JPS6046360B2 - 熱交換器またはその配管の腐食およびスケ−ル防止法 - Google Patents

熱交換器またはその配管の腐食およびスケ−ル防止法

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JPS6046360B2
JPS6046360B2 JP51157377A JP15737776A JPS6046360B2 JP S6046360 B2 JPS6046360 B2 JP S6046360B2 JP 51157377 A JP51157377 A JP 51157377A JP 15737776 A JP15737776 A JP 15737776A JP S6046360 B2 JPS6046360 B2 JP S6046360B2
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zinc
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piping
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昭英 平野
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Kurita Water Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱交換器とその配管の腐食およびスケール防止
法に関するものてある。
従来熱交換器とその配管の腐食防止法として冷却媒体に
亜鉛化合物を含む金属腐食防止剤を添加する方法が用い
られているが、亜鉛化合物はそれ自身ては高い腐食防止
効果を発揮せず、他の金属腐食防止剤と共存することに
より、その効果が発揮される。
しカルながら、亜鉛化合物は他の金属腐食防止剤と配合
すると沈殿物を生じることがあり、両者の一液化には技
術的にむつかしい問題点がある。また亜鉛化合物は、そ
の多くが冷却媒体中で水酸化亜鉛になつて沈殿するため
、熱交換器の伝熱面でスケール障害を起す結果にもなる
。また熱交換器では、従来の金属腐食防止剤による防食
皮膜の形成は特に冷却媒体の流電状態、温度条件特に影
響されやすく、冷却媒体が熱交換器に入る部分、出る部
分については皮膜の形成がもつとも困難てある。本発明
者らは、亜鉛化合物のかかる欠点を改良するため、亜鉛
もしくは亜鉛合金より溶出するイオン状亜鉛の腐食防止
作用を調べたところ、自然溶出法、流電溶出法、通電溶
出法により溶出するイオン状亜鉛は、亜鉛化合物のそれ
よりも優れた効果があることを発見した。
また冷却媒体に亜鉛配位剤がさらに存在する場合には亜
鉛あるいは亜鉛合金より溶出するイオン状亜鉛は著るし
く増大し、腐食防止効果の向上はもちろんのこと熱交換
器のスケール障害も解消することを発見した。特に、流
電溶出法ては、熱交換器の仕切室壁面等、熱交換器内部
に金属亜鉛を固着させて流電溶出させると、亜鉛イオン
、金属腐食防止剤、亜鉛配位剤に加えて、生ずる防食電
流の相乗効果により、熱交換器の腐食及びスケール防止
がより完全なものとなる。次に本発明の実施方法を詳細
に説明する。
本発明には公知の無機および有機の各種の金属腐食防止
剤が使用可能であり、例示すれば次のものがある:J
重合リン酸塩、縮合リン酸塩、ホスホン酸塩、ケイ酸塩
、ホウ酸塩、オキシカルボン酸塩、無水マレイン酸塩、
亜鉛塩、硝酸塩、亜硝酸塩、クロム酸塩、タングステン
酸塩、モリブデン酸塩、アミン類、ベンゾトリアゾール
類、メルカプトペン丁ゾチアゾール類、ヒドロキサム酸
塩、マグネシウム塩、アルミニウム塩、ポリオールのリ
ン酸エステル類、アミノフォスフェート、等であり、通
常これら1種類もしくは2種類以上を組み合わせて使用
する。
次に本発明に用いられる亜鉛配位剤としては、亜鉛イオ
ンに対する錯イオン生成定数1σ〜1σ0のものが使用
可能であり、例示すれば次のものがある。
EDTA(エチレンジアミン四酢酸)、DTPA(ジエ
チレントリアミン五酢酸)、トリエチレンテトラアミン
、無水マレイン酸のポリマー、リグニンスルフォン酸ソ
ーダ、ポリアクリルアミド、ポリアクリロニトリル、ビ
ニル化合物とマレイン酸との共重合物水溶性塩、ポリア
クリル酸塩、ヒドロキシエチルメタアクリル酸を含むポ
リアクリル酸ソーダ等であり、通常、これから選ばれる
1種類の亜鉛配位剤が使用される。なお、亜鉛配位剤の
錯イオン生成定数1Cf′以下ては効果があまりなく、
1σ0以上ではキレートカが強すぎて、亜鉛イオンを放
