(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性配管材料を絶縁継手にて接続して構成され、内部に導電性の液体が流れる管路において、前記絶縁継手両端に掛かる絶縁継手両端電位差により前記液体内を流れるジャンピング電流によって発生する前記導電性配管材料の腐食を防止する防食方法であって、
前記絶縁継手両端電位差であって、前記導電性配管材料に腐食を発生しない腐食限界電圧を予め求める電気化学的工程と、
前記管路内に複数の前記絶縁継手を介装するに、
前記絶縁継手の数と前記絶縁継手間の距離とを設定して、管路両端間の電圧を複数の各絶縁継手に分配し、各絶縁継手両端に発生する絶縁継手両端電位差を前記腐食限界電圧以下とする腐食防止電圧分配工程とを備えた防食方法。
【請求項２】
導電性配管材料を絶縁継手にて接続して構成され、内部に導電性の液体が流れる管路において、前記絶縁継手両端に掛かる絶縁継手両端電位差により前記液体内を流れるジャンピング電流によって発生する前記導電性配管材料の腐食を防止する防食方法であって、
前記絶縁継手両端電位差であって、前記導電性配管材料に腐食を発生しない腐食限界電圧を予め求める電気化学的工程と、
前記管路内に複数の絶縁継手を介装するに、
前記絶縁継手の数と前記絶縁継手間の距離とを設定して、管路両端間の電圧を複数の各絶縁継手に分配する管路両端間電圧分配工程とをおこなうとともに、
前記管路両端間電圧分配工程を完了した後、前記絶縁継手両端電位差が前記腐食限界電圧より大きい特定絶縁継手を挟んだ一対の前記導電性配管材料間に、絶縁継手両端電位差を前記腐食限界電圧以下とする逆電圧印加処理を施す逆電圧印加工程とを備えた防食方法。
【請求項３】
導電性配管材料を絶縁継手にて接続して構成され、内部に導電性の液体が流れる管路の構造であって、
前記管路内に複数の絶縁継手が、前記絶縁継手の数と前記絶縁継手間の距離とを設定されて介装され、各絶縁継手両端に発生する絶縁継手両端電位差が、前記絶縁継手を挟む前記導電性配管材料の一方から前記液体を経て他方の導電性配管材料へ流れるジャンピング電流によって腐食が発生しない腐食限界電圧以下に設定されている管路の構造。
【請求項４】
導電性配管材料を絶縁継手にて接続して構成され、内部に導電性の液体が流れる管路の構造であって、
前記管路内に複数の絶縁継手が、前記絶縁継手の数と前記絶縁継手間の距離とを設定されて介装されるとともに、少なくとも一つの特定絶縁継手の継手両端間に外部電源より逆電圧が印加されており、
各絶縁継手両端に発生する絶縁継手両端電位差が、前記絶縁継手を挟む前記導電性配管材料の一方から前記液体を経て他方の導電性配管材料へ流れるジャンピング電流によって腐食が発生しない腐食限界電圧以下に設定されている管路の構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管路内に導電性の溶液が流れている系を対象とし、絶縁継手が介装されている絶縁継手介装部を介して流れるジャンピング電流により、管路を構成する導電性配管材料が腐食するのを防止する防食技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のジャンピング電流対策法としては、絶縁短管が使用されている。このような絶縁短管の導入については、１９９６年発刊の「空調設備の腐食と防食」の２０頁に記載があるとともに、同様な手法による防食方法が、防錆管理Ｖｏｌ１３２，Ｎｏ４，１９８８−４「海水中の異種金属接触腐食防止の実用例」に記載がある。
ここで、「空調設備の腐食と防食」に記載があるように、絶縁短管とは、絶縁継手部の内部液体が接する内表面を何らかの方法で絶縁処理したものであり、短管の基本構成材と内部を流れる液体との間にあっては、電気的な絶縁関係が成立する構造を取っている。絶縁処理の例としては、ナイロンコーティング等の絶縁コーティングを施すもの、絶縁スリーブを短管内に嵌入する例を挙げることができる。
