KR100698506B1 - 금속 및 금속합금의 부식감시를 위한 부식탐침 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속 및 금속합금의 부식감시를 위한 부식탐침에 관한 것으로서 발전기 고정자 냉각계통 등과 같이 물을 냉각재로 사용하는 냉각계통에서 냉각계통을 구성하는 금속 및 금속합금의 부식을 예방하기 위하여 부식전위와 염기도르 동시에 측정하는 센서로서, 세 개의 기준전극과 하나의 작업전극으로 구성되어 각각의 전극에 대한 전위를 측정하는 방식으로 부식전위와 물의 염기도를 측정하게 된다.
Description
도1은 본 발명에 따르는 부식전극의 일실시예를 도시하는 도면.
도2는 측정함을 제외한 금속 및 금속합금 부식감시를 위한 부식탐침을 도시하는 도면.
도3은 상기 실시예에 따르는 부식탐침용 측정함을 도시하는 도면.
<도면 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1. 백금전극 2. Ag/AgCl 전극
3. IrO2/IrO3전극 4. 금속 및 금속화합물 전극
5. 기준전극 상단 지지대 6. 기준전극 하단 지지대
7. 측정전극 신호선 밀봉부 8. 부식탐침 외부덮개
9. 전극 신호선 10. 접촉단자 연결 상단덮개
11. 4핀 접촉단자 12.접촉단자 연결 상단덮개 고정볼트
13. 측정함 14. 측정함 고정너트
15. 측정함 밀폐오링 16. 물출구
17. 물입구
부식탐침은 발전기 고정자 냉각계통 등과 같이 물을 냉각재로 사용하는 냉각계통에서 냉각계통을 구성하는 금속 및 금속합금의 부식을 예방하기 위하여 부식전위와 염기도를 동시에 측정하는 센서이다.
그런데 종래에는 재료가 부식되는 정도를 직접 측정하는 직접적인 방법이 주로 사용되어져 왔으며 발전소등과 같이 직접적인 측정이 어려운 곳에서는 금속 또는 금속합금이 노출되어 있는 부식환경의 수화학 환경 조절변수들(용존산소, 기타 화학첨가물)의 측정을 통해 부식예방을 수행하고 있지만 현재 운전방법은 절차서에 규정된 각 조절변수들의 설정치가 한계값 범위내에서 운전되고 있는지를 오프라인 이나 그 중에서 몇개의 변수만을 온라인으로 감시하고 있는 실정이다.
따라서, 금속또는 금속합금이 노출되어 있는 수화학 환경이 부식을 예방하는지 또는 가속시키는지 평가하는 진단법의 필요성이 대두되고 있으며, 금속 또는 금속합금의 부식환경을 진단하는 신호를 제공하여 계통에서 부식환경 조절을 위해 사용되고 있는 조절 변수들이 부식예방을 위해 적절하게 유지되고 있는지 판단하는 근거를 제공하기 위한 도구의 개발이 필수적이다.
또한 기존의 방법에서 온라인 측정을 위해서 부식전위 및 염기도 측정은 전기화학적 기준전극으로 측정되지만 전통적인 유리셀을 이용한 기준전극들은 물을 냉각재로 활용하는 냉각계통에서 온라인으로 측정하기 위하여 각 전극을 독립적으로 설치하여야 하는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 발전기 고정자 냉각계통 등과 같이 물을 냉각재로 사용하는 냉각계통에서 냉각계통을 구성하는 금속 및 금속합금의 부식을 예방하기 위하여 조절변수들을 동시에 처리하여 온라인으로 부식환경을 진단하기에 적당한 조절변수 값을 제공하는 센서를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 상기와 같은 조절변수들을 하나의 장비로서 측정가능 하도록 일체형으로 구성된 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 부식감시를 위한 부식탐침을 제공하는데, 상기 부식탐침은,
원통형의 작업전극과;
상기 작업전극과 이격되어 상기 작업전극과 동일 축상에 일렬로 배열된 서로다른 재질로된 복수개의 원통형 기준전극과;
상기 각각의 전극에서 전위를 측정하기 위해 상기 각각의 전극으로부터 연결된 신호선;을 포함할 수 있다.
