JPS58181876A - 陽極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は印加電流系による陰極防蝕領域に於て利用し得
る。連続的電流供給源へ電気的に連結した。直線型の陽
極構造体に関するものである。

海水、真水及び地下水のような自然環境に於て作動して
いる金属構造体の腐蝕制御用の系として、陰極防蝕は広
く知られかつ利用されている。それは保護されるべき表
面をもつ境界的接触領域に於て拡散する酸素を電気化学
的に減少させる原理に基づいて働く。金属の腐蝕はそれ
ゆえ環境中に含まれる酸化剤がこのように中和されるの
で防がれる。

陰極防蝕は犠牲陽極を用いることによるが別法として印
加ＴＩＬＫ法によって適用することができる。

この後者の方法によれば１本発明はこれを基礎とするも
のであるが、保護されるべき構造体は電流供給源の負極
へ適当に連結することによって陰極的に分極され、そし
て陽極は１寸法安定性のある耐腐蝕性の材料でつくられ
るのが好ましいが、同じ電源の正極へ連結される。雨ら
れる電流回路は陰極に於ける酸素の還元と陽極に於ける
アニオンの酸化をおこさせる。６０ボルトから４０ボル
トの程度である高電圧が付与されるので、陽極は構造物
表面から非常に離れた位置に置いてもよい。必要とする
分極陽極の数はそれゆえがなり減らされる。

沖のプラットホーム、船体、パイプライン。

井戸、のような陰極的に防蝕されるべき表面及び構造の
寸法が特に大きいときには数十口にも及ぶ縦にのびた。

数百に及ぶアンペアを配り得る。陽極構造物の使用を特
徴とする特にこれらの場合に於ては、各々単一の陽極活
性部分へ平均した電圧をできるだけ遠くへ適用するため
に、その延びた陽極に沿うオーミック厩圧降下を減らす
ことが必要である。従ってオーミンク損失は適用慮圧の
５−１０チをこえるべきではない。

満足されるべき付随的要請事項は、構造物の幾何的特徴
へ電場を順応させ、従って陽極の数。

その幾何形態、及び保護されるべき構造物の空間的相対
的位置を変えることによって、保護されるべき構造物全
体に醒流分布の最良均一性を保証することである。

きびしい温度条件１機械的応力、腐蝕などをしばしば特
徴とする自然環境に於て用いねばならない陽極構造物は
、補修あるいは置き換えなしで長期間作動させるために
、大きい機械的抵抗性と良好な電気伝導度を保証せねば
ならない。

さらに、ここで考える陽極構造物はしばしば。

気候あるいはサービスセンターからの距離に基づく特に
困難な条件の下で設置する必要があり。

従って機械的に頑丈で取扱及び設置が容り丁あるべきで
ある。

陽極としてしばしば用いられる黒鉛及び鉄−珪素鋳造棒
は上記諸要請を満たすには程遠く。

一方、白金族金属で被覆しだチタン陽極はその軽量さと
高い機械的性質によりきわめて有利である。

しかし、特に土壌中に於ける上記構造物の使用に関連す
る問題は、陽極と土壌の間の接触抵抗によって代表され
る。

この抵抗は上記構造物の陽極表面で発生するガスのため
に時間とともに増す傾向がある。このガスは一般的には
分子状酸素であり、これは陽極に於けるアニオンの酸化
によって形成されるものであり、しかし、比較的低塩化
物濃度の水の電解によって容易に形成される分子状塩素
であってもよい。

上記のガス発生のために、陽極表面の一部は。

活性陽極表面のそれの周りの地面からの緩徐な遊離１次
いでその後の機械的作用による分離を受ける。それゆえ
その接触抵抗は時間とともに増加する。

このことは必然的に特に深井戸系に於ける陰極防蝕系の
有効性に影響するが、この系に於てば、陽極が地中にか
なりの長さで延びている垂直井戸の中に挿入され１例え
ば地下パイプラインのように構造物のそばでかなシの長
さの間隔で配置されている。この場合に於ては、陽極は
数十１の程度のかなりの深さに達する長い垂直構造体か
ら成り立っており、このことは陽極部品（ｓｅｇｍｅｎ
ｔ）の垂直表面からガスが逃げるのを妨害する。実際に
１発生するガスはぶら下っている陽極部品の表面に沿っ
て地中を通って上昇する傾向があシ、あるいはともかく
も土壌中を透過し、さらに電気伝導性を低下させる。

