(57)【要約】      （修正有）【課題】高濃度不純物環境下でも長時間の腐食試験が可能な腐食試験装置及び腐食試験方法を提供する。【解決手段】高濃度溶存酸素水３が貯溜される貯水槽２と、該貯水槽内の前記高濃度溶存酸素水の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃度調整手段１４と、高濃度塩水１８が貯溜されると共に該高濃度塩水に試験片１９が沈められるオートクレーブ９と、前記高濃度溶存酸素水を前記オートクレーブ内に送給する送給手段１７と、前記オートクレーブ内を真空引きする真空排気手段２６と、前記高濃度塩水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段３１と、前記オートクレーブを加熱する加熱手段３２とを具備する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高濃度溶存酸素水が貯溜される貯水槽と、該貯水槽内の前記高濃度溶存酸素水の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃度調整手段と、高濃度塩水が貯溜されると共に該高濃度塩水に試験片が沈められるオートクレーブと、前記高濃度溶存酸素水を前記オートクレーブ内に送給する送給手段と、前記オートクレーブ内を真空引きする真空排気手段と、前記高濃度塩水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段と、前記オートクレーブを加熱する加熱手段とを具備することを特徴とする腐食試験装置。
【請求項２】
オートクレーブ内に高濃度塩水を注入すると共に該高濃度塩水内に試験片を沈める工程と、前記オートクレーブ内を真空排気手段により真空引きする工程と、前記オートクレーブを加熱手段により加熱する工程と、貯水槽内の高濃度溶存酸素水の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度調整手段により調整する工程と、前記高濃度溶存酸素水を送給手段によりオートクレーブ内に送給する工程と、設定時間経過時に前記高濃度塩水内の溶存酸素濃度が低下した際に前記送給手段が前記高濃度塩水に前記高濃度溶存酸素水を注水する工程とを有することを特徴とする腐食試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気圧より高い飽和蒸気圧をもつ温度での高温水環境、例えばボイラ水環境、軽水炉環境に於ける金属の腐食を模擬する為の腐食試験装置及び腐食試験方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
通常、ボイラ水環境で用いられる材料、若しくは軽水炉環境で用いられる材料の腐食の度合を予測する為、ボイラ内環境若しくは軽水炉内環境を模擬した静水型や循環式の腐食試験装置により試験片を腐食させる腐食試験が為される。
【０００３】
静水型の腐食試験装置は、試験槽内の試験水の腐食に関与する溶存酸素濃度、或は溶存水素濃度の定義及び調整を行い、試験中の試験片の腐食反応によって変化する溶存酸素濃度の変化により腐食度合を検出する構造となっており、試験時間が短い場合や腐食反応の速度が遅い場合に使用される。
【０００４】
又、循環式の腐食試験装置は、溶存酸素濃度、或は溶存水素濃度をコントロールした水を、加圧可能なプランジャポンプやダイヤフラムポンプ等により密閉式の耐圧容器であるオートクレーブ内に流入させることでオートクレーブ内の試験水の溶存酸素濃度を制御し、又オートクレーブ内の試験片に対する腐食反応により溶存酸素濃度が減少した水を供給タンクに戻す構造となっており、試験時間が長い場合や腐食反応の速度が速い場合に使用される。
【０００５】
尚、循環式の腐食試験装置では、オートクレーブで加熱された水を冷却する必要がある為、例えば往路の水を用いて復路の水を冷却する熱交換器を有しているが、通常は高純度の水を用い、又不純物を制御して試験を行う場合でもｐｐｂオーダーであるので、オートクレーブや熱交換器へのダメージは殆どない。
