JPH11295210A - 伝熱面腐食速度測定装置 - Google Patents

伝熱面腐食速度測定装置

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JPH11295210A
JPH11295210A JP10479798A JP10479798A JPH11295210A JP H11295210 A JPH11295210 A JP H11295210A JP 10479798 A JP10479798 A JP 10479798A JP 10479798 A JP10479798 A JP 10479798A JP H11295210 A JPH11295210 A JP H11295210A
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JP
Japan
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pipe
corrosion
heating element
heat transfer
fluid
Prior art date
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Pending
Application number
JP10479798A
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English (en)
Inventor
Yutaka Yoneda
裕 米田
Hajime Iseri
一 井芹
Kuniyuki Takahashi
邦幸 高橋
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Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝熱条件及び一流速条件での腐食速度測定
法を簡易に実施でき、また、実装置に用いられているも
のと同じ材料の腐食速度測定を実施できる伝熱面腐食速
度測定装置を提供する。 【解決手段】 パイプ1の外周面に面状発熱体2が巻き
付けられ、電源装置3からリード線4を介して該面状発
熱体2に通電される。パイプ1内にはポンプ5及び定流
量装置6を有した給水ライン7と、排水ライン8とを介
して水等の流体が流通される。所望のパイプ温度及び流
速となるようにして所定時間、通電及び通液した後パイ
プ1の重量減を求め、これをパイプ1の内周面の表面積
S(dm2)及び試験日数(day)とで除算すること
により、腐食速度(mdd)が求められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、実際の化学装置の
配管伝熱部を模擬しており、伝熱面を有するチューブの
腐食速度を測定することによって、実際の化学装置の伝
熱部の腐食速度の推定を簡易に実施しようとした伝熱面
腐食速度測定装置に関するものである。詳しくは、チュ
ーブ材料として実機装置材料に使用されているものと同
一、或いは、新しい材料でも実施でき、現在使用してい
る材料の腐食性評価及び、新しい材料選定の評価を簡易
にかつ定量的に実施できる伝熱面腐食速度測定装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】化学装置には、様々な材質、形状の金属
材料が広く装置構成材料として用いられている。もし
も、それら材料の腐食が進行し、貫通に至ると、プラン
トの操業停止や製品汚染などの不測の事態を生じるた
め、現在使用している材料の腐食性を定量的に評価でき
る技術が必要である。
【0003】また、現状処理では腐食性に問題があると
判断され、装置構成材料を更新する場合には、更新材料
の腐食性を前もって定量的に評価しておくことも重要で
ある。
【0004】このような材料の腐食特性(耐食性)を評
価する方法として、次の、の文献がある。
【0005】 Annual Book of AS
TM Standards,Vol.03.02,AS
TM G4,“Recommended Practi
cefor Conducting Corrosio
n Coupon Tests in Plant E
quipment”,American Societ
y for Testing and Materia
ls,Philadeiphia,USA(199
5). 「腐食試験法ガイドブック」、化学工学協会編、日
刊工業新聞社、(1983)。
【0006】腐食による損害は時間に依存しているた
め、には腐食試験片を用いた装置材料の評価法とし