これらの要因はすべて実質的に、構造物の接触抵抗を急
速に増大させその有効性を減少し。

そして電圧上昇さえも必要となり、その結果エネルギー
消費が伴ない、陽極材料の電気化学的抵抗性を危うくす
る。実際に、適用電圧の増加は上記陽極材料の不働態酸
化皮膜の破壊電圧をこえさせることになり、皮膜は容易
に腐蝕にさらされるようになる。この現像はその性質上
局在的であるので、バルブ金属陽極はしばしば孔があき
、電力供給ケーブルが露出して外部環境と接触するよう
になり、このことはケーブル自体の迅速腐蝕をひきおこ
す。

それ故１本発明の主目的は長期間使用のための接触抵抗
の減少を可能とする陰極防蝕用の改良陽極構造体を提供
することである。

本発明の陽極構造体は、少くとも一端に於ける電流源の
正極へ接続するだめの一つの適当端子を備えた一つの電
力供給絶縁ケーブルと、この電力供給ケーブルの長さ全
体にわたって分布し、ケーブル自体と同軸であり、かつ
伝導性の芯の連続性と中断することなくその芯との一つ
のリーク防止接続を通じて電気的に接続されている。多
孔質で透過性の要素から成るバルブ金属でつくられた一
系列の陽極要素（ｅｌｅｍｅｎｔ）と：によって構成さ
れる。

第２図に模型的に示すように１本発明の陽極構造体は、
一つの電力供給絶縁ケーブル２から成り、これは銅また
はアルミニウムの撚り線の伝導芯をもち、一つのエラス
トマー材料例えば合成ゴム及び天然ゴム、ポリ塩［ヒビ
ニル、ポリエチレン、弗化ビニルポリマー、などの、陽
極利用の媒体中で腐蝕に耐えることができる一枚の絶縁
ソートによって被覆されている。

このケーブルの抗張力を増すために、芯は高抗張力鋼で
つくった内側グループの撚り線と一緒に撚ったロープに
よってつくってもよいし。

またそのケーブルの伝導性芯全本を鋼撚線でつくっても
よい。

ケーブル２の一端には電源の正極へ電気的に接続するた
めの一つの適当な端子６が備えられている。

他端に於ては、ケーブル２はチタンまたはプラスチック
のキャップ７で終っており、これは腐蝕する伝導性芯の
その環境からの一つのリーク防止シールを提供するもの
である。このキャップは陽極端をひっかけるための、あ
るいは適当なバラストをささえるための、フックまたは
リングを備えるのが有利である。また、この絶縁用キャ
ンプ７は防水型電気プラグによって置き換えるのも利点
があり、これは２個あるいはそれより多くの陽極構造体
を直列に連ぐことかできて、必要に応じてその陽極構造
体の長さを２倍または６倍にする。

陽極部品１の数と相対的の空間的位置はこの陽極の特定
的用法の特別の要請によって指示されるものであるが、
多数の陽極部品１が電力供給ケーブルに沿って同軸的に
挿入される。

さらに正確にいうと、ケーブル２に沿う陽極部品の数と
その相対的な空間的分布は保護されるべき表面全体に均
一な電流密度を与える必要性に適合させるよう容易に順
応させることができる。実質的には、ケーブルに沿う陽
極部品の分布は陽極構造体と保護すべき構造体の表面の
間に提供されるべき所望の電場に依存する。本発明の陽
極構造体によって提供される一つの重要な利点はその大
きな可撓性と任意所望長さの配置が可能であることによ
って代表される。

第２図に於て模型的に示すように、各々の陽極要素は多
孔質で透過性の主体１から成り、これは１個またはそれ
より多くの耳８へ熔接したエキスパンプントノートまた
は金属メソ／ユによって構成されており、この耳はスリ
ーブ６へ熔接されている。

陽極要素はチタンまたはタンタルまたはその合金のよう
なバルブ金属でつくるのが好ましい。

多孔質で透過性の主体１は円筒状であってよく、あるい
はさもなければ四角形、多角形、星型、などのような任
意の異なる断面であってよく、あるいは一つまたはそれ
より多くの耳８へ熔接した金属メツシュ片で構成されて
いてよい。

