JPWO2019208462A1 - Equipment equipped with a corrosive environment monitoring method and a corrosive environment monitoring system - Google Patents

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JPWO2019208462A1 JP2020516327A JP2020516327A JPWO2019208462A1 JP WO2019208462 A1 JPWO2019208462 A1 JP WO2019208462A1 JP 2020516327 A JP2020516327 A JP 2020516327A JP 2020516327 A JP2020516327 A JP 2020516327A JP WO2019208462 A1 JPWO2019208462 A1 JP WO2019208462A1
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Abstract

使用条件ごとの環境情報を得るための腐食環境モニタリング方法と腐食環境モニタリングシステムを組み込んだ機器を提供する。金属部材の浸漬電位と、微小電流を印加した際の電位とをモニタリングし、モニタリングした電位を用いて、ベイズ推定により使用環境の腐食性を推定するモニタリング方法およびモニタリングシステムを備えた機器を提供する。We provide equipment that incorporates a corrosive environment monitoring method and a corrosive environment monitoring system to obtain environmental information for each operating condition. Provided is an apparatus equipped with a monitoring method and a monitoring system that monitor the immersion potential of a metal member and the potential when a minute current is applied, and estimate the corrosiveness of the usage environment by Bayesian estimation using the monitored potential. ..

Description

本発明は、腐食環境モニタリング方法及び腐食環境モニタリングシステムを備えた機器に関する。 The present invention relates to a device provided with a corrosive environment monitoring method and a corrosive environment monitoring system.

ステンレス鋼などの不働態金属は、塩化物水溶液中で孔食や隙間腐食を生じることが知られている。これら孔食や隙間腐食は、食孔内あるいは腐食隙間内と腐食の生じていない不働態金属表面との間でマクロセルを形成することにより進行することが知られている。しかし、特に隙間腐食は構造上の隙間部で生じるため、機器の運用中において腐食が進行しているかどうかを判定することが困難である。そのため、定期的に大掛かりな分解点検などを実施して、腐食発生の有無を調査し、適宜、補修や部品交換などが行われている。この分解点検には多大な時間と費用を要するのに加え、点検時期を誤ると、腐食が著しく進行してしまい、装置の破損を招く、あるいは補修ができないという事態に至ることがある。 Passivation metals such as stainless steel are known to cause pitting corrosion and crevice corrosion in aqueous chloride solutions. It is known that these pitting corrosion and crevice corrosion proceed by forming macrocells in the pitting corrosion or in the corroded crevice and between the non-corroded passivation metal surface. However, since crevice corrosion occurs especially in structural crevices, it is difficult to determine whether or not corrosion is progressing during the operation of the equipment. Therefore, large-scale overhauls and inspections are carried out on a regular basis to investigate the presence or absence of corrosion, and repairs and parts replacement are carried out as appropriate. In addition to requiring a great deal of time and cost for this overhaul, if the inspection time is incorrect, corrosion may progress remarkably, leading to damage to the equipment or the inability to repair.

一方、腐食の発生及び進展には使用環境の腐食性が大きな影響を与える。たとえば、海水の場合、塩分濃度や水温は腐食の発生及び進展に大きな影響を与えるが、水域により塩分濃度や水温が異なり、さらに季節変動もある。また、機器の使用環境は使用場所ごとに異なる。同じ水域に複数のポンプが設置されている場合、ポンプの運転状況が異なれば各ポンプの腐食環境も異なる。さらに、機器に対する海洋生物の付着の有無、機器に導入される液体の前処理方法の違いなども腐食性に影響する。したがって、腐食が懸念される機器の使用条件ごとの環境情報を得ることは、機器の構成材料を選定するにあたり非常に重要となる。 On the other hand, the corrosiveness of the usage environment has a great influence on the occurrence and progress of corrosion. For example, in the case of seawater, the salinity and water temperature have a great influence on the occurrence and progress of corrosion, but the salinity and water temperature differ depending on the water area, and there are also seasonal fluctuations. In addition, the usage environment of the device differs depending on the place of use. When multiple pumps are installed in the same water area, the corrosive environment of each pump will be different if the operating conditions of the pumps are different. Furthermore, the presence or absence of marine organisms adhering to the equipment and the difference in the pretreatment method of the liquid introduced into the equipment also affect the corrosiveness. Therefore, it is very important to obtain environmental information for each usage condition of equipment that may be corroded when selecting the constituent materials of the equipment.

