JPH1172459A - 沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその場監視方法 - Google Patents
沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその場監視方法Info
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- JPH1172459A JPH1172459A JP9232317A JP23231797A JPH1172459A JP H1172459 A JPH1172459 A JP H1172459A JP 9232317 A JP9232317 A JP 9232317A JP 23231797 A JP23231797 A JP 23231797A JP H1172459 A JPH1172459 A JP H1172459A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 特殊な腐食環境となる沸騰伝熱隙間部におい
て、より簡便でオンラインで腐食環境を連続的又は定期
的に測定する。 【解決手段】 熱伝達媒体である液体中に当該液体を沸
騰させる伝熱管４２と当該伝熱管４２に接する支持板４
９を配置し、伝熱管４２と支持板４９との間に沸騰伝熱
隙間部５５が存在する熱交換器において、沸騰伝熱隙間
部５５に腐食電位測定電極５０を配置し、測定した電位
の変化に基づいて沸騰伝熱隙間部５５における不純物の
濃縮の程度を推定して腐食環境の監視をその場で行える
ようにした。
て、より簡便でオンラインで腐食環境を連続的又は定期
的に測定する。 【解決手段】 熱伝達媒体である液体中に当該液体を沸
騰させる伝熱管４２と当該伝熱管４２に接する支持板４
９を配置し、伝熱管４２と支持板４９との間に沸騰伝熱
隙間部５５が存在する熱交換器において、沸騰伝熱隙間
部５５に腐食電位測定電極５０を配置し、測定した電位
の変化に基づいて沸騰伝熱隙間部５５における不純物の
濃縮の程度を推定して腐食環境の監視をその場で行える
ようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば発電用プラ
ントの熱交換器内にある沸騰伝熱隙間部における水質の
変化、特に局部腐食を招く不純物イオンの濃縮度を推定
して腐食環境をその場監視する方法に関する。より詳し
くは、本発明は、熱の影響を直接受ける沸騰伝熱隙間部
について腐食電位をオンラインで測定して腐食環境即ち
不純物の濃縮の程度を連続的又は定期的に測定する沸騰
伝熱隙間部の腐食環境のその場監視方法に関するもので
ある。
ントの熱交換器内にある沸騰伝熱隙間部における水質の
変化、特に局部腐食を招く不純物イオンの濃縮度を推定
して腐食環境をその場監視する方法に関する。より詳し
くは、本発明は、熱の影響を直接受ける沸騰伝熱隙間部
について腐食電位をオンラインで測定して腐食環境即ち
不純物の濃縮の程度を連続的又は定期的に測定する沸騰
伝熱隙間部の腐食環境のその場監視方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】発電用プラントの熱交換器内にある沸騰
伝熱隙間部においては、沸騰現象により湿りと乾きの交
番が生じ、給水中に微量に溶解している不純物イオンが
濃縮する。不純物イオンの濃縮に伴うｐＨの変化は、隙
間部構成材料の局部腐食の発生原因となる可能性があ
る。例えば、粒界腐食（ＩＧＡ）等の局部腐食の発生は
水溶液のｐＨに依存し、アルカリおよび酸性域において
進行し易くなる（図１３）。このため、同隙間部の腐食
環境即ち不純物の濃縮の程度を監視即ち連続的又は定期
的に測定することはプラント運転管理上重要である。
伝熱隙間部においては、沸騰現象により湿りと乾きの交
番が生じ、給水中に微量に溶解している不純物イオンが
濃縮する。不純物イオンの濃縮に伴うｐＨの変化は、隙
間部構成材料の局部腐食の発生原因となる可能性があ
る。例えば、粒界腐食（ＩＧＡ）等の局部腐食の発生は
水溶液のｐＨに依存し、アルカリおよび酸性域において
