最近の現世電解研摩
Field

EIec†ropolishing

神鋼パンデyク･サ‑ビス(秩)原̀晴.桑Haruhiko
Recently
sodemands
ら.aye beenon

chemicalworkThisstability

have

been

paper

describes

えが

also

increasing
thein

both

characteristics

domesticofheat
plplngexchangers,and,､distinguishedgives
smoothness
alld
demands
for in‑situ electropolishingforeign皿arket.

andvessels,

electropdishing

andtheoutlineof in‑situ electro‑work.

polishing￡for electropolisbingof stai山esssteelincreaslng,
Since theelectropolis王Iing
to stai血ess
Similarly,
steel
surface.

彦Ku∇abara

きlる.電解研摩を施工することKよりノ,付着物除去のl･j(ンク

近年電解研摩を施=することによるステンレス表面の平ーパルが長期化され,また仮に付着したとしても,高圧水肯性,化学的安定性および洗浄性が注目され,反応缶,熱などによる付着物の除去が容易VLなり,生産性と品質の両芝換器,配管類を含めたステンレス製品への電解研摩の需面で次のような効果が期待される｡

要が増加している｡それに伴い現地での電解研摩工事も増1)総括伝熱係数(口値)の安定化
ポ1)マ‑が付着することVL〜より,本来直接熱エネルギ‑7日の傾向にあるo 現地で電解研摩が施工できるこ･tR:よ〕,既設の缶体にも新缶と同様の効果が得られ,当社はこが伝達できていたものが,ポ'リマーを介して伝達されるこ

1までに30基以上の反応缶に現地施工を行っているo最近
よ海外からの施工依頼も活発になってきている｡とになり,その分エネ)I,ギーのロスになる.付着しにくい

ここでは,電解研摩の特長および現地における電解研摩
転=の概要について説明する.

‑と高い生産効率を長期的むこ確保できるo2)コンタミの防止による品質の安定化ということは,常に安定した.U値が確保され,省エネ)i,ギ

近年品質管理が厳しくなってきている｡特F‑ノ＼イグレ‑

電解研摩の概要
電解研摩とは電気化学的な反応に基づき,外部電流K‑･よって金属表面を溶解させ,平滑化および光沢化させる方法
ごある｡その基本的概念図を第1図に示す.

被研摩物を直流電流の陽極に接続し,それを電解液中で套僅と相対させ,所定の外部電流を流し,被研摩物表面の敦ミクロンの高さの凹凸を除去することにより平滑･光沢七させる｡干渉光を用いて分解能カ以下の微少凹凸(0.01♯320パフ,･程度)が観察できる微分干渉顕微鏡を用いて,:320パフ後の電解研摩および砥粒研摩(如500の抵粒)と酌牢研摩を同時紀行うME(複合電解研摩)法の3種類のtれぞれの表面を写真1′‑3に示す｡また,走査型電子顕簸鏡の原理を応用した,表面粗さ測定装置(ェl)オニクス
土製EMM‑3000)で測定した表面粗さのデータを第2′‑l図に示す｡いずれも電解研摩の表面が平滑になっているドな共晶へ,缶壁に付着し変質したポl)マ‑などがコンタミとして混入した場合,製品のグレードを下げて販売するか,最悪の場合は製品を廃棄すること匠もなる｡
3)撹拝効率の安定化
缶壁,撹拝巽,バップルなどにポリマーなどが付着しにくいことは,撹群数率の低下を未然に防止し,撹坪数率の安定化を図る｡
4)配管系の目詰まり防止
付着により徐々に配管の有効口径が狭くなり,当初の搬送能力が低下することがあるの忙対し,電解研摩を施工することにより,長期間安定した口径の確保が期待で亘る｡
サニタリー性による品質の安定化

2. 2

食品,医･薬品工業にて使用される撹搾槽ではサニタリ‑性が要求され,機械研摩による鏡面仕上げが使用されて二とがわかる｡

なお,電解液は被研摩物の種類により異なるが,当社でよオ‑ステナイTl系ステンレス鋼材を対象に,強酸系のもワを使用しているo:.電解研摩の特長

Ca tbode

AnodeA

Thermometer

Ammeter
Ⅴ:. 1生産性の向上

Fed terElectrolyte

Volt

付着のメカニズムはまだ完全紅は解明されていないが,meter

宇真2に見られるように,電解研摩することVLよりステン
Rectifier/ス表面が平滑化する｡即ち理論表面積に近づくことでポ)マーなどが付着しにくくなるo
ポリマ‑などが付着した場合,定期的紅蓮転を中断し除巨すること忙よる生産の機会得失ほ莫大なものとなっていBa th第1図
Fig･

寵解研摩の概念図
1

神鋼パンテツク技報

Schernatic

diagramof

electropolishir]gVol.

