№51 2016

NAKABOHREPORT

NAKABOH REPORT第 51 号－目2016 年

次－●巻頭言·····························································································································１
執行役員

篠田

吉央

●技術報告
《事例１》
博多港(箱崎ふ頭地区)岸壁(-12ｍ)(改良)工事
セル式および桟橋式の複合構造施設における補修および防食事例 ························· 2
九州支店

岩瀬 雄次郎《事例２》
東北電力株式会社新仙台火力発電所殿に適用した鉄イオン供給装置
および各種鉄イオン供給装置の紹介 ············································································· 8
東北支店（現在東京支店） 鈴木達朗

《事例３》
全チタン製熱交換器への電気防食の適用 ····································································· 14
技術開発センター

八木 雄太

NAKABOH

REPORT

No.51

2016 年 12 月

巻頭言
初の南米大陸開催オリンピックで盛り上がった 2016 年度でしたが、世界ではイギリスのEU 離脱やアメリカの政治経験のない実業家の新大統領誕生、国内では豊洲市場移転問題など、予想を反する出来事が起こりました。
しかし、社会資本の維持延命は近々の課題であり、世の中がどう変わろうと安全安心な生活を守るためには、ぶれる事の許されない仕事であります。そこで、本号では維持延命対策を施した土木構造物の他、発電所の機械設備に施工されている信頼できる防食事例について紹介いたします。
1. 港湾施設の大気中から海中･海土中まで、各種環境･構造に適した被覆防食･電気防食工法を安全･品質に留意しながら完遂した工事
2. 東日本大震災で被災した発電所の高温水蒸気を純水に戻す復水器の電気防食および鉄イオン供給システムを短期間で補修した例とそのシステムの紹介
3. 耐食性の高いチタン材料を使用した熱交換器ではあっても炭素鋼との異種金属接触腐食に留意して電気防食を設計運用している例
なお、本年度の学協会における対外発表は下表に示すように 24 件です。国際学会(EUROCORR2016)では被覆防食の耐久性評価と国内では一般的な Mg を添加した
Al-Zn-In 系の犠牲陽極材について発表し、日本の腐食防食技術をアピールしました。また、
電気防食の評価や維持管理方法についての共同研究を紹介し、より効率的な運用を目指して参ります。今後とも腐食防食の技術経験を地道に積み重ね、社会資本の維持延命に貢献
して参りますので、ご指導・ご鞭撻のほど、よろしくお願い申し上げます。
表

腐食防食学会

年度
2016 (H28)2015 (H27)2014 (H26)2013 (H25)2012 (H24)2011 (H23)2010 (H22)2009 (H21)2008 (H20)
2007 (H19)2006 (H18)2005 (H17)2004 (H16)2003 (H15)2002 (H14)2001 (H13)2000 (H12)総計

主要学協会での発表件数(弊社発表件数/連名含む件数)

春
1 /
1 /
2 /
3 /
1 /
5 /
5 /
2 /
2 /
1 /
0 /
2 /
2 /
2 /
3 /
2 /
2 /

その他

国際学会

計

1
2
1
2
2
4
4
3
2
0
1
3
2
2
6
0
3

他
0 /
0 /
1 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /

0
0
1
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0

36 / 50 27 / 38

1 /1 28 / 52 11 / 19 19 / 29 10 / 15 10 / 11 16 / 21 158 / 236

2
5
2
3
2
7
6
3
3
1
0
2
2
2
5
2
3

秋
1 /
2 /
1 /
2 /
1 /
3 /
3 /
3 /
2 /
0 /
1 /
2 /
1 /
1 /
3 /
0 /
1 /

日本
日本
日本
防錆技術 コンクリート 土木学会
材料学会
協会
工学会
2 / 2 1 / 1 3 / 5 0 / 1
1 / 1 0 / 1 2 / 3 1 / 1
2 / 2 2 / 4 1 / 3 3 / 4
2 / 2 1 / 1 5 / 6 0 / 1
3 / 4 1 / 2 3 / 3 2 / 4
1 / 4 4 / 5 3 / 5 0 / 0
2 / 2 1 / 1 2 / 2 0 / 0
1 / 1 0 / 0 0 / 0 0 / 0
3 / 7 0 / 0 0 / 0 0 / 0
2 / 4 0 / 2 0 / 1 0 / 0
0 / 1 0 / 0 0 / 0 0 / 0
2 / 4 0 / 1 0 / 0 1 / 1
1 / 3 0 / 0 0 / 0 1 / 1
1 / 7 1 / 1 0 / 0 1 / 1
1 / 2 0 / 0 0 / 0 0 / 0
2 / 3 0 / 0 0 / 0 1 / 1
2 / 3 0 / 0 0 / 1 0 / 0

