(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が半球形で、後端が密閉ブロックで密閉された円筒体であり、内部に圧力媒体が充填された作用電極と、
基準電位を発生させる照合電極と、
前記作用電極および前記照合電極を保持すると共に、モニタリング対象物に取付けるためのホルダーと、
前記作用電極内の圧力媒体に任意の圧力を付加する加圧手段と、
前記作用電極内の圧力媒体の圧力変動を検知するために、前記密閉ブロックに形成された検知ポートと
からなることを特徴とする応力腐食割れ検知用電極センサ。
【請求項２】
前記加圧手段が、前記作用電極の密閉ブロックに螺合され、先端が作用電極の内部に進入後退可能な加圧ネジである
ことを特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ検知用電極センサ。
【請求項３】
前記加圧手段が、前記作用電極内に圧力媒体を供給する加圧ポンプである
ことを特徴とする請求項１記載の応力腐食割れ検知用電極センサ。
【請求項４】
請求項１の応力腐食割れ検知用電極センサにおける前記検知ポートに圧力センサを接続し、前記作用電極と前記照合電極にリード線を介して腐食電位測定装置を接続したことを特徴とする応力腐食割れモニター装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は応力腐食割れ検知用電極センサおよび応力腐食割れモニター装置に関する。応力腐食割れとは、特定の腐食環境中におかれた金属材料が、接続的な引張応力のもとで時間依存型の脆性的割れを起こす現象をいう。材料組織、腐食環境、応力の三者がある条件を満足したときのみ割れを生ずる代表的な環境脆化である。応力と腐食作用が同時に働くことが必要条件で、応力のみで破壊する場合に比較して、降伏応力以下のはるかに低い応力や弱い腐食環境中でも割れが発生する。割れを生じる材料／環境の特定の組み合わせとして、オーステナイトステンレス鋼−塩化物水溶液、炭素鋼−苛性アルカリ水溶液、黄銅−アンモニア水溶液が知られている。
【０００２】
【従来の技術】
応力腐食割れは、応力のみで破壊する場合に比して非常に低い応力でも発生するので、安全上確実に検知することが望まれる。
しかるに、これまで応力腐食割れをモニタリングする装置は全く存在していない。なお、全面腐食モニタリングセンサはこれまでに数多く提案されており、例えば、電気抵抗法や分極抵抗法、交流インピーダンス法などを利用したものがあるが、これでは応力腐食割れをモニタリングすることはできない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑み、応力腐食割れをモニタリングでき、モニタリング対象物と同等の応力値の設定が容易に行える応力腐食割れ検知用電極センサおよび応力腐食割れモニター装置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】
請求項１の応力腐食割れ検知センサは、先端部が半球形で、後端が密閉ブロックで密閉された円筒体であり、内部に圧力媒体が充填された作用電極と、基準電位を発生させる照合電極と、前記作用電極および前記照合電極を保持すると共に、モニタリング対象物に取付けるためのホルダーと、前記作用電極内の圧力媒体に任意の圧力を付加する加圧手段と、前記作用電極内の圧力媒体の圧力変動を検知するために、前記密閉ブロックに形成された検知ポートとからなることを特徴とする。
請求項２の応力腐食割れ検知センサは、請求項１記載の発明において、前記加圧手段が、前記作用電極の密閉ブロックに螺合され、先端が作用電極の内部に進入後退可能な加圧ネジであることを特徴とする。
請求項３の応力腐食割れ検知センサは、請求項１記載の発明において、前記加圧手段が、前記作用電極内に圧力媒体を供給する加圧ポンプであることを特徴とする。
