(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に導電性の流体が流れる配管設備における、電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減するジャンピング電流低減方法であって、
前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間に、少なくとも内部の壁面に耐食性金属層を有する短管部材を、前記管材に絶縁させて接続し、前記ジャンピング電流を低減するジャンピング電流低減方法。
【請求項２】
前記耐食性金属層が、前記短管部材の少なくとも内部の壁面に形成された不動態被膜を有する金属層である請求項１に記載のジャンピング電流低減方法。
【請求項３】
内部に導電性の流体が流れる配管設備における、電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減するジャンピング電流低減構造であって、
前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間に、少なくとも内部の壁面に耐食性金属層を有する短管部材を、前記管材に絶縁させて接続し、前記ジャンピング電流を低減するジャンピング電流低減構造。
【請求項４】
前記耐食性金属層が、前記短管部材の少なくとも内部の壁面に形成された不動態被膜を有する金属層である請求項３に記載のジャンピング電流低減構造。
【請求項５】
内部に導電性の流体が流れる配管設備における、電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減する為の絶縁短管であって、
前記流体を内部に流通させ、少なくとも前記内部の壁面に耐食性金属層を有する短管部材を備え、
前記短管部材と前記接続する管材との間に絶縁接続部位を備えた絶縁短管。
【請求項６】
前記耐食性金属層が、前記短管部材の少なくとも内部の壁面に形成された不動態被膜を有する金属層である請求項５に記載の絶縁短管。
【請求項７】
前記不動態被膜を有する金属層が、ステンレス鋼、チタン若しくはチタン合金、ニッケル若しくはクロムを含んだニッケル合金、タンタル若しくはタンタル合金、ジルコニウム若しくはジルコニウム合金、又はニオブ若しくはニオブ合金製である請求項６に記載の絶縁短管。
【請求項８】
内部に導電性の流体が流れる配管設備であって、
電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減する為に、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間に、前記請求項５から７の何れか１項に記載の絶縁短管を備えて構成された配管設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部に導電性の流体が流れる配管設備における、電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減する為の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図５に示すように、地中に埋設され、導電性の流体Ａを流す配管設備２００において、例えば、管材１０２の近傍の防食対象物１５１が、対極１５２と電源１５０によって電気防食が成されている場合や、管材１０２自身が電気防食されている場合や、また管材１０１がコンクリート中の鉄筋のように電位の高い金属と接触している場合や、またそれらが複合して発生している場合のように、何らかの原因で電位差が生じている管材１０１，１０２が絶縁接続されている場合、電位が高い管材１０１から流体を介して電位が低い管材１０２へ流れるジャンピング電流ＩJ が発生し、電位が高い管材１０１の当該ジャンピング電流ＩJ が流体中に放出される部位１０５においてアノード反応を促進して著しい腐食をもたらすことがある。
このようなジャンピング電流に起因する腐食の防止方法としては、絶縁コーティング層若しくは絶縁スリーブを内面に設けた絶縁短管や、樹脂製の絶縁短管を、上記の絶縁部材と置き換え、配管材間の距離を稼ぐことで、内部溶液抵抗値を増加させることによりジャンピング電流の電流値Ｉ101 を低減し、管材の腐食の防止を達成するというものがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、流体が高温高圧である場合、上記のような樹脂製の絶縁短管を使用することは困難であり、金属製等の管材の内面に上記のような絶縁コーティング等を施工した絶縁短管を使用することが考えられるが、例えば流体が１８０℃と高温である場合、耐熱性に優れたテフロンを内面にコーティングした絶縁短管を使用しても、コーティング層に膨れやクリープ等が発生し、長期（例えば１０年以上）にわたる連続使用が困難であるため短期間（１〜２年程度）での定期点検・交換が必要となる。