文責

1

4 /
1 /
3 /
1 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
0 /
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0 /
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1 /
0 /
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5
1
3
1
0
0
0
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0
0
1
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0

5 /
0 /
0 /
7 /
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0 /
1 /
0 /
0 /
2 /
0 /
0 /
1 /
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0 /
0 /

技術管理部

7
0
0
9
0
0
0
1
0
0
2
0
0
2
0
0
0

17 /
8 /
15 /
21 /
11 /
16 /
13 /
7 /
7 /
3 /
3 /
7 /
5 /
7 /
8 /
5 /
5 /

24
14
20
25
17
25
15
8
12
8
4
11
8
15
14
6
10

篠田吉央

NAKABOH

REPORT

No.51

2016 年 12 月

博多港(箱崎ふ頭地区)岸壁(-12ｍ)(改良)工事
セル式および桟橋式の複合構造施設における補修および防食事例
九州支店 岩瀬 雄次郎
1. はじめに認された。調査結果では現状の腐食環境が継続すると

箱崎ふ頭地区岸壁(-12ｍ)は博多港のほぼ中央に位想定した場合、50 年後において応力による耐力の許容置しており、昭和 45 年に同地区の着工が始まり、昭和

値を満たさないことが判明した。一般腐食もさること60 年 12 月に完成した。同岸壁には専用の大型クレーながら集中腐食による局部的な腐食による急激な施設

ンのベルトコンベアが設置されており、主に飼料等を耐力低下を防止する目的で、鋼管杭および鋼矢板の腐取り扱う施設で、背後にはサイロや関連企業が隣接し食抑制をするための補修が必要であると判断された。

ている。

維持管理計画において施設供用 50 年を満足させる

博多港は九州北部にある博多湾の奥部にあり、天然

ため、抽出された補修工法について、安定性・耐久性・の良港として古来より国際貿易港として利用され、現経済性・施設利用制限・工期・施工性等を総合的に比在では九州の経済文化の中枢である福岡市の海の玄関較検討した結果、以下の組み合わせを採用することとであり、国際色豊かな貿易港として、また国内離島へなった。

の物資輸送の拠点として発展している港である。

1)上部工コンクリート

箱崎ふ頭地区岸壁(-12ｍ)は図 1 に示す通り、重力①断面修復：原型復旧式護岸の前面に鋼管杭式桟橋、さらにその前面にセル②ひび割れ補修(注入･充填)：塩害因子浸入抑制式構造岸壁という複合型の係船岸壁として建設されて③電気防食(線状陽極方式)：鉄筋防食いる。

2)下部工鋼材①貫通孔補修：原型復旧②ペトロラタム被覆(鋼矢板･鋼管杭)：鋼材防食③水中硬化形被覆(セル鋼管杭頭部)：鋼材防食④鉄筋コンクリート被覆(セル鋼管杭)：鋼材防食＋補強⑤電気防食(水中設置･土中埋設型)：鋼材防食
2. 工事概要
2.1.目的
本工事は平成 25 年度および 26 年度の 2 ヶ年計画で行われ、3 工区に分けて施工された。建設後 30 年経過

図 1 岸壁(-12ｍ)構造図(標準断面図)

し塩害を主原因とした劣化部を補修し、防食効果によ
岸壁は建設後約 30 年が経過し、海洋環境下におかり施設供用 50 年間を維持管理していくことを目的にれ塩害を受けていると考えられ調査を行ったところ、以下の工種が施工された。
（当社担当工種のみ記載）

上部工および下部工双方に劣化が生じていることが判

セル部 ①上部工断面修復(コンクリート)

明した。上部工のコンクリートにはひび割れや浮き、②ひび割れ補修工(コンクリート)

はく離等の劣化が確認された。調査結果から鉄筋位置③ペトロラタム被覆(セル矢板)において塩化物イオンが発錆限界である2.0kg/m3 を超④ペトロラタム被覆(セル後杭)