て、腐食試験片を一定時間、対象となる系内に浸漬する
などの方法によって暴露し、試験前後の重量変化測定に
よる腐食減量測定を行う方法が記載されている。
【0007】腐食は温度の影響を受ける。液体に接触す
る金属材料の場合は、高温になるほど腐食し易い傾向が
ある。化学装置構成材料として金属材料の温度が高くな
るものには、熱交換器や加温された配管、タンクがあ
る。伝熱条件での腐食試験法は、書籍中に多くの文献
がまとめられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】(1) 前記の方法
は直接腐食性環境に腐食試験片を暴露する方法としては
簡便であるが、伝熱条件ではないため、実機化学装置で
最も腐食障害が問題となる伝熱部分を考慮した腐食性評
価が実施できない。
【0009】(2) 前記には、多くの伝熱条件での
腐食試験法が記載されているが、室内試験での評価装置
であり、実装置に設置して腐食性環境下における腐食性
評価を実施できる方法ではない。更に、記載されている
伝熱装置には熱電対などの温度センサーを用いているた
め、装置が複雑であり、更に故障時には過熱する危険性
もあり、実装置での使用が制限される場合がある。
【0010】(3) ヒータで加温した試験片を腐食性
環境に暴露することにより、腐食速度を測定する場合、
伝熱面における腐食性をより正確に評価する上で流体の
流速の及ぼす影響を再現することが重要である。即ち、
一般に流体の流速が大きくなれば、表面に達する溶存酸
素濃度が金属を不動態化させるのに十分となり、腐食速
度は低下する。流速がさらに増せば、不動態や腐食生成
物の皮膜が機械的なエロージョンを受けて破壊し、腐食
速度は再び増大する。このように、流速は腐食性を定量
的に評価する上で欠かすことのできない因子であるが、
従来法ではこの点についての考慮が払われていない。
【0011】本発明は、これら従来の問題点を解決し、
容易に作成できると共に安全に使用でき、実装置、実プ
ラントにおける伝熱条件や流速条件をより正確に模擬
し、腐食性を容易にかつ定量的に評価できる装置を提供
することを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明の伝熱面腐食速度
測定装置は、内部又は外部に流体が流通されるパイプ
と、該パイプの外周又は内周に設けられた面状発熱体と
を備えてなるものである。
【0013】かかる本発明の伝熱面腐食速度測定装置
は、伝熱条件下での腐食を測定するものである。即ち、
本発明にあっては、パイプ内又は外に流体を流すと共
に、パイプの外周又は内周に面状発熱体を設けておき、
流体と接するパイプ面を加熱するため、流速を考慮した
腐食性評価を行うことができる。例えば、伝熱条件での
腐食発生の有無の確認、腐食形態の違いを外観観察によ
って実施できる。
【0014】なお、流体の流速をポンプや定流量弁を用
いて制御することによって、実際の化学装置配管内の流
速条件を再現することができる。また、流速条件を変化
させることにより、腐食速度に及ぼす流速の影響を定量
的に評価することもできる。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、実施の形態に係る伝熱面
腐食速度測定装置の概略的な構成図であり、パイプ1の
外周面に面状発熱体2が巻き付けられ、電源装置3から
リード線4を介して該面状発熱体2に通電される。パイ
プ1内にはポンプ5及び定流量装置6を有した給水ライ
ン7と、排水ライン8とを介して水等の流体が流通され
る。
【0016】この面状発熱体2は、この実施の形態では
リボン状ヒータよりなり、このヒータは正特性組成物よ
りなる抵抗体中に導体よりなる電極を対設したものであ
り、この電極に前記リード線4が接続される。
【0017】図示はしないが、面状発熱体2の外側に断
熱材を設けても良い。この断熱材の外側に防水層、防湿
層を設けても良く、カバーケースやルーフを設けても良
い。
【0018】このように構成された伝熱面腐食速度測定
装置においては、パイプ1内に一定流速にて流体を流す
と共に、面状発熱体2に一定電流を流して一定の温度に
までパイプ1を加熱する。パイプ1の内周面においてパ
イプ1と流体とが熱交換する。所望のパイプ温度及び流
速となるようにして所定時間、通電及び通液した後パイ
プ1の重量減すなわち通液前のパイプ重量M1と通液後
のパイプ重量M2との差M1−M2(mg)を求め、これ
をパイプ1の内周面の表面積S(dm2)及び試験日数
T(day)とで除算することにより、腐食速度(md
d)が求められる。
【0019】即ち、[腐食速度(mdd)]=(M1
