(57)【要約】【課題】ボイラ復水系等の流体の腐食傾向を迅速かつ精度良く定量的に監視することができる腐食監視装置を提供する。【解決手段】カラム１は、カラム軸心方向を上下方向として設置され、下側のエンド部材２の管継手１１から試験流体が導入される。この試験流体は、径方向貫通孔１０、貫通孔７を介してカラム１内に流入し、極細金属ワイヤ４と接触した後、上側のエンド部材の貫通孔７、径方向貫通孔１０及び管継手１１を介してカラム１外に流出する。極細金属ワイヤ４のうち貫通孔７内及び下側エンド部材２の直近部位に位置する部分には、被覆材９による被覆が施されており、試験流体が極細金属ワイヤ４に直接には接触しない。そのため、極細金属ワイヤ４のうちこの貫通孔７及びその直近の部位に局部的なエロージョンを生じることはない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カラムの内部に腐食試験材が設置され、該カラム内に試験流体が流通される腐食監視装置において、
該腐食試験材として極細金属ワイヤを備えると共に、該極細金属ワイヤの電気抵抗を測定する手段を備えており、
該カラムの一端部に、該極細金属ワイヤの一端側を支持すると共に、前記試験流体を該極細金属ワイヤと非接触状態にてカラム内に導入する導入部を有したエンド部材が設けられていることを特徴とする腐食監視装置。
【請求項２】
請求項１において、前記エンド部材は、前記極細金属ワイヤが挿通されると共に前記試験流体が流通される孔を有しており、
前記極細ワイヤは、該孔内に配置される部位及びカラム内における該エンド部材直近部位が被覆材で被覆されていることを特徴とする腐食監視装置。
【請求項３】
請求項１において、前記エンド部材は、前記極細金属ワイヤが挿通された極細金属ワイヤ支持孔と、カラム内に試験流通を導入するための試験流体流通孔とが別個に設けられていることを特徴とする腐食監視装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ボイラの復水系や、冷却水系、工場で使用される有機溶媒等の液相系、或いは気相系といった流体系のプロセス配管等の腐食状況を監視するための装置に係り、詳しくは、電気抵抗法を利用して流体系の腐食傾向を監視するようにした腐食監視装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
I．  ボイラからの蒸気を冷却器に導入して凝縮させ、この凝縮水をテストピースと接触させてテストピースを腐食させ、この腐食状況に基づいてボイラの復水系の腐食状況を監視する装置として、特開平８−２８８０３号に記載のものがある。
【０００３】
同号では、冷却器として水冷式冷却器を用い、またテストピースとして板状片を用いている。この板状のテストピースは、透明なカラム内に配置され、その腐食状況をカラム外から肉眼で観察する。
【０００４】
また、腐食による重量の減量度を測定することによっても腐食状況を監視することができる。
【０００５】
II．  腐食の被試験材料と同材質の線状体を腐食性流体中に配置し、この線状体の電気抵抗を測定して腐食をモニタすることが特開平５−１１８２０４号に記載されている。
【特許文献１】特開平８−２８８０３号
【特許文献２】特開平５−１１８２０４号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
i）テストピースとして板状片を用い、その腐食状況を肉眼観察する場合、肉眼で観察し得る程の腐食が生じるまで日数がかかり、迅速な腐食状況監視を行うことができない。また、観察者の個人差もあり、精度のよい定量的な腐食データを取得しにくい。
【０００７】
また、テストピース重量減量分から腐食速度を算出しようとする場合も、テストピースそのものの重量に対してテストピース重量減量分が腐食速度を正確に算出するに足る量の腐食が生じるまで１週間程度を要する。特に試験水が小流量、高純度である場合にこの傾向が大きい。
【０００８】
