JPH11264086A - 濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 常時、例えば船舶の鋼板製濃硫酸タンクのよ
うな鋼構造物の内部空間に乾燥空気を導入して大気圧以
上に保持することによって、濃硫酸と接触する部分の腐
食を防止し、濃硫酸が濃硫酸中に溶出した鉄分によって
汚染されるのを防止することのできる濃硫酸を貯蔵する
鋼構造物の防食法を提供する。 【解決手段】 濃硫酸を貯蔵する鋼構造物２内へと乾燥
空気を吹き込み、鋼構造物２内を大気圧以上に保持す
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、一般には、濃硫酸
と接触する濃硫酸貯蔵用鋼構造物の防食法に関し、特
に、陸上又は海上若しくは海中に固定して設置する鋼板
製の濃硫酸貯蔵タンクとか、更には、陸上又は海上にお
いて濃硫酸の運搬に使用する鋼板製の濃硫酸タンクのよ
うな鋼構造物において、濃硫酸と接触する部分が腐食
し、濃硫酸中に溶出した鉄分によって濃硫酸が汚染され
るのを防止する鋼構造物の防食法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼板は、濃度の極めて高い硫酸、或い
は、濃度の極めて低い硫酸に対しては高い耐食性を有し
ていることが知られている。一方、又、鋼板製の濃硫酸
タンクにおいては腐食による種々のトラブルが起こって
いる。

【０００３】又、濃硫酸タンクのライニングとして耐食
材料を使用する場合も、濃硫酸が化学反応性の極めて強
い酸であることから、有機質の耐食材の使用が不可能で
ある。耐食材料としてのステンレス鋼、チタン等は、高
価であってコストの面でその使用が困難である。

【０００４】このような現状において、濃硫酸と接触す
る濃硫酸貯蔵用鋼構造物においては、低コストで充分に
効果のある防食法の確立が求められている。

【０００５】従来、鋼板製濃硫酸タンクの腐食を防止す
る技術として、腐食防食協会編：防食技術便覧，ｐｐ７
２７−７３４，日刊工業新聞社（昭和６１年）、及び
Ｌ．Ｌ．Ｓｈｒｅｉｒ：Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ，Ｖｏｌ．
２ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ Ｃｏｎｔｒｏｌ，ｐｐ１１：
１１２−１１：１２５、Ｎｅｗｎｅｓ−Ｂｕｔｔｅｒｗ
ｏｒｔｈｓ（１９７６）に見られるように、電気防食法
のうちの陽極防食法が実施されており、既に２０年以上
の実績をもっている。この防食法は、主として陸上に定
置された濃硫酸タンクを対象としている。

【０００６】この陽極防食法は、防食の対象となる濃硫
酸タンクの鋼板を陽極とし、濃硫酸タンク内の濃硫酸中
に耐食性材料で作られた陰極を浸漬し、この陽極と陰極
の間に直流電流を通じて、鋼板を陽極防食する技術であ
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述のように、陽極防
食法は、陸上に設置された鋼板製の濃硫酸タンクに採用
されているが、その防食効果は充分でなく、濃硫酸タン
ク内部の鋼板が硫酸の液上面に接する部分の近傍におい
て腐食が発生している。これは、電気防食法が、鋼板が
電解質或いは電解液と接する部分においてのみ有効に作
用することに起因している。

【０００８】つまり、濃硫酸タンク中の硫酸は取り出し
と装入が繰り返され、その都度液面は上昇・下降を繰り
返し、硫酸が鋼板面に僅かに付着した状態で残留する状
態が生ずる。この部分では、電気防食の電流は殆ど流れ
ず、その上、空気中の湿気を吸収して腐食が進行する。
腐食された鋼板の鉄分が、濃硫酸タンクの壁面と底部に
白色沈殿物となって付着し、或いは硫酸中に懸濁して硫
酸を汚濁する、といったトラブルが発生している。

【０００９】又、従来、濃硫酸の運搬に使用する濃硫酸
タンクには、この陽極防食法が適用されていない。これ
は、濃硫酸の運搬に使用する船舶等の濃硫酸タンク内で
は、移動の際にローリングによって液面が激しく攪拌さ
れ、鋼板の壁面と硫酸の接触状態が変化するため、適正
な電流の供給量、電極の電位、等の制御ができず陽極防
食が達成できないことによる。

【００１０】このように、防食手段を講じていない船舶
で濃硫酸を海外などへ長距離の輸送をする場合は、運搬
の所要日数が大きく、昼夜間の温度差により濃硫酸タン
ク中の大気の膨張・収縮による外気の吸入の量が、定置
式のものと比較して格段に大きくなる等、腐食の発生の
機会が増大し、上記トラブルの発生する頻度が高くなっ
ている。