【０００６】
然し乍ら、例えば溶存酸素濃度を制御し、且つ不純物濃度の高い高温水での試験を実施する場合には、オートクレーブ自体はハステロイ（登録商標）やチタン等の高耐食合金が用いられることが多いが、循環ループの配管や熱交換器が高耐食合金で製作されていることは少ない。その結果、加温した高温水を冷却する段階で不純物が濃化し、容易に配管や熱交換器を腐食させるという問題がある。
【０００７】
従って、水の不純物濃度が高い場合には、試験前に溶存酸素濃度を制御して静水型の腐食試験装置で試験を行うことが多いが、静水型の腐食試験装置では試験時間が長い場合溶存酸素濃度は時間と共に変化する為、試験環境を一定に保てないという問題があった。
【０００８】
尚、特許文献１には、試験水貯槽から抜出された試験水が、調整ポンプによって目的とする飽和ガス濃度に対応する所定圧力迄加圧されて溶存ガス調整槽に送給された後、試験水にガス供給源から散気用のガスを供給して試験水の圧力に対応する飽和濃度に達する迄散気用のガスを溶解させ、ヒータにより試験温度迄昇温させ、腐食試験後は試験水を脱塩濾過器を介して前記試験水貯槽に還流させる構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−２８５４４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は斯かる実情に鑑み、高濃度不純物環境下でも長時間の腐食試験が可能な腐食試験装置及び腐食試験方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、高濃度溶存酸素水が貯溜される貯水槽と、該貯水槽内の前記高濃度溶存酸素水の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃度調整手段と、高濃度塩水が貯溜されると共に該高濃度塩水に試験片が沈められるオートクレーブと、前記高濃度溶存酸素水を前記オートクレーブ内に送給する送給手段と、前記オートクレーブ内を真空引きする真空排気手段と、前記高濃度塩水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段と、前記オートクレーブを加熱する加熱手段とを具備する腐食試験装置に係るものである。
【００１２】
又本発明は、オートクレーブ内に高濃度塩水を注入すると共に該高濃度塩水内に試験片を沈める工程と、前記オートクレーブ内を真空排気手段により真空引きする工程と、前記オートクレーブを加熱手段により加熱する工程と、貯水槽内の高濃度溶存酸素水の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度調整手段により調整する工程と、前記高濃度溶存酸素水を送給手段によりオートクレーブ内に送給する工程と、設定時間経過時に前記高濃度塩水内の溶存酸素濃度が低下した際に前記送給手段が前記高濃度塩水に前記高濃度溶存酸素水を注水する工程とを有する腐食試験方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高濃度溶存酸素水が貯溜される貯水槽と、該貯水槽内の前記高濃度溶存酸素水の溶存酸素濃度を調整する溶存酸素濃度調整手段と、高濃度塩水が貯溜されると共に該高濃度塩水に試験片が沈められるオートクレーブと、前記高濃度溶存酸素水を前記オートクレーブ内に送給する送給手段と、前記オートクレーブ内を真空引きする真空排気手段と、前記高濃度塩水の溶存酸素濃度を測定する溶存酸素濃度測定手段と、前記オートクレーブを加熱する加熱手段とを具備するので、前記高濃度塩水を循環させる必要がなく、部品の腐食を防止できると共に、前記高濃度塩水の溶存酸素濃度を制御することで試験環境を一定又は略一定に保て、長時間の腐食試験を行うことができる。
【００１４】
