(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に導電性の流体が流れ、互いに電位の異なる複数の管材を絶縁連接して設けた配管設備において、前記管材から前記流体へ放出さ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、
前記電位の異なる複数の管材間に、互いに絶縁連接されてなる、少なくとも前記流体に接する壁面に不動態被膜を有する複数の短管部材を、前記夫々の前記管材に対して絶縁連接して設けるとともに、前記複数の短管部材の夫々について、当該短管部材の両端部に発生する電位差による貴な側の電位が不動態被膜が形成されている不動態域となるように前記短管部材夫々の長さを設定するジャンピング電流低減方法。
【請求項２】
内部に導電性の流体が流れ、互いに電位の異なる複数の管材を絶縁連接して設けた配管設備において、前記電位の異なる複数の管材間に設けられて、前記管材から前記流体へ放出されるジャンピング電流を低減する管材の連接用構造物であって、
少なくとも前記流体に接する壁面に不動態被膜を有する複数の短管部材を絶縁連接して備え、前記夫々の前記管材に対して絶縁連接される絶縁連接端部を備えるとともに、前記複数の短管部材の夫々について、当該短管部材の両端部に発生する電位差による貴な側の電位が不動態被膜が形成されている不動態域となるように前記短管部材夫々の長さが設定されている管材の連接用構造物。
【請求項３】
前記短管部材が、ステンレス鋼、チタン、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系ニッケル基合金、若しくはＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系ニッケル基合金製の短管部材である請求項２に記載の管材の連接用構造物。
【請求項４】
内部に導電性の流体が流れ、互いに電位の異なる複数の管材を絶縁連接して設けた配管設備であって、
前記電位の異なる複数の管材間に、前記請求項２又は３に記載の連接用構造物を、夫々の前記管材に対して絶縁連接して備えた配管設備。
【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、互いに電位の異なる複数の管材を絶縁連接して設けた配管設備において、前記管材から前記流体へ放出さ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の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、図３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、導電性の配管用炭素鋼鋼管（以下ＳＧＰと呼ぶ。）製である管材１０２の近傍の防食対象物１５１を、同じくＳＧＰ製である管材１０１の近傍に設けられた対極１５２とによって電気防食が成され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が絶縁連接（流体の流れ方向に沿って絶縁状態で連接すること。以下、絶縁連接という。）される場合、電位が高い管材１０１から流体Ａ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。
このような腐食を低減する方法として、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近傍に埋設された管材１０１と、対極１５２近傍の管材１０２との間に、樹脂等の絶縁材料製である絶縁短管部材１０３を管材の連接用構造物として設けることにより、管材１０１と管材１０２とを流体Ａの流れ方向に絶縁距離を有して連接し、両管材間の溶液抵抗を増加させ、当該ジャンピング電流ＩJ を低減させ、管材１０１の部位１０５の腐食を抑制することがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、例えば、コジェネレーションシステムや地域冷暖房等における配管設備のように、内部を流れる流体Ａが高温高圧の温水等である場合、上記のような耐熱耐圧性が劣る樹脂製の絶縁短管部材１０３を利用することができないため、上記の従来のジャンピング電流低減方法を実施することは困難であった。
また、上記の絶縁短管部材の代わりに、ＳＧＰ製等の短管部材の内面及びフランジ面に耐熱性に優れたテフロン等の絶縁コーティングや絶縁チューブ等を施工して製作した絶縁短管部材を利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、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となるので、短期間（１〜２年程度）での定期点検・交換が必要となる。また、このような内面を絶縁処理した絶縁短管部材は高価であるためコスト的にも不利であった。
よって、本発明は、上記の事情に鑑みて、流体が高温高圧の場合であっても、電位の高い方の管材から導電性の流体へ流れるジャンピング電流を低減させて、管材の腐食を抑制することができるジャンピング電流低減の技術を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