【００１１】特開昭５０−１０９８７７号公報には、濃
硫酸の装入、取り出しを繰り返す鉄製濃硫酸タンクにお
ける濃硫酸タンク腐食防止法及び装置を開示している。
この方法及び装置によると、濃硫酸タンク壁面に付着し
た濃硫酸がタンク内に存在する空気中の水分により希釈
されて希硫酸となり壁面を腐食するとの観点から、濃硫
酸を取り出した場合には、乾燥空気をタンク内に置換用
として導入し、タンク壁面の腐食を防止するように構成
されている。又、公報には、タンク内に導入される置換
用乾燥空気は、タンク上部に設けた空気導入管の途中に
充填した乾燥剤を通すことによって、或いは、タンク中
の濃硫酸中を潜らせることによって提供することが開示
されている。

【００１２】しかしながら、この特開昭５０−１０９８
７７号公報に開示する技術によれば、取り出した濃硫酸
の置換用として乾燥空気を濃硫酸タンク内に導入するに
過ぎず、このような構成では、タンク外の湿気を帯びた
雰囲気空気がタンク内へと流入し、その結果、タンク内
上部空間を常時乾燥した空気で充満しておくことは不可
能である。

【００１３】本発明者らは、多くの研究実験の結果、濃
硫酸タンク鋼板の腐食の主たる原因は、上記公報にも記
載されるように、濃硫酸に送入される空気が濃硫酸タン
ク内部に滞留する間に、空気に含まれる水分が濃硫酸に
ぬれた鋼板面に接して腐食反応を起こし、白色沈殿物を
発生するからであり、従って、タンク内を乾燥空気で充
満し且つタンク内を大気圧以上に維持することによりタ
ンク内への外気の侵入を防止し、鋼板の腐食を有効に防
止し得ることを見出した。本発明は斯かる本発明者らの
新規な知見に基づくものである。

【００１４】従って、本発明の目的は、常時、例えば船
舶の鋼板製濃硫酸タンクのような鋼構造物の内部空間に
乾燥空気を導入して大気圧以上に保持することによっ
て、濃硫酸と接触する部分の腐食を防止し、濃硫酸が濃
硫酸中に溶出した鉄分によって汚染されるのを防止する
ことのできる濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法を提供
することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的は本発明に係る
濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法にて達成される。要
約すれば、本発明は、濃硫酸を貯蔵する鋼構造物内へと
乾燥空気を吹き込み、前記鋼構造物内を大気圧以上に保
持することを特徴とする濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防
食法である。

【００１６】好ましくは、前記鋼構造物内は、大気圧＋
（０．０５〜０．１）ｋｇ／ｃｍ²の範囲に保持され、
又、前記乾燥空気は、含有する水分の絶対湿度が５ｇ／
ｍ³以下とされる。

【００１７】本発明の一実施態様によると、前記乾燥空
気は、濃硫酸を前記鋼構造物から取り出す際には、前記
鋼構造物に設置された除湿装置を通して前記鋼構造物内
へと自動供給バルブを解放することによって供給し、濃
硫酸を前記鋼構造物へと装入する際には、前記鋼構造物
に設置された自動排出バルブを解放して外気中に排出
し、前記鋼構造物内を常時大気圧以上に保つ。

【００１８】本発明の好ましい実施態様によると、前記
鋼構造物は、船舶の濃硫酸タンクとされる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る濃硫酸を貯蔵
する鋼構造物の防食法を図面に則して更に詳しく説明す
る。

【００２０】本発明の濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食
法によれば、濃硫酸を貯蔵する鋼構造物内へと乾燥空気
を吹き込み、鋼構造物内は常に、大気圧以上に保持され
る。好ましくは、鋼構造物内は、大気圧＋（０．０５〜
０．１）ｋｇ／ｃｍ² の範囲に保持される。鋼構造物内
圧力が大気圧＋０．０５ｋｇ／ｃｍ² より少ないと、鋼
構造物内への外気（湿分のある空気）の侵入を完全に阻
止することができない。一方、鋼構造物内圧力が大気圧
＋０．１ｋｇ／ｃｍ² 以上であると、船体の強度を増大
しなければならない、といった問題が生じる。