えていることが判明し、塩害対策が必要と判断された。

⑤水中硬化形被覆(セル矢板接合部)⑥水中硬化形被覆(セル前杭)

下部工の鋼矢板セルおよび鋼管杭には肉厚減少と⑦電気防食(セル矢板・セル前杭・水中)ともに、一部に貫通孔、破断が発生していることが確
2

NAKABOH⑧電気防食(セル矢板・セル後杭・土中)

REPORT

No.51

2016 年 12 月

ートには断面修復、ひび割れ補修および電気防食を施

桟橋部 ①足場架設

すこととなった。下部工はペトロラタム被覆および電②上部工断面修復(コンクリート)

気防食(土中埋設型陽極)を実施することとなった。

③ひび割れ補修工(コンクリート)④電気防食工(コンクリート内鉄筋)

3. 上部工コンクリート補修⑤ペトロラタム被覆(鋼管杭)上部工コンクリート補修フローを図 3 に示す。

⑥電気防食(鋼管杭土中部・土中埋設)

準備工
仮設足場設置
照明設備設置 等

仮 設 工

2.2.工事対象
施設は大きく分けてセル部と桟橋部とに分けられ、

調

査

劣化調査・残存木製型枠撤去
断面補修・ひび割れ補修数量確認

工それぞれ構造が異なるため補修対策も異なる。
セル部は直線鋼矢板をセルとアークの組み合わせで打設された構造物で、そのセルとアークの前面と背面に鋼管杭が打設されている。セルとアーク、鋼管杭断 面 修 復 工
(鉄 筋 補 強 工)

劣化部撤去
鉄筋の補強(増筋・差筋)
吹き付け・左官工

ひび割れ補修工

注入工
充填工

電 気 防 食 工

外部電源式
リボンメッシュ陽極設置
配線・配管工仮 設 解 体 工

仮設足場撤去片付工の上に上部工コンクリートが設置されているという構造である。上部工コンクリートは断面修復とひび割れ対策が実施されることとなった。下部工は被覆防食と電気防食とが採用されたが、セル・アークを境に海側(前)と陸側(後)では海底面レベルの差が 11.7ｍ(海側-12.5ｍ、陸側-0.8ｍ)もあり、また、前杭は鉄筋コン

完

クリート被覆(他社工種)が施されるため非常に複雑な成

図 3 上部工コンクリート補修フロー

施工区分となった(図 2)。
桟橋部は上部工コンクリートの下に鋼管杭が打設

3.1.足場仮設工されているテーブル状の構造である。上部工コンクリ

上部工コンクリートの施工するに当たり足場が必

標準断面図
セル式鋼矢板部

桟橋部
20.00

9.30
0.30
ペトロラタム被覆
セル式鋼矢板(海側)

1.20

φ8.66

8.50

0.34

2.00

H.W.L +2.16

1.00

1.00%

+2.00

（既設護岸）

+1.80

+0.80

L.W.L +0.07
鉄筋コンクリート被覆-0.93
セル部前杭(鋼管杭)
-1.00
-2.00

アルミニウム合金陽極[2.0A×50年型]

2.00

桟橋上部コンクリート
断面修復・ひび割れ補修
電気防食工

1.00%

水中硬化形被覆
セル部前杭(鋼管杭)4.50

セル部上部コンクリート
断面修復・ひび割れ補修-5.00

ペトロラタム被覆
セル式鋼矢板(陸側)-0.80

ペトロラタム被覆
セル部後杭(鋼管杭)-1.00
ペトロラタム被覆
桟橋部鋼管杭-0.80(設計水深)

10° 10°-4.0

アルミニウム合金陽極[0.4A×50年型]