よって、本発明は、上記の事情に鑑みて、流体を介して管材間に流れるジャンピング電流による、管材の腐食を防止することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記のような問題を解決する為の本発明による、内部に導電性の流体が流れる配管設備における、電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減するジャンピング電流低減方法及び構造は、請求項１及び３に記載されているように、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間に、少なくとも内部の壁面に耐食性金属層を有する短管部材を、前記管材に絶縁させて接続し、前記ジャンピング電流を低減することを特徴とする。
【０００５】
上記のように構成することで、流体中から上記短管部材に流入する電流、若しくは上記の短管部材から流体中に流出する電流は抑制される。これは、短管部材内部の壁面に設けられた耐食性金属層による。即ち、耐食性を有する耐食性金属は、一般に腐食反応（アノード反応）が起こり難く、従って、流出電流（アノード電流）が抑制され、また、当該短管部材においては電流の流出入がバランスする必要があるので、短管部材への電流の流入も抑制される。このことによって、電位が高いほうの管材から流体に流れたジャンピング電流は、短管部材の内部の耐食性金属層を介して短管部材内に流入することが抑えられ、流通する流体中を流れ、電位が低いほうの管材に流れることになるので、この短管部材をジャンプして流体中を流通するときの溶液抵抗によってジャンピング電流を低減することができる。
更に、本発明において、少なくとも流体と接触する短管部材の内部の壁面に金属製の耐食性金属層を設けているので、流体が高温高圧である場合においても、耐久性に優れ、管材の寿命をのばすことができる。
尚、前記耐食性金属とは、少なくとも配管設備内を流れる流体に対して耐食性を示す金属である。
【０００６】
さらに、本発明に係るジャンピング電流を低減するジャンピング電流低減方法及び構造において、請求項２及び４に記載されているように、前記耐食性金属層が、前記短管部材の少なくとも内部の壁面に形成された不動態被膜を有する金属層であることができる。
【０００７】
上記のように構成することで、前述の耐食性金属層としての不動態被膜を有する金属層により、流体中から上記短管部材に流入する電流、若しくは上記の短管部材から流体中に流出する電流は抑制される。即ち、短管部材に不動態被膜を形成する短管部材からの流出電流が抑制され、また、当該短管部材においては電流の流出入がバランスする必要があり、従って、短管部材への電流の流入も抑制される。このことによって、電位が高いほうの管材から流体に流れたジャンピング電流は、短管部材の内部の壁面に形成された不動態被膜を介して短管部材内に流入することが抑えられ、流通する流体中を流れ、電位が低いほうの管材に流れることになるので、この短管部材をジャンプして流体中を流通するときの溶液抵抗によってジャンピング電流を低減することができる。
【０００８】
また、本手法によってジャンピング電流を低減する為の、内部に導電性の流体が流れる配管設備における、電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減する為の絶縁短管は、請求項５に記載されているように、前記流体を内部に流通させ、少なくとも前記内部の壁面に耐食性金属層を有する短管部材を備え、前記短管部材と前記接続する管材との間に絶縁接続部位を備えることを特徴とする。
【０００９】
このように、内部の壁面に耐食性金属層を有する短管部材の両端に絶縁パッキン等を備えた絶縁短管を、電位の異なる管材間に配設することで、この電位の異なる管材間を、流体を介して流れるジャンピング電流を低減することができ、ジャンピング電流による管材の腐食を抑制することができる。また、このような絶縁短管の短管部材の長さは、管材の電位差と管材の分極量と、内部を流れる流体の比抵抗値等によって決定され、短管部材が長くなるほどジャンピング電流の低減効果は増加する。