【００２１】又、鋼構造物内へと供給する乾燥空気は、
含有する水分の絶対湿度が５ｇ／ｍ³ 以下とされる。乾
燥空気の含有する水分の絶対湿度が５ｇ／ｍ³ を越える
と鋼構造物壁面の腐食を防止することが困難となる。通
常、実用上の面から、乾燥空気の含有する水分の絶対湿
度は、０．５〜２ｇ／ｍ³ とされる。

【００２２】次に、本発明の防食法を実施例について説
明する。

【００２３】実施例１ 図１は、濃硫酸タンクを備えたタンカー１００の概略構
成を示す。本実施例にて、タンカー１００は、排水トン
数約４万トンの外洋航路タンカーであり、第２及び第４
の鋼板製濃硫酸タンク２、４は、全体的には同様の構造
とされ、それぞれ容積１７，２００ｍ³ であった。鋼板
としては軟鋼（ＳＳ４００）を使用したものであった。

【００２４】第２の濃硫酸タンク２は、本発明の防食法
を適用した構造とした。図２をも参照するとよりよく理
解されるように、本実施例にて、第２の濃硫酸タンク２
は、内部が鋼板１０にて作製され、濃硫酸３０が装入さ
れた。又、タンク内壁面の濃硫酸液上界面の位置に、即
ち、液面の上下方向に延在した細長の鋼板製腐食試験テ
ストピース２０を３箇所に取り付けた。このテストピー
ス２０は、厚さ５ｍｍ、幅５０ｍｍ、上下方向長さ１０
００ｍｍであった。

【００２５】濃硫酸タンク２の上部天床１１には、自動
供給バルブ１２Ａを備えた空気除湿装置１２（コベルコ
−コンプレッサ株式会社製、商品名スクリュコンプレッ
サ）が設置され、その乾燥空気供給管１３の先端部が濃
硫酸タンク上部空間部１４に開放するように構成され
た。この空気除湿装置１２は、乾燥空気の供給能力が５
ｍ³ ／分とされ、タンク２内の濃硫酸３０の取り出し
時、或いは、夜間外気温度降下時等に濃硫酸タンク２内
部が減圧される際に、自動供給バルブ１２Ａを開放する
ことにより、自動的に外気を除湿しながら濃硫酸タンク
２内へと前記乾燥空気供給管１３を介して乾燥空気を供
給することができる。これにより、タンク２内の圧力
は、常時、大気圧以上、即ち、大気圧＋０．０５〜０．
１ｋｇ／ｃｍ²の範囲に保持された。本実験において、
外気の湿度（絶対湿度）は１４〜５０ｇ／ｍ³ であった
が、乾燥空気の絶対湿度は１〜１．５ｇ／ｍ³ とした。

【００２６】又、濃硫酸タンク２の上部天床１１には、
逆止弁付き自動排出バルブ１５Ａを備えた空気排出口１
５が設けられた。自動排出バルブ１５Ａは、タンク２内
への濃硫酸３０の装入時、或いは、船のローリング時に
濃硫酸タンク２内部の圧力が増大するとき、自動的に空
気を外部に排出して常時タンク２内の圧力を大気圧以
上、即ち、大気圧＋０．０５〜０．１ｋｇ／ｃｍ² の範
囲に保持した。

【００２７】濃硫酸タンク２内への濃硫酸３０の装入
は、タンク上部天床１１に設けられた濃硫酸装入口１６
から行われ、濃硫酸タンク２から外部への濃硫酸の取り
出しは、ポンプ１７、タンク２とポンプ１７を接続する
管路１８、及びポンプ１７に接続され先端に濃硫酸取り
出し口１９Ａを備えた管路１９を用いて行われた。

【００２８】一方、詳しくは図３に示すように、第４の
濃硫酸タンク４は、比較例としてのタンクであり、全体
構造は第２の濃硫酸タンク２と同じであるが、除湿装置
１２、及び逆止弁付き自動排出バルブ１５Ａを備えた空
気排出口１５は設けられておらず、タンク上部天床１１
には、空気の出入が自由な排気管２１が設けられている
だけであり、濃硫酸タンク４の内部空間１４の圧力が常
に外気の圧力と等しくなるようにした。

【００２９】上記構成の外洋航路タンカー１００の第２
及び第４の濃硫酸タンク２、４に、９月中旬に、日本の
港においてそれぞれ濃度９８．６％の濃硫酸約１５，０
００トンを積んだ。濃硫酸タンク２の内部の空気は、上
述のように、除湿装置１２によって絶対湿度１〜１．５
ｇ／ｍ³ に保ち、外洋を４０日間航海した後に濃硫酸を
陸揚げした。

