(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水系の水と接触する炭素鋼の局部腐食をモニタリングする方法において、該炭素鋼の自然浸漬電位に重畳した卑側の電位における特定の振幅かつ特定の電位変化速度の電位ノイズを測定することにより、該炭素鋼の局部腐食萌芽をモニタリングすることを特徴とする炭素鋼の局部腐食モニタリング方法。
【請求項２】
請求項１に記載の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法のモニタリング結果に基いて、炭素鋼の孔食発生を抑制するための水処理薬剤の薬注量を制御することを特徴とする炭素鋼の局部腐食防止方法。
【請求項３】
請求項１に記載の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法のモニタリング結果に基いて、該水系の溶存酸素を除去するための水処理薬剤の薬注量を制御することを特徴とする炭素鋼の局部腐食防止方法。
【請求項４】
請求項１に記載の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法のモニタリング結果に基いて、該水系の溶存酸素を除去するための脱酸素装置の脱酸素量を制御することを特徴とする炭素鋼の局部腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水系における炭素鋼の局部腐食（孔食）萌芽を的確にモニタリングする方法と、このモニタリング結果に基いて炭素鋼の局部腐食を防止する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却水系等の各種水系においては、熱交換器や配管の局部腐食を防止するために、これらを構成する金属材料の腐食を抑制する薬剤の添加や、腐食の原因となる水中の溶存酸素を除去するための脱酸素剤の添加、或いは脱気装置等による水中の溶存酸素の除去などの対策が講じられている。このような局部腐食防止対策により、局部腐食を確実に防止するためには、局部腐食を的確にモニタリングし、局部腐食に到る前に局部腐食防止対策を有効に施すことが望まれる。
【０００３】
ところで、塩化物水溶液中に浸漬したステンレス鋼やＮｉ基合金などの耐食性材料、或いは、不働態化させた純鉄については、電位ノイズが孔食萌芽に対応していることが一般に知られている（井上博之，材料と環境，45,717(1996) ; M. Hashimoto, Corros. Sci., 33,885(1992), 33,905(1992)） 。そして、ステンレス鋼では、卑側の電位にて一定の停滞期間を有する電位ノイズが孔食萌芽に対応しており、不働態化させた純鉄では、卑側の電位における停滞期間のない電位ノイズが孔食萌芽に対応していることが明らかにされている。
【０００４】
しかし、炭素鋼については、水系の熱交換器や配管の材料として、一般に広く用いられており、実際の環境では全面腐食ではなく、局部腐食（孔食）の形態を取ることが多いにも拘わらず、その局部腐食萌芽をモニタリングすること、また、その結果をもとに、進展性の局部腐食の発生を未然に防ぐための適切な対策を講じることは十分には行われていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、水系における炭素鋼の局部腐食（孔食）萌芽を的確にモニタリングする方法と、このモニタリング結果に基いて、局部腐食萌芽が頻繁に発生し、更に進展性の局部腐食に到る前に、適切な対策を講じる局部腐食防止方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法は、水系の水と接触する炭素鋼の局部腐食をモニタリングする方法において、該炭素鋼の自然浸漬電位に重畳した卑側の電位における特定の振幅かつ特定の電位変化速度の電位ノイズを測定することにより、該炭素鋼の局部腐食萌芽をモニタリングすることを特徴とする。
【０００７】
かかる本発明に従って、特定の振幅かつ特定の電位変化速度の電位ノイズ、例えば自然浸漬電位に重畳した振幅１０ｍＶ以上で電位変化速度１ｍＶ／ｓｅｃ以上の電位ノイズの発生をモニタリングすることにより、局部腐食萌芽の生成を評価することができる。
【０００８】
即ち、塩化物水溶液に炭素鋼の試験片を浸漬させると、図１（ａ）及び図１（ａ）のＢ部の拡大図である図１（ｂ）に示すように、局部腐食（孔食）萌芽の生成と再不働態化に対応して自然浸漬電位に重畳成分（電位ノイズ）が生じる。本発明者らは、この試験終了後、試験片表面のＳＥＭ観察を行った結果、電位ノイズ発生量と孔食の痕跡とがほぼ一致することを確認した。これは、電位ノイズが孔食萌芽の生成と再不働態化に対応していることを裏付ける結果である。
【０００９】
本発明（請求項２，３）の炭素鋼の局部腐食防止方法は、本発明の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法のモニタリング結果に基いて、炭素鋼の孔食発生を抑制するための水処理薬剤の薬注量又は水系の溶存酸素を除去するための水処理薬剤の薬注量を制御する。