大気環境や水溶液環境など所定環境における金属材料の腐食速度を評価するために、ACM(Atmospheric Corrosion Monitor)センサやガルバニックセンサによるモニタリングが提案されている(特許文献1及び2)。使用環境中に設置した金属材料にポテンショスタットなどを用いて外部から電位もしくは電流を印加し、腐食反応速度の電位依存性を測定することで腐食性を推定することができるものであるが、特殊な機器が必要で、基本的には外部電源が必要である。また、機器の接液面積が大きくなると数十Aの電流を印加する必要があり、機器の動作に影響を及ぼす可能性がある。 In order to evaluate the corrosion rate of a metal material in a predetermined environment such as an atmospheric environment or an aqueous solution environment, monitoring by an ACM (Atmospheric Corrosion Monitor) sensor or a galvanic sensor has been proposed (Patent Documents 1 and 2). Corrosion can be estimated by applying a potential or current from the outside to a metal material installed in the usage environment using a potentiostat or the like and measuring the potential dependence of the corrosion reaction rate. Equipment is required, and basically an external power supply is required. Further, when the wetted area of the device becomes large, it is necessary to apply a current of several tens of A, which may affect the operation of the device.

特開2001-201451号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-201451 特開2012-208088号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-208088

本発明は、使用条件ごとの環境情報を得るための腐食環境モニタリング方法と腐食環境モニタリングシステムを組み込んだ機器を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an apparatus incorporating a corrosive environment monitoring method and a corrosive environment monitoring system for obtaining environmental information for each usage condition.

本発明は、金属部材の浸漬電位と、微小電流を印加した際の電位とをモニタリングし、モニタリングした電位を用いて、ベイズ推定により使用環境の腐食性を推定するモニタリング方法およびモニタリングシステムを備えた機器を提供する。 The present invention provides a monitoring method and a monitoring system that monitor the immersion potential of a metal member and the potential when a minute current is applied, and estimate the corrosiveness of the usage environment by Bayesian estimation using the monitored potential. Provide equipment.

金属部材にセンサを取り付けて継続的にモニタリングし、取得した時系列観測データ(浸漬電位、印加時電位、温度、電気伝導率など)にデータ同化を適用することにより、直接観測できない環境の腐食性および腐食電流を推定する。環境の腐食性は、アノード分極曲線およびカソード分極曲線に含まれる数種のパラメータをデータ同化における状態変数として設定することにより推定する。データ同化の手法として逐次ベイズフィルタを使用する。 By attaching a sensor to a metal member for continuous monitoring and applying data assimilation to the acquired time-series observation data (immersion potential, applied potential, temperature, electrical conductivity, etc.), the corrosiveness of the environment that cannot be directly observed. And estimate the corrosion current. Environmental corrosiveness is estimated by setting several parameters contained in the anodic and cathode polarization curves as state variables in data assimilation. A sequential Bayesian filter is used as a data assimilation method.

本発明は、
基準電極と、
金属部材が位置づけられている環境に、微少電流を印加する印加用電極と、
印加用電極に微少電流を印加する電流発生装置と、
金属部材の浸漬電位、及び微少電流を印加した際の電流印加時電位を計測する電位差計と、
電位差計により計測された浸漬電位及び電流印加時電位を記憶する記憶装置と、
電位差計、電流発生装置及び記憶装置を制御し、上述の腐食環境モニタリング方法を実行する制御装置と、
記憶装置、制御装置、電位差計及び電流発生装置を囲包する筐体と、
を具備し、
基準電極及び電流印加用電極の一部は、筐体の外部に露出している腐食環境モニタリングシステムを提供する。
The present invention
With a reference electrode
An application electrode that applies a minute current to the environment in which the metal member is positioned,
A current generator that applies a minute current to the application electrode,
A potentiometer that measures the immersion potential of a metal member and the potential when a small current is applied,
A storage device that stores the immersion potential and current-applied potential measured by the potentiometer, and
A control device that controls the potentiometer, current generator, and storage device and executes the above-mentioned corrosive environment monitoring method.
A housing that encloses a storage device, a control device, a potentiometer, and a current generator,
Equipped with
A reference electrode and a part of the current application electrode provide a corrosive environment monitoring system exposed to the outside of the housing.

また、制御装置に電気的に接続されている温度計、電気伝導率計、濁度計、溶存酸素濃度計、及びpH計の少なくとも1種の計測機器を具備し、計測機器の検出部位は筐体の外部に露出している、上記の腐食環境モニタリングシステムも提供する。 In addition, it is equipped with at least one type of measuring device such as a thermometer, an electric conductivity meter, a turbidity meter, a dissolved oxygen concentration meter, and a pH meter that are electrically connected to the control device, and the detection part of the measuring device is a casing. The above-mentioned corrosive environment monitoring system exposed to the outside of the body is also provided.

さらに、上記の腐食環境モニタリングシステムを具備する機器も提供する。 Further, an apparatus equipped with the above-mentioned corrosive environment monitoring system is also provided.

本発明によれば、使用条件ごとの環境情報を得るための腐食環境モニタリング方法及び腐食環境モニタリングシステム並びに腐食環境モニタリングシステムを組み込んだ機器が提供される。 According to the present invention, a corrosive environment monitoring method, a corrosive environment monitoring system, and a device incorporating a corrosive environment monitoring system for obtaining environmental information for each usage condition are provided.