85

No.

2(1991/8)

写真1♯320機械研摩面

Photo.

1♯320Mechar]ical

polished

surface

召義解研摩面(EP‑3).写真2
PIIOtO.

2 Electropolished

3写真ME法(#1500)による研摩面

Photo.

(EP･3)

surface

3 Surface( ×400)(×400)of ME

method(#1500)2028(×400)

0.90.
0.6.20.3.10∃+

ミ.1

10:3.0‑0.6⊥o.ら.0‑1,206121824303642

48054

36912Fig.

218212427030

4812162432

〟

〟

第2囲

15〟

♯320パフ面の表面粗さ

第3国

SurfaceFig.

roughness of #320 buff

3

電解研摩面の表面粗ざ(EP‑3)

第4国

SurfaceFig.

roughness of electro･
polisbing (EP･3)

ME法(♯1500)の表面粗さ
4,I Surface
methodroughness of ME(♯1500)

いるo しかし,いかに鏡面VL̲仕上げていても拡大してみれ
ば写真11, 3むこ見られるようVL,機械研摩特有の微細な粂痕がある｡､その粂痕忙噛み込んだ機械研摩時の砥粒が除去

3.現地電解研摩困難であったり,また粂痛が雑菌の繁殖の場になることも溶接部に対し(1)‑(3)の項目を点検する必要がある｡

3.

1電解研摩施エにお捗る注意点
既に永年腐食環境で使用されているため,事前に母材やあり,それらの洗浄紅よる除去が問題となっている｡電解研摩を施工することにより,機械研摩の砥粒が除去される
第1表と共匠,1条痛が無くなるので,洗浄が簡単に行えるように

Table

Ⅹ線による残留応力測定
1Resultesなる｡

residual

Surfacetreatment♯150♯150＋ACl)♯150＋EP2)♯320♯320＋A C♯320＋EPも期痔できる｡(1)ステンレス表面がクロム1)ッチになることにより,第6,7園のようVL鉄イ2j‑ンの溶出が少なくなるo(2)第1.表にみられるように,機械研摩により発生する残留応力が除去される｡

stressXray(N/mm2)
to盟.rEllbeiffilPngline
I eutff?nO…

電解研摩を施工することにより化学的な安定性が得ら
れ,更Vt̲第5図に見られるように耐応力腐食割れ性の改善

bystressResidual

化学的安定性

2. 3of measured

290. 394. 1‑103. 0115. 7(EP‑1)‑66.

(EP‑3)‑73.

〔Notes〕 1) Picklirlg 2) Electro

1

ー398.
‑428.
‑191.
‑383.

762
47‑622.

56‑220.

polishi去g

300

Organic acidI)R3 50℃20‑>【勺‑てコ∈.
言2024 br

ミ.

qE:

≡

=pg3
Ug

∽

AS･R

570oC ･SRo‑一｡････ーMechanicalpolishingElectro‑polishing
血･･･‑

10

Organicacid50℃
pE3
24br

忘20ぐd｢コ告lo10a)

LLl也)

h‥

50100
Fracture･time

第5囲

1000

♯320BUFF‡600BUFF

10000

S口S304材における負荷応力‑破断

第6国Fig.

5Curve

Vol.

85

No.

of stress‑fracture2(1991/8)

EP･3

EP13 EP･5#320BUFF i600BUFF ME(♯1500)EP‑5

SしIrface treatmellt

Surface treatlTlent(rmi)

一時間曲線(測定値は3‑5点の平均)
Fig.

ME

SUS304の鉄溶出量
6Dissolved

Feionof SUS304

第ア園

SUS316の鉄溶出量

Fig.