【００１０】
また、本発明（請求項４）では、上記モニタリング結果に基いて、水系の溶存酸素を除去するための脱酸素装置の脱酸素量を制御する。
【００１１】
かかる本発明方法に従って、測定される電位ノイズの発生が頻繁であり、局部腐食萌芽が頻繁に発生していると判断される場合には、局部腐食萌芽を抑制する薬剤を適正量投入する、或いは、適切な脱酸素処理を講じることにより、局部腐食萌芽が進展性の孔食へと成長することを未然に防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法及び炭素鋼の局部腐食防止方法の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
本発明の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法では、各種水系の炭素鋼の自然浸漬電位を測定し、自然浸漬電位に重畳した電位ノイズ、例えば、自然浸漬電位に重畳した振幅１０ｍＶ以上で電位変化速度１ｍＶ／ｓｅｃ以上の電位ノイズ（以下、単に「電位ノイズ」と称す場合がある。）が確認されたときに局部腐食萌芽が発生していると判断する。
【００１４】
炭素鋼の電位ノイズは、炭素鋼よりなる試験片をモニタリング対象の水系と同等の条件に置き、電位測定装置で測定すれば良く、自然浸漬電位に重畳する振幅が１０ｍＶ以上で電位変化速度が１ｍＶ／ｓｅｃ以上の電位ノイズの有無を調べる。このとき、発生する電位ノイズを測定するためのサンプリング間隔は０．５秒以下とし、電圧計は１μＶ程度の精度のものを用いることが好ましい。
【００１５】
なお、モニタリング対象の実環境においては電位ノイズが発生しない条件で操業することが好ましい。
【００１６】
前述の如く、電位ノイズは局部腐食萌芽の発生に対応しているため、所定以上の電位ノイズが測定された場合には、局部腐食萌芽が発生していると判断し、局部腐食防止のための対策を講じる。
【００１７】
本発明の炭素鋼の局部腐食防止方法において、水系に孔食発生を抑制するための水処理剤や溶存酸素を除去するための水処理剤の薬注量を上記モニタリング結果に基いて制御する場合、具体的には次のような薬注制御を行うことができる。
(1)  電位ノイズが測定された場合には、薬注を開始し、電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは電位ノイズの消失後一定の時間、水処理剤を連続的又は間欠的に添加し、その後水処理剤の添加を停止する。
(2)  水処理剤の薬注量について、定常時の第１の薬注量とこの第１の薬注量よりも多い第２の薬注量を予め設定し、定常時には第１の薬注量で連続的又は間欠的に薬注を行い、電位ノイズが測定された場合には、電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは電位ノイズの消失後一定の時間、第２の薬注量で連続的又は間欠的に薬注を行い、その後は再び第１の薬注量で連続的又は間欠的に薬注を行う。
【００１８】
このように、電位ノイズによるモニタリング結果に基いて水処理剤の薬注制御を行うことにより、水処理剤の過不足を防止して、効率的な薬剤処理を行い、局部腐食を確実に防止することが可能となる。
【００１９】
また、水系の溶存酸素を除去するための脱気膜装置等の脱酸素装置の脱酸素量を上記モニタリング結果に基いて制御する場合には、具体的には、次のような運転制御を行えば良い。
(1)  電位ノイズが測定された場合には、脱酸素装置の運転を開始し、電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは電位ノイズの消失後一定の時間、脱酸素処理し、その後、脱酸素装置の運転を停止する。
(2)  脱酸素装置について定常時の第１の運転条件（電力量、真空度、通水量、ガス流量等）とこの第１の運転条件よりも脱酸素量の多い第２の運転条件を予め設定し、定常時は第１の運転条件で脱酸素装置を運転し、電位ノイズが測定された場合には、電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは電位ノイズの消失後一定の時間、第２の運転条件で運転を行い、その後は再び第１の運転条件で運転を行う。
【００２０】
このように、電位ノイズによるモニタリング結果に基いて脱酸素装置の運転を制御することにより、脱酸素装置の過負荷を防止して、効率的な脱酸素処理を行い、局部腐食を確実に防止することが可能となる。
【００２１】
【実施例】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００２２】
（実施例１）