多孔質で透過性の主体１を構成するメツシュ部品は白金
属に属する金属またはその酸ｆヒ物。

あるいはスピネル、ペロウスカイト、テラフォサイト、
真鍮、などのような他の伝導性金属酸化物、のような電
気伝導性で陽極的に抵抗性のある材料の層で以て被覆さ
れている。特に有効な被覆は金属比率がＲｕ２Ｏ％対Ｔ
ｉ８０とＲｕ６０％対Ｔｉ４Ｄ％の間にあるルテニウム
とチタンとの混合酸化物の熱的沈着ｉカ・ら成ジ立つ。

他の金属酸化物の少量もＲｕイ、酸化物基本構造の中に
存在してもよい。

各々の陽極要素は予め製作し１次いで電力供給ケーブル
２の上に同軸的に挿入してよく、あるいは主体１をスリ
ーブ６を電力供給ケーブルへ固定した後に耳８へ熔接し
てよい。

絶縁ケーブル２の伝導性芯と各陽極部分１との間の電気
的接続は、スリーブ乙の中央部分に該当したある長さの
間、ケーブルの伝導性芯４の上のプラスチック製絶ｌ＃
被覆５をまず剥がすことによって実施される。スリーブ
６を次に環カケープル２の剥がされた部分６ａ及び６ｂ
の上並びにそれに隣接する絶縁被覆の絶縁部分６ｃ及び
６ｄの上に締めっけて電気的接続のリーク防止を提供す
る。

金属スリーブ６の締め付けは放射方向に働く常温頭造工
具（ｃｏｌｄ　ｈｅａｄｉｎｇ　ｔｏｏｌ）によって円
周状の縮少を受けさせることによって実施される。

例えば弗素［ヒしたエチレンとプロピレンのコポリマー
から成る熱収縮性プラスチック管の断片によって構成さ
れている保護外装をスリーブ６とケーブル２の間にはめ
込み、熱空気ブロアーで以て加熱してその外装を接合部
の上に収縮させて外部環境から接合部を保護する。

第４図及び第５図に於て示すように、陽極。

すなわち、陽極部品の主体１は、伝導性でかつ陽極条件
に対して抵抗性のある不働態化し得ない材料の沈着によ
って被覆されたチタンのようなバルブ金属のエキスパン
デッドノートによって構成されていて、この被覆は表面
全体にわたって施こされる。

本発明の陽極は慣用の棒または丸棒の陽極と比べていく
つかの利点を提供する。

地中の応用に於ては、掘さく泥または充填用泥は容易に
多孔質透過性の陽極構造体に侵入し。

従って大きい接触表面を保証し、−ｔＬ、てその上。

その接触表面は各種の空間的平面内に配向している接触
領域の全部の合計によって構成されている通り、三次元
的である。従って、陽極とそれをとりまく地面との間の
接触表面はかなり増加することとなり、そしてまた土壌
が干上ったりガス発生が陽極表面でおこる場合に、その
接触面積は実質的に効果的であるままで残る。実際に１
発生ガスは陽極のメツツユを通して逃散し易い路を見出
す。表面が媒体によって侵入さ−れ得ない無垢の棒また
は丸棒の陽極を使用する際の問題は本発明の陽極によっ
て効果的に克服される。

工業的設備に於て実施した陰極防蝕比較試験は驚いたこ
とに、無垢の陽極を土壌が侵入し得てかつ同じ外的寸法
をもつ多孔質陽極で以て置き換えることによって、その
接触抵抗が始動時に於て約１５％減少し、６ケ月間作動
後に於て。

参照用の無垢円筒状陽極と比べてその接触抵抗減少は約
２５−６０％に達することを証明した。

゛　　実施例 本発明に従ってつくられかつ第２．３．４及び５図に記
載のタイプの陽極部品また分散子１０個から成る一つの
陽極構造体をつくった。

陽極部品は厚さ１．５　ｒａｎで外径５０ｍ＋＋＋のチ
タンのエキスパンデッドノートの一つの円筒を用いてつ
くり、長さは１５００ｍであった。エキスパンデッドノ
ートの円筒はルテニウムとチタンの金属比が１：１であ
る混合酸（ヒ物の沈着によって被覆した。

このエキスパンデッドノートの円筒をチタンの耳へ熔接
し、この耳は、絶縁外装を予め剥がしたケーブルの伝導
性芯の上である長さの間にわたりかつ両端に於てケーブ
ルのニジストマー絶縁外装の上へ直接に常温ヘラグーに
よって締めつけを行なって電気的接続のリーク防止を提
供する。内径１０聰の電力供給ケーブル上に挿入したチ
タンパイプへ爆接されている。