進行し易くなる（図１３）。このため、同隙間部の腐食
環境即ち不純物の濃縮の程度を監視即ち連続的又は定期
的に測定することはプラント運転管理上重要である。
【０００３】これまで、不純物濃縮の測定法として、沸
騰伝熱隙間部内の水溶液を冷却サンプリング抽出し、室
温大気圧下でｐＨ計あるいはイオンクロマトグラフ、原
子吸光分析装置、誘導結合プラズマ発光分光光度計（Ｉ
ＣＰ）等を用いて間接的に水溶液中のイオン濃度を測定
する方法が採用されてきた。
騰伝熱隙間部内の水溶液を冷却サンプリング抽出し、室
温大気圧下でｐＨ計あるいはイオンクロマトグラフ、原
子吸光分析装置、誘導結合プラズマ発光分光光度計（Ｉ
ＣＰ）等を用いて間接的に水溶液中のイオン濃度を測定
する方法が採用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
方法では、サンプリングの際、水溶液がサンプリング管
壁に付着すること、測定に長時間要すること、沸騰伝熱
面上に濃縮した不純物の濃度を直接測定することが困難
なこと等の問題がある。即ち、従来の測定方法ではリア
ルタイムの測定換言すれば腐食環境のその場監視が不可
能である。
方法では、サンプリングの際、水溶液がサンプリング管
壁に付着すること、測定に長時間要すること、沸騰伝熱
面上に濃縮した不純物の濃度を直接測定することが困難
なこと等の問題がある。即ち、従来の測定方法ではリア
ルタイムの測定換言すれば腐食環境のその場監視が不可
能である。
【０００５】本発明は、隙間部のなかでも特殊な腐食環
境となる沸騰伝熱隙間部に対応し、より簡便でオンライ
ンで腐食環境を連続測定できる沸騰伝熱隙間部の腐食環
境のその場監視方法を提供することを目的とする。
境となる沸騰伝熱隙間部に対応し、より簡便でオンライ
ンで腐食環境を連続測定できる沸騰伝熱隙間部の腐食環
境のその場監視方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに本発明に係る沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその場監
視方法は、伝熱管と該伝熱管に接する接触部材との間の
沸騰伝熱隙間部に腐食電位測定電極を配置し、測定した
腐食電位の変化に基づいて沸騰伝熱隙間部における不純
物の濃縮の程度を推定して腐食環境の監視をその場で行
うようにしている。
めに本発明に係る沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその場監
視方法は、伝熱管と該伝熱管に接する接触部材との間の
沸騰伝熱隙間部に腐食電位測定電極を配置し、測定した
腐食電位の変化に基づいて沸騰伝熱隙間部における不純
物の濃縮の程度を推定して腐食環境の監視をその場で行
うようにしている。
【０００７】この場合、伝熱管と接触部材との間の沸騰
伝熱隙間部に沸騰現象により湿りと乾きの交番が生じ給
水中に微量に溶解している不純物イオンが濃縮すると、
沸騰伝熱隙間部に配置した腐食電位測定電極によって測
定される腐食電位は、不純物の濃縮によって変化する。
したがって、測定した腐食電位の変化に基づき沸騰伝熱
隙間部における不純物の濃縮の程度を推定することがで
き、不純物の濃縮の程度を連続して観測することで実際
のプラントの熱交換器について精度の高い管理を行い得
る。
伝熱隙間部に沸騰現象により湿りと乾きの交番が生じ給
水中に微量に溶解している不純物イオンが濃縮すると、
沸騰伝熱隙間部に配置した腐食電位測定電極によって測
定される腐食電位は、不純物の濃縮によって変化する。
したがって、測定した腐食電位の変化に基づき沸騰伝熱
隙間部における不純物の濃縮の程度を推定することがで
き、不純物の濃縮の程度を連続して観測することで実際
のプラントの熱交換器について精度の高い管理を行い得
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の構成を図面に示す
最良の形態に基づいて詳細に説明する。
最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【０００９】図１に、本発明を発電プラントの熱交換器