Dissolved

7Fe

ion of SUS316

time

神鋼パンテツク技報llPipeCableAxis
H older∈I

Rectifier

Isolation material

固園田
Floor

坐A』旦
50‑100(Approx.‑GapHalf cotlplingmm)

Feed‑pump

第8因
Fig.

Dipping

ディップ法の実施例

Photo.

4

Exampleof dipping

method

センターノズルに短管を取り付け中心ケこ軸を入れる｡そF?elceiCet;g!yttaenkの軸にアJムを取り付仇
ア‑ムの回り￠こ金網を張り電極

デイブプ法
84

写真

茎､ー̲至辿些̲互生垣を完成させる｡
缶体側を陽極,電庵側を陰極になるよう忙ケーブ)I,を接method続する｡電解液を入れ,所定の電流を流して電解研摩を行(1)母材紅応力腐食割れ(S.C.C)のないこと｡

う｡ /ズル内も電解液を満たし電解研摩を行う｡写真4にディップ法の実施例を示す｡(2)大きく深い打痕傷(3)溶接線のブローホールなどの欠陥(川こついては電解研摩を施工することでS.

C.

Cが拡大する恐れがあるため,電解研摩の施工は好ましくない｡,.(2),(3)については深い傷の場合は溶接肉盛が必要であるが,2)マッ1‑法
6m3以上の缶体は原則的にマッ†法で行う｡施工法の概念を第9図VL示す.この図は胴部を電解研摩する場合で0･5mm以下の浅い傷は機械研摩で除去するのみで施工可能である｡しかし傷の存在ほ工程に大幅な狂いが生じるので,事前の調査を十分に行うことが大切であるo
なお,電解研あり,下鏡もはぼ同様の方法で行う｡
告体上部に回転および上下運動用の駆動装置を取り付け,その下部に中心軸を取り付ける｡その軸忙アームを取り付け,アームの先端むこ陰極(マブTl)2個を左右対称シこ摩を施工することにより,非金属介在物が存在している部分が失光沢VL̲なる恐れがあるが,機械研摩が充分になされ取り付ける.チームと陰擾は絶縁すると共に,缶壁と接触ていれば化学的VL̲安定していると考えられる｡
施工上の制約件集圧送された電解液は陰庵部をシャワ‑l)ングし,下部ノズ

3. 2

いずれの方法も突起物や缶内部品など,電解研摩の電庵を組み立てるうえで妨げになるものがあれば施工できない｡原則として次の2点が必凄である｡
1)缶内部品はすべて撤去する｡

するようにスパン調整可能な機構となっている.ポンプでルから受槽に回収され,循環させている.
陰極に接した部分を電解研摩しながら回転または上下運動させ,全面を電解研摩し完成させる｡写真5にマッTl法の施工例を示す｡
なお,テスト的に機器の特定な部分のみを行う要求があ撹拝巽,バッフルなど缶内部品は,電解研摩が必要な場る場合は,手動のマット法で行う｡
検査方法

3. 5

合は当社工場に持ち込み施工することができる｡
2)バッフ)I,サポート部以外は缶内に突起物のないことQ

電解研摩面の仕上がり状態を評価する方法は稜々ある電解研摩する拾臭があるので,切断は不要である｡が,施工した広い範囲を客観的むこ評価することはなかなか困難である｡第2表に従来より実施されている種々の検査

3.

方法R:ついて,その特長を示す.施工された電解研摩面にバッフルサボ‑
3

Tl部は告壁VL̲落度されており,部分的Rl

施工手順

現地電解研摩の施工手順を次VL示す.缶内付着物の除去

対してどの検査方法を採用するかは,仕上面‑の客先要求の度合,仕上等叡,抜き一水洗一検査一電極解体一機材搬出

1経済性を加味して決定する必要がある｡一般的VLは,外観目視検査のみか,仕上げや目的FL̲応じて粗さ測定または写真検査を付加することが多い｡

3. 4

3.

一缶内部吊の撤去一機械避入一機械研摩一枚査一施工面の脱脂洗浄‑電極組み立て‑電解液入れ一電解研摩一電解液
電解研摩施工法

施工缶体の容量の大小によりディップ法とマッT.法の二方法がある｡

現地での電解研摩に必要な設備としては(3)陰極回転および上下運動用駆動装置

う｡施=法の概念を第8国に示す｡上鏡を含め缶内全面の(4)電解液受槽.

