(57)【要約】【課題】  短時間で孔食といった局部腐食について評価することができる水の腐食性評価法及び水の腐食性評価装置を得ることを目的とするものである。【解決手段】  金属からなる試験片７に対する水の腐食性を評価する水の腐食性評価法において、試験片７を酸洗、水洗、乾燥させ（Ｓ１）、腐食性を評価する水である試験水の中で−５００ｍＶに陰分極することによって試験水中に含まれる金属イオンを還元した（Ｓ２）後、試験片７をｐＨ緩衝溶液からなる標準液の中に浸漬して、試験片７が全面腐食することなく試験片７の表面に緻密な酸化膜を形成することができる電位で試験片７を陽分極し（Ｓ３）、陽分極の継続時間と試験片７の溶出電流との関係を調べる（Ｓ４）ことによって水の腐食性を評価する。【選択図】        図１
2006170737.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部材に対する水の腐食性を評価する水の腐食性評価法において、
腐食性を評価する水である試験水の中で陰分極することによって上記試験水中に含まれる金属イオンを還元した後、
上記金属部材をｐＨ緩衝作用を有する溶液の中に浸漬して、上記金属部材が全面腐食することなく上記金属部材の表面に酸化膜を形成することができる電位で上記金属部材を陽分極し、上記陽分極の継続時間と上記金属部材の溶出電流との関係を調べることによって水の腐食性を評価することを特徴とする水の腐食性評価法。
【請求項２】
上記金属部材内部に磁石を配備し、上記試験片の表面に上記試験水中の微粒子を吸着させることを特徴とする請求項１記載の水の腐食性評価法。
【請求項３】
上記溶液は、ｐＨ５〜ｐＨ１３の範囲でｐＨ緩衝作用を有することを特徴とする請求項１記載の水の腐食性評価法。
【請求項４】
金属部材に対する腐食性を評価する水である試験水の中に上記金属部材を浸漬し上記金属部材を定電位分極するためのポテンショスタット、上記金属部材の近傍に配置され上記定電位分極における基準となる参照電極、上記ポテンショスタットに接続され上記金属部材を保持するとともに、上記ポテンショスタットと上記金属部材とを電気的に接続する作用極、上記試験水の中で上記金属部材と対向させて配置され上記ポテンショスタットに電気的に接続される対極を備えた水の腐食性評価装置において、
上記試験水を収容し上記金属部材を陰分極して上記試験水中に含まれる金属イオンを還元するための第１の水槽、
ｐＨ緩衝作用を有する溶液を収容し、上記金属部材が全面腐食することなく上記金属部材の表面に酸化膜を形成することができる電位で上記金属部材を陽分極するための第２の水槽、
上記金属部材、上記参照電極及び上記対極のセットを上記第１の水槽と上記第２の水槽との間を相対的に移動させる移動機構を備えたことを特徴とする水の腐食性評価装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属部材に対する水の腐食性評価法及び水の腐食性評価装置に関し、特に、海水、淡水等の水系に接する金属部材に対する孔食のような局部腐食についての水の腐食性を容易かつ正確に予知するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、水系の配管等を備えたプラントや熱交換器等の装置において腐食が進行し、配管等を貫通する腐食が発生すると、水漏れのためにプラント、装置等に不測の事態が生じるとともに、元の状態に復帰させるために多額の費用がかかるため、金属部材に対する水の腐食性を予測し、腐食の発生を事前に予測し、防止する技術が求められている。
【０００３】
特許文献１に記載された腐食のモニタリング方法では、テストピースを水系に浸漬した後、次いで、テストピースをリン酸塩含有水中に浸漬し、一定時間経過後にリン酸塩含有水中に浸漬したテストピースの腐食電位を測定することによって、その水系の腐食性を評価し腐食が発生するかどうかを予知している。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２０１６３７号公報（第２−３頁、図１、図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載された水系の腐食評価法では、水系に浸漬して安定な皮膜を形成するために、例えば、８日間というような長い期間が必要な上、この評価法を適用できるのは全面腐食あるいは均一腐食に限られ、より危険性の高い腐食形態である孔食といった局部腐食の予測には適用できないという問題があった。