逐次ベイズフィルタのフローチャートである。It is a flowchart of a sequential Bayesian filter. 電位測定および電流印加による電流の流れを示した模式図である。It is a schematic diagram which showed the current flow by potential measurement and current application. 電流印加を行う系における分極曲線の模式図である。It is a schematic diagram of the polarization curve in the system which applies an electric current. 模擬観測データ(浸漬電位の時系列データ)を示すグラフである。It is a graph which shows the simulated observation data (time series data of immersion potential). 模擬観測データ(印加時電位の時系列データ)を示すグラフである。It is a graph which shows the simulated observation data (time series data of the potential at the time of application). 模擬観測データ(温度の時系列データ)を示すグラフである。It is a graph which shows the simulated observation data (time series data of temperature). 実施例の状態変数の推定結果(log(α)の推定時系列)を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result (estimation time series of log (α)) of the state variable of an Example. 実施例の状態変数の推定結果(log(Cb)の推定時系列)を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result (estimation time series of log (Cb)) of the state variable of an Example. 実施例の状態変数の推定結果(水温Tの推定時系列)を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result (estimation time series of water temperature T) of the state variable of an Example. 実施例の推定電流時系列を示すグラフである。It is a graph which shows the estimated current time series of an Example. 実施例の常用対数スケールの推定電流時系列を示すグラフである。It is a graph which shows the estimated current time series of the common logarithmic scale of an Example. 比較例の状態変数の推定結果(log(α)の推定時系列)を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result (estimation time series of log (α)) of the state variable of the comparative example. 比較例の状態変数の推定結果(log(Cb)の推定時系列)を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result (estimation time series of log (Cb)) of the state variable of the comparative example. 比較例の状態変数の推定結果(水温Tの推定時系列)を示すグラフである。It is a graph which shows the estimation result (estimation time series of water temperature T) of the state variable of the comparative example. 比較例の推定電流時系列を示すグラフである。It is a graph which shows the estimated current time series of the comparative example. 比較例の常用対数スケールの推定電流時系列を示すグラフである。It is a graph which shows the estimated current time series of the common logarithmic scale of the comparative example. 海水中に設置した縦軸斜流ポンプにモニタリングセンサを海水中で接続させた態様の模式図である。It is a schematic diagram of a mode in which a monitoring sensor is connected in seawater to a vertical axis oblique flow pump installed in seawater. 海水中に設置した縦軸斜流ポンプにモニタリングセンサを大気中で接続させた態様の模式図である。It is a schematic diagram of a mode in which a monitoring sensor is connected in the atmosphere to a vertical axis oblique flow pump installed in seawater. モニタリングシステムの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of a monitoring system. 別の態様のモニタリングの構成を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the structure of the monitoring of another aspect.

以下、添付図面を参照しながら本発明を説明する。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は、逐次ベイズフィルタを用いた腐食性推定のフローである。一期先予測(系の時間発展)とフィルタリング(観測データの取り込み)の操作を繰り返して、系の状態変数の変化を予測する。 FIG. 1 is a flow of corrosiveness estimation using a sequential Bayesian filter. Predict changes in the state variables of the system by repeating the operations of one-term advance prediction (time evolution of the system) and filtering (acquisition of observation data).

状態変数の初期分布p(x0|y1:0)を入力情報とする。状態変数として、アノード分極曲線およびカソード分極曲線を表現する関数に含まれる数種のパラメータを用いる。The initial distribution p (x 0 | y 1: 0 ) of the state variable is used as the input information. As state variables, we use several parameters included in the functions that represent the anodic and cathode polarization curves.

状態変数の時間発展は状態方程式:

Figure 2019208462
により表現され、一期先予測分布は
Figure 2019208462
として合成積で計算される。The time evolution of state variables is the equation of state:
Figure 2019208462
Expressed by, the one-term forecast distribution is
Figure 2019208462
Is calculated as a convolution.

フィルタリングでは、観測演算子により計算された観測量の計算値:

Figure 2019208462
実際の観測量:
Figure 2019208462
観測方程式:
Figure 2019208462
および観測ノイズの確率分布モデルにより尤度を計算し、尤度と一期先予測分布からフィルタ分布を求める。In filtering, the calculated value of the observable calculated by the observation operator:
Figure 2019208462
Actual observables:
Figure 2019208462
Observation equation:
Figure 2019208462
And the likelihood is calculated by the probability distribution model of the observed noise, and the filter distribution is obtained from the likelihood and the predicted distribution one period ahead.