施工が可能であるが,上鏡ほ電解研摩施工時発生する泡12

必要設備(1)整流器(2)電解液循環ポンプ

1)ディップ法
容量6m3未満の缶体,熱交換器などはディップ法で行(H2ガス)の影響で白濁することがある｡

6などがある｡このうちディップ法では(3)の駆動装置は不要である｡

神鋼パンテツク技報

VTol. 35

No.

2 (1991/8)

Up‑dowll

Cable guide

Rectifier

CableMotorBE)固Driveunit sta】1d団
FloorEl

ElectrodeSロbarms(Cathode)with air cylinder
MairlIdUopw'narnl

Guide roller
Rotation

MainpostBasestar)dElectrolyte
Feed

reCleVertallk

B<第9図Fig.

3. 7

9ロum p5マット法

写真Mat

PllOtO,method

安全対策

電解研摩時にはH2ガスが発生するので,通電時には常時換気を行い,煤発防止に努めるo
また,使用する電解表

電解研摩面の検査方法(一例)

Table

2

ExamplesNO】
1.

絶対忙避けなければならない｡特にマ共に,十分な換気が必要であるo

3.

誤って電解液VL触れた場合には直ちに水洗いな行うことが必要である｡
3. 8 排水処至里について

二tem

inspection

thelof mat

methodafter electropolishillg

ProcedurelVisuall喜≡tion

2.

もしExample

第 2

ぎ夜は強酸なので,人体に触れることはット法の場合ミス†が発生するので,防毒マスクなどの保護具を着用するとマヲト法の実施例
5

4.

Cbaracter

Overall apperance

Macroof theNarrov

of redtユCtion of

Microarea

Microarea

Microarea

Reflection

Inspecting

inspection

atRongbness

Sampling

inspection

roughnessmeasurementsroughness of EP

OpticalSamplinglVith plastic replica

Clear

Photogra

Optical

電解研摩後表面に残留した電解液はpbof scaleComparisonEP

stlrfacesmoothness

on∇ith a plastic replica

photograph
Magnification
100, 400

inspection

高圧洗浄装置などで水洗,除去しなけ

the imageright angle

photograph
Magnification
500,

酸および硫酸である｡このときに発生

CheckEParea

stlrfadecharacterofthe characterofsurface

Clear
2000

theareaete

SEM

ればならない｡電解液の主成分はリン】 Remarks

etcEP

sllrface

する洗浄廃水はユーザ忙処理して戴くこと.な前提としている｡廃水量は20※ Marl(Note

m3の缶体で1m3程度であるo
3. 9
エ期について20m3缶程度を例にとると,機械研摩および電解研摩工事共で約2週間を要する｡容量が2倍になった場合,機械研摩は缶体の容量VL‑ほぼ比例するが,電解研摩の場合は2倍忙ならず,約3週間で十分である｡

4.電解研摩面の取り扱いについて電解研摩した缶体に入缶して点検する場合,研摩面を傷つけないような配慮が必要である｡例えばはしごの両端に;ascanning

electronmicroscope

む

すび

本稿では主に化学業界を対象とした現地電解研摩について記述したが,電解研摩は化学業界のみならず,食品,医薬品,原子力分野にも応用されている.更に電解研摩のミクロ的な平滑性,化学的安定性から,超クリーンな機器,配管などが要求される半草体の業界紅も採用されている.
(1)高純度ガス,Ⅰ.C,化学薬品供給系の配管ライン,コンテナー,ボンベなど｡

ゴムキャップやウェスを巻くとか,作業者の靴V‑もオ‑バ(2)純水プロセスージュ‑ズを履くなどである｡また,高圧洗浄で死角となるバッフルの裏面は付着物の残留もあり,人手による除去が必要な場合もある｡そのときには付着物除去のための道(3)高真空の蒸着装置などであり,今後電解研摩の需要が増加すると思われる｡

具にプラスチック製の‑ラを使用するなどの醗慮が必要でドの高い表面処理技術の開発むこ努める所存である｡

当社では今後更むこ顧客のニーズFこ合致した,よりグレーある｡

Vol. 85No.

2(1991/8)

神鋼パンテツク技報Jβ