2)/(S×T)である。また、このmdd値に対し
365×10-4/d(dはパイプ1を構成する金属材料
の密度(g/cm3)である。)を乗算することによ
り、侵食度(mm/y;yは1年を示す。)が求まる。
即ち、 [侵食度(mm/y)]=(365×10-4/d)×
[腐食速度(mmd)] である。
【0020】なお、パイプ1を構成する金属材料がステ
ンレス鋼や銅、銅合金などの耐食性金属であるときにお
いて、該パイプに孔食が生じた場合、試験後にパイプを
半割などして孔食の数を測定したり、孔食深さを測定す
ることができる。孔食深さ測定には、デプスマイクロメ
ータ、ダイヤルゲージ又は焦点目盛り付顕微鏡、レーザ
ー光を用いた表面形状測定装置などを用いることができ
る。
【0021】上記実施の形態では、面状発熱体2をパイ
プ1の外周面に巻き付け等により設けているが、本発明
ではパイプ1の内周面に面状発熱体を設け、パイプ1の
外側に流体を流し、パイプ1の外面の腐食性を評価して
も良い。面状発熱体をパイプの内周面に設けるには、例
えばパイプ1の一端から他端にまで達する長い帯状の面
状発熱体をパイプ1内に通し、このような細長い面状発
熱体を複数条、パイプ内周面を周回方向に並列して配置
すれば良いが、もちろんその他の手法によってパイプ内
周面の全体を面状発熱体で覆っても良い。この際、パイ
プ1の外側に流体を流すために設けるケースに観察用窓
を備えさせると、パイプ1の外面の腐食状況を観察で
き、好ましい。
【0022】なお、面状発熱体をパイプの外面に設ける
場合において、本発明の装置を実プラントに設置し、実
プラントで使用している水等の流体を供給し、試験する
ときには、パイプ外面で発生する雨等による腐食を防止
することにより注意を払うべきである。パイプの外面に
面状発熱体を設けた場合、面状発熱体付きパイプをカバ
ーケースやルーフで覆ったり、パイプと面状発熱体との
間に水や水蒸気浸入しないように水侵入対策を施す、或
いはパイプ外面に被覆処理を施すのが好ましい。
【0023】このような被覆処理としては、面状発熱体
の加熱温度で劣化しない耐熱樹脂材料のコーティングが
例示される。
【0024】面状発熱体によりパイプを加熱する場合、
パイプが過度に加熱されないようにするために温度調整
機構を取り付けることが望ましい。温度調整機構として
は、液膨サーモスタット、バイメタルサーモスタット、
熱電対温度センサー利用による制御機構などを用いるこ
とができる。
【0025】温度調整機構として、温度変化に対して電
気抵抗が急変する性質、いわゆる正特性を持つ抵抗組成
物(PTCヒーター)を面状発熱体に用いることで、発
熱体自身が温度調整機能を有するため装置をより単純な
構成で製作することができる。正特性抵抗組成物(PT
Cヒーター)を発熱体に用いる場合は、外部温度センサ
ーが不要であり、故障時の過熱などの問題もない。ま
た、外部センサーによる温度制御に比べ、必要な電気エ
ネルギー量が少なくて済む場合が多く、省エネルギー化
が可能である。
【0026】PTCヒーターを構成する正特性抵抗組成
物としては、チタン酸バリウムに微量の希土類元素を添
加したもの、熱可塑性樹脂と導電体の混合物、アルキレ
ンオキシドを単位構造としてもつ有機化合物と導電体の
混合物、硬化型シリコンゴムと導電体の混合物などを挙
げることができる。
【0027】このうち、熱可塑性樹脂と導電体の混合物
に用いられる熱可塑性樹脂としてはポリエチレン、ポリ
プロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレンテレフタレ
ート、ポリ塩化ビニリデン、フルオロカーボン重合体、
ポリアミド、エチレン−酢酸ビニル共重合体などがあ
り、導電体としては、カーボン粉末、カーボンビーン
ズ、金属粉末、カーボン短繊維、ウィスカー状カーボン
を挙げることができる。
【0028】また正特性抵抗組成物としてのアルキレン
オキシドを単位構造としてもつ有機化合物と導電体との
混合物に用いられるアルキレンオキシド系有機化合物と
しては、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシ
ド、プルロニックと呼ばれるポリオキシエチレンとポリ
オキシプロピレンのブロック共重合物、ポリオキシエチ
レンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルア
リルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエステル、
ポリオキシエチレンアルキルアミン、ポリオキシエチレ
ンソルビタン脂肪酸エステル、トリオキサン、クラウン
