(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属が水に接触する系において、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を経時的に測定し、他方において、水の酸化性変化を経時的に測定することを特徴とする金属腐食モニタリング方法。
【請求項２】
微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を水に接触する金属の電位変化より求め、水の酸化性変化を酸化還元性を測定する電極の電位変化より求める請求項１記載の金属腐食モニタリング方法。
【請求項３】
微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を水に接触する金属の電位変化より求め、水の酸化性変化を水に接触しかつ水との接触面に汚れが付着していない同一材質の金属の電位の測定により求める請求項１記載の金属腐食モニタリング方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法において、微生物主体の汚れ付着による金属の電位上昇傾向のみがあったときは、微生物主体の汚れ付着を抑制する薬剤の薬注量を増加する制御を行い、微生物主体の汚れ付着による金属の電位の上昇とともに水の酸化性も上昇したときは、前記薬注量を減少する制御を行う金属腐食防止方法。
【請求項５】
薬剤が酸化性物質を含む水処理薬剤である請求項４記載の金属腐食防止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属腐食モニタリング方法及び金属腐食防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、金属が水に接触する系において、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化と水の酸化性変化を測定し、それぞれの結果から、金属配管などの腐食発生の危険性を予知するとともに、腐食を引き起こす要因を速やかに推定し、適切な対策を講じることを可能とする金属腐食モニタリング方法及び金属腐食防止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、冷却水系のような淡水環境においては、ステンレス鋼などの耐食性金属は不動態化しており、耐食的な材料として知られている。しかし、過剰な酸化剤の存在により水の酸化性が強まった場合や、表面への微生物主体の汚れの付着といった環境の変化により電位が貴化し、すきま腐食、孔食、応力腐食割れなどの局部腐食が発生するおそれがある（中原正大、材料と環境、第４１巻、第１号、５６頁、１９９２年）。このように、金属材料の電位上昇は腐食の危険性が高まっていることを示すものであり、電位が上昇しないように管理することが重要である。
従来より、金属の腐食をモニタリングする方法として、金属と水とが接触している系において、該金属の自然電位をモニタリングする方法が知られている（特開平５−９８４７６号公報）。しかし、従来の腐食電位の経時的な測定だけでは、電位上昇による腐食の危険性を予知することはできても、電位上昇の要因を速やかに推定し、迅速に適切な対策を講じることは困難であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、金属が水に接触する系において、金属配管などの腐食発生の危険性を予知するとともに、腐食を引き起こす要因を速やかに推定し、適切な対策を講じることを可能とする金属腐食モニタリング方法及び金属腐食防止方法を提供することを目的としてなされたものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、金属が水に接触する系において、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を測定することにより、金属の腐食発生の危険性を予知し、さらに、水の酸化性の変化を測定して両者を比較することにより、腐食の要因を的確かつ迅速に推測することが可能となることを見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、
（１）金属が水に接触する系において、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を経時的に測定し、他方において、水の酸化性変化を経時的に測定することを特徴とする金属腐食モニタリング方法、