また、このような絶縁短管は、少なくとも流体と接触する短管部材の内部の壁面に金属製の耐食性金属層を設けているので、耐圧及び耐熱性に優れている。
【００１０】
また、このような絶縁短管において、前記耐食性金属層が、少なくとも前記流体に対して耐食性を有する金属製であることができる。
即ち、本発明に利用される耐食性金属層を、勿論、金、白金、銀、銅若しくは銅合金、又はパラジウム等の一般的に耐食性を有するとされる金属製とすることができるが、配管設備内に酸性の流体が流れている場合のように、その流体に対して不動態被膜を形成することが困難な場合において、酸性の流体に対して耐食性を有する例えばニッケル及びニッケル合金等のように、耐食性金属層を少なくともその流体に対して耐食性を有する金属製とすることができる。
また、このような耐食性金属層は、腐食反応（アノード反応）が起こり難く、従って、流出電流（アノード電流）が抑制されるので、耐食性金属層を介して絶縁短管への電流流入を抑制することができるので、本願手法によるジャンピング電流の低減を行うことができると共に、比較的簡単な構成で、本発明に係る絶縁短管を構成することができる。
【００１１】
また、本発明に係る絶縁短管において、請求項６に記載されているように、前記請求項５に記載の絶縁短管の構成に加えて、前記耐食性金属層が、前記短管部材の少なくとも内部の壁面に形成された不動態被膜を有する金属層であることができる。
【００１２】
このように、内部の壁面に不動態被膜を有する金属層を短管部材の耐食性金属層として備え、その短管部材の両端に絶縁パッキン等を備えた絶縁短管を、電位の異なる管材間に配設することで、この電位の異なる管材間を、流体を介して流れるジャンピング電流を低減することができ、ジャンピング電流による管材の腐食を抑制することができる。また、このような絶縁短管の短管部材の長さは、管材の電位差と管材の分極量と、内部を流れる流体の比抵抗値等によって決定され、短管部材が長くなるほどジャンピング電流の低減効果は増加する。
【００１３】
また、このような絶縁短管は、請求項７に記載されているように、前記請求項６に記載の絶縁短管の構成に加えて、前記不動態被膜を有する金属層が、ステンレス鋼、チタン若しくはチタン合金、ニッケル若しくはクロムを含んだニッケル合金、タンタル若しくはタンタル合金、ジルコニウム若しくはジルコニウム合金、又はニオブ若しくはニオブ合金製であることが好ましい。
【００１４】
このような材料で形成した短管部材は、表面に不動態被膜を有し、耐食性に優れたものであり、この不動態被膜を介して電流が流出し難い性質を利用して短管部材への電流流入を抑制することにより、本願手法によるジャンピング電流の低減を行うことができると共に、比較的簡単な構成で、本発明に係る絶縁短管を構成することができる。
【００１５】
また、これまで説明してきた絶縁短管は、以下に示すような配管設備において利用することができる。即ち、請求項８に記載されているように、内部に導電性の流体が流れる配管設備であって、電位の異なる少なくとも２つの管材を絶縁させて接続し、前記流体を介して、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間を流れるジャンピング電流を低減する為に、前記電位の異なる少なくとも２つの管材の間に、前記請求項５から７の何れか１項に記載の絶縁短管を備えて構成される。
【００１６】
このような、導電性の流体が流れる配管設備において、例えば電気防食等を実施している防食対象物及び対極が近傍の地中に埋設されている場合のように、何らかの理由で管材間に電位差が発生した場合、この管材間において上記流体を介して流れるジャンピング電流による腐食が懸念されるが、本発明の絶縁短管をこの管材間に設けることで、このジャンピング電流を低減させ、管材の腐食を抑制することができる。また、このような配管設備に設けられる絶縁短管が、少なくとも流体と接触する短管部材の内部の壁面に金属製の耐食性金属層を設けたものであるので、高温高圧の流体を流通させることができる配管設備を構成することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の構成を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、本発明の配管設備１００は、ＳＳ４００製の管材１及び管材２を有し、導電性の流体Ａを内部に流通させるものである。