ii）線状体を試験水と接触させてその電気抵抗変化を検出する場合、試験水が線状体全体に略々均等に接触するようにすることが必要である。仮に、試験水が線状体の一部に強く接触すると、局部的にエロージョンが進行してしまい、腐食測定データの精度が低下する。
【０００９】
本発明は、上記従来技術に鑑み、ボイラ復水系等の水系やその他の液相系、或いは気相系といった流体系の腐食傾向を迅速かつ精度良く定量的に監視することができる腐食監視装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明（請求項１）の腐食監視装置は、カラムの内部に腐食試験材が設置され、該カラム内に試験流体が流通される腐食監視装置において、該腐食試験材として極細金属ワイヤを備えると共に、該極細金属ワイヤの電気抵抗を測定する手段を備えており、該カラムの一端部に、該極細金属ワイヤの一端側を支持すると共に、前記試験流体を該極細金属ワイヤと非接触状態にてカラム内に導入する導入部を輸したエンド部材が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２の腐食監視装置は、請求項１において、前記エンド部材は、前記極細金属ワイヤが挿通されると共に前記試験流体が流通される孔を有しており、前記極細ワイヤは、該孔内に配置される部位及びカラム内におけるエンド部材直近部位が被覆材で被覆されていることを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３の腐食監視装置は、請求項１において、前記エンド部材は、前記極細金属ワイヤが挿通された極細金属ワイヤ支持孔と、カラム内に試験流体を導入するための試験流体流通孔とが別個に設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１の腐食監視装置によれば、試験流体を極細金属ワイヤと接触させ、極細金属ワイヤの電気抵抗を測定し、電気抵抗の変化から極細金属ワイヤの腐食状況を検知する。そのため、定量的なデータを個人差なく短時間に得ることができる。また、極細金属ワイヤは板状片に比べて微小な重量変化量を捉えることができるので、腐食傾向の変化を迅速に検知することができる。
【００１４】
また、試験流体が極細金属ワイヤと直に接触しないようにエンド部材を介してカラム内に試験流体を導入するので、試験流体が極細金属ワイヤに局部的に強く当ることがなく、極細金属ワイヤの局部的なエロージョンを防止し、精度の高い腐食速度データを得ることができ、正確な腐食状況の判定をすることができる。
【００１５】
請求項２の腐食監視装置によれば、極細金属ワイヤの端部のエロージョンが被覆材によって防止される。
【００１６】
請求項３の腐食監視装置によれば、試験流体が極細金属ワイヤと全く接触することなくカラム内に導入されるので、極細金属ワイヤの端部のエロージョンが防止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第1図は本発明の腐食監視装置の断面図、第２図は第１図の一部の拡大図である。
【００１８】
細長い円筒形のカラム１の両端にエンド部材２がユニオンナット３によって固定されている。カラム１内に金属よりなる極細金属ワイヤ４が挿通され、この極細金属ワイヤ４の両端がそれぞれエンド部材２によって保持されている。なお、カラム１の両端外周部は鍔状に拡径しており、環状の係止用パッキン５が該鍔状拡径部とユニオンナット３との間に介在されている。
【００１９】
エンド部材２は、略円柱形であり、先端側の外周に設けられた雄ネジ２ａ（第２図）に対し前記ユニオンナット３が締め込まれている。エンド部材２の先端面とカラム１の端面との間にはＯリング６が介在されている。
【００２０】
エンド部材２の軸心位置には、カラム１の内孔１ａと同軸に貫通孔７が設けられている。
【００２１】