エーテル類などを挙げることができる。導電体として
は、カーボン粉末、カーボンビーンズ、金属粉末、カー
ボン短繊維、ウィスカー状カーボンを挙げることができ
る。
【0029】また、正特性抵抗組成物としての硬化型シ
リコンゴムと導電体の混合物に用いられる硬化型シリコ
ンゴムとしては、1分子中に少なくとも3個以上のケイ
素原子結合加水分解性基を有するオルガノポリシロキサ
ンを含んだもの、1分子中に少なくとも2個のシラノー
ル基または2個のケイ素原子結合加水分解基を有するオ
ルガノポリシロキサンと1分子中に少なくとも平均2個
のケイ素原子結合加水分解性基を有する有機ケイ素化合
物を含んだもの、ケイ素原子に結合したアルケニル基を
1分子中に少なくとも2個有するオルガノポリシロキサ
ンと架橋剤としてケイ素原子に結合して水素原子を1分
子中に平均2個を超える数を有するオルガノポリシロキ
サンとの混合物に硬化剤として白金系触媒を加えたもの
などが挙げられ、導電体としては、カーボン粉末、カー
ボンビーンズ、金属粉末、カーボン短繊維、ウィスカー
状カーボンが挙げられる。
【0030】このような正特性抵抗組成物は、組成物中
の化合物比を変化させることにより、キュリー温度を変
化させることができる。本発明においては、従って、目
的とする伝熱条件を達成できる温度特性をもった正特性
抵抗組成物を適宜選択すればよい。
【0031】なお、本発明ではPTCヒータ以外の面状
発熱体を用いても良く、例えばニッケル合金やカーボン
系発熱体を用いることができるが、電気エネルギーによ
って発熱するもので箔状、リボン状、細線上、シート状
に加工できるものであれば特に制限は受けない。箔状、
リボン状、細線状の発熱抵抗体を含む面状発熱体に柔軟
性を持たせるためには、発熱抵抗体を被覆する絶縁物に
シリコン樹脂、プラスチック樹脂、不織布、紙などを用
いるのが良い。面状発熱体内の発熱抵抗体の配線パター
ンには特に制限はないが、全体的に発熱するように均一
かつ密に配線することが望ましい。面状発熱体は、チュ
ーブに巻き付け易いように、リボン状であってもかまわ
ない。
【0032】発熱抵抗体に箔状、リボン状、細線状の発
熱抵抗体を用いる場合の配線パターン形成法としては特
に制限はない。箔状発熱抵抗体の配線パターン形成法と
してはエッチング法を用いることもできる。
【0033】また、面状発熱体を予めチューブの外側に
合せた形に加工することで、硬化型物質を面状発熱体内
部の発熱抵抗体の絶縁物として用いることができる。
【0034】パイプと面状発熱体の取り付け方法には特
に制限はなく、前記のように外面に巻き付ける他、接着
剤、両面テープなどを利用する方法によってもよい。な
お、接着に使用する物質は面状発熱体が発する熱により
影響を受けないものを用いる必要がある。
【0035】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、一定の伝
熱条件及び一定流速条件での腐食速度測定法を簡易に実
施できる。また、実装置に用いられているものと同じ材
料の腐食速度測定を実施できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る伝熱面腐食速度測定装置の概
略的な構成図である。
【符号の説明】
1 パイプ 2 面状発熱体 3 電源装置 4 リード線 5 ポンプ 6 定流量装置 7 給水ライン 8 排水ライン

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内部又は外部に流体が流通されるパイプ
    と、該パイプの外周又は内周に設けられた面状発熱体と
    を備えてなる伝熱面腐食速度測定装置。
JP10479798A 1998-04-15 1998-04-15 伝熱面腐食速度測定装置 Pending JPH11295210A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0909945A2 (en) * 1997-10-15 1999-04-21 Kurita Water Industries Ltd. Corrosion monitoring
KR101237204B1 (ko) 2011-10-19 2013-02-25 성균관대학교산학협력단 탈황설비용 내식강의 부식수명 예측방법
CN105403478A (zh) * 2015-12-03 2016-03-16 东方电气集团东方汽轮机有限公司 含固液的多相流的冲刷试验系统及试验方法

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