にある伝熱管と支持板とで構成される沸騰伝熱隙間部の
腐食環境をその場監視する方法に適用した例を示す。熱
交換器は、例えば加圧水型軽水炉（ＰＷＲ）の一次系冷
却水の熱を二次系冷却水に伝えるもので、入口４１から
流入した一次系冷却水は多数の伝熱管４２内を流れて二
次系冷却水を加熱した後、出口４３から流出する。一
方、入口４４から流入した二次系冷却水は、ダウンカマ
ー４５を通って各伝熱管４２の下方に導かれた後、各伝
熱管４２の周囲を上昇しながら加熱されて蒸気となり、
気水分離器４６及び湿分分離器４７を通過して蒸気出口
４８から流出する。
にある伝熱管と支持板とで構成される沸騰伝熱隙間部の
腐食環境をその場監視する方法に適用した例を示す。熱
交換器は、例えば加圧水型軽水炉（ＰＷＲ）の一次系冷
却水の熱を二次系冷却水に伝えるもので、入口４１から
流入した一次系冷却水は多数の伝熱管４２内を流れて二
次系冷却水を加熱した後、出口４３から流出する。一
方、入口４４から流入した二次系冷却水は、ダウンカマ
ー４５を通って各伝熱管４２の下方に導かれた後、各伝
熱管４２の周囲を上昇しながら加熱されて蒸気となり、
気水分離器４６及び湿分分離器４７を通過して蒸気出口
４８から流出する。
【００１０】各伝熱管４２は複数の支持板４９によって
束ねられている。即ち、各支持板４９は各伝熱管４２に
接触する接触部材であり、ＳＵＳ４０５ステンレス鋼に
より形成されている。伝熱管４２と支持板４９との間に
は、図２に示すように、沸騰伝熱隙間部５５が形成され
ている。沸騰伝熱隙間部５５には、図３に示すように、
腐食電位測定電極５０が配置されている。腐食電位測定
電極５０は伝熱管４２に取り付けられており、その周囲
は絶縁材５７によって絶縁されている。また、支持板４
９の沸騰伝熱隙間部５５に望む面には、参照電極５１の
液絡管５８の先端が開口している。さらに、二次系冷却
水中の伝熱管４２から離れた位置には、バルク水中の腐
食電位を測定するための電極５４が設けられている。こ
れら隙間部の腐食電位測定電極５０、参照電極５１及び
電極５４はポテンショスタット５２に接続されており、
測定されたデータはコンピュータ５３によって処理され
る。なお、図中符号５６は、フローホールである。
束ねられている。即ち、各支持板４９は各伝熱管４２に
接触する接触部材であり、ＳＵＳ４０５ステンレス鋼に
より形成されている。伝熱管４２と支持板４９との間に
は、図２に示すように、沸騰伝熱隙間部５５が形成され
ている。沸騰伝熱隙間部５５には、図３に示すように、
腐食電位測定電極５０が配置されている。腐食電位測定
電極５０は伝熱管４２に取り付けられており、その周囲
は絶縁材５７によって絶縁されている。また、支持板４
９の沸騰伝熱隙間部５５に望む面には、参照電極５１の
液絡管５８の先端が開口している。さらに、二次系冷却
水中の伝熱管４２から離れた位置には、バルク水中の腐
食電位を測定するための電極５４が設けられている。こ
れら隙間部の腐食電位測定電極５０、参照電極５１及び
電極５４はポテンショスタット５２に接続されており、
測定されたデータはコンピュータ５３によって処理され
る。なお、図中符号５６は、フローホールである。
【００１１】かかる構成の熱交換器では、以下のように
して沸騰伝熱隙間部の腐食環境をその場監視する。
して沸騰伝熱隙間部の腐食環境をその場監視する。
【００１２】伝熱管４２と支持板４９との間に形成され
た沸騰伝熱隙間部５５では、湿りと乾きの交番によって
不純物の濃縮現象が発生する。即ち、沸騰伝熱隙間部５
５には伝熱管４２の熱が直接影響し、入り込んだ二次系
冷却水が乾くことが繰り返されて不純物が徐々に蓄積し
濃縮される。沸騰伝熱隙間部５５には、腐食電位測定電
極５０が配置されており、伝熱管４２の腐食電位がオン
ラインでリアルタイムに連続して測定されている。測定
された腐食電位は不純物が濃縮されると変化する。した
がって、この電位の変化に基づいて沸騰伝熱隙間部５５
における不純物の濃縮の程度を推定することができる。
た沸騰伝熱隙間部５５では、湿りと乾きの交番によって
不純物の濃縮現象が発生する。即ち、沸騰伝熱隙間部５