エンド部材２の後端側には、該貫通孔７と同軸の雄ネジ穴７ａが設けられ、オシネと通称されるロックボルト８が螺着されている。このロックボルト８の軸心を貫通する細孔８ａに極細金属ワイヤ４が挿通され、該極細金属ワイヤ４の端部が外部に引き出されている。
【００２２】
第２図に明瞭に示される通り、極細金属ワイヤ４のうちエンド部材２の貫通孔７及びロックボトル８の細孔８ａに挿通される部分とその直近部分にあっては、極細金属ワイヤ４の外周面に被覆材９による被覆が施されている。被覆材としては試験流体が極細金属ワイヤに直接接触するのを防止できるものであれば特に限定されず、例えば、フッ素樹脂などの合成樹脂を用いることができる。
【００２３】
なお、エンド部材が導電体の場合は、被覆材は絶縁体である必要がある。この場合にはフッ素樹脂等の絶縁性合成樹脂を用いることが好ましい。
【００２４】
貫通孔７の内径は、この被覆材９の被覆厚を含めた極細金属ワイヤ４の全体の直径よりも大であり、極細金属ワイヤ４の外周面と貫通孔７の内周面との間に試験流体が流通可能となっている。
【００２５】
エンド部材２には、貫通孔７と直角に交わるように径方向貫通孔１０が設けられている。エンド部材２の外周面には、径方向貫通孔１０との同軸に雌ネジ穴１０ａが設けられ、管継手１１が螺着されている。
【００２６】
このカラム１は、カラム１内に気泡が溜まらないようにするために、好ましくはカラム軸心方向を上下方向として設置され、下側のエンド部材２の管継手１１から試験流体が導入される。この試験流体は、径方向貫通孔１０、貫通孔７を介してカラム１内に流入し、極細金属ワイヤ４と接触した後、上側のエンド部材の貫通孔７、径方向貫通孔１０及び管継手１１を介してカラム１外に排出する。
【００２７】
極細金属ワイヤ４は腐食監視対象である部材と同種の素材のものを用いる。例えば、鉄製（炭素鋼など）の配管を腐食監視対象とする場合には鉄ワイヤを用いる。同様に銅製の熱交換チューブ管を腐食監視対象とする場合には銅ワイヤを用いる。
【００２８】
鉄ワイヤとしては直径が０．０２〜１．０ｍｍ特に０．０２〜０．２ｍｍであり、長さが１〜１００ｃｍのものが好ましい。
【００２９】
銅ワイヤとしては直径が０．０１〜０．１ｍｍ特に０．０１〜０．０５ｍｍであり、長さが１〜１００ｃｍのものが好ましい。
【００３０】
直径が大きくなると電気抵抗が著しく低くなり計測感度が非常に下がるので直径が小さい方が好ましい。
【００３１】
以下、ボイラの復水系を試験流体(以下試験水と呼ぶ）とした場合の第１，２図に示す腐食監視装置の操作について説明する。
【００３２】
ボイラ復水の一部を系から分枝してカラム１に通水しながら極細金属ワイヤ４の両端間の電気抵抗をテスター等で検出し、電気抵抗から極細金属ワイヤ４の腐食速度を算出する。極細金属ワイヤ４の腐食が進行するほど、テスターの検出電気抵抗が増加するので、この電気抵抗から極細金属ワイヤ４の腐食速度を定量的にかつ迅速に算出することができる。また、テスターの電気抵抗データは送信したり、Ａ／Ｄ変換してコンピュータ等に記憶させることが容易である。
【００３３】
この極細金属ワイヤ４は、断面積が小さいので腐食による断面積の減少による電気抵抗の変化量が大きい。また腐食による重量変化が微小であっても、変化量の全重量に対する割合が大きい。従って復水の水系の腐食傾向を迅速に判定することができる。
【００３４】
この極細金属ワイヤ４の電気抵抗から検出される腐食速度は略定常状態であるが、水質が変動して腐食傾向になると腐食速度がそれまでの値から逸脱して高くなる、このときに水系が腐食傾向になったものと判定し、ボイラ復水系等の水系に何らかの防食手段を施す。例えば、復水系への防食剤添加量を増加させる。なお腐食速度は温度、ｐＨ，ＤＯ等の影響を受け若干変動するので、１日程度連続試験した結果の平均を取ることが望ましい。
【００３５】
極細金属ワイヤの長さは１〜１００ｃｍが好ましい。１ｃｍ未満では所望の計測感度が発現せず、また１００ｃｍを超えると計測器への固定の作業が困難となる。
【００３６】