又本発明によれば、オートクレーブ内に高濃度塩水を注入すると共に該高濃度塩水内に試験片を沈める工程と、前記オートクレーブ内を真空排気手段により真空引きする工程と、前記オートクレーブを加熱手段により加熱する工程と、貯水槽内の高濃度溶存酸素水の溶存酸素濃度を溶存酸素濃度調整手段により調整する工程と、前記高濃度溶存酸素水を送給手段によりオートクレーブ内に送給する工程と、設定時間経過時に前記高濃度塩水内の溶存酸素濃度が低下した際に前記送給手段が前記高濃度塩水に前記高濃度溶存酸素水を注水する工程とを有するので、前記高濃度塩水を循環させることなく部品の腐食を防止できると共に長時間の腐食実験が可能となるという優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例に係る腐食試験装置を示す構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る腐食試験を説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
【００１７】
図１に於いて、本発明の実施例に係る腐食試験装置１について説明する。
【００１８】
図１中、２は貯水槽を示しており、該貯水槽２内には高濃度溶存酸素水３が貯溜されている。
【００１９】
前記貯水槽２は、循環管４、酸素供給管５、窒素供給管６、排気管７と接続されると共に、送給管８を介して後述するオートクレーブ９と接続されている。
【００２０】
前記循環管４は一端が前記貯水槽２の下端と接続され、他端が該貯水槽２の天板を貫通し該貯水槽２内に延出し、又気体部に連通している。前記循環管４にはＤＯ  ｍｅｔｅｒ（溶存酸素濃度測定器）１０、ＤＨ  ｍｅｔｅｒ（溶存水素濃度測定器）１１、循環ポンプ１２が設けられ、前記循環管４と前記溶存酸素濃度測定器１０と前記溶存水素濃度測定器１１と前記循環ポンプ１２とで循環系１３が構成される。
【００２１】
又、前記循環ポンプ１２は前記貯水槽２内の前記高濃度溶存酸素水３を、前記循環管４を介して循環させる機能を有している。前記溶存酸素濃度測定器１０は前記循環管４を循環する前記高濃度溶存酸素水３内の溶存酸素濃度を測定する機能を有し、前記溶存水素濃度測定器１１は前記循環管４を循環する前記高濃度溶存酸素水３内の溶存水素濃度を測定する機能を有している。
【００２２】
前記酸素供給管５は図示しない酸素供給源と接続され、先端が前記貯水槽２の天板を貫通し、前記高濃度溶存酸素水３内に没しており、該高濃度溶存酸素水３内に直接酸素を供給する様になっている。
【００２３】
前記窒素供給管６は図示しない窒素供給源と接続され、先端が前記貯水槽２の天板を貫通し、前記高濃度溶存酸素水３内に没しており、該高濃度溶存酸素水３内に直接窒素を供給する様になっている。
【００２４】
又、前記排気管７は前記貯水槽２の天板に接続されており、前記高濃度溶存酸素水３内に供給され、溶解仕切れなかった酸素及び窒素を前記貯水槽２外へと排気する様になっている。
【００２５】
尚、前記酸素供給管５と、前記窒素供給管６と、前記排気管７と、前記循環系１３とで溶存酸素濃度調整手段１４が構成される。
【００２６】
前記送給管８には高圧ポンプ１５及びバルブ１６が設けられ、前記高圧ポンプ１５は前記貯水槽２内の前記高濃度溶存酸素水３を前記オートクレーブ９内に送給する様になっている。又、前記バルブ１６は前記送給管８を閉塞可能となっている。尚、前記送給管８と前記高圧ポンプ１５と前記バルブ１６とで送給手段１７が構成される。
【００２７】
前記オートクレーブ９は、所定の厚みを有する高耐食合金製の密閉耐圧容器であり、該オートクレーブ９内には高濃度の不純物が溶解した試験水である高濃度塩水１８が貯溜されていると共に、該高濃度塩水１８内に金属製の試験片１９が沈められている。
【００２８】
前記オートクレーブ９には、前記高濃度塩水１８を排水する為の排水管２１が接続され、又前記オートクレーブ９内を真空引きする為の排気管２２が接続され、該排気管２２にバルブ２３及びロータリポンプ２４が設けられていると共に、前記オートクレーブ９内の圧力を測定する為の圧力計２５が設けられている。尚、前記排気管２２と、前記バルブ２３と、前記ロータリポンプ２４とで真空排気手段２６が構成される。
【００２９】