出しなくなる。本発明に用いられるイオン状亜鉛として
は金属亜鉛もしくは亜鉛合金より自然溶出、流電溶出ま
たは通電溶出させたイオン状亜鉛が用いられる。
自然溶出されたイオン状亜鉛とは一般に金属亜鉛が酸性
溶液中で溶出する亜鉛イオンを言い、溶出量は酸の種類
、その強度時にPHおよび温度に左右される。一般に温
度が高くPHが低くなるほど溶出量はふえる。流電溶出
するイオン状亜鉛は鉄/亜鉛合金のガールバニツク・カ
ップルの起電力による゛ものでガルバニツク・カップル
の面積比によつて流電溶出亜鉛濃度が制御てきる。
面積が大きくなると短時間で亜鉛が消耗してしまうが、
ガルバニツク・カップル間に適当な電気抵抗を挿入する
ことにより流.電量を制御することができる利点を有す
る。また、流電溶出法においてもPHが低く、温度が高
くなるほど溶出量がふえる。通電溶出するイオン状亜鉛
量は電解液のPHと電圧により左右される。
通電溶出法では外部から電!力の供給を必要とするが、
短時間で多量の溶出イオンが得られる。電流密度を制御
することにより溶出亜鉛濃度を制御することができる等
の利点を有する。また、流電溶出法においてもPHが低
く、温度が高くなるほど溶出量がふえる。本発明を実施
する場合、冷却水のPHは防食剤基礎投入時は6〜7、
運転中は8〜9が好ましい。
次にイオン状亜鉛、金属腐食防止剤および亜鉛配位剤の
基礎投入量および保持投入量は一般に次の量であること
が好ましい。次に本発明の実施方法および効果について
実施″例により詳細に説明する。本発明はこれらの実施
例により制限されるものではない。実施例1 横浜市水道水にヘキサメタリン酸ソーダを90ppm添
加し、PHを9.5に調整した後、あらかじめ秤量した
鉄(SS−41)の円盤型試験片(表面積38ci,)
を浸漬し、1日間攪拌して基礎投入処理を済ませた。
それから正リン酸5ppm(POVとてて)とヒドロキ
シエチルメタアクリル酸を含むポリアクリル酸ソーダ5
ppmとイオン状亜鉛をPpm添加し、PH8.5に調
整した後、6日間攪拌した。腐食減量を第1表に示す。
第1表より、溶出イオン状亜鉛の腐食防止効果は亜鉛化
合物のそれよりも優れ、しかも亜鉛配位剤が共存すると
、さらに安定した腐食防止効果を示すことが明らかであ
る。
なお、亜鉛イオン溶出方法は以下の通りである:自然溶
出法 塩素イオン、硫酸イオンを含む溶液(以下単に溶
液という)をPH8.5に調整し、これに亜鉛粉末を入
れ、50℃の温度下で2肴間攪拌した。
流電溶出法 溶液をPH8.5に調整し、これに鉄/亜
鉛合金の面積比が10なる組み合わせでガルバニツク●
カップルを組み、50℃のもとで2#!間攪拌3した。
通電溶出法 溶液をPH8.5に調整したものを電解液
とし、これに亜鉛電極と白金電極を浸漬し、200!M
A/Cltの電流密度で50℃のもとで10分間通電し
た。 1なお、
薬剤を全く添加しないブランクテストおよび、従来用い
られている金属腐食防止剤として硫酸亜鉛を5ppm(
Znとして)添加した場合についての結果も同表に示す
。実施例2 ノ本発
明方法に基いて金属腐食防止剤と種々の亜鉛配位剤によ
る腐食防止試験を行なつた。
尚、実験においては通常、基礎投入処理では金属腐食防
止剤のみを添加するので本実験でも常法に従つて行つた
。PHを6.5に調整した試験液にヘキサメタリン酸ソ
ーダを90ppm投入し、あらかじめ秤量した鉄(SS
−41)の円盤型試験片(表面積38cIt)を浸漬し
、1日攪拌して、基礎投入処理を済ませた後、該試験液
に正リン酸5ppmと、EDTA.,DTPAlトリエ
チレンテトラミン、リグニンスルホーン酸リーダ、ポリ
アクリル酸リーダおよびイソブチレン、無水マレイン酸
共重合物のナトリウム塩の亜鉛配位剤の所定量と、通電
溶出方法により金属亜鉛より溶出する亜鉛イオンを3p
pm添加し、かつ.PHを8.5に調整した。
そして、該試験液に試験片を浸漬し、6日間攪拌した後
、それぞれの腐食減量を測定した。その結果を第2表に
示す。なお亜鉛配位剤無添加の楊合は300mg/38
c!l・7日間であつた。比較のために上記基礎投入後
理後、亜鉛配位剤を添加せずに硫酸亜鉛のみを3ppm
(亜鉛として)添加して、上記試験を行なつたところ、
腐食減量は350m9/38d・7日間となつた。
又、EDTA5ppmを更に添加した場合には腐食減量
は54mg/38cI・7日間となつた。この試験の結
果より、金属腐食防止剤と金属亜鉛より溶出させた亜鉛
イオンを共存させると、従来法に比べてはるかに優れた
腐食防止効果が得られ、さらに亜鉛配位剤を添加すると
、より優れた腐食防止効果が得られることがわかる。