アルミニウム合金陽極[0.4A×50年型]-5.5

桟橋部鋼管杭φ600mm t=11.0mm-9.00
セル式鋼矢板 YSP-FA t=12.7mm
セル部前杭(鋼管杭)φ355.6mm t=11.1mm

セル部後杭(鋼管杭) φ355.6mm t=11.1mm

-12.5

-15.4

-15.4

図 2 補修・防食区分
3

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REPORT

No.51

2016 年 12 月

要となる。セル部に関しては上部工下端(梁下)レベル

央部主筋は腐食率 5％、その他の部分に関しては腐食が+2.0ｍであり潮位の影響を受け難いが、桟橋部は下率 20％と設定し、鉄筋の補強の有無を確認した。鉄筋

面すべてが対象であり、上部工下端も+1.8ｍと低いたを露出させた箇所に関して鉄筋径を測定し、元の鉄筋めに潮位による作業時間および作業性を考慮する必要

径を 100%とした時の腐食率との差である残存率があった。
1 期工事においては梁下100cm に設定した。

95%(小梁中央部主筋)もしくは 80％(その他部分)を下移動や梁の作業においては適していたが、床版作業時回っている鉄筋に関しては補強の対象とし、補強鉄筋に作業床を別途用意しなければならず、また、平均水(同径)を溶接にて取付けた(写真 2)。

面が+1.1ｍであるため作業時間が短い日もあったことから、2 期工事では梁下 80cm に設定した。移動や梁下作業では不便を感じたが、床版部の作業効率が上がったことと、潮位による作業時間が大幅に増えたことで
写真 2 補強鉄筋溶接(D16)

作業環境としては改善できた。
足場の構造についても、1 期工事では鋼管杭にブラ3.3.ひび割れ補修工

ケットを溶接して角鋼管およびエキスパンドメタルを事前調査によって確定したひび割れに対して補修組み合わせて設置した。しかし、角鋼管が長く重いこを実施した。
ひび割れ幅 0.2～1.0mm 未満においてはひとと、施設への出入り口が狭いこと、潜水士が組むがび割れ注入工を、幅 1.0mm 以上ではひび割れ充填工が潮位に左右される等で架設・撤去に時間を要した。そ採用された(図 4)。使用材料は断面修復工と同様に電こで、2 期工事では吊り足場に変更した(写真 1)。1 期

気防食を適用する桟橋部には電気防食用補修材を、セ工事では断面修復の数量も多かったことから立ち上げ

ル部にはポリマーセメント系補修材を使用した。

式を採用したが、2 期工事では断面修復が少なくなったので吊り足場でも可能と判断したことにもよる。吊り足場設計時にも予めアンカーを打つ場所、単管位置
およびエキスパンドの配置も図面上で設定しておき、単管間隔も狭くして作業時間を限りなく短くすること

図 4 ひび割れ注入工と充填工で、短期間で安全に仮設することが出来た。

3.4.電気防食工適用する電気防食方式は、外部電源方式のうち線状陽極方式（チタンリボンメッシュ方式）とした。チタ
ンリボンメッシュ方式は、高純度チタンをエキスパン
写真 1 桟橋下出入口・吊り足場(2 期)

ドメタルリボン状に加工し、白金族酸化物を焼付コー
ティングした陽極を電極とする外部電源方式の電気防3.2.断面修復工

食工法である。

事前調査により決定した範囲の断面修復を実施した。断面修復材は 2 種類選択した。セル式上部工コン
クリートは電気防食を適用しないので、防錆能力等を重視しポリマーセメント系の補修材を、桟橋式は断面
修復後に内部鉄筋の電気防食を適用するため電気抵抗の低い補修材料を使用した。
断面修復時に鉄筋の腐食が進行している箇所では、チタンリボン
メッシュ陽極

その腐食量から鉄筋の補強の要否を検討した。応力度
図 5 チタンリボンメッシュ陽極を使用した外部電源
方式からの必要鉄筋量に対して使用鉄筋量による差を腐食しろ分と考えて算出した結果、法線直角方向の小梁中4

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2016 年 12 月

図 5 に示すように電源装置の(＋)側にチタンリボン

る鉄筋も存在し、その際には導通用の鉄筋を設置する

メッシュ陽極、(－)側に鉄筋をつないで所定の電流をことで確認できる範囲の全ての鉄筋の導通を確認した。

流し、モニタリング装置を設置し防食効果を確認する。

また陽極鉄筋間絶縁確認(電位差 10mV 以上)も確実

施工は図 6 の施工フローに示すように、上部コンクに実施した。電気防食は陽極からコンクリートを媒体

リートにチタンリボンメッシュ陽極を埋め込み、そのとし鉄筋に電流が流入して防食状態となるため、陽極

陽極から鉄筋に対して電流を流すまでの工程である。

鉄筋間が導通すると短絡状態となり電気防食回路は成まず上部コンクリート表面に陽極を設置するための溝立しない。個々の陽極他、コンダクターバー接続後のの位置をマーキングし、その位置にカッターで縁切り

