(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱酸素状態にある還元性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て貴側へシフトする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】
脱酸素状態にある還元性の水と接触する炭素鋼の局部腐食を防止する方法において、
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】
脱酸素状態にある還元性の水と接触する炭素鋼の局部腐食を防止する方法において、
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、該水中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】
脱酸素状態にある還元性の水と接触する炭素鋼の局部腐食を防止する方法において、
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、該水中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、脱酸素状態にある還元性の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】
【従来の技術及び先行技術】
ボイラ水系や蓄熱冷却水系等の各種水系においては、伝熱部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】
また、本出願人は、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して、先に、水系の水と接触する炭素鋼の自然浸漬電位に重畳した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方法を提案した（特願２００１−２６６０３６。以下「先願」という。）。
【０００５】
しかし、先願では、ボイラ水系や蓄熱冷却水系のような脱酸素状態にある水系などの還元性の水系における炭素鋼の局部腐食のモニタリングには言及されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、還元性の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づいて、局所腐食萌芽が頻繁に発生し、進展性の局部腐食が生起する前に、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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の炭素鋼の局所腐食モニタリング方法は、脱酸素状態にある還元性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て貴側へシフトする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。
【０００８】
かかる本発明に従って、貴側へシフトする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。
【０００９】
即ち、還元性の塩化物水溶液に炭素鋼の試験片を浸漬させると、図１（ａ）（電位の単位はＶ）及び図１（ａ）のＢ部の拡大図である図１（ｂ）（電位の単位はｍＶ）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貴側へシフトする重畳成分（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、自然浸漬電位に重畳して貴側へシフトする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。なお、図１（ａ）中、初期の０〜２時間に自然浸漬電位の急激な低下が見られるのは、脱酸素処理を開始して還元性が高まったことに伴う変化によるものである。
【００１０】
本発明（請求項２，３）の炭素鋼の局部腐食防止方法は、脱酸素状態にある還元性の水と接触する炭素鋼の局部腐食を防止する方法において、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。
【００１１】
また、本発明（請求項４）では、脱酸素状態にある還元性の水と接触する炭素鋼の局部腐食を防止する方法において、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。
【００１２】
炭素鋼の自然浸漬電位に重畳して貴側へシフトする電位ノイズの発生が頻繁に測定され、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。
【００１３】
【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。
【００１４】
本発明の炭素鋼の局部腐食モニタリング方法では、各種の還元性の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て貴側へシフトする電位ノイズ（以下、「貴側シフト電位ノイズ」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。
【００１５】
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ることができ、自然浸漬電位に重畳して貴側へシフトする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。
【００１６】
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。
【００１７】
前述の如く、貴側シフト電位ノイズは局部腐食萌芽の発生に対応しているため、所定以上の貴側シフト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。
【００１８】
なお、貴側シフト電位ノイズとは、自然浸漬電位に重畳して電位が上昇する方向へ振動する電位ノイズであり、例えば、振幅１０ｍＶ以上で電位変化速度１ｍＶ／ｓｅｃ以上の貴側シフト電位ノイズをとらえることができる。
【００１９】
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。
【００２０】
(1)   貴側シフト電位ノイズが測定された場合には、薬注を開始し、貴側シフト電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは貴側シフト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、貴側シフト電位ノイズが測定された場合には、貴側シフト電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは貴側シフト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。
【００２１】
このように、貴側シフト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。
【００２２】
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。
【００２３】
(1)   貴側シフト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、貴側シフト電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは貴側シフト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、貴側シフト電位ノイズが測定された場合には、貴側シフト電位ノイズが消失するまで、又は一定の時間、若しくは貴側シフト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。
【００２４】
このように、貴側シフト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。
【００２５】
なお、本発明においてモニタリング対象とする還元性の水系としては、ボイラ水系、蓄熱冷却水系等の脱酸素状態にある水系が挙げられる。
【００２６】
【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。
【００２７】
本実施例では、脱酸素処理した還元性の水を使用したボイラ水系の局部腐食モニタリングを例に挙げる。
【００２８】
実施例１
図２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。
【００２９】
図２において、ボイラ缶体８へ給水タンク９から軟化水が脱酸素剤を添加されたボイラ給水として供給されている。ボイラ缶体８に設けられた吹き出し弁１０を介してボイラ水が分取され、このボイラ水が試験水としてカラム４に導入される。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以上で電位変化速度１ｍＶ／ｓｅｃ以上の貴側シフト電位ノイズを計測する。この貴側シフト電位ノイズの計測結果に基づいて制御機器５が薬注ポンプ６を制御する。これにより、給水タンク９からボイラ缶体８に送られるボイラ給水に対して薬液タンク７から注入される水処理薬剤（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。
【００３０】
この水系にてモニタリングを開始して１２時間後、電位測定装置３で局部腐食萌芽の発生を示す貴側シフト電位ノイズが確認されたが、電位測定装置３で貴側シフト電位ノイズが測定された場合には、この結果に基づいて貴側シフト電位ノイズが消失するまで脱酸素剤をボイラ給水に注入する薬注注入管理に変更した結果、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。
【００３１】
この試験期間中の腐食電位の経時変化及び貴側シフト電位ノイズ発生数のヒストグラムは図３（電位の単位はＶ）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。
【００３２】
【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、脱酸素状態にある還元性の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。
【００３３】
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貴側シフト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  制御機器
６  薬注ポンプ
７  薬液タンク
８  ボイラ缶体
９  給水タンク
１０  吹き出し弁
【図１】
0003982272.tif 000002
【図２】
0003982272.tif 000003
【図３】
0003982272.tif 000004