実施例3 モデル熱交換器によるスケール付着実験 実験装置は第1図のように長さ275c7n(7)ST
B(軟鋼)熱交換器管を有する多管式の熱交換器ならび
に冷却塔と通電溶出によるイオン状亜鉛供給用の電解槽
より構成されている。
熱交換器に入る冷却水の入口温度は30℃出口温度は4
0℃になるように蒸気流量が制御される。冷却水の流速
は熱交換器内で1m/Secである。金属腐食防止剤の
基礎投入処理はヘキサメタリン酸ソーダを90ppm添
加して1日行い保持投入処理は正リン酸10ppm(P
q−として)と溶出イオン状亜鉛3ppmで29日間行
つた。
スケール付着に対する亜鉛配位剤の効果を調べるため、
ヒドロキシエチルメタアクリル酸を含むポリアクリル酸
ソーダを10ppm添加した場合としない場合について
比較した。冷却水のPHは8.5±0.3に制御した。
運転開始して30日目に熱交換器管を抜き取り熱負荷の
最も低に冷却水入口側、最も高い冷却水出口側および熱
交換器管中央部の3個所のスケール付着速度を測定した
。実験結果は、第3表に示す通りである。
また、全く薬剤を添加しない場合と、硫酸亜鉛を3pp
m(Znとして)添加した場合の結果も示す。スケール
付着速度は熱負荷の高い冷却水出口側.ほど大きな値を
示す。亜鉛配位剤を併用した場合は明らかにスケールの
付着が少なく、特にその効果は熱負荷の高いところで顕
著である。実施例4 熱交換器に亜鉛片を接続し、電気的に短絡させ.た場合
の金属腐食防止剤、亜鉛イオン、亜鉛配位剤、および得
られる防食電流による相乗的な腐食防止効果を調べるこ
めに、以下の実験を行つた。
試験装置は第2図に示すものを用いた。図中1,2・・
・・・・9は照合電極を示し、Vは電位差計を示す。酸
洗浄によりまずミルスケールを除去したS゛m・35材
熱交換器管をガラス管中央に固定し、熱交換器管内には
温水を流し、管外とガラス管との間に金属腐食防止剤を
含む冷却媒体を流速1m./Secの速度で流した。
冷却媒体入口側の熱交換器管端には亜鉛電極板を固定し
た。冷却媒体の流れ方向における熱交換器管の各位置に
おける電位を測定する目的でガラス管には電位測定用の
照合電極が備えられており、各点の電位変化を連続的に
記録できる装置を付設した。温水温度は40℃冷却媒体
温度は25℃でいずれも循環できるようにループを設け
た。使用した金属腐食防止剤はA)ヘキサメタリン酸ソ
ーダを配合した薬剤、Bは正リン酸とイソブチレンと無
水マレイン酸共重合物のナトリウム塩とを配合した薬剤
の2種類である。基礎投入処理は両者ともA薬剤で行な
つた。冷却媒体はカルシウム硬度150ppmを含む電
気伝・導度およそ500μv/C!nの水溶液である。
軟鋼の防食電位は飽和カロメル電極を基準として、軟鋼
の電極電位が−770rT1Vであるので各照合電極の
電位を測定し、それが−770n1■よりも小さく(よ
り卑に)なれば、その部分の腐食が防”止されることに
なる。試験開始から7日間後における各照合電極の電位
から熱交換器管の亜鉛陽極板からの防食電流到達距離を
第4表に示す。
本試験結果より電気防食のみでは熱交換器の管端より4
cmしか防食できなかつたものが、金属腐食防止剤を併
用することにより、防食範囲を数十oの奥深くにまで広
げることが可能となり、さらに、金属腐食防止剤だけで
は完全に防食することが困難な熱交換器管の入口および
出口部附近の防食を、金属腐食防止剤と電気防食法とを
併用することにより、完全に行なうことのできることが
わかる。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例3に使用されるモデルプラントを示す。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 金属腐食防止剤と、金属亜鉛から溶出させたイオン
    状亜鉛と、亜鉛配位剤を共存させることを特徴とする熱
    交換器またはその配管の腐食およびスケール防止方法。 2 金属亜鉛から自然溶出もしくは流電溶出もしくは通
    電溶出させたイオン状亜鉛を使用する特許請求の範囲1
    )の方法。
JP51157377A 1976-12-28 1976-12-28 熱交換器またはその配管の腐食およびスケ−ル防止法 Expired JPS6046360B2 (ja)

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JPS4834742A (ja) * 1971-09-08 1973-05-22
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