陽極群に対しても絶縁確認を実施し、確実な電気防食をして溝内をはつり出した。この際、照合電極や排流・回路の形成に努めた。

測定端子の埋設位置もはつり出した。溝内に電気防食

さらに仮通電試験を実施し、各回路において防食電用のモルタルを充填しながら陽極を設置し、陽極と陽流が流れ、鉄筋の電位が卑方向に変化することを確認

極とをコンダクターバー(チタン製薄肉の帯板材)に接して回路の成立を確認した。

続して同様にモルタルで埋め戻した。桟橋上部に電源

最後に通電電流調整試験を行った。同試験は通電電装置を設置し、電源装置から陽極や排流･測定端子、照流を段階的に変化させ、100mV 分極を得る通電電圧･電合電極までを配線配管で接続した後、通電調整を実施

流値を確認し電気防食を稼働させた。しばらく電気防した。

食した後、防食電流遮断直後の鉄筋電位と、24 時間程

事

前

施

工

調

査

品質管理

度放置した後の鉄筋電位との差（復極量）が 100mV 以（試験および検査）

工上あることを全ての回路において確認し完成とした。

鉄 筋 間 導 通 確 認 試 験
マ

ー

キ

ン

グ

工
※鉄筋間導通確認試験は断面
修復箇所も実施

4. 下部工鋼材補修

排流端子・測定端子設置工

下部工の補修は主に腐食抑制対策である。腐食対策

鉄 筋 間 導 通 確 認 試 験
照 合 電 極 設 置 工(防食)は一般的に採用されている、上部工下端～

照合電極作動確認試験
溝
金

切
属

片

削
除

L.W.L.-1.0ｍ間を被覆防食、被覆防食以深を電気防食

工去という組み合わせで実施した。ただし、セル背面と桟工

橋部に関しては海底面が L.W.L.より上方にあるため、
リボンメッシュ陽極設置工

上部工～海底面間を被覆防食、海底面以深を電気防食という組み合わせにした。被覆防食は対応年数と経済

コ ン ダク タ ーバ ー 設置工
陽 極 間 導 通 確 認 試 験性を考慮した結果、ペトロラタム被覆が採用された。

陽極鉄筋間絶縁確認試験
配

線

・

配

管

工

電気防食は港湾鋼構造物の防食方法として最も採用さ

仮
通
電
試
験
（ 回 路 構 成 確 認 ）れているアルミニウム合金陽極を使用した流電陽極方

電 源 ユ ニ ッ ト 設 置 工
通

電

調

整

試

式が採用された。

験

復極量確認試験(出来形管理)

通

電

開

始

4.1.ペトロラタム被覆(セル矢板)
図 6 電気防食施工フローペトロラタム被覆は、ペトロラタム系防食材が鋼材と腐食環境(水分と酸素)を遮断することと自身の持つ品質項目は鉄筋間導通確認試験を慎重に行った。上腐食抑制剤の作用で防食効果を発揮し、FRP 保護カバ

部工内の鉄筋はすべて電気的に繋がっているという前ーがペトロラタム系防食材を保護することでシステム

提で電気防食が採用されるため、実際に鉄筋間の電気的な防食効果を得ることができる。鋼矢板の素地調整

的導通(電位差 1mV 未満)があるかを確認する必要があ

後、保護カバー固定用のスタッドボルト付ベースプレる。通常行われる排流・測定端子と鉄筋間、各端子間ートを水中溶接し、ペトロラタム系ペーストを塗布しの導通確認の他、断面修復時に露出した鉄筋に関してた。その後、内面にペトロラタム系シートを貼り付けも導通確認を実施した。実際に腐食により絶縁していている FRP 保護カバーを鋼矢板に設置し、ナットにて
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2016 年 12 月

締め付け固定した。ボルト・ナットの防食として樹脂(5mm 厚)が鋼材と腐食環境を遮断するために防食効果

製ボルトキャップ（内部には水中硬化形エポキシ樹脂が得られる。(写真 5)充填）を装着した。カバー上下に水中硬化形エポキシ樹脂を充填し内部に水や酸素が侵入しないよう端部処理した(写真 3)。
写真 5 水中硬化形被覆 塗布・完成
4.4.電気防食(セル矢板・セル前杭)(水中設置)
アルミニウム合金陽極(2.0A×50 年型)をクレーン