更に、この配管設備１００においては、電源１５０及び対極１５２によって電気防食を実施している防食対象物１５１の近傍に埋設されており、この為に、対極１５２近傍の管材１の電位が、管材２よりも高い状態となっている。このように、電位差が生じている管材１，２が存在する配管設備１００においては、電位が高い管材１から流体Ａを介して電位が低い管材２及び管材３へ流れるジャンピング電流ＩJ が発生するが、本発明の配管設備においては、このジャンピング電流ＩJ によって起因する管材の腐食を防止することができる。
【００１８】
即ち、管材１と管材２の間の架空部に、耐圧及び耐熱性に優れたＳＵＳ３１６Ｌ製の短管部材３を設けており、この短管部材３は管材１及び管材２に絶縁部材４を介して絶縁状態で接続されて、本発明の絶縁短管は、前記絶縁部材４と前記短管部材３とによって構成されている。
一般的に、ステンレス鋼は、表面に不動態被膜を有しており、図１に示す短管部材３の内壁面においても不動態被膜５が存在する。この不動態被膜５によって、流体Ａ中から短管部材３に流入する電流、及び短管部材３から流体Ａ中に流出する電流は抑制され、このことによって、電位が高い管材１から流体に流れたジャンピング電流ＩJ は、短管部材３の内壁の不動態被膜５を介して短管部材３内に流入することが抑えられ、流体Ａ中を流れ、電位が低い管材２に流れることになり、短管部材３をジャンプして流体中を流通するときの溶液抵抗によってジャンピング電流ＩJ を低減することができる。以上のように構成することによって、ジャンピング電流ＩJ を低減することができるので、管材１のジャンピング電流による腐食が抑制される。
また、このような短管部材３の長さは、流体の比抵抗値と、ジャンピング電流ＩJ が発生する管材間の電位差や分極量等によって決定され、実験等によって求めることができる。
【００１９】
次に、本発明においてジャンピング電流ＩJ が抑制されていることを実証する為に、図１に示す配管設備１００において、人為的に管材１と管材２との間に電位差Ｖを生じさせ、ＳＵＳ３１６Ｌ製の短管部材３のときに管材１から流体Ａに流れるジャンピング電流ＩJ の電流値ＩSUS と、比較例として、短管部材３を、管材１と同じＳＳ４００製の短管部材としたときの上記ジャンピング電流値Ｉａと、短管部材３を、上記ＳＳ４００製の短管部材の内面にテフロンコーティングした短管部材としたときのジャンピング電流の電流値Ｉｂとを測定し、結果を図２に示す。
尚、流体Ａの比抵抗値は１２１４Ωｃｍ、温度は１３０℃、圧力は０．８５ＭＰａと高温高圧であり、短管部材３を挿入された管材１と管材２のフランジ間の距離は５０ｃｍであった。
結果、図２に示すように、短管部材がＳＳ４００製である場合は、電位差Ｖを大きくすると、ジャンピング電流値Ｉａが大きくなり、ジャンピング電流の抑制効果は少ないが、本発明の内面に不動態被膜を有するＳＵＳ３１６Ｌ製の短管部材を使用した場合は、比較例の内面にテフロンコーティングを施工し絶縁処理した短管部材と同様に、電位差Ｖを大きくしても、ジャンピング電流値を抑制することができることが確認できた。また、内面にテフロンコーティングを施工した場合においては、流体Ａが高温高圧である為に、耐久性において問題があるが、本発明においては耐熱及び耐圧製に優れた不動態被膜を有するＳＵＳ３１６Ｌ等の金属製の短管を使用しているので、このような高温高圧の流体を流しても、耐久性に問題が無い。
【００２０】
次に、上記の測定と同様の条件において、本発明の絶縁短管を、チタン製の短管部材３によって構成して、管材１から流体Ａに流れるジャンピング電流ＩJ の電流値ＩTIを測定し、結果を図３に示す。
結果、図３に示すように、本発明の内面に不動態被膜を有するチタン製の短管部材を使用した場合において、上記のＳＵＳ製の短管部材と同様に、電位差Ｖを大きくしても、ジャンピング電流値を抑制することができることが確認できた。
【００２１】
また、上記のような実施の形態において、不動態被膜５を有する短管部材３を、ＳＵＳ若しくはＴｉ製としたが、別に、Ｔｉ合金、Ｎｉ若しくはＣｒを含んだＮｉ合金、Ｔａ若しくはＴａ合金、Ｚｒ若しくはＺｒ合金、又はＮｂ若しくはＮｂ合金製とすることもでき、これらは、表面に不動態被膜５を好ましい状態で形成することができる。また、ＳＵＳは、Ｆｅに不動態被膜を形成するためにＣｒ若しくはＣｒとＮｉ等とを添加したものである。
また、Ｃｒを含んだＮｉ合金製の短管部材は、ＮｉにＣｒが添加されているので、強固な不動態被膜を形成することができる。
【００２２】