本発明において、観測演算子として分極曲線モデルを用いる。図2に電極間の電流の流れを示した模式図を示す。図中の「anode」は腐食を起こし金属酸化の半電池反応が起こっている部分を、「cathode」は「anode」と対になる半電池反応が起こっている部分を示す。すき間腐食が起こっている場合は「anode」と「cathode」を分離することはできないため、「cathode」と「anode」の間に電流計を挿入して電流Iaを測定することはできない。金属部材の電位は参照電極「RE」を基準電位として測定する。電流印加用の不溶性電極(例えば、白金やチタン、カーボンなど)に電流計と電源を繋ぎ、印加電流を流す。In the present invention, a polarization curve model is used as an observation operator. FIG. 2 shows a schematic diagram showing the current flow between the electrodes. In the figure, "anode" indicates a part where corrosion occurs and a half-cell reaction of metal oxidation occurs, and "cathode" indicates a part where a half-cell reaction paired with "anode" occurs. Since it is not possible to separate the "anode" and the "cathode" when crevice corrosion is occurring, it is not possible to insert an ammeter between the "cathode" and the "anode" to measure the current I a. The potential of the metal member is measured with the reference electrode "RE" as the reference potential. An ammeter and a power source are connected to an insoluble electrode for applying a current (for example, platinum, titanium, carbon, etc.), and the applied current is passed.

このような電流印加を行う系における分極曲線の模式図を図3に示す。電流印加を行わない状態では、浸漬電位φ0が測定される。電流を印加した場合、印加電流Iipの値及び分極曲線の形状に依存して電位は印加時電位φipまで変化する。FIG. 3 shows a schematic diagram of the polarization curve in a system in which such a current is applied. In a state that does not perform current application, immersion potential phi 0 is measured. When a current is applied, the potential changes up to the potential φ ip at the time of application depending on the value of the applied current I ip and the shape of the polarization curve.

このとき、アノード分極曲線は、

Figure 2019208462
カソード分極曲線は
Figure 2019208462
で表される。ここで、gaはアノード電流Iaおよび状態変数xから電位を計算するアノード分極曲線を表すある関数であり、gcはアノード電流Icおよび状態変数xから電位を計算するアノード分極曲線を表すある関数である。また、
Figure 2019208462
が成り立つため、IaおよびIcを消去して、Icpとφに関する方程式を作ることができる。その式において状態変数xから電位を計算する処理が観測演算子hとなる。
Figure 2019208462
At this time, the anodic polarization curve is
Figure 2019208462
Cathode polarization curve
Figure 2019208462
It is represented by. Here, g a is a function representing an anodic polarization curve for calculating the potential from the anodic current I a and the state variable x, and g c represents the anodic polarization curve for calculating the potential from the anodic current I c and the state variable x. It is a function. Also,
Figure 2019208462
Therefore, I a and I c can be eliminated to create an equation for I cp and φ. In that equation, the process of calculating the potential from the state variable x is the observation operator h.
Figure 2019208462

観測ノイズを正規分布

Figure 2019208462
で表現すると、フィルタ分布は
Figure 2019208462
で表現される。このとき尤度
Figure 2019208462
Figure 2019208462
となる。ただし、nは状態変数の次元である。Normal distribution of observed noise
Figure 2019208462
Expressed in, the filter distribution is
Figure 2019208462
It is expressed by. Likelihood at this time
Figure 2019208462
Figure 2019208462
Will be. However, n is the dimension of the state variable.

得られたフィルタ分布から、MAP(Maximum a posteriori)推定(最大事後確率推定)などによりカソード分極曲線のパラメータを推定することで、腐食性を推定することができる。
上記式中の記号の説明を表1に示す。
Corrosion can be estimated from the obtained filter distribution by estimating the parameters of the cathode polarization curve by MAP (Maximum a posteriori) estimation (maximum posteriori estimation) or the like.
Table 1 shows a description of the symbols in the above formula.

Figure 2019208462
Figure 2019208462

下記表2に示す各項目を設定し、腐食環境情報を推定した。 Corrosion environment information was estimated by setting each item shown in Table 2 below.

Figure 2019208462
Figure 2019208462

・一期先予測
状態方程式はランダムウォークモデルとした。

Figure 2019208462
この場合の一期先予測分布は、
Figure 2019208462
で計算できる。・ One-term prediction The equation of state is a random walk model.
Figure 2019208462
In this case, the forecast distribution for the first period is
Figure 2019208462
Can be calculated with.

・フィルタリング
以下のような分極曲線モデルを仮定する。

Figure 2019208462
これらの式からIaとIcを消去すると、次の方程式が得られる。
Figure 2019208462
この式はφ について明示的に書き表すことができないので、数値的に解く。
周辺尤度は以下のように全格子点に対する総和の式で計算できる。
Figure 2019208462
-Filtering Assume the following polarization curve model.
Figure 2019208462
Eliminating I a and I c from these equations gives the following equation.
Figure 2019208462
This equation cannot be explicitly written for φ, so it is solved numerically.
Marginal likelihood can be calculated by the sum of all grid points as follows.
Figure 2019208462

入力は図4〜6に示す模擬観測データ(浸漬電位の時系列データ、印加時電位の時系列データ及び温度の時系列データ)を用いた。図中、「true」は真値、「observed」は観測値、「estimated」は推定値である。 The simulated observation data shown in FIGS. 4 to 6 (time-series data of immersion potential, time-series data of applied potential, and time-series data of temperature) were used as inputs. In the figure, "true" is the true value, "observed" is the observed value, and "estimated" is the estimated value.