５には伝熱管４２の熱が直接影響し、入り込んだ二次系
冷却水が乾くことが繰り返されて不純物が徐々に蓄積し
濃縮される。沸騰伝熱隙間部５５には、腐食電位測定電
極５０が配置されており、伝熱管４２の腐食電位がオン
ラインでリアルタイムに連続して測定されている。測定
された腐食電位は不純物が濃縮されると変化する。した
がって、この電位の変化に基づいて沸騰伝熱隙間部５５
における不純物の濃縮の程度を推定することができる。
【００１３】沸騰伝熱隙間部５５において不純物が濃縮
されると、この部分のｐＨが変化して伝熱管４２や支持
板４９の局部腐食が進行しやすい環境になる。電位の変
化を連続して観測し不純物の濃縮の程度を推定すること
で沸騰伝熱隙間部５５の腐食環境を監視することがで
き、沸騰伝熱隙間部５５の腐食環境の変化に応じて二次
系冷却水の管理や伝熱管４２及び支持板４９等の構造物
の管理を適切に行うことが可能になる。
されると、この部分のｐＨが変化して伝熱管４２や支持
板４９の局部腐食が進行しやすい環境になる。電位の変
化を連続して観測し不純物の濃縮の程度を推定すること
で沸騰伝熱隙間部５５の腐食環境を監視することがで
き、沸騰伝熱隙間部５５の腐食環境の変化に応じて二次
系冷却水の管理や伝熱管４２及び支持板４９等の構造物
の管理を適切に行うことが可能になる。
【００１４】なお、上述の形態は本発明の好適な形態の
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。
一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の
要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能であ
る。
【００１５】
【実施例】熱交換器の沸騰伝熱隙間部を模倣した実験装
置（図４）を製作し、沸騰伝熱隙間部における不純物イ
オンの濃縮度をオンラインで測定した腐食電位から算出
できることを確認する実験を行った。
置（図４）を製作し、沸騰伝熱隙間部における不純物イ
オンの濃縮度をオンラインで測定した腐食電位から算出
できることを確認する実験を行った。
【００１６】ヒーターピン型式の伝熱管１は、図５に示
すように、実機を考慮し、直径２２．２ｍｍ、長さが５
８０ｍｍの円柱状のインコネル６００合金製とした。隙
間部内で沸騰を起こさせ、伝熱管１表面に実機模擬の熱
流束を負荷できるよう、図６に示すように、伝熱管１内
に最大６．２ｋＷの電気容量を有する電気ヒータ１１を
内蔵した。有効発熱部７は２５０ｍｍで、支持板６との
間に沸騰伝熱隙間部を構成する部分はこの有効発熱部７
に含まれる。水溶液２０中の不純物の沸騰濃縮がもっと
も顕著に起こると考えられる沸騰伝熱隙間部の中央に、
インコネル６００合金製の腐食電位測定電極１２を設け
た。腐食電位測定電極１２の周囲をジルカロイ絶縁体９
でシールし、沸騰伝熱隙間部以外の伝熱管１表面に耐熱
温度３００℃のテフロン層５を被覆することにより、隙
間部表面の電位のみを捉えられるようにした。リード線
４はＳＵＳ３１６ステンレス鋼製とし、電気ヒータ１１
からの電気的および熱的影響を受けないようリード線４
の周囲は絶縁材１０および図示しない断熱材で覆った。
また、伝熱管１表面の温度は、熱電対１３により連続測
定を行った。
すように、実機を考慮し、直径２２．２ｍｍ、長さが５
８０ｍｍの円柱状のインコネル６００合金製とした。隙
間部内で沸騰を起こさせ、伝熱管１表面に実機模擬の熱
流束を負荷できるよう、図６に示すように、伝熱管１内
に最大６．２ｋＷの電気容量を有する電気ヒータ１１を
内蔵した。有効発熱部７は２５０ｍｍで、支持板６との
間に沸騰伝熱隙間部を構成する部分はこの有効発熱部７
に含まれる。水溶液２０中の不純物の沸騰濃縮がもっと
も顕著に起こると考えられる沸騰伝熱隙間部の中央に、
インコネル６００合金製の腐食電位測定電極１２を設け
た。腐食電位測定電極１２の周囲をジルカロイ絶縁体９
でシールし、沸騰伝熱隙間部以外の伝熱管１表面に耐熱
温度３００℃のテフロン層５を被覆することにより、隙
間部表面の電位のみを捉えられるようにした。リード線