又、前記オートクレーブ９には、前記高濃度塩水１８に浸漬した参照電極２７と、カソード側で分極され、前記高濃度塩水１８に浸漬した白金電極２８，２８が設けられ、前記参照電極２７及び前記白金電極２８，２８はＰｏｔｅｎｔｉｏｓｔａｔ（ポテンショスタット）２９に電気的に接続されており、該ポテンショスタット２９により前記高濃度塩水１８内の溶存酸素濃度が測定できる様になっている。尚、前記参照電極２７と、前記白金電極２８，２８と、前記ポテンショスタット２９とで溶存酸素濃度測定手段３１が構成される。
【００３０】
更に、前記オートクレーブ９の周囲には、該オートクレーブ９を囲繞する加熱手段であるヒータ３２が設けられている。
【００３１】
次に、図２のフローチャートを用い、前記腐食試験装置１を用いた腐食試験について説明する。尚、本実施例に於ける腐食試験では、前記溶存水素濃度測定器１１は使用されないものとする。
【００３２】
ＳＴＥＰ：０１  前記腐食試験装置１を用いて腐食試験を行う際には、先ず前記オートクレーブ９が満杯にならない程度に前記高濃度塩水１８を所定量、例えば１Ｌ注入し、該高濃度塩水１８内に前記試験片１９を沈めた後、前記オートクレーブ９を閉塞する。
【００３３】
ＳＴＥＰ：０２  該オートクレーブ９が気密に閉塞された後、前記バルブ２３を開放すると共に前記ロータリポンプ２４を駆動させ、前記オートクレーブ９内の真空引きを行う。
【００３４】
ＳＴＥＰ：０３  該オートクレーブ９内の真空引き後、前記バルブ２３を閉塞し、前記ヒータ３２により前記オートクレーブ９を加熱する。前記ヒータ３２の加熱により、前記オートクレーブ９内は高温飽和状態となり、前記高濃度塩水１８の温度が例えば２９０℃迄上昇すると共に、前記オートクレーブ９内の圧力が例えば７．５ＭＰａ迄上昇する。
【００３５】
尚、ＳＴＥＰ：０３の該オートクレーブ９の加熱は、時間短縮の為ＳＴＥＰ：０１或はＳＴＥＰ：０２と並行して行ってもよい。
【００３６】
この時、前記ポテンショスタット２９が作動し、該ポテンショスタット２９によりカソード電流密度の飽和値が測定されており、カソード電流密度の飽和値が測定されることで酸素の拡散限界電流密度が測定され、前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が測定されている。
【００３７】
ＳＴＥＰ：０４  次に、前記貯水槽２内の前記高濃度溶存酸素水３の溶存酸素濃度調整が行われる。前記酸素供給管５より前記高濃度溶存酸素水３内に酸素が供給されることで該高濃度溶存酸素水３内の溶存酸素濃度が上昇し、又前記窒素供給管６より前記高濃度溶存酸素水３内に窒素が供給されることで該高濃度溶存酸素水３内の溶存酸素濃度が低下する様になっており、前記循環ポンプ１２を駆動させて前記溶存酸素濃度測定器１０に溶存酸素濃度を測定させつつ、酸素及び窒素を供給することで、前記高濃度溶存酸素水３を所定の溶存酸素濃度、例えば３２ｐｐｍとする。
【００３８】
尚、ＳＴＥＰ：０４の前記高濃度溶存酸素水３の溶存酸素濃度調整は、時間短縮の為、ＳＴＥＰ：０１〜ＳＴＥＰ：０３と並行して行ってもよい。
【００３９】
ＳＴＥＰ：０５  該高濃度溶存酸素水３の溶存酸素濃度調整後、前記バルブ１６を開放すると共に、前記高圧ポンプ１５を駆動させ前記高濃度溶存酸素水３を高温高圧となった前記オートクレーブ９内に送給する。
【００４０】
ＳＴＥＰ：０６  前記高濃度溶存酸素水３が送給され、前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が腐食試験に於ける設定値、例えば０．２ｐｐｍに到達したことを前記ポテンショスタット２９にて確認した後、前記バルブ１６を閉塞し、前記高圧ポンプ１５を停止する。以上により前記試験片１９に対する腐食試験の準備が完了し、腐食試験が開始される。尚、腐食試験開始時の前記高濃度塩水１８の塩化物濃度は、例えば１００ｐｐｍである。
【００４１】
ＳＴＥＰ：０７  腐食試験開始後、予め設定された設定時間、例えば２４時間が経過すると、前記ポテンショスタット２９にて現在の前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が測定される。
【００４２】