状態変数の推定結果を図7〜9(log(α)の推定時系列、Cbの推定時系列及び水温θの推定時系列)に示す。200step以降では、推定値が真値と1σ以内で一致しており、MAP解が真の状態変数を精度よく再現できていることがわかる。 The estimation results of the state variables are shown in FIGS. 7 to 9 (estimated time series of log (α), estimated time series of Cb, and estimated time series of water temperature θ). After 200 steps, the estimated value matches the true value within 1σ, and it can be seen that the MAP solution can accurately reproduce the true state variable.

図10に、状態変数推定時系列と電位の観測データをアノード分極曲線の式に代入して得た推定電流(MAP estimation)時系列を示し、図11に常用対数スケールの推定電流(MAP estimation)時系列を示す。同様の方法で真の状態変数から計算した真の電流値(true)も併せて示す。図10において、αやCbに大きな変化があると、変化の初期は推定精度が落ちるが、200step以降は精度良く推定できており、経時変化を考慮した状態変数の推定が有効であることが確認できる。 FIG. 10 shows the estimated current (MAP estimation) time series obtained by substituting the observation data of the state variable estimation time and the potential into the equation of the anodic polarization curve, and FIG. 11 shows the estimated current (MAP estimation) on the common logarithm scale. Shows the time series. The true current value (true) calculated from the true state variable by the same method is also shown. In FIG. 10, if there is a large change in α or Cb, the estimation accuracy drops at the initial stage of the change, but it can be estimated accurately after 200 steps, and it is confirmed that the estimation of the state variable considering the change with time is effective. it can.

比較として、図4及び6の模擬観測データ(浸漬電位の時系列データ及び温度の時系列データ)を用いて、浸漬電位だけを推定した結果を図12〜14(log(α)の推定時系列、Cbの推定時系列及び水温θの推定時系列)に示す。MAP解は真の状態変数の1σ以内になく、状態変数が精度よく再現できていないことがわかる。 For comparison, the results of estimating only the immersion potential using the simulated observation data of FIGS. 4 and 6 (time series data of immersion potential and time series data of temperature) are shown in FIGS. 12 to 14 (estimated time series of log (α)). , Cb estimated time series and water temperature θ estimated time series). It can be seen that the MAP solution is not within 1σ of the true state variable, and the state variable cannot be reproduced accurately.

図15に状態変数推定時系列と電位の観測データをアノード分極曲線の式に代入して得た推定電流(MAP estimation)時系列を示し、図16に常用対数スケールの推定電流(MAP estimation)時系列を示す。同様の方法で真の状態変数から計算した真の電流値(true)も併せて示す。stepを重ねても推定値が真値に近づかず、浸漬電位測定だけでは真の状態変数が推定できないことが確認できる。 FIG. 15 shows the estimated current (MAP estimation) time series obtained by substituting the state variable estimation time series and the potential observation data into the equation of the anodic polarization curve, and FIG. 16 shows the estimated current (MAP estimation) at the common logarithm scale. Shows the series. The true current value (true) calculated from the true state variable by the same method is also shown. It can be confirmed that the estimated value does not approach the true value even if the steps are repeated, and the true state variable cannot be estimated only by the immersion potential measurement.

なお、本実施例において、確率分布の計算はグリッドサーチにより行った。カルマンフィルタや粒子フィルタを使用してもよい。 In this example, the probability distribution was calculated by grid search. A Kalman filter or a particle filter may be used.

次に、本発明の腐食環境モニタリング方法を実行する腐食環境モニタリングシステムを備えた機器について、海洋構造物としてのポンプを例にして説明する。 Next, a device equipped with a corrosive environment monitoring system that executes the corrosive environment monitoring method of the present invention will be described by taking a pump as an offshore structure as an example.

図17に、海水中に設置した縦軸斜流ポンプに腐食環境モニタリングシステムを海水中で接続させた態様の模式図を示す。 FIG. 17 shows a schematic view of a mode in which a corrosion environment monitoring system is connected to a vertical axis oblique flow pump installed in seawater in seawater.