写真 3 ペトロラタム被覆 施工前・完了

にて海水中へ吊下げ、矢板および鋼管に水中溶接によ
4.2.ペトロラタム被覆(桟橋鋼管杭)り取り付けた。矢板に取り付ける場合は通常取付金具

ペトロラタム被覆の適用事例では鋼管杭が圧倒的(溝形鋼)は使用しないが、陽極が大型であり矢板の継に多い。本施設ではセル後杭および桟橋鋼管杭に適用手に接触してしまうことから鋼管杭への取付と同様にした。鋼管杭表面の素地調整後、ペトロラタム系ペー

取付金具を使用した。また、現地での作業性を考慮しストを塗布し、ペトロラタム系テープを巻き付けた。

て取付金具を取り付けた状態で納入することとした。

その上に保護層として FRP 保護カバーをボルト・ナッ(写真 6)

トにて締付固定した。桟橋部の鋼管杭は組杭であり斜杭と斜杭との間に隙間が無く、テープを巻き付けることが出来ない。そうした箇所はテープを切り貼りして防食層を形成し、FRP カバーもその形状に合うよう現地加工してペトロラタム系防食材が鋼材に密着し暴露

写真 6 水中設置用陽極 納品時・取付後されないように保護した。(写真 4)4.5.電気防食(セル矢板･セル後杭･桟橋杭)(土中埋設)
本対象はセル背面と桟橋部となるが、上部工から海底面間はペトロラタム被覆を施すため、電気防食対象
写真 4 ペトロラタム被覆 施工前・完了

範囲は土中部のみとなる。陽極自体も海底土中部に設置することを前提に設計されており、0.4A×50 年型

4.3.水中硬化形被覆(セル矢板結合部・セル前杭)(環境抵抗 150Ω･cm)を採用した。海底土をジェットポ

セル前杭は杭頭部の半周が露出し、もう半分は防舷ンプで掘削して陽極を置き、鋼管杭・鋼矢板と丸鋼で材取付基礎内に入り込んでいるため、FRP 保護カバー

電気的導通を取り、埋戻した。(写真 7)を取り付けることが困難であり、その範囲において水中硬化形被覆が採用された。また、セルとアークの接合部において当板やリベットが存在し、ペトロラタム
被覆を適用することが困難であると判断されたため、水中硬化形被覆が採用された。水中硬化形被覆は耐用

写真 7 土中設置用陽極 施工時・取付後

年数がペトロラタム被覆より劣るが、複雑な形状の構
5．まとめ造にも適用できるという長所があることから採用されることも多い。鋼材表面を水中サンドブラストにより本工事は施設の稼働を約 2 年間中止した状態で施工

素地調整を施し、水中硬化型エポキシ樹脂をウェットを実施したので工事関係者のみが使用できる環境にあハンド法にて塗布した。鋼材に強固に密着した樹脂った。しかし、多工種重複により施設上部には作業車・
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通勤車・仮設事務所・加工場・資機材置場が混同して

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2016 年 12 月

6.謝辞いる状態であり、結果的には非常に狭い範囲の中で施本補修設計・工事を遂行するにあたり、国土交通省

工せざるを得ない状況にあった。多い時では桟橋下に

九州地方整備局博多港湾･空港整備事務所、
株式会社日50 人近い人員が各々の作業をするという状況もあっ

本港湾コンサルタント、株式会社不動テトラ、株式会

た。桟橋上部工補修は潮位によって作業時間が異なる

社本間組、株式会社大本組、宮川建設株式会社の方々ため日々作業時間のズレが生じるとともに、粉じん･には多大なるご協力を賜りました。記して心より感謝

騒音もあり、技術員・作業員の健康管理にも注意を払申し上げます。

った。ただし、施設が工場地帯の中央にあり、桟橋下

また、事故も災害もなく、安全に完工して頂いたすも閉塞された空間であったことから、周辺第三者へのべての工事関係者各位に敬意を表します。

考慮は少なくて済んだことは助かった。
工事期間は約 2 年間であったが、実際には 3 期に分かれて実施しているため各々の工期は数ケ月で、非常にタイトなスケジュールで進行した。特に、桟橋上部工の劣化が著しいブロックと腐食による貫通孔が原因で鋼管杭が座屈したブロックは上部工自体の造り替えに変更になったこと、桟橋鋼管杭の防食方法が変更になったこと、その他さまざまな設計変更が重なり大きく工程に影響を与えた。また、工事期間は東北復興により九州地区の作業員・潜水士・リース品・建設機材・
仮設現場事務所に至るまで非常に不足している時期と重なったにも関わらず、元請から下請、作業員まで全員が一丸となって工事を仕上げられたと感じている。
工種が輻輳する中でも連絡調整を怠らず、譲り合って協力ができ、事故も無く完成できたことは、全ての工事関係者の努力の賜物である。