（２）微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を水に接触する金属の電位変化より求め、水の酸化性変化を酸化還元性を測定する電極の電位変化より求める第(１)項記載の金属腐食モニタリング方法、
（３）微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を水に接触する金属の電位変化より求め、水の酸化性変化を水に接触しかつ水との接触面に汚れが付着していない同一材質の金属の電位の測定により求める第(１)項記載の金属腐食モニタリング方法、
（４）第(１)項記載の方法において、微生物主体の汚れ付着による金属の電位上昇傾向のみがあったときは、微生物主体の汚れ付着を抑制する薬剤の薬注量を増加する制御を行い、微生物主体の汚れ付着による金属の電位の上昇とともに水の酸化性も上昇したときは、前記薬注量を減少する制御を行う金属腐食防止方法、及び、
（５）薬剤が酸化性物質を含む水処理薬剤である第(４)項記載の金属腐食防止方法、
を提供するものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明は、モニタリングを実施する水系の水（以下、試験水という。）に接触する金属材料について、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化と、水の酸化性変化を測定することにより、金属材料の腐食モニタリングを行うとともに、腐食の要因を推定して適切な対策を講じるものである。本発明方法を適用する金属材料に特に制限はないが、低合金鋼、ステンレス鋼、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金、銅、銅合金、クロム、クロム合金、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金などの耐食性合金に特に好適に適用することができる。これらの耐食性合金は、通常の淡水環境中においては、表面に形成される不動態皮膜によって小さな腐食速度を示すものである。
微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化は、試験水に接触し、かつ周囲から電気的に絶縁された金属片と、同じ試験水中に浸漬した参照電極（基準電極）の間の電位差を経時的に測定することによりモニタリングすることができる。電位測定用の金属片には導線を接続し、その導線を介して電位を測定する。電位測定方法に特に制限はなく、例えば、ポテンショメーター、デジタルマルチメーター、テスター、電圧入力のＡ／Ｄ変換機器を利用したコンピューターによる測定などを挙げることができる。また、電位測定を、全てコンピューターを用いて実施することもできる。
電位測定用の金属片と試験水の接触方法は、電位測定用の金属片が周囲の配管などから電気的に絶縁されていて、電位測定時に使用する導線と電位測定用金属片の接続部が試験水と直接接触しない状態であれば特に制限はなく、例えば、テストピース状の金属片に導線を取り付けた電極状のものを試験水中に浸漬する方法や、電気的に絶縁した金属管内に試験水を通水する方法などを挙げることができる。
【０００６】
水の酸化性変化を測定する方法に特に制限はなく、例えば、酸化還元電極などの酸化還元性を測定する電極の電位変化を測定する方法や、試験水との接触面に汚れが付着していない金属片の電位を測定する方法などを挙げることができる。試験水との接触面に汚れが付着していない金属片の電位を測定する方法は、水の酸化性が強まることにより、水に接触する金属片の電位が上昇する現象を利用したものである。電位測定方法に特に制限はなく、例えば、ポテンショメーター、デジタルマルチメーター、テスター、電圧入力のＡ／Ｄ変換機器を利用したコンピューターによる測定などを挙げることができる。酸化還元性を測定する電極を用いる場合には、電極の端子間の電位差を測定し、また、試験水との接触面に汚れが付着していない金属片の電位を測定する場合には、参照電極との間の電位差を測定する。
酸化還元性を測定する電極の浸漬方法は、電極が周囲の配管などから電気的に絶縁されていて、試験水と接触していれば特に制限はない。試験水との接触面に汚れが付着していない電位測定用の金属片と試験水の接触方法は、電位測定用の金属片が周囲の配管などから電気的に絶縁されていて、電位測定時に使用する導線と電位測定用の金属片の接続部が試験水と直接接触しない状態であれば特に制限はなく、テストピース状の金属片に導線を取り付けた電極状のものを試験水中に浸漬する方法や、電気的に絶縁した金属管内に試験水を通水する方法などを挙げることができる。
【０００７】