〔構成１〕
本発明に係るジャンピング電流低減方法は、請求項１に記載したごとく、内部に導電性の流体が流れ、互いに電位の異なる複数の管材を絶縁連接して設けた配管設備において、前記管材から前記流体へ放出さ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、
前記電位の異なる複数の管材間に、互いに絶縁連接されてなる、少なくとも前記流体に接する壁面に不動態被膜を有する複数の短管部材を、前記夫々の前記管材に対して絶縁連接して設けるとともに、前記複数の短管部材の夫々について、当該短管部材の両端部に発生する電位差による貴な側の電位が不動態被膜が形成されている不動態域となるように前記短管部材夫々の長さを設定することを特徴とする。
【０００５】
〔作用効果〕
本構成のごとく、少なくとも流体に接する壁面に不動態被膜を有する短管部材を、夫々の前記管材に対して絶縁連接（流体の流れ方向に沿って絶縁状態で連接すること。以下、絶縁連接という。）することで、流体中から短管部材の不動態被膜に流入する電流、若しくは上記の短管部材の不動態被膜から流体中に流出する腐食電流は少なくなる。これは、短管部材内部の壁面にある不動態被膜によるものであり、不動態被膜を有することにより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バランスを得る自然条件の律則により、短管部材への電流の流入も抑制されるからである。この作用によって、電位が高い側の管材から流体に流れたジャンピング電流のほとんどを、短管部材の不動態被膜を介して短管部材内に流入させずに、流通する流体中を流れて電位が低い側の管材に流すことができるので、互いに電位の異なる管材間に絶縁距離を設けて溶液抵抗を増加させ、ジャンピング電流を低減することができる。
また、上記のような不動態被膜を有する短管部材は、樹脂製等の絶縁単管部材等と比べて、強度及び耐熱性に優れており、流体が高温高圧であっても、問題なく利用することができる。
【０００６】
また、互いに電位の異なる夫々の管材間の流体に若干のジャンピング電流が流れると、ジャンピング電流が流れる領域に電位勾配（ＩＲ−Ｄｒｏｐ）が発生し、上記の短管部材がその流体に接しているので、見掛け上その短管部材の両端部に電位差が生じることになる。その電位差が大きくなると、上記の短管部材の電位が過不動態域となり、短管部材の一方の端部から他方の端部へ流体を介して腐食電流が流れ、短管部材を腐食させてしまう。そこで、本構成のごとく、上記の短管部材の複数を夫々絶縁連接して両管材間に配設することで、１つの短管部材の両端部に発生する電位差による貴な側の電位を不動態域となる程度に抑制することができ、不動態被膜を介して流れる電流を低下させることができる。よって、上記の短管部材の両端部間を流れる腐食電流を低減させ、短管部材の腐食を抑制することができる。
従って、導電性の流体が高温高圧である場合においても、不動態被膜を有する複数の短管部材によって、互いに絶縁連接され電位の異なる管材間を流れるジャンピング電流を低減させて、管材の腐食を抑制することができると共に、その短管部材内に発生する電位差による腐食電流を低減させて、短管部材の腐食をも抑制することができる。
【０００７】
〔構成２〕
本発明に係る管材の連接用構造物は、請求項２に記載したごとく、内部に導電性の流体が流れ、互いに電位の異なる複数の管材を絶縁連接して設けた配管設備において、前記電位の異なる複数の管材間に設けられて、前記管材から前記流体へ放出されるジャンピング電流を低減する管材の連接用構造物であって、
少なくとも前記流体に接する壁面に不動態被膜を有する複数の短管部材を絶縁連接して備え、前記夫々の前記管材に対して絶縁連接される絶縁連接端部を備えるとともに、前記複数の短管部材の夫々について、当該短管部材の両端部に発生する電位差による貴な側の電位が不動態被膜が形成されている不動態域となるように前記短管部材夫々の長さが設定されていることを特徴とする。
【０００８】
〔作用効果〕
上記の構成１のジャンピング電流低減方法を実施することができる管材の連接用構造物は、本構成のごとく、流体に接する壁面に不動態被膜を有する短管部材によって構成されると共に、夫々の前記管材に対して絶縁連接されているので、電位が高い側の管材から流体に流れたジャンピング電流のほとんどを、短管部材の不動態被膜を介して短管部材内に流入させずに、流通する流体中を流れて電位が低い側の管材に流すことができるので、互いに電位の異なる管材間に絶縁距離を設けて溶液抵抗を増加させ、ジャンピング電流を低減することができる。
また、本構成のごとく、複数の管材間において、上記の短管部材の複数を夫々絶縁連接して配設することで、１つの短管部材の両端部に発生する電位差による貴な側の電位を不動態域となる程度に抑制することができ、不動態被膜を介して流れる電流を低下させることができる。よって、上記の短管部材の両端部間を流れる腐食電流を低減させ、短管部材の腐食を抑制することができる。
従って、高温高圧である導電性の流体が流れる配管設備において、互いに電位差が異なる管材間に設けて、簡単にジャンピング電流を低減させると共に、短管部材の腐食をも防止して耐久性に優れた管材の連接用構造物を構成することができる。
【０００９】
〔構成３〕