7

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REPORT

No.51

2016 年 12 月

東北電力株式会社新仙台火力発電所殿に適用した鉄イオン供給装置
および各種鉄イオン供給装置の紹介
東北支店（旧）東京支店（現）⑧2011 年 4 月

第１章 新仙台火力発電所鉄イオン供給装置

鈴木達朗

被災した鉄イオン供給装置を当社指定工場に引き取り、修理した。

⑨2011 年 11 月

1. 概要

鉄イオン供給装置修理品を納入し、1 号機復水器に鉄イオン供給を再東北電力新仙台火力発電所殿 2 号機復水器の管板面および冷却管管端部を定電圧手動方式にて電開した。

気防食していたが、防食状態の制御と管理が難しく⑩2011 年 11 月 2 号機は廃止となった。

チューブリークが発生した。そのため、電位分布試⑪2015 年 9 月

1 号機廃止に伴い鉄イオン供給を停止した。

験や抜管試験により腐食状況を調査し、定電位自動以下に各履歴の詳細を示す。

制御方式による電気防食および鉄イオン供給の併①復水器の冷却管は黄銅材とチタン材が混在して用により、防食管理を行った。また、東日本大震災

により、鉄イオン供給装置が使用不能となったため、 いる。黄銅材の防食電位（上限）とチタン材の破壊
工場に引き取り再利用可能部品と修理品を仕分け（水素脆化）電位（下限）の範囲にて厳密な電位制た後に組み立て復旧した。復旧品を現地に納入し、御を行わないと適正な防食管理が行えない。手動切早期に運用を再開した。

替方式は電位制御機能を有していないため、定電位
自動制御方式への更新が必要であった。また、当時
は電気防食装置の維持管理の認識が薄く、当社から

2. 履歴①1973 年 6 月②2006 年 6 月

2 号機復水器を手動切替方式にての PR 不足もあり、専門業者による装置の点検は実

電気防食の運用を開始した。

施されていなかった。さらに電気防食装置の効果対

2 号機復水器にてチューブリーク

象外である冷却管奥部は防食対策が実施されていが頻発した。リークに関する原因なかった。

究明および対策検討のため、2 号②チューブリークが頻発し、これ以上進行すると復機復水器にて電位分布試験を実施

水器の使用に支障を来たす状況であった。早急な電した。

位分布確認試験（写真 1）の実施と対策の検討が必③2007 年 10 月～2008 年 2 月

要となり、定期検査期間中に急遽実施となったため

2 号機復水器に対し仮設槽型鉄イ

夜間作業にて行った。試験の結果、既設の電気防食

オン供給装置を試験的に運用した。 装置では電位制御が不十分で異種金属接触系への④2008 年 3 月～2011 年 3 月

電気防食管理が難しいため、定電位自動制御方式へ

可搬式槽型鉄イオン供給装置を設の更新および管板面への照合電極の設置（写真 2）置し、運用した。

を行うこととなった。さらに、写真 3 の冷却管内面⑤2008 年 5 月～2011 年 3 月の腐食状況により、鉄イオン供給装置の併設も実施

2 号機復水器を定電位自動制御方

し、冷却管奥部の防食対策とした。

式に更新し、電気防食を行った。
⑥2011 年 3 月 11 日
東日本大震災の津波で新仙台火力
発電所殿は甚大な被害を受けた。
⑦2011 年 3 月 30 日
鉄イオン供給装置の被災状況を調査・対策検討した。

写真 1
8

電位分布試験

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No.51

2016 年 12 月

手動切替方式の電位制御では困難を伴うため、定電位自動制御方式（写真 6）に更新した。

写真 2

管板面への照合電極設置
写真 6

定電位自動制御方式直流電源装置⑥⑦東日本大震災により鉄イオン供給装置は転倒し（写真 7）、使用不能な状態となった。電気防食装置も浸水し、使用不能な状態となった。新仙台火力発電所殿は鉄イオン供給の重要性を認識してお写真 3