金属材料の腐食挙動を観察する上では、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を測定する条件と、水の酸化性変化による電位変化を測定する条件を一致させることが好ましい。すなわち、水の酸化性変化による電位変化の測定は、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化の測定用の金属片と同一材質、同一形状で、試験水と接触する表面に汚れが付着しない状態にしたものを用いることが好ましい。また、試験水と金属片の接触面における水の流速や温度などの環境条件も、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を測定する条件と、水の酸化性変化による電位変化を測定する条件と同一になるよう調整することが好ましい。
試験水と接触する金属片の表面に汚れを付着させない方法に特に制限はく、例えば、金属片と接触する試験水の汚れ成分をフィルターによりろ過する方法、金属片の表面をブラッシング、超音波洗浄などにより定期的に洗浄する方法などを挙げることができる。洗浄の頻度は、金属片の表面に汚れが付着しない状態を維持することができれば特に制限はない。
汚れの付着が可能な状態に保った微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化を測定する金属片の電位は、微生物主体の汚れ付着により上昇するが、汚れ付着がない場合にも水の酸化性が強まることにより上昇する。このとき、水の酸化性の変化を測定しておくことによって、電位上昇の原因が微生物主体の汚れ付着によるものか、あるいは水の酸化性が強まったことによるものか速やかに判定することができる。
このモニタリング結果を利用することにより、酸化性物質を含む水処理薬剤、特に、微生物的な汚れを抑制するバイオファウリングコントロール剤の薬注量を制御することが可能となる。例えば、水の酸化性は変化せず、汚れの付着が可能な状態に保った金属片の電位が上昇傾向を示した場合には、薬注量を増加する制御を行うことにより、微生物主体の汚れ付着を抑制することが可能となる。また、水の酸化性変化を測定し、酸化性が強まりすぎて腐食が懸念されると判断された場合には、薬注量を減少する制御を行うことにより、酸化性物質を含む薬剤の過剰添加による腐食の危険性を未然に防ぐことが可能となる。
【０００８】
図１は、本発明方法の実施の一態様を示す説明図である。本態様においては、金属として耐食性金属製テストピースに導線を取り付けた電極を用い、フィルターにより微生物主体の汚れを除いて汚れの付着を防止する。試験水は、Ａ及びＢの２つのラインに通水される。ラインＡは、金属への汚れの付着が可能なラインであり、ラインＢは金属への汚れの付着を防止したラインである。試験水は、送水管１より入り、枝分かれしてＡ及びＢの両ラインに導かれ、定流量弁２を介してＡ及びＢの両ラインの流量が一定になるように調整される。ラインＡは、金属製の電極３ａと参照電極４を挿入したカラム５を備え、ラインＢは、金属製の電極３ｂと参照電極４を挿入したカラム５を備えている。両ラインの金属製の電極、参照電極及びカラムは、同一の形状及び構造を有する。ラインＢは、さらにフィルター６を備え、ろ過により汚れを除去して、金属製の電極への汚れの付着を防止する。参照電極を基準とした電極３ａ及び３ｂの電位変化を、電位測定機器７により測定し、電極３ａ及び３ｂの電位から腐食の危険性の有無及び原因の推定を行う。例えば、電極３ａ及び３ｂの電位が、ともに一定の値を保持して安定に推移する場合は、腐食の危険性はないものと判断される。電極３ａのみに電位上昇が認められた場合は、実機は微生物主体の汚れが付着する傾向にあり、金属材料の腐食の危険性が高まる傾向にあると判断される。電極３ａ及び３ｂの電位がともに上昇した場合は、系内の酸化性の上昇による腐食の危険性が高まる傾向にあると判断され、例えば、酸化性物質を含む水処理薬剤を使用している場合などは、その過剰添加のおそれがあり、薬注量を調整する必要がある。
【０００９】
図２は、本発明方法の実施の他の態様を示す説明図である。本態様においては、金属として金属製チューブに導線を取り付けたものを用い、チューブ内に試験水を通水し、チューブ内の汚れを洗浄機器により定期的に除去することにより、微生物主体の汚れの付着を防止するとともに、電位測定によるモニタリング結果にもとづいて、冷水塔への水処理薬剤の薬注量を制御する。試験水は、Ａ及びＢの２つのラインに通水される。ラインＡは、金属への汚れの付着が可能なラインであり、ラインＢは、金属への汚れの付着を防止したラインである。試験水は、送水管１より入り、枝分かれしてＡ及びＢの両ラインに導かれ、定流量弁２を介してＡ及びＢの両ラインの流量が一定になるよう調整される。ラインＡには、金属製チューブ８ａ及び参照電極４が設置され、ラインＢには、金属製チューブ８ｂ及び参照電極４が設置されている。