図２に示した実機開放循環冷却水系において、炭素鋼の局部腐食のモニタリングを実施した。図２において、送水ポンプ６及び定流量弁５を介して試験水がカラム４に定流量に通水される。このカラム４には電位ノイズ測定用の炭素鋼製試験片１及び参照電極（ＫＣｌ飽和銀・塩化銀）２が設置されており、該試験片１と参照電極２との電位差が電位測定装置３によって測定される。この電位測定装置３により、自然浸漬電位に重畳した振幅１０ｍＶ以上かつ電位変化速度１ｍＶ／ｓｅｃ以上の電位ノイズを計測する。この電位ノイズの計測結果に基づいて制御機器７が薬注ポンプ８を制御する。これにより、薬液タンク９内から冷却塔１０のピット１１への水処理薬剤の薬注量が制御される。
【００２３】
この冷却水系は、水処理薬剤としてリン酸・亜鉛系の防食剤、アクリル酸系のスケール防止剤、及び非ハロゲン系のスライムコントロール剤の水溶液を用いている。
【００２４】
この試験では電位ノイズ測定用試験片１として冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を用いた。試験水は、冷却水の送水管から枝管を介して分取した冷却水である。カラム４内の冷却水流速は、定流量弁５により実機熱交換器チューブ内の冷却水流速と同じ０．５ｍ／ｓｅｃに調整した。
【００２５】
この冷却水系についてモニタリングを開始した当初は、防食剤の添加量が適正ではなかったため、局部腐食萌芽の発生を示す電位ノイズが確認されていたが、電位測定装置３で電位ノイズを測定し、この結果に基いて、水処理薬剤を電位ノイズが消失するまでピット１１に薬注する薬注濃度管理に変更した結果、約３時間後には、電位ノイズの発生が消失し、局部腐食萌芽の発生が抑制された。
【００２６】
この試験期間中の腐食電位の経時変化及び電位ノイズ発生量のヒストグラムは図３に示す通りである。試験後、実機熱交換器の炭素鋼チューブを詳しく調査したが、腐食の発生は認められなかった。
【００２７】
（実施例２）
図４に示したボイラのブロー水において、炭素鋼の局部腐食モニタリングを実施した。図４において、図２と同じく、１は電位ノイズ測定用試験片、２は参照電極（ＫＣｌ飽和銀・塩素銀）、３は電位測定装置、４はカラム、７は制御機器、８は薬注ポンプ、９は薬液タンクである。これらの機器よりなる電位ノイズ測定システム及び薬注システムの構成は図２と同一であり、試験片１の材料も図２の場合と同一のＳＰＣＣである。
【００２８】
図４では、ボイラ缶体１３へ給水タンク１４から軟化水がボイラ給水として供給されている。ボイラ缶体１３に設けられた吹き出し弁１２を介してボイラ水が分取され、このボイラ水が前記カラム４に導入される。そして、電位ノイズの測定結果に基いて、給水タンク１４からボイラ缶体１３に送られるボイラ給水に対し水処理薬剤（この実施例では脱酸素剤の水溶液）の薬注量が制御される。
【００２９】
この水系にてモニタリングを開始した当初は脱酸素剤の添加量が適正ではなかったため、局部腐食萌芽の発生を示す電位ノイズが確認されていたが、電位測定装置で電位ノイズを測定し、この結果に基いて脱酸素剤を電位ノイズが消失するまでボイラ給水に注入する薬注濃度管理に変更した結果、約３日後には、電位ノイズの発生が消失し、局部腐食萌芽の発生が抑制された。
【００３０】
この試験期間中の腐食電位の経時変化及び電位ノイズ発生数のヒストグラムは図５に示す通りである。試験後、ボイラ缶内を詳しく調査したが、腐食の発生は認められなかった。
【００３１】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法によれば、水系における炭素鋼の自然電位に重畳する電位ノイズを測定することで、炭素鋼の局部腐食萌芽のモニタリングが可能となり、進展性の局部腐食が生起するまでに、迅速かつ効果的な腐食防止対策を講じることが可能となる。
【００３２】
また、本発明の炭素鋼の局部腐食防止方法によれば、このモニタリング結果を基にして、孔食を抑制する薬剤を薬注することにより、適切に薬注管理することが可能となる。また、溶存酸素の除去処理を講じる場合にも、脱酸素装置の適切な運転管理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】炭素鋼の自然浸漬電位の電位ノイズを示すグラフである。
【図２】実施例１で用いた試験装置を示す系統図である。
【図３】実施例１における腐食電位の経時変化と電位ノイズ発生数のヒストグラムを示すグラフである。
【図４】実施例２における試験装置を示す系統図である。
【図５】実施例２における腐食電位の経時変化と電位ノイズ発生数のヒストグラムを示すグラフである。
【符号の説明】
１  電位ノイズ測定用試験片
２  参照電極
３  電位測定装置
４  カラム
５  定流量弁
６  送水ポンプ
７  制御機器
８  薬注ポンプ
９  薬液タンク
１０  冷却塔
１１  ピット
１２  吹き出し弁
１３  ボイラ缶体
１４  給水タンク
【図１】
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【図２】
0004581306.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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