を有する1対の電極1
1、12を導電性溶液に浸漬して電極の腐食度を測定す
る。
【0024】第2の実施形態例では、コンピュータ20
で作り出した矩形波パルス列信号”a1”を、D/A変
換器19によって矩形波パルス列”a”に変換して、電
極11、12間に与えている。コンピュータ20からA
/D変換器16には、各矩形波パルスの立ち上がりに同
期して、及び、その立ち上がりから一定時間経過後に、
夫々トリガ信号”b”が出力される。A/D変換器16
は、このトリガ信号”b”に同期して電流計14の計測
値を取り込み、デジタル信号に変換してコンピュータ2
0に出力する。
【0025】第2の実施形態例におけるその他の作用は
第1の実施形態例と同様である。第2の実施形態例で
は、コンピュータ自身にトリガ発生手段の機能及び電圧
計の機能を持たせたので、ハードウエア構成が簡素にな
っている。
【0026】以上、本発明をその好適な実施形態例に基
づいて説明したが、本発明の腐食速度測定装置は、上記
実施形態例の構成のみに限定されるものではなく、上記
実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したもの
も、本発明の範囲に含まれる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の金属の腐
食速度測定装置によると、矩形波パルスに応答する応答
電流をトリガパルスで取り込む構成を採用したので、応
答電流波形のばらつきがなくなり、正確な応答電流が得
られることとなり、金属の腐食速度の測定における信頼
性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態例の構成を示すブロッ
ク図。
【図2】第1の実施形態例の信号タイミングを示すタイ
ミングチャート。
【図3】本発明の第2の実施形態例の構成を示すブロッ
ク図。
【図4】直線分極抵抗法を利用する金属の腐食速度測定
装置の原理を示す回路図。
【図5】従来の腐食速度測定装置における電圧及び電流
波形を示すタイミングチャート。
【図6】図4における電極間のインピーダンスの等価回
路図。
【図7】従来の腐食速度測定装置の構成を示すブロッ
ク。
【図8】従来の腐食度測定装置の電圧及び電流波形を示
すタイミングチャート。
【符号の説明】
11、12 金属電極 13 矩形波パルス発生回路 14 電圧計 15 電流計 16 A/D変換器 17、20 コンピュータ 18 トリガ発生回路 19 D/A変換器

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 直線分極抵抗法を用いた金属の腐食速度
    測定装置において、 導電性溶液中に浸漬した測定対象を成す1対の金属間に
    矩形波パルスを印加する電圧印加手段と、 前記矩形波パルスに所定のタイミングで同期するトリガ
    パルスを発生するトリガパルス発生手段と、 前記トリガパルスに応答して前記1対の金属間に流れる
    電流値を計測する電流計測手段と、 前記電流計測手段で計測された電流値に基づいて前記金
    属の腐食速度を演算する演算手段とを備えることを特徴
    とする、金属の腐食速度測定装置。
  2. 【請求項2】 前記トリガパルス発生手段は、前記矩形
    波パルスの立ち上がり時点、及び、該矩形波パルスの継
    続中であって前記立ち上がり時点から所定時間経過後に
    夫々、前記トリガパルスを発生することを特徴とする、
    請求項1に記載の金属の腐食速度測定装置。
  3. 【請求項3】 所定のソフトウエアに基づいて作動する
    コンピュータによって前記トリガパルス発生手段を構成
    したことを特徴とする、請求項1又は2に記載の腐食速
    度測定装置。
JP741297A 1997-01-20 1997-01-20 金属の腐食速度測定装置 Pending JPH10206370A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2365977A (en) * 2000-07-19 2002-02-27 Acm Instr Corrosion monitoring system for use in multiple phase solutions
CN104535487A (zh) * 2015-01-13 2015-04-22 南京钢铁股份有限公司 一种连续测量材料极化电阻的电化学实验方法
JP2016206107A (ja) * 2015-04-27 2016-12-08 三浦工業株式会社 腐食センサ
JP2020051781A (ja) * 2018-09-25 2020-04-02 大日本塗料株式会社 塗膜診断装置

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