従って、この絶縁短管を使用する技術は、絶縁短管を挟んで配設される一対の導電性配管材料間に流れるジャンピング電流に関して、液体を通る抵抗値を大きくすることによってジャンピング電流の発生を抑制し、防食を達成する方法である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の絶縁短管を使用する従来技術は、例えば、１３０〜１５０℃以上の高温水を圧送している系に対しては、適応できない。即ち、従来の内面コーティング材では、温度との関係から適用不可能である。また、テフロン等によるコーティングも考えられるが、非常に高価となる。
本発明の目的は、従来不可能であった高温・高圧下においても適用可能な、ジャンピング電流対策用の防食技術（所謂、電気防食と呼ばれるものでカソード防食をいう）を得ることにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明による、導電性配管材料を絶縁継手にて接続して構成され、内部に導電性の液体が流れる管路において、前記絶縁継手両端に掛かる絶縁継手両端電位差により前記液体内を流れるジャンピング電流によって発生する導電性配管材料の腐食を防止する防食方法の第１特徴手段は、以下の通りである。
即ち、前記絶縁継手両端電位差であって、前記導電性配管材料に腐食を発生しない腐食限界電圧を予め求める電気化学的工程と、管路内に複数の絶縁継手を介装するに、絶縁継手の数と絶縁継手間の距離とを設定して、管路両端間の電圧を複数の各絶縁継手に分配し、各絶縁継手両端間に発生する絶縁継手両端電位差を前記腐食限界電圧以下とする腐食防止電圧分配工程とを備えるのである。
この方法は、電気化学的工程において腐食限界電圧を求める。ここで、腐食限界電圧とは、絶縁継手両端電位差（これは、各々単一の絶縁継手の両端に掛かる電位差である）であって、導電性配管材料に腐食を発生しない電圧である。ここで、「発生しない」とは、所定期間内において実用上問題を発生しないことを意味する（以下同じ）。この腐食限界電圧を求める場合は、実際の管路と同様な状態（同一種の液体が、実質上同一温度・圧力状態で内部を流れる）にある実験設備において、絶縁継手両端間に、複数、所定の電圧を掛け、一定の期間を経た後、この絶縁継手を挟んで配設される一対の導電性配管材料の腐食状態を観察し、腐食が事実上問題とならない状態の腐食限界電圧を求める。当然、この電圧には上限があるが、本願にいう腐食限界電圧は、当然上限値が好ましいが、上限値である必要はなく、腐食が発生しない電圧であればよい。
次に、腐食防止電圧分配工程において、複数の絶縁継手を管路内に介装し、各絶縁継手に分配される絶縁継手両端電位差を、先に求めた腐食限界電圧以下とする。ここで、腐食限界電圧以下とは、電圧の絶対値がその方向に係わらず腐食限界電圧以下であることを意味し、腐食限界電圧以下の条件を満足していても、その絶対値が大きく、ジャンピング電流の流れ方向から見て、逆方向に電圧が掛かり、逆方向の電流が流れる状態を意味しない（以下同じ）。この分配は、防食対象系の状態によって、上記の条件を絶縁継手の個数が特定個数では実現できない状況も発生するが、この場合は、例えば、絶縁継手の個数を増加することで、上記条件を満足することを容易に達成できる。
従って、このような工程を経ることにより、各絶縁継手両端電位差は、所定値以下とできるため、ジャンピング電流による腐食を防止できる。
【０００５】
さて、本願の第２の特徴手段は、上記と同様の電気化学的工程をおこない、さらに、前記管路内に複数の絶縁継手を介装するに、絶縁継手の数と絶縁継手間の距離とを設定して、管路両端間の電圧を複数の各絶縁継手に分配する管路両端間電圧分配工程とをおこなうとともに、前記管路両端間電圧分配工程を完了した後、前記絶縁継手両端電位差が前記腐食限界電圧より大きい特定絶縁継手を挟んだ一対の前記導電性配管材料間に、それらの間の絶縁継手両端電位差を前記腐食限界電圧以下とする逆電圧印加処理を施す逆電圧印加工程とをおこなうことにある。