請求項４の応力腐食割れモニター装置は、請求項１の応力腐食割れ検知用電極センサにおける前記検知ポートに圧力センサを接続し、前記作用電極と前記照合電極にリード線を介して腐食電位測定装置を接続したことを特徴とする。
【０００５】
請求項１の発明によれば、ホルダーをモニタリング対象物に取付け、加圧手段により作用電極内の圧力媒体に任意の圧力を付加して、モニタリング対象物と同様の圧力条件を作ると、作用電極と照合電極の電位差を監視することで、応力腐食割れに特有の電位振動を観測できる。このため、対象物の応力腐食割れをモニタリングできる。
請求項２の発明によれば、加圧ネジのねじ込み量を加減することで、作用電極内の圧力媒体への負荷圧力を任意に設定できるので、種々の対象物の応力腐食割れを監視でき、しかもそのことが手作業で簡単に行える。
請求項３の発明によれば、加圧ポンプにより作用電極内の圧力媒体への負荷圧力を任意に設定できるので、種々の対象物の応力腐食割れを監視でき、しかもその作業が自動で行える。
請求項４の発明によれば、作用電極内の圧力設定を圧力センサで監視でき、作用電極と照合電極の電位差を腐食電位測定装置で検知できるので、応力腐食割れに特有の電位差振動の発生を監視でき、そのことにより応力腐食割れを確実にモニタリングすることができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
つぎに、本発明の実施形態を図面に基づき説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る応力腐食割れ検知用電極センサの断面図、図２は作用電極の他の例を示す断面図、図３は加圧手段の他の例を示す説明図、図４は本発明の一実施形態に係る応力腐食割れモニター装置の使用状態説明図である。
【０００７】
図１において、１はホルダーであり、胴部１ａの上端にフランジ部１ｂが形成されている。フランジ部１ｂには適数個のボルト孔１ｃが形成されており、取付用のボルト１１を通すようになっている。このホルダー１は電気的絶縁性をもたせるため、フッ素樹脂や塩化ビニル樹脂等の合成樹脂製とするのが好適である。
【０００８】
前記ホルダー１の中心部には作用電極２が取付けられている。この作用電極２は、薄肉の円筒体であり、その先端部２ａは半球形に形成され、その基端には、ボス部材３が取付けられ密閉されている。そして先端部２ａはホルダー１の下面に露出している。
前記作用電極２の先端部２ａが半球形に形成されているのは、先端部に均一な応力を発生させるためである。この作用電極２の材料は、モニタリング対象物と同材質のものが用いられ、例えば、ＳＵＳ材などが用いられる。
また、この作用電極２とホルダー１との間の隙間には、エポキシ系樹脂あるいはシリコンシーラントなどの充填剤１２を詰め込み、隙間が生じないようにする。こうすることにより後述するように、作用電極２内の圧力媒体を加圧すると、ホルダ１と作用電極２間の隙間が無くなるので、モニタリング上の不都合は生じない。
【０００９】
前記ボス部材３は、作用電極２と同材質の材料、例えばSUS 材などが用いられる。このボス部材３には、雌ネジ孔３ａが形成され、加圧ネジ４がねじ込まれている。加圧ネジ４は、頭部にドライバー等の工具を嵌める溝４ａが形成されており、これにドライバー等を入れて、手で回すと、加圧ネジ４を螺進させることができ、この螺進操作によって加圧ネジ４の先端を作用電極２内に進入させたり、後退させたりすることができる。作用電極２内には、圧力媒体１３として、純水や使用環境で許されれば油などが充填されているので、加圧ネジ４を作用電極２内に進入させると、作用電極２内の内部圧力が高くなり、加圧ネジ４を作用電極２から後退させると作用電極２内の内部圧力は低くなる。
【００１０】
前記ボス部材３には、小径の通液路５が作用電極２の内部から外部へ通ずるように形成されており、この通液路５がボス部材３の外表面で開口した部位には、検知ポート６が形成されている。また、ボス部材３の適所には、リード線を接続するための止ネジ７が螺合されている。
【００１１】