상기 기준전극중 어느 하나는 Ag표면에 AgCl을 전기화학적 방법으로 피막을 형성한후, PVC(Polyvinyl chloride)+ NACl와 PVC+KCl 중 어느 하나의 고체전해질을 코팅한 후 내피온(Nafion)을 코팅하여 제작된 기준전극일 수 있다.
상기 기준전극 중 어느 하나는 AgCl 용융염에 Ag를 담금 후 저온으로 냉각하 여 피막을 형성한 후 , PVC+ NACl와 PVC+KCl 중 어느 하나의 고체전해질을 코팅한후 내피온(Nafion)을 코팅하여 제작된 기준전극일 수 있다.
상기 기준전극 중 어느 하나는 금속에 금속산화물을 코팅한 것으로서, 이리듐산화물이 코팅된 기준전극일 수 있다.
상기 기준전극 중 어느 하나는 백금으로 이루어진 기준전극일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
금속 및 금속합금의 부식전위와 물의 염기도는 수화학 환경에서 금속 및 금속합금의 열역학적 안정도 평가를 위한 기본 자료로서 부식탐침에서 측정된 측정자료를 바탕으로 물을 이용한 냉각계통의 금속 및 금속 합금의 부식환경을 진단한다. 금속 및 금속합금이 수화학 환경과 접촉하였을 때 부식현상에 의해 재료의 건전성 및 성능이 침해받게 되지만 어떤 조건에서 부식의 진행이 억제되어 금속 및 금속합금의 성능저하를 예방한다. 널리 알려진 바와 같이 이러한 조건은 수화학 환경에서 금속의 전기화학적 전위, 즉 부식전위와 염기도(pH)사이의 관계인 전위도(pourbaix)에 의해 판명되며 이러한 원리를 활용하여 수화학 환경에서 금속및 금속합금의 열역학적 안정상태를 평가하기 위한 부식전위와 염기도를 동시에 측정할 수 있으며 본 발명은 이러한 방법을 응용하여 부식전위와 염기도를 측정하게 된다.
도1은 본 발명에 따르는 부식전극의 일실시예를 도시하는 도면이다. 상기 실시예에서, 부식탐침은 세 개의 기준전극과 하나의 작업전극을 갖는데, 여기서 작업전극은 감시가 필요한 금속 및 금속합금 시편으로 구성된다. 도면에서 보듯이 원통형의 작업전극 안쪽으로 복수개의 원통형 기준전극이 동일축상에서 마주보고 있는 형상으로 구성된다. 기준전극과 작업전극사이로는 물이 흐르는 통로가 형성되어 있다. 이러한 기준전극과 작업전극은 지지대에 의해 지지되며 그 상단으로는 각 전극에서의 전위를 측정하기 위한 신호선들이 연결되고 이러한 전극은 측정함에 담겨지게 된다.
기준전극으로는 Ag/AgCl 기준전극, 금속/금속산화물 기준전극, 백금 기준전극이 사용된다. Ag/AgCl기준전극은 Ag표면에 AgCl을 전기화학적 방법으로 피막을 생성하거나 AgCl용융염에 담근 후 저온으로 냉각하여 피막을 형성하거나 하는 방법으로 제조한 후에 고체전해질(PVC+NaCl 또는 PVC+KCl)을 코팅한 후 내피온(Nafion)을 코팅하여 제작한다. 금속/금속산화물 전극으로는 이리듐 산화물을 코팅하여 기준전극으로 사용한다.
여기서, 금속/금속산화물 기준전극은 Ag/AgCl기준전극에 대해 전위를 측정하였을 때 수소이온의 농도에 상응하는 전위를 나타내기 때문에 물의 염기도 측정에 활용되며, 냉각계통을 구성하고 있는 금속 및 금속 재료를 작업 전극으로 Ag/AgCl 기준전극에 대해 전위를 측정하였을 때 수소이온의 농도에 상응하는 전위를 나타내기 때문에 물의 염기도 측정에 활용되며, 냉각계통을 구성하고 있는 금속 및 금속재료를 작업전극으로 Ag/AgCl 기준전극에 대해 전위를 측정하였을 때 금속 또는 금속합금의 부식전위를 나타내게 된다.