４はＳＵＳ３１６ステンレス鋼製とし、電気ヒータ１１
からの電気的および熱的影響を受けないようリード線４
の周囲は絶縁材１０および図示しない断熱材で覆った。
また、伝熱管１表面の温度は、熱電対１３により連続測
定を行った。
【００１７】伝熱管１との間で沸騰伝熱隙間部を構成す
る支持板６（図７）は、測定対象物以外からの電気的絶
縁を確保するため、テフロン製とした。支持板６は、伝
熱管１への取り付けを容易にするため、半割り型とし
た。なお、支持板６の厚さ、沸騰伝熱隙間部の形状およ
び寸法は、実機と同一とした。
る支持板６（図７）は、測定対象物以外からの電気的絶
縁を確保するため、テフロン製とした。支持板６は、伝
熱管１への取り付けを容易にするため、半割り型とし
た。なお、支持板６の厚さ、沸騰伝熱隙間部の形状およ
び寸法は、実機と同一とした。
【００１８】支持板６の固定には、酸化ジルコニウムを
被覆したジルカロイ製のホルダー１６（図８）および図
示しないジルカロイ製のピンを用い、支持板６と伝熱管
１の電気的絶縁を保つとともに隙間部を同心円状に保持
した。
被覆したジルカロイ製のホルダー１６（図８）および図
示しないジルカロイ製のピンを用い、支持板６と伝熱管
１の電気的絶縁を保つとともに隙間部を同心円状に保持
した。
【００１９】測定セル（本実施例の場合は、オートクレ
ーブ）２３、は、ＳＵＳ３１６ステンレス鋼製であるた
め、電極１２を内蔵した伝熱管１を周囲の構造物から電
気的に絶縁するため、セル２３の伝熱管１取り付け部に
テフロン製シート２５を用いた。なお、腐食電位測定の
ための参照電極１８には、高温高圧水溶液用の銀−塩化
銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ、電解液に０．１ｍｏｌのＫＣｌを
使用）を用い、同電極１８の液絡管挿入口１５を支持板
６の中央に設けた。また、沸騰伝熱隙間部の外にはバル
ク水中の不純物イオン濃度測定用インコネル６００合金
製の電極１９を配置した。腐食電位測定電極１２，参照
電極１８及び電極１９をポテションスタット２７に接続
し、測定したデータをパソコン２８により処理した。パ
ソコン２８にはプリンタ２９を接続した。なお、図中符
号２はＳＵＳ３１６ステンレス鋼製フランジ、３は電気
ヒータ用リード線、８はインコネル６００合金製管、１
４はジルカロイ製ボルト、１７は止めピン用小孔、２１
は試験水溶液入口、２２は試験水溶液出口、２４は電気
ヒータ、２６は水冷却システムである。
ーブ）２３、は、ＳＵＳ３１６ステンレス鋼製であるた
め、電極１２を内蔵した伝熱管１を周囲の構造物から電
気的に絶縁するため、セル２３の伝熱管１取り付け部に
テフロン製シート２５を用いた。なお、腐食電位測定の
ための参照電極１８には、高温高圧水溶液用の銀−塩化
銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ、電解液に０．１ｍｏｌのＫＣｌを
使用）を用い、同電極１８の液絡管挿入口１５を支持板
６の中央に設けた。また、沸騰伝熱隙間部の外にはバル
ク水中の不純物イオン濃度測定用インコネル６００合金
製の電極１９を配置した。腐食電位測定電極１２，参照
電極１８及び電極１９をポテションスタット２７に接続
し、測定したデータをパソコン２８により処理した。パ
ソコン２８にはプリンタ２９を接続した。なお、図中符
号２はＳＵＳ３１６ステンレス鋼製フランジ、３は電気
ヒータ用リード線、８はインコネル６００合金製管、１
４はジルカロイ製ボルト、１７は止めピン用小孔、２１
は試験水溶液入口、２２は試験水溶液出口、２４は電気
ヒータ、２６は水冷却システムである。
【００２０】ヒーターピン型式の伝熱管１を用い、実機
の熱流束を模擬した沸騰伝熱条件下（１０００００〜３
５００００ｋｃａｌ／ｈｒ・ｍ2 ）において、給水中の
代表的不純物である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）およ
び硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃縮挙動を調べた。
の熱流束を模擬した沸騰伝熱条件下（１０００００〜３