【００３０】第２及び第４の濃硫酸タンク２、４のそれ
ぞれについて、濃硫酸３０の濃度変化、白色沈殿物の発
生の程度、腐食テストピースの腐食度を調べた。

【００３１】本発明を適用した第２の濃硫酸タンク２に
おいては、濃硫酸３０の濃度は、０．０２％低下し、白
色沈殿物の発生は白濁度がカオリン濃度比で１００以下
であった。腐食速度は０．０１ｍｍ／Ｙｒ以下であっ
た。

【００３２】一方、比較例としての本発明を適用しなか
った濃硫酸タンク３においては、濃硫酸の濃度は０．５
％低下し、白色沈殿物の発生は白濁度がカオリン濃度比
で３５０以上であった。腐食速度は０．１〜０．５ｍｍ
／Ｙｒであった。

【００３３】上記実験結果から、本発明に係る防食法
は、乾燥空気をタンク内部に大気圧以上となるように充
填することによって良好な結果を達成し得ることが分か
った。即ち、本発明を適用した濃硫酸タンク２は、濃硫
酸３０の濃度変化、白色沈殿物の発生度、テストピース
の腐食速度の３点において、比較例の濃硫酸タンク４の
場合に比べて格段に防食効果が優れているという結果を
得た。

【００３４】本発明の防食法は、船舶の濃硫酸タンクの
防食に適用して特に有効であるが、本発明はこれに限定
されるものではなく、陸上又は海上若しくは海中に固定
して設置する鋼板製の濃硫酸貯蔵タンクとか、更には、
陸上又は海上において濃硫酸の運搬に使用する鋼板製の
濃硫酸タンクのような鋼構造物においても同様に適用
し、同じ作用効果を達成することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る濃硫
酸を貯蔵する鋼構造物の防食法は、濃硫酸を貯蔵する鋼
構造物内へと乾燥空気を吹き込み、鋼構造物内を大気圧
以上に保持する構成とされ、好ましくは、鋼構造物内
は、大気圧＋（０．０５〜０．１）ｋｇ／ｃｍ² の範囲
に保持され、且つ、乾燥空気は、含有する水分の絶対湿
度が５ｇ／ｍ³ 以下とされるので、鋼構造物における濃
硫酸と接触する部分の腐食を防止し、濃硫酸が濃硫酸中
に溶出した鉄分によって汚染されるのを防止することが
できる。特に、本発明の防食法は、船舶の濃硫酸タンク
の防食に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食
法を適用することのできる船舶の船体の概要と濃硫酸タ
ンクの位置を示す概略構成図である。

【図２】本発明の防食法を適用した濃硫酸タンクの概略
構成図である。

【図３】本発明の比較例である濃硫酸タンクの概略構成
図である。

【符号の説明】

２ 第２の濃硫酸タンク ４ 第４の濃硫酸タンク １０ 濃硫酸タンクの鋼製内壁（鋼
板） １１ 天床 １２ 除湿装置 １２Ａ 自動供給バルブ １５ 空気排出口 １５Ａ 逆止弁付き自動排出バルブ １６ 濃硫酸装入口 １７ ポンプ １８、１９ 濃硫酸取り出し管路 １９Ａ 濃硫酸取り出し口 ２１ 排気管

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 濃硫酸を貯蔵する鋼構造物内へと乾燥空
   気を吹き込み、前記鋼構造物内を大気圧以上に保持する
   ことを特徴とする濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法。
2. 【請求項２】 前記鋼構造物内は、大気圧＋（０．０５
   〜０．１）ｋｇ／ｃｍ² の範囲に保持されることを特徴
   とする請求項１の濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法。
3. 【請求項３】 前記乾燥空気は、含有する水分の絶対湿
   度が５ｇ／ｍ³ 以下であることを特徴とする請求項１又
   は２の濃硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法。
4. 【請求項４】 前記乾燥空気は、濃硫酸を前記鋼構造物
   から取り出す際には、前記鋼構造物に設置された除湿装
   置を通して前記鋼構造物内へと自動供給バルブを解放す
   ることによって供給し、濃硫酸を前記鋼構造物へと装入
   する際には、前記鋼構造物に設置された自動排出バルブ
   を解放して外気中に排出し、前記鋼構造物内を常時大気
   圧以上に保つことを特徴とする請求項１、２又は３の濃
   硫酸を貯蔵する鋼構造物の防食法。
5. 【請求項５】 前記鋼構造物は、船舶の濃硫酸タンクで
   ある請求項１〜４のいずれかの項に記載の濃硫酸を貯蔵
   する鋼構造物の防食法。