電気化学的工程は、先に説明したと同様である。
一方、この工程を終えた後、この場合も複数の絶縁継手を管路に介装することで、管路全体に掛かる電圧を、各絶縁継手に分配する。この工程が管路両端間電圧分配工程である。この場合、各絶縁継手に分配される電位差は、先に説明した腐食限界電圧以下となっているとは、限らない。この問題を解消するために、絶縁継手両端電位差が腐食限界電圧より大きい特定絶縁継手を抽出し、これらの特定絶縁継手を挟んだ一対の導電性配管材料間に、この間の絶縁継手両端電位差を腐食限界電圧以下とする逆電圧印加処理を施す。即ち、例えば、外部電源を設けて、この電源から逆電圧（ジャンピング電流を発生させる絶縁継手両端電位差とは正負、逆となっており、その絶対値が外部電源が無い場合の継手間電圧に等しいか小さい）を供給する。このようにすると、各絶縁継手間に生じる絶縁継手両端電位差を全て腐食限界電圧以下とでき腐食を防止することができる。
【０００６】
従って、上記のような手法を採用することにより、導電性配管材料を絶縁継手にて接続して構成され、内部に導電性の液体が流れる管路の構造としては、これが、前記管路内に複数の絶縁継手が、絶縁継手の数と絶縁継手間の距離とを設定されて介装され、各絶縁継手両端に発生する絶縁継手両端電位差が、前記絶縁継手を挟む前記導電性配管材料の一方から前記液体を経て他方の導電性配管材料へ流れるジャンピング電流によって腐食が発生しない腐食限界電圧以下に設定されている構造とされる。
【０００７】
さらに逆電圧の印加を伴う場合は、導電性配管材料を絶縁継手にて接続して構成され、内部に導電性の液体が流れる管路の構造として、これが、管路内に複数の絶縁継手が、絶縁継手の数と絶縁継手間の距離とを設定されて介装されるとともに、少なくとも一つの特定絶縁継手の継手両端間に外部電源より逆電圧が印加されており、各絶縁継手両端に発生する絶縁継手両端電位差が、前記絶縁継手を挟む前記導電性配管材料の一方から前記液体を経て他方の導電性配管材料へ流れるジャンピング電流によって腐食が発生しない腐食限界電圧以下に設定されている構造とされる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本願の防食方法に関して、以下、実例に則して図面を参照しながら説明する。
１  電気化学的工程
この工程は、絶縁継手両端間に発生する絶縁継手両端電位差であって、管路１を構成する導電性配管材料２に腐食を発生しない腐食限界電圧を予め求める工程である。
このような腐食限界電圧を検出にあたっては、図１に例示的に示すプラントと客先とを接続する設備１００を利用した。この設備１００は、内部を導電性の液体の例であるヒドラジン・ポリカルボン酸等を含有するアルカリ水溶液が流れる管路系であり、地上にあるプラントと地中配管を含む客先とを接続する往路側にある高温側管路部１０１と、地中配管を含む客先側から地上にあるプラントへ戻る復路側の低温側管路部１０２とを、第１管路部１０３と第２管路部１０４とで並列接続したものである。図上３は、絶縁継手構造部を示しており、４は、バルブ部を示している。ここで、これら第１管路部１０３及び第２管路部１０４にあっては、ともに、高温側から低温側へ液体が流れる。さらに、高温側管路部１０１及び低温側管路部１０２の枝管部には、それぞれ両側を絶縁継手構造とされるバルブＶが配設されている。
さて、この系にあっては、先に示したアルカリ水溶液が、往路側温度１２０〜１３５℃、復路側温度８０〜９０℃、往路側圧力約５９万Ｐａ（約６ｋｇｆ／ｃｍ2）、復路側圧力約３９万Ｐａ（約４ｋｇｆ／ｃｍ2）、往路側流速約０．５〜２．０ｍ／ｓ前後、復路側流速約０．４〜１．８ｍ／ｓ前後で流れる。
さらに、第１、第２管路部１０３、１０４には、復路側の溶液温度を上げないために流量を制限した状態で流すものとし、アルカリ水溶液が、温度１２０〜１２５℃、圧力約４９万Ｐａ（約５ｋｇｆ／ｃｍ2）、流速約０．０８ｍ／ｓ前後で流れるものとした。