両ラインの金属製チューブ及び参照電極は、同一の形状を有する。ラインＢは、さらに金属製チューブ８ｂに汚れが付着しないように、定期的にブラシなどによりチューブ内を洗浄するための洗浄器具９を備えている。参照電極を基準とした金属製チューブ８ａ及び８ｂの電位変化を、電位測定機器７により測定し、金属製チューブ８ａ及び８ｂの電位から腐食の危険性の有無及び原因の推定を行う。例えば、金属製チューブ８ａ及び８ｂの電位が、ともに一定の値を保持して安定に推移する場合は、腐食の危険性はないものと判断される。金属製チューブ８ａのみに電位上昇が認められた場合は、実機は微生物主体の汚れが付着する傾向にあり、耐食性金属材料の腐食の危険性が高まる傾向にあると判断される。金属製チューブ８ａ及び８ｂの電位がともに上昇した場合は、系内の酸化性の上昇による腐食の危険性が高まる傾向にあると判断され、例えば、酸化性物質を含む水処理薬剤を使用している場合などは、その過剰添加のおそれがあり、薬注量を調整する必要がある。電位測定機器によるモニタリング結果は、制御機器１０に入力され、薬注ポンプ１１を制御して、薬液タンク１２から冷水塔１３への水処理薬剤の薬注量を適正に制御する。
【００１０】
図３は、本発明方法の実施の他の態様を示す説明図である。本態様においては、金属として耐食性金属製テストピースに導線を取り付けた電極を用いて微生物主体の汚れ付着による電位変化を求め、酸化還元性を測定する電極を用いて水の酸化性変化を求める。試験水は、Ａ及びＢの２つのラインに通水される。ラインＡは、金属への汚れの付着が可能なラインであり、ラインＢは酸化還元電極を備えたラインである。試験水は、送水管１より入り、枝分かれしてＡ及びＢの両ラインに導かれ、定流量弁２を介してＡ及びＢの両ラインの流量が一定になるように調整される。ラインＡは、耐食性金属製の電極３ａと参照電極４を挿入したカラム５を備え、ラインＢは、酸化還元電極１４を挿入したカラム５を備えている。両ラインのカラムは、ほぼ同一の形状及び構造を有する。ラインＢは、さらにフィルター６を備え、ろ過により汚れを除去して、酸化還元電極への汚れの付着を防止する。参照電極を基準とした電極３ａ及び酸化還元電極１４の電位変化を電位測定機器７により測定し、電極３ａ及び電極１４の電位から腐食の危険性の有無及び原因の推定を行う。例えば、電極３ａ及び電極１４の電位が、ともに一定の値を保持して安定に推移する場合は、腐食の危険性はないものと判断される。電極３ａのみに電位上昇が認められた場合は、実機は微生物主体の汚れが付着する傾向にあり、耐食性金属材料の腐食の危険性が高まる傾向にあると判断される。電極３ａ及び電極１４の電位がともに上昇した場合は、系内の酸化性の上昇による腐食の危険性が高まる傾向にあると判断され、例えば、酸化性物質を含む水処理薬剤を使用している場合などは、その過剰添加のおそれがあり、薬注量を調整する必要がある。
本発明方法によれば、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化と水の酸化性変化から、腐食の予知や腐食を引き起こす要因の推定を迅速に行うことができると同時に、水系の水処理効果を総合的に評価することができる。また、得られたモニタリング結果をもとにして、酸化性物質を含む水処理薬剤の薬注量を制御し、適正な薬注管理が可能となる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明方法によれば、微生物主体の汚れ付着による金属の電位変化と水の酸化性変化から、腐食の予知や腐食を引き起こす要因の推定をすみやかに行うことにより、腐食が発生する前に、効果的な腐食防止対策を講ずることが可能となる。また、モニタリング結果をもとにして、酸化性物質を含む水処理薬剤の薬注量を制御し適正な水処理状況を維持管理することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明方法の実施の一態様を示す説明図である。
【図２】図２は、本発明方法の実施の他の態様を示す説明図である。
【図３】図３は、本発明方法の実施の他の態様を示す説明図である。
【符号の説明】
１  送水管
２  定流量弁
３ａ  金属製の電極（汚れ付着可能）
３ｂ  金属製の電極（汚れ付着なし）
４  参照電極
５  カラム
６  フィルター
７  電位測定機器
８ａ  金属製チューブ（汚れ付着可能）
８ｂ  金属製チューブ（汚れ付着なし）
９  洗浄器具
１０  制御機器
１１  薬注ポンプ
１２  薬液タンク
１３  冷水塔
１４  酸化還元電極
【図１】
0003862122.tif 000002
【図２】
0003862122.tif 000003
【図３】
0003862122.tif 000004