一般に０．１Ω以下の電気抵抗を精度良く測定することは難しいので、極細金属ワイヤは電気抵抗が０．１Ωより大きくなるようにワイヤ径とワイヤ長さを調整するのが好ましい。さらに電気抵抗の経時変化をより正確に捉えるために電気抵抗値が１Ωより大きくなるようにワイヤ径とワイヤ長さを調整することで、電気抵抗の経時変化をより正確に測定することができる。
【００３７】
電気抵抗から極細金属ワイヤの腐食速度を以下のようにして求めることができる。まず測定する期間の開始時と終了時の電気抵抗に相当するワイヤ重量を次の（１）〜（３）式からそれぞれ算出し、次にワイヤ重量の減量分（腐食量に相当）を経過時間で除することで腐食速度に換算できる。
【００３８】
Ｒ＝ρ・Ｌ／Ｓ  ・・・（１）
Ｍ＝Ｓ・Ｌ・ｍ  ・・・（２）
（１）、（２）式より、
Ｍ＝ρ・Ｌ２・ｍ／Ｒ  ・・・（３）
なお、Ｒ：電気抵抗（Ω）、ρ：比抵抗（Ω・ｍ）、Ｌ：ワイヤ長さ（ｍ）、Ｓ：ワイヤ断面積（ｍ２）、ｍ：ワイヤ素材の密度（ｋｇ／ｍ３）、Ｍ：ワイヤ重量（ｋｇ）である。
【００３９】
この実施の形態では、径方向貫通孔１０から貫通孔７に水が導入されるが、極細金属ワイヤ４のうち貫通孔７内及び下側エンド部材２の直近部位に位置する部分には、被覆材９による被覆が施されており、試験水が極細金属ワイヤ４に直接には接触しない。そのため、極細金属ワイヤ４のうちこの貫通孔７及びその直近の部位に局部的なエロージョンを生じることはない。試験水は、極細金属ワイヤ４のうちカラム１の両端部を除いた部分においてのみ該極細金属ワイヤ４と接触する。このカラム１の両端部から離れた部位では、試験水は一様な上昇流を形成しており、試験水が極細金属ワイヤ４に均等に接触するので、腐食は極細金属ワイヤ４の全体で一様に進行する。このため、この実施の形態によると精度の高い腐食試験データを得ることが可能である。
【００４０】
上記実施の形態では、径方向貫通孔１１を貫通孔７と交わらせているが、第３図の実施の形態のように、貫通孔７と別個の通水孔１３を設け、管継手１２からの試験水を該通水孔１３のみを介してカラム１内に導入するようにしてもよい。第３図のその他の構成は第２図と同一であり、同一記号は同一部分を示している。
【００４１】
なお、この通水孔１３は、エンド部材２の側周面から求心方向に延在し、そこから直角に曲がり、エンド部材２の軸心方向と平行方向に延在してエンド部材２の先端面に達するようにＬ字形に設けられている。
【００４２】
ただし、通水孔１３はこれに限定されるものではなく、直線状に延在するものや、く字形に延在するものであってもよい。
【００４３】
上記の腐食監視装置の好適な条件等について次に説明する。
【００４４】
カラム１は、内部に通す極細金属ワイヤが目視観察できるよう、透明素材であることが好ましい。
【００４５】
対象となる試験水の温度が３０〜８０℃（とりわけ４０〜６０℃）に調整されるように設定するのが好ましい。３０℃以上であれば腐食速度が十分に速く、迅速に腐食状況を検知することができるので好ましい。同様の理由で４０℃以上であればさらに好ましい。また８０℃を超えると機器の材質が限られてくる（耐熱性である必要がある）ので好ましくない。また６０℃を超える温度では機器が高温になるため作業員の作業における安全性確保の観点から好ましくない。
【００４６】
カラム１の材質としては、ガラスが好ましい。カラムの内径は好ましくは０．５〜５０ｍｍ、より好ましくは１〜５ｍｍである。
【００４７】
カラム内の流速は、２０〜１００ｍＬ／ｃｍ２・ｍｉｎ、とりわけ４０〜８０ｍＬ／ｃｍ２・ｍｉｎが好ましい。
【実施例】
【００４８】
以下、図示の腐食監視装置による腐食監視試験について説明する。
【００４９】
実施例１
第１，２図に示す腐食監視装置において、極細金属ワイヤ４として直径０．１ｍｍ、長さ４００ｍｍの純度９９．５重量％の鉄製ワイヤ（比抵抗値１．０×１０−７［Ω・ｍ］）を用いた。
【００５０】
カラム１としては、内径３ｍｍ、外径１２ｍｍ、長さ３２０ｍｍのガラス管を用いた。
【００５１】