図17に示す立軸斜流ポンプは、回転軸心(立軸心)Pを有する主軸1、主軸1の下端部に一体回転可能に取り付けられている羽根車2、羽根車2を囲包するポンプケーシング3、ポンプケーシング3の下側に連結されている吸込みカバー4、ポンプケーシング3の上側に連結されている揚水管5、整流板7を介してポンプケーシング3の内側に一体形成されている軸受ケース6、ポンプケーシング3と吸込みカバー4とを連結するフランジ部10、フランジ部10に近接して吸込みカバー4に取り付けられているすき間腐食検出器20を有する。ポンプケーシング3、吸込みカバー4及び揚水管5の各フランジにはボルト等の締結部材による締結のため、貫通キリ孔やねじ孔がフランジ面周方向に等間隔に設けられている。ポンプケーシング3と吸込みカバー4、あるいはポンプケーシング3と揚水管5は、各フランジがボルトで、あるいはボルト・ナットで接続されている。各フランジの合わせ目には、パッキンなどのシール部材(図示せず)が備えられ、水密状態にシールされている。図17に示す縦軸斜流ポンプは、ポンプケーシング3、吸込みカバー4、揚水管5の一部は、水中に没した状態で稼働する。 The vertical oblique flow pump shown in FIG. 17 is a pump casing that encloses a spindle 1 having a rotary axis (vertical center) P, an impeller 2 rotatably attached to the lower end of the spindle 1, and an impeller 2. 3. A bearing case integrally formed inside the pump casing 3 via a suction cover 4 connected to the lower side of the pump casing 3, a pumping pipe 5 connected to the upper side of the pump casing 3, and a rectifying plate 7. 6. It has a flange portion 10 that connects the pump casing 3 and the suction cover 4, and a gap corrosion detector 20 that is attached to the suction cover 4 in close proximity to the flange portion 10. The flanges of the pump casing 3, the suction cover 4, and the pumping pipe 5 are provided with through holes and screw holes at equal intervals in the circumferential direction of the flange surface for fastening with fastening members such as bolts. The flanges of the pump casing 3 and the suction cover 4 or the pump casing 3 and the pumping pipe 5 are connected by bolts or bolts and nuts. A sealing member (not shown) such as packing is provided at the joint of each flange, and the flange is sealed in a watertight state. The vertical axis oblique flow pump shown in FIG. 17 operates with the pump casing 3, the suction cover 4, and a part of the pumping pipe 5 submerged in water.

図17において、水中に没しているポンプケーシング3と揚水管5との接続部に、腐食環境モニタリングシステム20の接続端子23が電気的に接続されている。 In FIG. 17, the connection terminal 23 of the corrosive environment monitoring system 20 is electrically connected to the connection portion between the pump casing 3 submerged in water and the pumping pipe 5.

図18に示す縦軸斜流ポンプは、腐食環境モニタリングシステム20の接続端子23が水面上で大気中に現出している揚水管5の壁面に電気的に接続されている点を除いて、図17に示す縦軸斜流ポンプと同じ構造である。 The vertical oblique flow pump shown in FIG. 18 is shown in FIG. 18 except that the connection terminal 23 of the corrosive environment monitoring system 20 is electrically connected to the wall surface of the pumping pipe 5 exposed to the atmosphere on the water surface. It has the same structure as the vertical axis mixed flow pump shown in 17.

本発明の腐食環境モニタリングシステムは、基準電極と、金属部材が位置づけられている環境に微少電流を印加する印加用電極と、印加用電極に微少電流を印加する電流発生装置と、金属部材の浸漬電位、及び微少電流を印加した際の電流印加時電位を計測する電位差計と、電位差計により計測された浸漬電位及び電流印加時電位を記憶する記憶装置と、電位差計、電流発生装置及び記憶装置を制御し、上述の本発明の腐食環境モニタリング方法を実行する制御装置と、記憶装置、制御装置、電位差計及び電流発生装置を囲包する筐体と、を具備し、基準電極及び電流印加用電極の一部は、筐体の外部に露出していることを特徴とする。 The corrosive environment monitoring system of the present invention includes a reference electrode, an application electrode that applies a minute current to the environment in which the metal member is positioned, a current generator that applies a minute current to the application electrode, and immersion of the metal member. A potentiometer that measures the potential and the current-applied potential when a minute current is applied, a storage device that stores the immersion potential and the current-applied potential measured by the potentiometer, a potentiometer, a current generator, and a storage device. A control device for controlling the above-mentioned corrosive environment monitoring method of the present invention, and a housing for surrounding the storage device, the control device, the potentiometer, and the current generator are provided, and the reference electrode and the current application device are provided. A part of the electrode is exposed to the outside of the housing.

モニタリングシステム20の一例を図19に示す。
モニタリングシステム20は、モニタリング対象物と接続する接続端子21と、接続端子21と電気的に接続している電位差計22と、電位差計22と電気的に接続している基準電極23と、電位差計22に電流を印加する直流電流発生装置24と、基準電極23及び直流電流発生装置24と電気的に接続している印加用電極25と、電位差計22を制御する制御装置26と、制御装置26と電気的に接続している記憶装置27と、制御装置26及び制御装置27を稼働させる電源28と、電位差計22、直流電流発生装置24、制御装置26、記憶装置27及び電源28を囲包する筐体29と、を備える。基準電極23及び印加用電極25の一部並びに接続端子21は筐体29の外部に位置づけられている。
An example of the monitoring system 20 is shown in FIG.
The monitoring system 20 includes a connection terminal 21 connected to a monitoring object, a potential difference meter 22 electrically connected to the connection terminal 21, a reference electrode 23 electrically connected to the potential difference meter 22, and a potential difference meter. A DC current generator 24 that applies a current to the 22, an application electrode 25 that is electrically connected to the reference electrode 23 and the DC current generator 24, a control device 26 that controls the potential difference meter 22, and a control device 26. Encloses a storage device 27 electrically connected to, a power supply 28 for operating the control device 26 and the control device 27, a potential difference meter 22, a DC current generator 24, a control device 26, a storage device 27, and a power supply 28. The housing 29 is provided. A part of the reference electrode 23 and the application electrode 25 and the connection terminal 21 are positioned outside the housing 29.