上記のような設備において、絶縁継手間に異なった電位差を１カ月間に渡って与えた。その後、各絶縁継手Ｃを外して、腐食状態を確認した。結果を、表１に示した。表中「実用上問題なし」とは、先に説明した「腐食の発生しない」に相当しており、配管材料２のエッジ部にうっすらと腐食根が見られる程度の状態を意味する。
【０００９】
【表１】
0004079483.tif 000002
従って、この例に於ける腐食限界電圧は、６５０ｍＶもしくは７００ｍＶとした。
【００１０】
２  腐食防止電圧分配工程
この工程にあっては、上記の例示的に示す特定配管部１０３、１０４（アルカリ水溶液が、温度１２０〜１２５℃、圧力約４９万Ｐａ（約５ｋｇｆ／ｃｍ2）、流速約０．０８ｍ／ｓ前後で流れている）を対象とする場合、高温側管路部１０１及び低温側管路部１０２に配設されるバルブＶ間に掛かる電位差が、２０００ｍＶの場合、先の工程で使用した絶縁継手Ｃを、第１管路部１０３及び第２管路部１０４にそれぞれ、４個配設することにより、各絶縁継手両端に掛かる電位差を５００ｍＶ前後とでき、腐食の発生しない管路構造を実現できた。
【００１１】
以上が、本願の防食方法の一実施の形態例であるが、本願の方法が有用であることの確認の実験を行った。以下、実験に関して説明する。
実験に使用した配管設備（系）を模式的に図２、図３に示した。これらの図において、左側が地中側にある客先側に対応し、右側が地上側にあるプラント側に対応する。図中の絶縁継手Ｃ、バルブＶの表記は、図１の表記に従っている。さらに、図２は、バルブＶｅ、バルブＶｅ間に設定される管路内に、絶縁継手Ｃのみを複数介装した場合の例に対応しており、図３は、絶縁継手Ｃの他、バルブＶｉを配設した例を示している。配管材料は鉄であり、管路端部側に位置されるバルブＶｅ、バルブＶｅ間距離は４．３５ｍである。さらに、この配管の径は１０ｃｍである。
この場合も、前述の第１管路部１０３、第２管路部１０４と同様に、アルカリ水溶液が、温度１２０〜１３５℃、圧力約５９万Ｐａ（約６ｋｇｆ／ｃｍ2）、流速約０．４〜１．８ｍ／ｓ前後で流れるものとした。
上記のような実験設備において、各バルブＶｅの外端側に定電圧を印加し、管路２０を電流が流れる状況を発生させた。ここで、定電圧としては、０．８Ｖ，１．０Ｖ，１．５Ｖ，２．０Ｖ，２．５Ｖを対象とした。管路２０には、１００ｍＡ程度の電流が流れる。
【００１２】
上記のようにしておこなった実験の結果を図４、図５、図６に示した。これらの図と図２、３の図との対応関係について説明すると、図４は図２（イ）の構造である管路２０内に一対の絶縁継手Ｃが介装されている場合に対応している。図５は図２（ロ）（ハ）に示す３ヵ所及び４ヵ所に絶縁継手Ｃが介装されている場合に対応している。さらに図６は図３に示す、バルブＶｉと絶縁継手Ｃが介装されている場合に対応している。
図４、図５、図６において、絶縁間距離は図２、図３に示す符号（Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３）に対応しており、絶縁継手ＣもしくはバルブＶｉがある位置に対応して、記載している。また、実験データは管径Ｄとの関係で取っている。
例えば、図５において、絶縁間距離が２Ｄ／３Ｄと記載されているものは、図２（ロ）においてＬ１＝２Ｄ、Ｌ２＝３Ｄとなっていることを意味している。
図４の結果から、２ヵ所絶縁においてはその絶縁間距離が５Ｄ以上であると、絶縁間距離を長くしても、それほど効果が現れないことが判る。
図５の結果から、３ヵ所もしくは４ヵ所絶縁においては、電流が最初にジャンプする絶縁からその次の絶縁までの距離が５Ｄ以上になると、その効果が現れていることが判る。
図６の結果から、バルブＶｉの両端を絶縁したバルブ絶縁を導入する場合、バルブ本体の長さが３Ｄ程度であるにも係わらず、直管の５Ｄ相当の効果を出していることが判る。
その絶縁間距離が５Ｄ以上であると、絶縁間距離を長くしても、それほど効果が現れないことが判る。