【０００６】
また、従来、金属表面に形成されるスケールの腐食に対する影響については考慮されているが、水中に含まれる微粒子成分の腐食に対する影響については全く考慮されていないという問題があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題を解決するものであり、短時間で孔食といった局部腐食について評価することができる水の腐食性評価法及び水の腐食性評価装置を得ることを目的とするものである。
【０００８】
さらに、水中に含まれる微粒子成分の腐食に対する影響を考慮した水の腐食性評価法及び水の腐食性評価装置を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る水の腐食性評価法は、金属部材に対する水の腐食性を評価する水の腐食性評価法において、
腐食性を評価する水である試験水の中で陰分極することによって上記試験水中に含まれる金属イオンを還元した後、
上記金属部材をｐＨ緩衝作用を有する溶液の中に浸漬して、上記金属部材が全面腐食することなく上記金属部材の表面に酸化膜を形成することができる電位で上記金属部材を陽分極し、上記陽分極の継続時間と上記金属部材の溶出電流との関係を調べることによって水の腐食性を評価するものである。
【００１０】
この発明に係る水の腐食性評価装置は、金属部材に対する腐食性を評価する水である試験水の中に上記金属部材を浸漬し上記金属部材を定電位分極するためのポテンショスタット、上記金属部材の近傍に配置され上記定電位分極における基準となる参照電極、上記ポテンショスタットに接続され上記金属部材を保持するとともに、上記ポテンショスタットと上記金属部材とを電気的に接続する作用極、上記試験水の中で上記金属部材と対向させて配置され上記ポテンショスタットに電気的に接続される対極を備えた水の腐食性評価装置において、
上記試験水を収容し上記金属部材を陰分極して上記試験水中に含まれる金属イオンを還元するための第１の水槽、
ｐＨ緩衝作用を有する溶液を収容し、上記金属部材が全面腐食することなく上記金属部材の表面に酸化膜を形成することができる電位で上記金属部材を陽分極するための第２の水槽、
上記金属部材、上記参照電極及び上記対極のセットを上記第１の水槽と上記第２の水槽との間を相対的に移動させる移動機構を備えたものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明に係る水の腐食性評価法及び水の腐食性評価装置によれば、孔食といった局部腐食を短時間で評価することができる。
【００１２】
また、標準液にｐＨ緩衝溶液を用いることによって、陽分極で成長する酸化膜を緻密なものとし、的確な評価を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る水の腐食性評価法の実施の形態１を示すフロー図であり、図２は、この発明に係る水の腐食性評価装置の実施の形態１を示す断面模式図である。
【００１４】
図２に示したように、この発明に係る水の腐食性評価法に用いる水の腐食性評価装置は、金属部材からなる試験片７の水中における電位を一定に保って定電位分極を行うためのポテンショスタット１と、標準水あるいは腐食性を評価すべき試験水を収容するための第１の水槽５ａ及び第２の水槽５ｂと、第１の水槽５ａ及び第２の水槽５ｂを架台６とともに垂直方向及び水平方向に移動させる移動機構４と、試験片７を保持するとともにポテンショスタット１に試験片７を電気的に接続するための試験片保持部（作用極）９と、白金等からなりポテンショスタット１に接続され水中において試験片７と対向するように配置される対極３と、試験片７を定電位分極するときの基準となる銀−塩化銀電極等の参照電極２とを備えている。
【００１５】
図１に示したように、管、棒あるいは板からなる銅の試験片７を準備し、この試験片７を純水で希釈した１０％硝酸水溶液に浸漬して酸洗し、さらに、水洗して乾燥する（Ｓ１）。銅の試験片７としては熱交換器等の実際の製品に使用されるもの等を用いることができる。
【００１６】
次に、試験片保持部９に酸洗・水洗・乾燥した試験片７を固定し、露出する試験片７の端面をシール材８でシールし、第１の水槽５中に収容した腐食性を評価すべき試験水中に浸漬し、ポテンショスタット１で参照電極２を基準にして試験片７を、例えば、−５００ｍＶに陰分極して試験片７表面に試験水中のＣａやＭｇ等の金属イオンを還元してスケール層１０を形成する（Ｓ２）。
【００１７】