本発明に係る管材の連接用構造物は、請求項３に記載したごとく、上記構成２の管材の連接用構造物の構成に加えて、前記短管部材が、ステンレス鋼、チタン、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｆｅ系ニッケル基合金、若しくはＮｉ−Ｍｏ−Ｃｒ系ニッケル基合金製の短管部材であることを特徴とする。
【００１０】
〔作用効果〕
本構成のごとく、上記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て耐食性に優れたものであり、この不動態被膜を介して腐食電流が流出し難い性質を備えているので、短管部材への腐食電流の流入及び流出を抑制して、ジャンピング電流の低減させることができ、比較的簡単な構成で、本発明の管材の連接用構造物を構成することができる。
【００１１】
〔構成４〕
本発明に係る配管設備は、請求項４に記載したごとく、内部に導電性の流体が流れ、互いに電位の異なる複数の管材を絶縁連接して設けた配管設備であって、
前記電位の異なる複数の管材間に、前記請求項２又は３に記載の連接用構造物を、夫々の前記管材に対して絶縁連接して備えたことを特徴とする。
【００１２】
〔作用効果〕
また、本構成のごとく、本発明の管材の連接用構造物を備え、例えば高温高圧の流体を流す配管設備においても、流体を介して流れるジャンピング電流を低減させることができ、さらに、短管部材の耐久性が優れているため、少ないメンテナンスで好ましい状態を維持することができる。
【００１３】
【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、ＳＧＰ製の管材１及び管材２を配設し、導電性且つ高温高圧の流体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とを絶縁させて連接した配管設備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 が発生することがあり、電位が高い管材１のジャンピング電流ＩJ が流体Ａ中に放出される部位が腐食することがある。このような腐食を防止するためには、管材１と管材２とを絶縁距離を有して連接し、両管材間の流体Ａの溶液抵抗を増加させ、ジャンピング電流ＩJ を低減させる必要が有り、以下にその構成について説明する。
【００１４】
即ち、本発明において、配管設備１００の管材１，２を、間に絶縁距離を設けて連接するために、耐圧及び耐熱性に優れたＳＵＳ３１６Ｌ製の２つの短管部材３を互いに絶縁連接して備え、夫々の管材１，２に対して絶縁パッキン４を介して絶縁連接される絶縁連接端部７を備えた連接用構造物５０を、両管材１，２の間に備えている。
【００１５】
一般的に、ＳＵＳ３１６Ｌ等のステンレス鋼は、表面に不動態被膜を有しており、流体Ａ中から短管部材３の不動態被膜５に流入する電流、若しくは上記の短管部材３の不動態被膜５から流体Ａ中に流出する腐食電流は少なくなる。
【００１６】
しかし、互いに電位の異なる夫々の管材１，２間の流体Ａ中において、若干のジャンピング電流ＩJ が流れることにより電位勾配（ＩＲ−Ｄｒｏｐ）が発生する。短管部材３が、その電位勾配が発生している流体Ａに接しているため、見掛け上、その短管部材３内に電位差が生じ、その電位差により、不動態被膜５における電流が流れる状態が変化する。
即ち、図２に示すステンレス鋼の分極曲線のように、不動態被膜における電流が流れる状態は、不動態被膜を有するステンレス鋼の電位を上げていくと、金属表面全体から腐食電流が流れる活性域と、不動態化による不動態被膜が生成され、その不動態被膜から腐食電流がほとんど流れない不動態域と、電位の上昇に伴って、不動態被膜の破壊が発生し、局所的に腐食電流が流れ出す過不動態域とに変化する。
よって、その短管部材３に発生する電位差が大きくなり、短管部材３の電位が過不動態域となると、短管部材３の一方の端から他方の端へ流体Ａを介して腐食電流が発生し、短管部材３が局所的に腐食してしまう。
そこで、本発明においては、複数の短管部材３を夫々絶縁連接して配設し、１つの短管部材３内に発生する電位差を低下させ、短管部材３における腐食電流が流れる状態を上記の不動態域の状態となるように設定する。よって、不動態被膜５を介して電流がほとんど流れない状態となるので、短管部材３の両端間を流れる腐食電流を低減させて短管部材３の腐食を防止することができる。
【００１７】
この短管部材３の不動態域となっている不動態被膜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ほとんど無くなり、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内に流入することはなく、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。
また、このような夫々の短管部材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と、短管部材３を形成する材料の不動態被膜における分極曲線の状態によって決定され、これらは実験等によって求めることができる。
【００１８】