約８Ｉの外径をもつこのゴム絶縁の電力供給ケーブルは
金属断面積合計が約１００２　である銅組みひも（ｐｌ
ａｉｔ）でつくった芯をもっていた。

一つの陽極部品と他との間の間隔は一定で約２ｍの長さ
であった。ケーブルの一端は絶縁ケーブル上に常温ヘッ
ダーで締めつけて環境から芯を密封したチタンキャンプ
で終っていた。このキャンプは一つのチタン製フックを
備えていた。

ケーブルの他端は電カケープルへの接続に適した銅製の
はと目孔をもっていた。

この陽極構造体を平均抵抗１０００Ω・園の地中に掘っ
た直径約１２．５ｃｍ、深さ４０ｍの井戸の中に挿入し
た。挿入後、井戸をベントナイト泥で以て充填した。

この陽極を、土壌巾約２ｍの深さを走る高密度ポリエチ
レン性合成ゴムで以て被覆した炭素鋼の２０インチ（５
１Ｃ：Ｉｎ）のパイプライン約１５Ｋｍを保護するのに
使用した。

地面に対する陽極構造体の測定抵抗は始動時に於て０．
７オームであり、この陽極によって分配された電流は供
給毛圧約Ｚ５ボルトの場合に８アンペアであった。

６ケ月間運転後に於て検出した抵抗は０．８２オームで
あった。

本発明の構造体と類似であるが同じ電気伝導材料によっ
て外面を被覆した無垢管状チタン円筒でつくった陽極部
品から成る参照用陽極構造体をつくった。

その始動時に於て、地面に対する測定抵抗は０．８オー
ムであり、３ケ月運転後に於てその検出値は１．４オー
ムに達した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の陽極の模型的解説である。 第２図は本発明の好ましい具体１ヒによる第１図の陽極
部品の模型的図解である。 第６図は第２図の線ト１に沿った断面図である。 第４図は陽極要素用に使用するエキスパンデッドノート
の図であシ。 第５図は第４図のエキスパンデッドノートの断面図であ
る。 １・・・陽極部品　　　　　　６・・・端子２・・・電
力供給絶縁ケーブル　　７・・・絶縁用キャンプ６・・
・スリーブ　　　　　　８・・・耳４・・・ケーブル芯 ５・・・絶縁被覆 （外４名） −二 襄４　国 Ｙじ 承５０ 手　続　補　正　書く本成〕 昭和夕８年Ｓ月λｇ日 特許庁−長官　蒐　本／／　禾Ｏ犬　殿１、事件の表示 昭和夕３年特許願第　　２６２〈　　号２発明の名称 渦　　才た ６補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住所 ノしホ苓　ヲｉ口〉ミオ　Ｆ　ノ多　／人ヒ０アン÷１
し・７トロキミン　ンンエテ　アノニ４４、代理人 ３８４−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一端で電力供給の正極と接続可能な電力供給絶縁ケ
   ーブルと；不働態化し得ない表面をもちケーブルの長さ
   に沿って分布しケーブルへ同軸的に挿入されかつ芯自体
   の一体性と連続性とを中断することなしにこの絶縁グー
   ５プルの伝導性芯へリークを防止する状態で電気的に接
   続した多数の金属陽極部品と；から成り、上記陽極の要
   素が不働態化し得ない物質の１１ｉによって被覆したパ
   ルプ金属体から成り、この金属体が多孔質かつ透過性で
   陽極自体と接触した状態で媒体によシ容易に侵入される
   ことを特徴とする。大きい直線的床がりをもつ陽極。 ２、上記の多孔質透過性体がそれをとりまく媒体と、各
   種の空間的平面内に配列している接触面積の合計によっ
   て構成される−りの表面上で接していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の陽極構造体。 ６、上記の多孔質透過性体がチタンのエキスパンプント
   ノートによって構成されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項と第２項に記載の陽極構造体。 ４、各々の陽極部品が、多孔質体を上方に連結したパル
   プメタルの円筒状スリーブから成り、このスリーブがそ
   の中央部分に該当するある長さにわたって電力供給ケー
   ブルの伝導性芯の上に常温ヘラグーによる締付けを行な
   って電気的接続を提供し、かつそのスリーブの両端に於
   てケーブルの絶縁外装の上に締めつけて電気的接続のリ
   ーク防止７−ルを提供する。ことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項に記載の陽極構造体。