尚、上記の実施の形態において、短管部材３の内部の壁面に不動態被膜５を形成するために、短管部材３全体を、ステンレスやチタン等の表面に不動態被膜５を形成する材料製としたが、別に、短管部材３の内面のみを不動態被膜を有する材料製としても構わず、このように内部の壁面に不動態被膜を有する材料を設けるには、短管部材３の内部の壁面に、前記不動態被膜を有する材料をメッキ処理若しくはコーティングやライニング処理等をして、このように内部の壁面に不動態被膜を有する材料を形成することができる。
【００２３】
次に、本発明の絶縁短管を、少なくとも内部の壁面に耐食性金属層を有する短管部材によって構成した場合の形態について以下に説明する。
図４に示す配管設備１００は、管材１及び管材２の間に設けられる本発明の絶縁短管として、前記管材１及び管材２に対して絶縁接続される絶縁部材４と、内部の壁面にメッキ処理若しくはコーティングやライニング処理等によって形成した金、白金、銀、銅若しくは銅合金、又はパラジウム製の耐食性金属層５０を有する金属製の短管部材３０とを備えている。
一般的に、このような耐食性金属層５０に利用される耐食性金属は、腐食反応（アノード反応）が起こり難く、従って、流出電流（アノード電流）が抑制されるため、不動態被膜を有する短管部材を利用するのと同様に、この耐食性金属層５０により、流体Ａ中から耐食性金属層５０に流入する電流、及び耐食性金属層５０から流体Ａ中に流出する電流は抑制され、このことによって、電位が高い管材１から流体に流れたジャンピング電流ＩJ は、短管部材３０の内壁に形成された耐食性金属層５０を介して短管部材３０内に流入することが抑えられ、流体Ａ中を流れ、電位が低い管材２に流れることになり、短管部材３０の耐食性金属層５０をジャンプして流体Ａ中を流通するときの溶液抵抗によってジャンピング電流ＩJ を低減することができる。
また、このような耐食性金属層５０は、短管部材３０の内部の壁面に、前記耐食性金属をメッキ処理若しくはコーティングやライニング処理等をして形成することができる。
【００２４】
また、このような耐食性金属層５０は、少なくとも流体Ａに対して耐食性を示す耐食性金属製であればよく、例えば、流体Ａが酸性を示し、流体Ａと接触する耐食性金属層５０として不動態被膜を形成することができない場合においては、耐食性金属層５０を、例えば酸性の流体Ａに対して耐食性を有するニッケル及びニッケル合金等製とすることができる。
【００２５】
〔別実施の形態〕
（イ）  上記の実施の形態において、ジャンピング電流が発生する要因として、電気防食を行った防食対象物及び対極が近傍に設けられている場合を説明したが、これは、本発明を限定するものではなく、本発明は、何らかの要因で管材同士に電位差が発生する管材に対して実施することで、管材の腐食を防止するという効果を発揮するものである。
（ロ）  上記の実施の形態において、管材１及び管材２と短管部材３若しくは短管部材３０とがスケール等の何らかの問題で導通（電子電導性でつながることを示す）してしまった場合に、異種金属間でおこるマクロセル腐食が懸念されるが、日常の管理等において管材１及び管材２と短管部材３若しくは短管部材３０間の電位差をチェックし、導通が無いことを確認することで、マクロセル腐食を未然に防ぐことができる。
（ハ）  上記の実施の形態において、管材１と管材２の間に、１つの絶縁短管部材３又は絶縁短管部材３０を設ける構成を示したが、ジャンピング電流が流れる配管設備に複数の絶縁短管部材を設けることができ、このように複数の絶縁短管部材を設けた場合、それぞれの短管部材の長さは短くてすむので、１本では短管部材の長さが長くなってしまう場合に有利であり、さらに、同じ長さの１本の短管部材を設ける場合よりも腐食防止効果が大きい。
【００２６】
【発明の効果】
配管設備において、例えば流体が高温高圧であっても問題なく、電位の高い管材から流体中に流れるジャンピング電流を低減することができ、管材の腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す配管設備の概要図
【図２】本発明によるジャンピング電流の抑制効果を表わすグラフ図
【図３】本発明によるジャンピング電流の抑制効果を表わすグラフ図
【図４】本発明の実施の形態を示す配管設備の概要図
【図５】従来のジャンピング電流が発生する配管設備を示す概要図
【符号の説明】
１      管材
２      管材
３      短管部材
４      絶縁部材
３０    短管部材
５０    耐食性金属層
１００  配管設備
【図１】
0004259737.tif 000002
【図２】
0004259737.tif 000003
【図３】
0004259737.tif 000004
【図４】
0004259737.tif 000005
【図５】
0004259737.tif 000006