基準電極23としては、塩化銀電極、甘汞電極、硫酸銅電極、硫化水銀電極、酸化水銀電極、過酸化鉛電極、不溶性電極などを好適に用いることができる。 As the reference electrode 23, a silver chloride electrode, a sweetened electrode, a copper sulfate electrode, a mercury sulfide electrode, a mercury oxide electrode, a lead peroxide electrode, an insoluble electrode and the like can be preferably used.

印加用電極25は、化学的にも電気化学的にも溶解しないかあるいは溶解が少ない電極である不溶性電極とすることが好ましく、例えば、白金、カーボン、グラファイト、酸化鉄、酸化クロム、又は貴金属系酸化物などでチタン等の金属基体を被覆した電極などを好適に用いることができる。 The application electrode 25 is preferably an insoluble electrode that is chemically or electrochemically insoluble or less soluble, and is, for example, platinum, carbon, graphite, iron oxide, chromium oxide, or a noble metal type. An electrode or the like in which a metal substrate such as titanium is coated with an oxide or the like can be preferably used.

接続端子21は、不溶性電極とすることが好ましく、例えば、白金、カーボン、グラファイト、酸化鉄、酸化クロム、又は貴金属系酸化物などでチタン等の金属基体を被覆した電極などを好適に用いることができる。 The connection terminal 21 is preferably an insoluble electrode, and for example, an electrode in which a metal substrate such as titanium is coated with platinum, carbon, graphite, iron oxide, chromium oxide, or a noble metal oxide is preferably used. it can.

接続端子21は、モニタリング対象物に対して電気的に接続されている。接続端子21とモニタリング対象物との電気的な接続は、液中でも大気中でもよい。 The connection terminal 21 is electrically connected to the object to be monitored. The electrical connection between the connection terminal 21 and the object to be monitored may be in liquid or in the atmosphere.

腐食環境モニタリングシステム20は、腐食環境中に設置されるモニタリング対象物に生じる腐食電位を検出することができる位置に設置する。腐食環境モニタリングシステム20とモニタリング対象物との間の距離は、モニタリング対象物が位置づけられる海水などの液体の電気伝導率に依存する。電気伝導率が高い液体中に設置する場合には、モニタリング対象物とモニタリングシステム20との間の距離は離れていてもよいが、電気伝導率が低い液体中に設置する場合には短距離とすることが必要である。例えば、海水中に設置する場合には、腐食環境モニタリングシステム20は、モニタリング対象物から約1m以内に設置することが好ましい。図17及び18に示す例においては、モニタリング対象物は、海水中に設置された縦軸斜流ポンプである。図17及び18に示す例においては、特にポンプケーシング3と揚水管5との接続部位の隙間腐食の発生状況を監視することができる。 The corrosive environment monitoring system 20 is installed at a position where the corrosive potential generated in the monitoring object installed in the corrosive environment can be detected. The distance between the corrosive environment monitoring system 20 and the monitoring object depends on the electrical conductivity of the liquid such as seawater in which the monitoring object is located. When installed in a liquid with high electrical conductivity, the distance between the monitoring object and the monitoring system 20 may be large, but when installed in a liquid with low electrical conductivity, the distance may be short. It is necessary to. For example, when installing in seawater, the corrosive environment monitoring system 20 is preferably installed within about 1 m from the monitoring object. In the examples shown in FIGS. 17 and 18, the monitoring object is a vertical axis oblique flow pump installed in seawater. In the examples shown in FIGS. 17 and 18, it is possible to monitor the occurrence of gap corrosion at the connection portion between the pump casing 3 and the pumping pipe 5.

腐食環境モニタリングシステム20は、図20に示すように、温度計30、電気伝導率計31、濁度計32、溶存酸素濃度計33、pH計34の1種以上の計測機器をさらに含むことができる。また、モニタリングする対象に応じて必要なその他の計測機器を含むこともできる。これらの追加の計測機器は、電位差計22と制御装置26とを電気的に接続する導線に接続されている。これらの追加の計測機器の検出部位は、筐体29の外部に露出されている。 As shown in FIG. 20, the corrosion environment monitoring system 20 may further include one or more measuring instruments of a thermometer 30, an electric conductivity meter 31, a turbidity meter 32, a dissolved oxygen concentration meter 33, and a pH meter 34. it can. It can also include other measuring equipment needed depending on what is being monitored. These additional measuring instruments are connected to a conductor that electrically connects the potentiometer 22 and the control device 26. The detection sites of these additional measuring instruments are exposed to the outside of the housing 29.