次に、移動機構４により第１の水槽５ａをｐＨ６．８のほう酸／ほう砂緩衝溶液等のｐＨ緩衝溶液からなる標準液が収容された第２の水槽５ｂと取り替え、スケール層１０が形成された試験片７、参照電極２及び対極３のセットを標準液中に浸漬し、ポテンショスタット１で参照電極２を基準にし試験片７を全面腐食が発生せず、銅の酸化膜が形成される電位、例えば、＋５０ｍＶに陽分極して試験片７表面に銅の酸化膜１１を形成する（Ｓ３）。的確な評価を行うためには、酸化膜１１を防食性の高い緻密な膜にする必要がある。標準液にｐＨ緩衝作用を有するｐＨ緩衝溶液を用いるのは、陽分極によって成長する酸化膜１１をできる限り緻密にするためである。
【００１８】
この定電位による陽分極を継続し、試験片７と対極３との間に流れる銅の溶出電流（腐食電流）を測定する（Ｓ４）。
【００１９】
銅の酸化膜１１の成長に伴う機械的強度や化学的な強さなどの性質は、スケール層１０の内容によって影響を受ける。したがって、上記（Ｓ３）で形成される銅の酸化膜１１の性質は、試験水の水質を反映したものであり、腐食性が高いスケール層１０の水質の場合には、より多くの孔食の起点となる欠陥を有する酸化膜１１が形成され、上記（Ｓ４）において、短時間で酸化膜１１の破壊が起こって銅の溶出による腐食電流が観察され、腐食性が低いスケール層１０の水質の場合には、孔食の起点となる欠陥が少なく長時間にわたって腐食電流が観察されない。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１の水の腐食性評価法によれば、腐食性を評価すべき試験水で金属部材からなる試験片に試験水中の金属イオンを還元してスケール層１０を形成し、試験片をｐＨ緩衝溶液等の標準液中に浸漬して陽分極により全面腐食することなく酸化膜１１を形成することができる電位で陽分極し、陽分極の継続時間と試験片の溶出電流との関係を調べることにより、孔食といった局部腐食を短時間で評価することができる。
【００２１】
また、標準液にｐＨ緩衝溶液を用いることによって、陽分極で成長する酸化膜１１を緻密なものとし、的確な評価を行うことができる。
【００２２】
なお、上記実施の形態１では、架台６を移動機構４で動かすことによって、第１の水槽５ａと第２の水槽５ｂを移動させて、試験片７、参照電極２、対極３のセットを第１の水槽５ａの試験水から第２の水槽５ｂの標準液中に移動させたが、試験片７、参照電極２、対極３のセットを移動させる移動機構によって試験片７、参照電極２、対極３のセットを第１の水槽５ａの試験水から第２の水槽５ｂの標準液中に移動させるようにしてもよい。
【００２３】
実施の形態２．
図３は、この発明に係る水の腐食性評価装置の実施の形態２を示す断面模式図である。図３に示したように、この実施の形態２は試験片７の内部に磁石１２を有する点が、上記実施の形態１と異なり、他の構成は上記実施の形態１と同様である。
【００２４】
この実施の形態２では、磁石１２を有することで、試験水中の主に鉄酸化物の微粒子を試験片の表面に吸着することによって、上記実施の形態１における（Ｓ３）（図１参照）において形成されるスケール層１０は微粒子を含んだものとなる。
【００２５】
既に述べたように、銅の酸化膜１１の成長に伴う機械的強度や化学的な強さなどの性質は、スケール層１０の内容によって影響を受ける。したがって、上記（Ｓ３）で形成される銅の酸化膜の性質は、試験水の水質を反映したものであり、微粒子を多く含む腐食性が高いスケール層１０の水質の場合には、より多くの孔食の基点となる欠陥を有する酸化膜１１が形成され、上記（Ｓ４）において、短時間で酸化膜１１の破壊が起こって銅の溶出による腐食電流が観察され、微粒子が少なく腐食性が低いスケール層１０の水質の場合には、孔食の基点となる欠陥が少なく長時間にわたって腐食電流が観察されない。
【００２６】
以上のように、この実施の形態２の水の腐食性評価法によれば、腐食性を評価すべき試験水で陰分極し試験片に試験水中の微粒子を含む金属イオンを還元してスケール層１０を形成し、試験片をｐＨ緩衝溶液等の標準液中に浸漬して全面腐食することなく酸化膜１１を形成することができる電位で陽分極し、陽分極の継続時間と試験片の溶出電流（腐食電流）との関係を調べることにより、孔食といった局部腐食について試験水中の微粒子を含めて評価することができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態１及び２では試験片が銅の場合について述べたが、試験片は銅に限らず、この発明の水の腐食性評価法及び水の腐食性評価装置は、ステンレス鋼、鉄等の他の金属にも適用して同様の効果が得られるものである。