５００００ｋｃａｌ／ｈｒ・ｍ2 ）において、給水中の
代表的不純物である水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）およ
び硫酸（Ｈ2ＳＯ4）の濃縮挙動を調べた。
【００２１】この結果、沸騰伝熱隙間部の腐食電位は、
熱流束の負荷に伴い、２７０℃のＮａＯＨ脱気水溶液中
では急激に低下し（図９）、Ｈ2ＳＯ4水溶液中では上昇
した（図１０）。完全脱気環境下では、インコネル６０
０合金の腐食電位はアルカリになるにつれ低電圧側へ移
行し、酸性側になるにつれ高電位側へ移行する（図１
１）ことから、この電位の変化は不純物の濃縮に起因す
るものと判断され、不純物の沸騰濃縮過程を伝熱管１の
隙間部の腐食電位側により、その場測定できることが明
らかになった。
熱流束の負荷に伴い、２７０℃のＮａＯＨ脱気水溶液中
では急激に低下し（図９）、Ｈ2ＳＯ4水溶液中では上昇
した（図１０）。完全脱気環境下では、インコネル６０
０合金の腐食電位はアルカリになるにつれ低電圧側へ移
行し、酸性側になるにつれ高電位側へ移行する（図１
１）ことから、この電位の変化は不純物の濃縮に起因す
るものと判断され、不純物の沸騰濃縮過程を伝熱管１の
隙間部の腐食電位側により、その場測定できることが明
らかになった。
【００２２】（発明の検証）次に、上記の熱流束域にお
ける不純物の濃縮度の試算方法について説明する。
ける不純物の濃縮度の試算方法について説明する。
【００２３】一般に、完全脱気環境下においては、合金
の腐食電位のｐＨ依存性は、水素還元反応のｐＨ依存性
と対応し、合金の腐食電位ＥとｐＨとの間には近似的に
数式１の関係が成り立つ。
の腐食電位のｐＨ依存性は、水素還元反応のｐＨ依存性
と対応し、合金の腐食電位ＥとｐＨとの間には近似的に
数式１の関係が成り立つ。
【００２４】
【数１】
【００２５】但し、Ｒは気体定数（＝８．３１４４（Ｊ
／ｋ・ｍｏｌ））、Ｔは絶対温度（Ｋ）、ＦはＦａｒａ
ｄａｙ定数（＝９６４８５（Ｃ／ｍｏｌ））である。隙
間内におけるインコネル６００合金伝熱管１表面の腐食
電位Ｅの測定結果を数式１に代入すると、隙間内のｐＨ
が算出される。一方、ＮａＯＨの解離反応の平衡定数Ｋ
q1は、数式２および数式３で与えられる。
／ｋ・ｍｏｌ））、Ｔは絶対温度（Ｋ）、ＦはＦａｒａ
ｄａｙ定数（＝９６４８５（Ｃ／ｍｏｌ））である。隙
間内におけるインコネル６００合金伝熱管１表面の腐食
電位Ｅの測定結果を数式１に代入すると、隙間内のｐＨ
が算出される。一方、ＮａＯＨの解離反応の平衡定数Ｋ
q1は、数式２および数式３で与えられる。
【００２６】
【数２】
【００２７】
【数３】
【００２８】但し、Ｋw は絶対温度ＴにおけるＨ2Ｏ の
解離定数、Ｃ1 は溶液の濃度、α1はＮａＯＨの解離度
である。このときのｐＨは数式４で求められ、数式１で
得られたｐＨを数式４に代入することにより、Ｃ1 が求
まる。
解離定数、Ｃ1 は溶液の濃度、α1はＮａＯＨの解離度
である。このときのｐＨは数式４で求められ、数式１で
得られたｐＨを数式４に代入することにより、Ｃ1 が求
まる。
【００２９】
【数４】
【００３０】一方、Ｈ2ＳＯ4は、Ｈ+ とＳＯ4 2- とに完
全解離するものと仮定すると、解離反応の平衡定数Ｋq2
は、数式５および数式６で与えられ、ＮａＯＨ水溶液の
場合と同様にしてｐＨおよび濃度Ｃ2 を算出できる。
全解離するものと仮定すると、解離反応の平衡定数Ｋq2
は、数式５および数式６で与えられ、ＮａＯＨ水溶液の
場合と同様にしてｐＨおよび濃度Ｃ2 を算出できる。
【００３１】
【数５】
【００３２】
【数６】
【００３３】隙間部におけるＮａＯＨおよびＨ2ＳＯ4の
濃度Ｃ1 およびＣ2 が求まり、これをバルク水の濃度Ｃ
1 ’およびＣ2 ’で除することにより沸騰伝熱隙間部に
おける濃縮度ＣF が求まる。
濃度Ｃ1 およびＣ2 が求まり、これをバルク水の濃度Ｃ
1 ’およびＣ2 ’で除することにより沸騰伝熱隙間部に
おける濃縮度ＣF が求まる。
【００３４】
【数７】
【００３５】
【数８】
【００３６】こうして上記の熱流束域における不純物の
濃縮度を試算した結果、ＮａＯＨ水溶液中では１０4 〜