백금전극은 수화학 환경에서 가상 기준전극으로 사용되기도 하지만 부식탐침에서 수화학 환경이 변화하지 않을 경우 보이는 일정한 전위특성을 활용하여 Ag/AgCl 기준전극 또는 금속/금속산화물 기준전극의 상태를 점검하는 역할을 수행 함으로써 부식탐침에서 측정된 부식전위와 물의 염기도를 측정할 때 발생할 수 있는 기준전극의 성능저하에 의한 측정오차 원인을 미리 감지할 수 있는 역할을 수행하게 된다.
이러한 부식전극은 측정함과 일체형으로 설계하여 냉각계통의 시료채취관에 쉽게 연결하여 부식환경을 진단할 수 있도록 발명되었으며 적절한 측정장치(내부저항이 1GΩ이상인 전압계)와 연결하여 온라인 부식환경 진단에 적합하도록 하였다.
도2는 측정함을 제외한 금속 및 금속합금 부식감시를 위한 부식탐침을 도시하는 도면이고 도3은 상기 실시예에 따르는 부식탐침용 측정함을 도시하는 도면이다.
상기한 바와 같은 발명에 의하여 금속 및 금속합금의 부식감시를 위한 부식탐침은 재료가 부식되는 정도를 직접 측정하여 부식감시를 수행하는 직접적인 방법이 아니라 금속 또는 금속합금이 노출되어 있는 부식환경에서 부식전위와 염기도를 측정함으로서 금속 및 금속재료가 놓여 있는 수화학 환경이 금속 및 금속합금의 부식을 예방하는지 또는 가속하는지 평가하는 간접적인 부식진단방법을 제공함으로서 온라인으로 부식환경을 진단하여 수화학 환경이 항상 부식예방에 적합한 환경에 놓여있도록 조절 할 수 있는 자료를 제공하는 센서를 제공한다.
또한, 본 부식탐침은 금속 및 금속합금의 부식을 예방할 수 있는 열역학적 안정범위에 수화학 환경이 놓여 있는지 판단할 수 있도록 부식전위와 물의 염기도 측정을 동시에 수행하여 제공함으로서 직접적인 금속 및 금속합금이 부식환경을 진 단 할 수 있다. 따라서, 금속 및 금속합금의 부식환경을 진단할 수 있는 신호를 제공함으로서 계통에서 부식환경 조절을 위해 사용되고 있는 조절변수들이 부식예방을 위해 적절하게 유지되고 있는지 판단하는 근거를 제공함으로서 계통의 건전성 유지 및 관리에 효과적인 역할을 수행할 수 있다.
또한, 온라인 부식환경 진단을 위한 도구를 제공함으로서 부식환경의 갑작스런 변화에 의한 금속 및 금속합금의 부식가속화 환경을 조기감지 하여 대처할 수 있는 시간여유를 제공함으로서 효율적인 부식관리를 가능하게 할 수 있다.
Claims (5)
- 부식탐침으로서,원통형의 작업전극과;상기 작업전극과 이격되어 상기 작업전극과 동일 축상에 일렬로 배열된 서로다른 재질로된 복수개의 원통형 기준전극과;상기 각각의 전극에서 전위를 측정하기 위해 상기 각각의 전극으로부터 연결된 신호선;을 포함하는, 부식탐침.
- 제1항에 있어서, 상기 기준전극중 어느 하나는 Ag표면에 AgCl을 전기화학적 방법으로 피막을 형성한후, PVC(Polyvinyl chloride)+ NACl와 PVC(Polyvinyl chloride)+KCl 중 어느하나의 고체전해질을 코팅한 후 내피온(Nafion)을 코팅하여 제작된 기준전극인 것을 특징으로 하는, 부식 탐침.
- 제1항에 있어서, 상기 기준전극중 어느 하나는 AgCl용융염에 Ag를 담금후 저온으로 냉각하여 피막을 형성한후 , PVC+ NACl와 PVC+KCl 중 어느하나의 고체전해질을 코팅한후 내피온(Nafion)을 코팅하여 제작된 기준전극인 것을 특징으로 하는, 부식 탐침.
- 제1항에 있어서, 상기 기준전극중 어느 하나는 금속에 금속산화물을 코팅한 것으로서, 이리듐산화물이 코팅된 기준전극인 것을 특징으로 하는, 부식탐침.
- 제1항에 있어서, 상기 기준전극 중 어느 하나는 백금으로 이루어진 기준전극인 것을 특징으로 하는, 부식탐침.
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