【実施例】
【００２８】
以下に具体的な実施例を以下に示す。
図４は、この発明の水の腐食性評価装置を用いて試験水の腐食性を調べた結果を示す図であり、上記図３の水の腐食性評価装置を用いている。
試験片には実際に熱交換器に使用する直径１０ｍｍ、肉厚０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの銅管を使用し、図４（ａ）は、試験水に熱交換器の実機において１年で孔食が発生した水を用いた場合、図４（ｂ）は、試験水に熱交換器の実機において３年で孔食が発生した水を用いた場合、図４（ｃ）は、試験水に熱交換器の実機において１０年経過しても孔食が発生しなかった水を用いた場合である。
【００２９】
まず、試験片を１０％硝酸水溶液中に１０秒間浸漬し、純水の流水中で洗浄した後、窒素ガス中で乾燥した。
【００３０】
次に、洗浄乾燥した試験片の内側に磁石を挿入し、磁石が水と接触しないように端面をシール材でシールし、図３に示した水の腐食性評価装置の試験片保持部（作用極）８に取り付けた。
【００３１】
次に、試験水が入った第１の水槽に、試験片、対極（白金）及び参照電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極）のセットを浸漬し、参照電極基準に−５００ｍＶに２４時間、陰分極した。この陰分極により試験片表面が変色したことからスケール層が形成されたものと考えられる。また、試験片表面を顕微鏡で観察した。
【００３２】
次に、ｐＨ６．８のほう酸／ほう砂緩衝溶液からなる標準液が入った第２の水槽に、試験片、対極（白金）及び参照電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ電極）のセットを浸漬し、参照電極基準に＋５０ｍＶに陽分極し、試験片（作用極）と対極との間に流れる電流の時間に対する変化を観察した。
【００３３】
ここで、緩衝溶液は自然電位から＋５０ｍＶ程度の分極で表面に、ＣｕＯまたはＣｕ２Ｏの膜が比較的安定に形成されるｐＨ５〜ｐＨ１３の範囲で緩衝作用を有するものが望ましい。この実施例では、ｐＨ６．８で緩衝作用を有するほう酸／ほう砂緩衝溶液を用いた。
【００３４】
図４（ａ）の場合は、３０時間後に酸化膜の破壊による急激な腐食電流が観察された。また、陰分極後の顕微鏡観察では微粒子は観察されなかった。この結果から熱交換器の実機において１年で孔食が発生した水の場合は、水質そのものが腐食性であったと推測された。
【００３５】
図４（ｂ）の場合は、７２時間後に酸化膜の破壊による急激な電流増加が観察された。また、陰分極後の顕微鏡観察では表面に１０μｍ程度の微粒子が付着していることが観察された。この結果から熱交換器の実機において３年で孔食が発生した水の場合は、水質そのものの腐食性よりも微粒子の影響が大きかったものと推測された。
【００３６】
図４（ｃ）の場合は、３００時間後も急激な腐食電流は観察されなかった。また、陰分極後の顕微鏡観察では微粒子は観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
この発明に係るに水の腐食性評価法及び水の腐食性評価装置は、水系の配管等を用いたプラント、装置等における水の腐食性を短時間で評価し、また、水中に含まれる微粒子の影響を含めた水の腐食性を短時間で評価するものとして有効に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】この発明に係る水の腐食性評価法の実施の形態１を示すフロー図である。
【図２】この発明に係る水の腐食性評価装置の実施の形態１を示す断面模式図である。
【図３】この発明に係る水の腐食性評価装置の実施の形態２を示す断面模式図である。
【図４】この発明の水の腐食性評価装置を用いて試験水の腐食性を調べた結果を示す図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  ポテンショスタット、２  参照電極、３  対極、４  移動機構、５  水槽、
６  架台、７  試験片、８  シール材、９  試験片保持部（作用極）、
１０  スケール層、１１  酸化膜、１２  磁石。
【図１】
2006170737.tif 000003
【図２】
2006170737.tif 000004
【図３】
2006170737.tif 000005
【図４】
2006170737.tif 000006