次に、本発明においてジャンピング電流ＩJ が低減されていることを実証する為に、図１に示す配管設備１００の連接用構造物５０の短管部材３の夫々の長さを２５０ｍｍとし、管材１と管材２との間に電位差Ｖを生じさせ、管材１から流体Ａに流れるジャンピング電流ＩJ の電流値を測定し、そのときの管材１の腐食状態を観察した。
また、比較例として、図１の連接用構造物５０の代わりに、内面にテフロンコーティング層を設けた長さ５００ｍｍのＳＧＰ製絶縁短管部材を設け、そのときのジャンピング電流ＩJ の電流値とを測定し、管材１の腐食状態を観察した。
尚、流体Ａは清缶剤及び防錆剤とを含む温水であり、比抵抗値は１３００Ωｃｍ、温度は１２０〜１３０℃、圧力は０．５９〜０．７８ＭＰａである。
【００１９】
結果、本発明の連接用構造物５０を使用した場合のジャンピング電流値は、比較例の内面にテフロンコーティング層を有する絶縁短管部材を使用した場合のジャンピング電流値とほぼ同じ値になり、本発明において、絶縁短管部材を利用したときと同様に、管材１，２を、間に絶縁距離を設けて連接して溶液抵抗を増加させ、ジャンピング電流値を低減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層を設けた場合においては、流体Ａが高温高圧である為に、コーティング層に膨れ等が発生し、耐久性において問題があったのに対し、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等の金属製の短管部材を使用しているので、耐久性に優れており、より安価にジャンピング電流低減対策が可能であることが確認できた。
【００２０】
つぎに、本発明の配管設備における短管部材の腐食状態と、別の比較例として、図１の連接用構造物５０の代わりに、長さ５００ｍｍのＳＵＳ３１６Ｌ製の短管部材を、両管材１，２に対して絶縁連接して設けたときの管材の腐食状態とを比較した。
結果、本発明の短管部材においては、短管部材の内面にほとんど腐食が確認されず、メンテナンス等がほとんど不要であることが確認できたのに対し、比較例においては、短管部材の内面に若干の腐食が確認され、メンテナンスが必要であることが確認された。よって、複数の短管部材を絶縁連接して設けた方が、１つの短管部材の両端に発生する電位差を小さくすることができ、短管部材の不動態被膜の電流が流れる状態を不動態域として、電流の流出を抑制して腐食を防止することができることが判る。
【００２１】
〔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、ジャンピング電流を低減させて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。
【００２２】
（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とがスケール等の何らかの問題で短絡し、異種金属間でおこるマクロセル腐食や、管材１と管材２とが導通状態となること懸念されるが、この場合、日常の管理等において管材１及び管材２と短管部材３間の電位差をチェックすることで、導通が無いことを確認することができる。
【００２３】
（ハ）  上記の実施の形態において、互いに電位の異なる管材１，２としてＳＧＰ製のものを利用したが、勿論、ＳＴＰＧ（耐圧用炭素鋼配管）製の管材を利用して、管材の耐圧性を向上させることもできる。
【００２４】
（ニ）  上記の実施の形態において、絶縁連接される互いに電位の異なる複数の管材として、２本の管材１，２を直列に接続する場合を示したが、互いに電位の異なる３本の管材を、Ｔ型継手等で絶縁連接する場合、そのＴ型継手を本発明の接続用構造物として構成することができ、詳しくは、Ｔ型の流路を形成するＳＵＳ製等の本体部と、本体部の３方の端部に絶縁連接される３つの短管部材とを設け、夫々の短管部材の本体部と反対側の３方の端部を前記夫々の前記管材に対して絶縁連接される絶縁連接端部として構成した接続用構造物部材を、夫々の管材間に設けることで、管材間を流体を介して流れるジャンピング電流を抑制することができる。
勿論、３本以上の管材を絶縁接続する場合でも、上記と同様に、夫々の管材と絶縁連接するように上記接続用構造物を構成し、その接続用構造物を管材間に設けてジャンピング電流を抑制することができる。
【００２５】
【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、さらに、不動態被膜を有する短管部材のメンテナンスの必要性を最小限に抑えることができる。
【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略断面図
【図２】ステンレス鋼の分極曲線を表わすグラフ図
【図３】従来のジャンピング電流を低減させる構成を説明する概略断面図
【符号の説明】
１      管材
２      管材
３      短管部材
４      絶縁パッキン
５      不動態被膜
６      絶縁パッキン
７      絶縁連接端部
５０    連接用構造物
１００  配管設備
Ａ      流体
ＩJ     ジャンピング電流
【図１】
0004382247.tif 000002
【図２】
0004382247.tif 000003
【図３】
0004382247.tif 000004