本発明の腐食環境モニタリング方法は、制御装置26及び記憶装置27により実行される。たとえば、制御装置26は、電位差計及び各種計測機器の計測のタイミングを制御し、基準電極に対するモニタリング対象物の浸漬電位を測定する。浸漬電位測定完了後に、電流印加用電極25とモニタリング対象物との間に直流電流を印加し、基準電極23に対する電流印加時のモニタリング対象物の電位(電流印加時電位)を測定し、記憶装置27にデータとして格納する。1回の計測で、浸漬電位及び電流印加時電位を測定する。電流印加時間は10秒以上5分以内が好ましく、1分以上2分以内がさらに好ましい。計測周期は、例えば5分〜1ヶ月程度とすることができ、測定点が200点以上になるように、計測期間に応じて設定することが好ましい。 The corrosive environment monitoring method of the present invention is executed by the control device 26 and the storage device 27. For example, the control device 26 controls the measurement timing of the potentiometer and various measuring devices, and measures the immersion potential of the monitoring object with respect to the reference electrode. After the immersion potential measurement is completed, a DC current is applied between the current application electrode 25 and the monitoring object, the potential of the monitoring object when the current is applied to the reference electrode 23 (current application potential) is measured, and the storage device. It is stored as data in 27. The immersion potential and the potential when a current is applied are measured in one measurement. The current application time is preferably 10 seconds or more and 5 minutes or less, and more preferably 1 minute or more and 2 minutes or less. The measurement cycle can be, for example, about 5 minutes to 1 month, and is preferably set according to the measurement period so that the number of measurement points is 200 or more.

Claims (5)

金属部材の浸漬電位と、微小電流を印加した際の電位とをモニタリングし、モニタリングした電位を用いて、ベイズ推定により使用環境の腐食性を推定する、腐食環境モニタリング方法。 A corrosive environment monitoring method in which the immersion potential of a metal member and the potential when a minute current is applied are monitored, and the corrosiveness of the usage environment is estimated by Bayesian estimation using the monitored potential. アノード分極曲線及びカソード分極曲線に含まれるパラメータをデータ同化における状態変数として設定し、データ同化として逐次ベイズフィルタを用いる、請求項1に記載の腐食環境モニタリング方法。 The corrosion environment monitoring method according to claim 1, wherein the parameters included in the anodic polarization curve and the cathode polarization curve are set as state variables in data assimilation, and a sequential Bayesian filter is used as data assimilation. 基準電極と、
金属部材が位置づけられている環境に、微少電流を印加する印加用電極と、
印加用電極に微少電流を印加する電流発生装置と、
金属部材の浸漬電位、及び微少電流を印加した際の電流印加時電位を計測する電位差計と、
電位差計により計測された浸漬電位及び電流印加時電位を記憶する記憶装置と、
電位差計、電流発生装置及び記憶装置を制御し、請求項1又は2に記載の腐食環境モニタリング方法を実行する制御装置と、
記憶装置、制御装置、電位差計及び電流発生装置を囲包する筐体と、
を具備し、
基準電極及び電流印加用電極の一部は、筐体の外部に露出している腐食環境モニタリングシステム。
With a reference electrode
An application electrode that applies a minute current to the environment in which the metal member is positioned,
A current generator that applies a minute current to the application electrode,
A potentiometer that measures the immersion potential of a metal member and the potential when a small current is applied,
A storage device that stores the immersion potential and current-applied potential measured by the potentiometer, and
A control device that controls a potentiometer, a current generator, and a storage device to execute the corrosion environment monitoring method according to claim 1 or 2.
A housing that encloses a storage device, a control device, a potentiometer, and a current generator,
Equipped with
A corrosive environment monitoring system in which a reference electrode and a part of the current application electrode are exposed to the outside of the housing.
さらに、制御装置に電気的に接続されている温度計、電気伝導率計、濁度計、溶存酸素濃度計、及びpH計の少なくとも1種の計測機器を具備し、計測機器の検出部位は筐体の外部に露出している、請求項3に記載の腐食環境モニタリングシステム。 Further, it is equipped with at least one kind of measuring device such as a thermometer, an electric conductivity meter, a turbidity meter, a dissolved oxygen concentration meter, and a pH meter which are electrically connected to the control device, and the detection part of the measuring device is a casing. The corrosive environment monitoring system according to claim 3, which is exposed to the outside of the body. 請求項3又は4に記載の腐食環境モニタリングシステムを具備する機器。 An apparatus including the corrosive environment monitoring system according to claim 3 or 4.
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