さらに、前記ホルダー１には照合電極８が組み込まれている。この照合電極８は、基準電位を発生させるもので、銀塩化銀電極や亜鉛電極などが用いられている。この照合電極８の先端はホルダー１の下面に臨んでおり、モニタリング対象物中の液に接触するようになっている。
この照合電極８にはリード線９が接続されている。また、照合電極８とホルダー１との間の隙間にもエポキシ系樹脂やシリコンシーラントなどの充填剤１２が充填され、隙間が詰められている。
【００１２】
前記作用電極２の電極表面に発生する引張応力σは、下記式で求めることができる。
σ＝Ｐ・ａ／２ｈ  ………  式
ただし、Ｐは負荷圧力、ａは作用電極２の内径、ｈは作用電極２の先端部２ａの肉厚である。
なお、必要発生応力が大きく、負荷圧力が大きくなる場合は、図２に示すように、先端部２ａの肉厚を筒部の肉厚より薄くすればよい。
【００１３】
加圧手段としては、前記加圧ネジのほか、図３に示すように、プランジャポンプ１４等で、自動的に圧力媒体を作用電極２内に注入排出し、作用電極２内の圧力を任意に調整してもよい。なお、加圧手段としての加圧ポンプは、プランジャポンプに限ることはないが、プランジャポンプは加圧圧力が高いので好ましい。
【００１４】
図４は前記電極センサ１０を組込んだモニター装置Ａをモニタリング対象物であるパイプＢに取付けた状態を示している。
取付け方は任意であるが、図示の例では、パイプＢの取付ケーシング２１に、電極センサ１０を挿入し、そのフランジ同士をボルトで締結している。
そして、検知ポート６には圧力センサ１５が接続され、作用電極２と照合電極８には、リード線９を介して腐食電位測定装置１６が接続されている。
モニタリング対象物であるパイプＢは、パイプ内を液体が流れ、水溶液腐食環境にある。このパイプＢ内に負荷されている応力を予め見積っておき、作用電極２には、それと同等の応力を発生させておく。この応力発生は、圧力ネジ４やプランジャポンプ１４を用いて行い、設定圧力になったかどうかは、圧力センサ１５で確認できる。
この状態で監視体制に入り、腐食電位測定装置１３によって、作用電極２と照合電極８の電位差を監視する。
その結果、電位差が、応力腐食割れに特有の腐食電位振動現象が観測されれば、応力腐食割れの発生を検知できる。
【００１５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、ホルダーをモニタリング対象物に取付け、作用電極内の圧力媒体にモニタリング対象物と同様の圧力条件を作ると、作用電極と照合電極の電位差を監視することで、応力腐食割れに特有の電位振動を観測でき、対象物の応力腐食割れをモニタリングできる。
請求項２の発明によれば、加圧ネジのねじ込み量を加減することで、作用電極内の圧力媒体への負荷圧力を任意に設定でき、しかもそのことが手作業で簡単に行える。
請求項３の発明によれば、加圧ポンプにより作用電極内の圧力媒体への負荷圧力を任意に設定でき、しかもその作業が自動で行える。
請求項４の発明によれば、作用電極内の圧力設定を圧力センサで監視でき、作用電極と照合電極の電位差を腐食電位測定装置で検知できるので、応力腐食割れに特有の電位差振動の発生を監視でき、そのことにより応力腐食割れをモニターできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係る応力腐食割れ検知用電極センサの断面図である。
【図２】  作用電極の他の例を示す断面図である。
【図３】  加圧手段の他の例を示す説明図である。
【図４】  本発明の一実施形態に係る応力腐食割れモニター装置の使用状態説明図である。
【符号の説明】
１  ホルダー
２  作用電極
３  ボス部材
４  加圧ネジ
６  検知ポート
８  照合電極
１０  電極センサ
１５  圧力センサ
１６  腐食電位測定装置
【図１】
0003854422.tif 000002
【図２】
0003854422.tif 000003
【図３】
0003854422.tif 000004
【図４】
0003854422.tif 000005