従って、複数の絶縁継手Ｃを介装することで、ジャンピング電流量をおさえ、防食を可能とできることが判る。
【００１３】
〔別実施の形態例〕
（イ）  上記の実施の形態にあっては、複数の絶縁継手を介装することで、各継手に掛かる電位差を腐食限界電圧以下にする構成を示したが、絶縁継手の介装数が制限される等の問題がある場合は、以下の手法を採用することができる。
即ち、管路内に複数の絶縁継手を介装して、管路両端間の電圧を複数の各絶縁継手に分配する管路両端間電圧分配工程とをおこなうのであるが、この管路両端間電圧分配工程を完了した後、絶縁継手両端電位差が予め求められている腐食限界電圧より大きい場合は、この特定絶縁継手を挟んだ一対の前記導電性配管材料間に、絶縁継手両端電位差を前記腐食限界電圧以下とする逆電圧印加処理を施すのである。このような逆電圧印加工程を行うことによっても、最終的に、各絶縁継手両端電位差を所定値以下として、防食を良好におこなうことができる。
（ロ）  上記の実施の形態においては、導電性配管材料に関しては、その材料種を特定しなかったが、本願がジャンピング電流を問題とするため、導電性材料であれば、いかなるものでもよい。このような材料としては、代表的には鉄管、ステンレス管、銅管、銅の合金（キュプロニッケル等）管等を挙げることができる。
（ハ）  上記の実施の形態においては、管路内を流れる液体に関しては、アルカリ溶液の例を挙げたが、本願がジャンピング電流を問題とするため、導電性を有する液体であれば、いかなるものに対しても適応できる。このような液体としては、代表的にはアルカリ性溶液、中性溶液、酸性溶液、海水等を挙げることができる。
（ニ）  さらに、上記の例にあっては、腐食限界電圧として７００ｍＶの例を示したが、この電圧としては、３００〜８００ｍＶが、現状の絶縁継手でジャンピング電流を無視できる限界電圧と考えられることを、本願発明者らは見出した。
（ホ）  上記の実施の形態にあっては、絶縁継手の詳細構成については、特に述べなかったが、ネジ継手方式のものフラング継手方式のもの、任意のものを使用することができる。図７に、その構造の一例を示した。同図において、７２は配管に備えられるフランジであり、一対のこれらフランジ７２、７２を、ボルト７４、座金７６、絶縁ワッシャ７５、絶縁ガスケット７３、ナット７７を使用して絶縁状態で締結するものである。
【００１４】
【発明の効果】
従って、本発明により、非常に安価で且つ従来適用不可能であった高温（例えば１３０℃以上）、高圧の環境下においても適用可能な管内面ジャンピング電流による腐食の抑制が可能となる。
また、従来の絶縁短管を導入していた環境下においても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】  腐食限界電圧を求める実験設備の説明図
【図２】  複数箇所絶縁の効果の確認のための実験設備の説明図
【図３】  バルブを含む複数箇所絶縁の効果の確認のための実験設備の説明図
【図４】  複数箇所絶縁の効果の確認のための実験結果を示す図
【図５】  複数箇所絶縁の効果の確認のための実験結果を示す図
【図６】  複数箇所絶縁の効果の確認のための実験結果を示す図
【図７】  絶縁継手の一構成例を示す図
【符号の説明】
１    管路
２    導電性配管材料
３    絶縁継手構造部
４    バルブ部
Ｖ    バルブ
Ｃ    絶縁継手
２０  管路
【図１】
0004079483.tif 000003
【図２】
0004079483.tif 000004
【図３】
0004079483.tif 000005
【図４】
0004079483.tif 000006
【図５】
0004079483.tif 000007
【図６】
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【図７】
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