極細金属ワイヤ４の両端にはポリテトラフルオロエチレンの被覆を施した。この被覆が施されておらず、カラム１内において水に露出している部分の極細金属ワイヤ長さは３１０ｍｍである。
【００５２】
通水した水は、平均水温５０℃、溶存酸素８．５ｍｇ／Ｌ、ｐＨ５．０のボイラの復水（水質変動なし）であり、カラム１内の流速７０ｍｌ／ｃｍ２・ｍｉｎとした。
【００５３】
この条件で電気抵抗の測定を１日目、２日目、３日目、５日目、９日目、１３日目、１９日目の計７回行った。
【００５４】
極細ワイヤ４の電気抵抗の測定結果を第４図に示す。１日後測定結果から算出した腐食速度は１００ｍｄｄ（ｍｇｄｍ２・ｄａｙ）であった。
【００５５】
実施例２，３，４
極細金属ワイヤ４として、直径が０．２ｍｍ（実施例２）、０．５ｍｍ（実施例３）又は１．０ｍｍ（実施例４）のものを用いた他は、実施例１と同一条件にて通水を行い、極細金属ワイヤの電気抵抗を測定した。結果を第４図に示す。
【００５６】
実施例５〜８
極細金属ワイヤ４として直径が０．０５ｍｍ（実施例５）、０．１ｍｍ（実施例６）、０．２ｍｍ（実施例７）又は０．５ｍｍ（実施例８）の純度９９．９重量％の銅製ワイヤ（比抵抗値１．０×１０−８［Ω・ｍ］）のものを用いた他は、実施例１と同一条件にて通水を行い、極細金属ワイヤの電気抵抗を測定した。結果を第５図に示す。
【００５７】
第４図及び第５図の通り、極細金属ワイヤを用いると、電気抵抗の経時変化を正確に捉えることができたが、第４図で極細金属ワイヤの直径が０．１ｍｍ以下のもの（実施例１，２）や、第５図で極細金属ワイヤの直径が０．２ｍ以下のもの（実施例５，６）については電気抵抗の絶対値が大きく、電気抵抗の経時変化をより正確に測定できた。
【００５８】
実施例９
溶存酸素０．４ｍｇ／Ｌ、ｐＨ７．０、平均水温５０℃のボイラの復水（水質変動なし）を５ｍＬ／ｍｉｎにて通水するようにしたこと以外は実施例１と同様にして２４時間通水した。この条件で初期と２４時間後に電気抵抗測定を行った。その結果、初期の電気抵抗値は６．０Ωであり、最終の電気抵抗値は６．２Ωであった。
【００５９】
この電気抵抗値の変化から腐食速度を算出すると、２２ｍｄｄ（ｍｇ／ｄｍ２／ｄａｙ）となった。この結果は、復水の水質からみて一般的なテストピースの試験結果と一致する。終了後の外径を測定した結果を第６図に示す。第６図によると極細金属ワイヤに局部的減肉は見られなかった。
【００６０】
比較例１
実施例９と同等の復水処理条件下において、従来の試験カラム（第１，２図の腐食試験装置においてフッ素樹脂被覆を施さないようにした試験装置）を用いて通水した際の、試験終了後の極細金属ワイヤ外径を測定した結果を第７図に示す。またこの場合、極細金属ワイヤが局部的に減肉していたため、初期と１日後の電気抵抗を測定すると初期の電気抵抗値６．０Ωに対し最終の電気抵抗値７．２Ωとなり、算出される腐食速度１５０ｍｄｄとなった。これはテストピースの試験結果と一致しない。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】実施の形態に係る腐食監視装置の断面図である。
【図２】図１の一部の拡大図である。
【図３】別の実施の形態に係る腐食監視装置の一部の拡大図である。
【図４】試験結果を示すグラフである。
【図５】試験結果を示すグラフである。
【図６】試験結果を示すグラフである。
【図７】試験結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６２】
７  カラム
２  エンド部材
３  ユニオンナット
４  極細金属ワイヤ
７  貫通孔
９  被覆材
１０  径方向貫通孔
１３  通水孔
【図１】
2008128732.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008128732.tif 000008
【図７】
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