ＳＴＥＰ：０８  該高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が測定されると、次に予め設定された腐食試験時間、例えば５００時間が経過したかどうかが判断される。
【００４３】
ＳＴＥＰ：０９  ＳＴＥＰ：０８にて腐食試験時間が経過していないと判断されると、次に測定された前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が設定値と一致するかどうか、即ち本実施例に於いては０．２ｐｐｍであるかどうかが判断され、測定された前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が設定値と一致した場合には、再度ＳＴＥＰ：０７の処理が行われる。
【００４４】
ＳＴＥＰ：１０  ＳＴＥＰ：０９にて前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が設定値と一致しない、即ち測定された前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度が例えば０．１ｐｐｍであり、０．２ｐｐｍを下回っていると判断されると、前記バルブ１６を開放し、前記高圧ポンプ１５を駆動させ、前記貯水槽２内の前記高濃度溶存酸素水３を前記送給管８を介して前記オートクレーブ９内に所定量、例えば３．１ｍＬ注水する。
【００４５】
尚、前記高濃度溶存酸素水３の注水により、前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度は０．１ｐｐｍから０．２ｐｐｍに回復するが、１Ｌの前記高濃度塩水１８中に３．１ｍＬの前記高濃度溶存酸素水３を注水するだけであるので、前記高濃度塩水１８中の塩化物濃度は１００ｐｐｍから僅かに９９．７ｐｐｍ迄しか低下せず、塩化物濃度低下による腐食試験への影響は極めて小さい。
【００４６】
ＳＴＥＰ：１０にて前記高濃度塩水１８中に前記高濃度溶存酸素水３を注水した後、再度ＳＴＥＰ：０７の処理が行われ、ＳＴＥＰ：０８にて腐食試験時間が経過したと判断されることで腐食試験が終了する。
【００４７】
腐食試験終了後は、前記バルブ２３を開放して前記オートクレーブ９内の圧力を低下させ、前記排水管２１より前記高濃度塩水１８を排水した後、前記オートクレーブ９を開放し、該オートクレーブ９内より前記試験片１９が取出される。
【００４８】
上述の様に、本実施例に於ける前記腐食試験装置１は静水型の腐食試験装置であるので、前記高濃度塩水１８は常時前記オートクレーブ９内に貯溜され、前記高濃度塩水１８を循環させることにより配管や熱交換器が腐食されるのを防止することができる。
【００４９】
又、本実施例に於ける前記腐食試験装置１は、腐食試験中の前記高濃度塩水１８内に前記高濃度溶存酸素水３を注水可能であるので、腐食試験中の前記高濃度塩水１８の溶存酸素濃度を一定又は略一定に保つことができ、長時間の腐食試験を行うことができる。
【００５０】
従って、本実施例の前記腐食試験装置１を用いることで、濃不純物環境下での腐食試験であっても配管等を腐食させることがなく、又試験環境を一定又は略一定に保つことで長時間の腐食試験を行うことができる。
【符号の説明】
【００５１】
１              腐食試験装置
２              貯水槽
３              高濃度溶存酸素水
５              酸素供給管
６              窒素供給管
８              送給管
９              オートクレーブ
１３            循環系
１４            溶存酸素濃度調整手段
１７            送給手段
１８            高濃度塩水
１９            試験片
２６            真空排気手段
３１            溶存酸素濃度測定手段
３２            ヒータ
【図１】
2013127389.tif 000003
【図２】
2013127389.tif 000004