５×１０5 程度、また、Ｈ2ＳＯ4水溶液中では１０4 程
度濃縮することが明らかとなった。これらの値は、図１
２に示すように、コードを用いた計算値とも良い対応を
示したことから、腐食電位に基づいて沸騰伝熱隙間部の
不純物濃縮度を推定することが可能である。即ち、水溶
液中に含まれるイオン種が単独の場合、本発明により、
腐食電位の変動に伴う隙間部のｐＨの変化から不純物濃
縮のオンライン測定が可能である。
濃縮度を試算した結果、ＮａＯＨ水溶液中では１０4 〜
５×１０5 程度、また、Ｈ2ＳＯ4水溶液中では１０4 程
度濃縮することが明らかとなった。これらの値は、図１
２に示すように、コードを用いた計算値とも良い対応を
示したことから、腐食電位に基づいて沸騰伝熱隙間部の
不純物濃縮度を推定することが可能である。即ち、水溶
液中に含まれるイオン種が単独の場合、本発明により、
腐食電位の変動に伴う隙間部のｐＨの変化から不純物濃
縮のオンライン測定が可能である。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の沸騰伝熱
隙間部の腐食環境のその場監視方法は、伝熱管と該伝熱
管に接する接触部材との間の沸騰伝熱隙間部に腐食電位
測定電極を配置し、測定した腐食電位の変化に基づいて
沸騰伝熱隙間部における不純物の濃縮の程度を推定して
腐食環境の監視をその場で行えるので、特に腐食環境が
厳しい沸騰伝熱隙間部に即したデータをオンラインで得
ることができる。このため、冷却水や構造物の管理を適
切に行うことが可能になると共に、今後プラントの新し
い給水処理を適用する際等に特に重要となる沸騰伝熱隙
間部の水質評価に役立つ。
隙間部の腐食環境のその場監視方法は、伝熱管と該伝熱
管に接する接触部材との間の沸騰伝熱隙間部に腐食電位
測定電極を配置し、測定した腐食電位の変化に基づいて
沸騰伝熱隙間部における不純物の濃縮の程度を推定して
腐食環境の監視をその場で行えるので、特に腐食環境が
厳しい沸騰伝熱隙間部に即したデータをオンラインで得
ることができる。このため、冷却水や構造物の管理を適
切に行うことが可能になると共に、今後プラントの新し
い給水処理を適用する際等に特に重要となる沸騰伝熱隙
間部の水質評価に役立つ。
【図１】本発明に係る沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその
場監視方法を実施する熱交換器の実施形態の一例を示す
概略構成図である。
場監視方法を実施する熱交換器の実施形態の一例を示す
概略構成図である。
【図２】図１の熱交換器の沸騰伝熱隙間部を示す斜視図
である。
である。
【図３】本発明に係る沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその
場監視方法を実施するシステムの概略構成図である。
場監視方法を実施するシステムの概略構成図である。
【図４】腐食電位に基づいて不純物の濃縮度を算出でき
ることを確認するための実験装置を示す概略構成図であ
る。
ることを確認するための実験装置を示す概略構成図であ
る。
【図５】図４の実験装置の伝熱管を示す概略構成図であ
る。
る。
【図６】図５の伝熱管に取り付けられた腐食電位測定電
極を示す拡大断面図である。
極を示す拡大断面図である。
【図７】図４の実験装置の支持板を示す斜視図である。
【図８】図４の実験装置のホルダを示す斜視図である。
【図９】脱気ＮａＯＨ水溶液中における沸騰伝熱隙間部
および沸騰伝熱隙間部以外の部分の電位の経時変化の一
例を示す特性図である。
および沸騰伝熱隙間部以外の部分の電位の経時変化の一
例を示す特性図である。
【図１０】脱気Ｈ2ＳＯ4水溶液中における沸騰伝熱隙間
部および沸騰伝熱隙間部以外の部分の電位の経時変化の
一例を示す特性図である。
部および沸騰伝熱隙間部以外の部分の電位の経時変化の
一例を示す特性図である。
【図１１】脱気ＮａＯＨおよびＨ2ＳＯ4水溶液中におけ
るインコネル６００合金の腐食電位のｐＨ依存性の一例
を示す特性図である。
るインコネル６００合金の腐食電位のｐＨ依存性の一例
を示す特性図である。
【図１２】脱気ＮａＯＨおよびＨ2ＳＯ4水溶液中におけ
る沸騰伝熱隙間部の濃縮度と熱流束との関係の一例を示
す特性図である。
る沸騰伝熱隙間部の濃縮度と熱流束との関係の一例を示
す特性図である。
【図１３】インコネル６００合金の粒界腐食（ＩＧＡ）
発生環境条件の一例を示す特性図（２８０〜３２０℃）
である。
発生環境条件の一例を示す特性図（２８０〜３２０℃）
である。
４２ 伝熱管 ４９ 支持板（接触部材） ５０ 腐食電位測定電極 ５１ 参照電極 ５２ ポテンショスタット ５３ パソコン ５５ 沸騰伝熱隙間部
Claims (1)
- 【請求項１】 伝熱管と該伝熱管に接する接触部材との
間の沸騰伝熱隙間部に腐食電位測定電極を配置し、測定
した腐食電位の変化に基づいて前記沸騰伝熱隙間部にお
ける不純物の濃縮の程度を推定して腐食環境の監視をそ
の場で行えることを特徴とする沸騰伝熱隙間部の腐食環
境のその場監視方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23231797A JP3880019B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその場監視方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23231797A JP3880019B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその場監視方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1172459A true JPH1172459A (ja) | 1999-03-16 |
| JP3880019B2 JP3880019B2 (ja) | 2007-02-14 |
Family
ID=16937316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23231797A Expired - Fee Related JP3880019B2 (ja) | 1997-08-28 | 1997-08-28 | 沸騰伝熱隙間部の腐食環境のその場監視方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3880019B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268999A (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Toshiba Corp | 水処理方法及び水処理装置 |
| KR101299345B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2013-08-22 | 현대제철 주식회사 | 부식셀 지그 |
| KR20150095517A (ko) * | 2014-02-13 | 2015-08-21 | (주)한국알앤드디 | 선박용 엔진 냉각장치 |
-
1997
- 1997-08-28 JP JP23231797A patent/JP3880019B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009268999A (ja) * | 2008-05-09 | 2009-11-19 | Toshiba Corp | 水処理方法及び水処理装置 |
| KR101299345B1 (ko) * | 2012-03-29 | 2013-08-22 | 현대제철 주식회사 | 부식셀 지그 |
| KR20150095517A (ko) * | 2014-02-13 | 2015-08-21 | (주)한국알앤드디 | 선박용 엔진 냉각장치 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3880019B2 (ja) | 2007-02-14 |
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