冷却管内面腐食状況

り、早急な復旧を希望された。そこで直ちに鉄イオ③鉄イオン供給装置効果検証のため、仮設槽型鉄イン供給装置を引き取り、当社指定工場にて可能な限

オン供給装置試験的に運用した（写真 4）。さらに、

り迅速に復旧することとした。

自主点検による手動切替方式による電気防食装置の細かな電位調整も功を奏し、チューブリークが停止した。この実績により、鉄イオン供給装置が採用されることなった。

写真 7

鉄イオン供給装置被災状況⑧当社指定工場にて破損した鉄イオン供給装置を再利用可能部品と修理品を仕分けた後に組み立て
写真 4

仮設槽型鉄イオン供給装置デモ復旧した。

④鉄イオン供給装置を（写真 5）に示すトレーラー
にて運搬可能な方式とし、2 号機復水器だけではな
く、1 号機復水器にも鉄イオン供給を行った。

修理前
写真 8

修理後
鉄イオン供給装置修理状況（再利用可能部品）電解槽胴部および内部部品、基
写真 5

可搬式槽型鉄イオン供給装置

礎架台、電導金具および付属品、サイトフロー、健⑤管板面および冷却管管端部について良好な防食

全な配管状態を常時維持するには厳密な電位制御が必要で、（修理品）直流電源装置、流量計、電解槽蓋部、手9

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摺、圧力計、ストレーナ、ケーブルおよび電線管、

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No.51

2016 年 12 月↓

破損の認められた配管

フレキシブルパイプ配管⑨復旧した鉄イオン供給装置を納入し、1 号機の運↓転再開に合わせて運用を開始した。再生利用可能な

入力側配線、配管部品を活用することで、震災後 8 か月の短期間で運↓用を再開できた。

通電、通水試運転↓
運用開始↓
鉄電極寿命に伴う鉄電極交換
自主点検による定期的なアフターサービス
4. 結果およびまとめ

写真 9

鉄イオン供給装置復旧（1）鉄イオン供給と定電位自動制御方式電気防食の併用により、復水器水室管板面および冷却管奥部

3. 施工フローを適切に防食管理できた。
（2）定期的なアフターサービスにより、客先と良可搬式鉄イオン供給装置の施工フローを以下に示す。

好なコミュニュケーションが取れるとともに状況（設置当初：震災前）

変化やトラブルに迅速に対応できた。
（3）震災時も迅速な対応ができ、8 か月後には運現地調査、打合せ、設計用を再開できた。

↓
工場製作・組立（4）ユニットを工場で組み立て現地納入するため、↓現地作業が短期間であり、すぐに運用開始できる。

現地搬入、据付、鉄電極挿入（5）鉄電極（写真 10）も工場にて組立納入するた↓め、現地では、電解槽の開放清掃および閉止と鉄電

海水配管取合点加工、フレキシブルパイプ配管

極の撤去・挿入（写真 11）のみの短期間作業である。

↓
入力側配線、配管↓
通電、通水試運転
↓
運用開始
↓

写真 10

鉄電極寿命に伴う鉄電極交換

鉄電極装置

自主点検による定期的なアフターサービス（震災後復旧）
現地調査、打合せ、修理品仕分け検討↓
工場製作・組立↓
写真 11

現地搬入、据付、鉄電極挿入
10鉄電極装置挿入状況

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5. 結言

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電気防食は冷却管内表面に防食電流を供給する

本装置は、2006 年に東北電力株式会社新仙台火ことにより、電気化学的に腐食を抑制する方法であ

力発電所技術 G 殿からの腐食検討依頼の対応からる。しかし、冷却管は管径が細く、内奥部まで効果

始まり、2015 年の 1 号機廃止まで運用した。

的な防食電流が届かない（図 1）。そこで、鉄イオ十分な防食効果を発揮し、新仙台火力発電所殿の電ン供給による銅管表面の保護皮膜形成を行う技術

力供給に微力ながら貢献できたものと考えている。

が採用される場合が多い。

また、東日本大震災における関係各位の懸命な復旧作業には非常に感動したことが思い出となって

2. 鉄イオン供給の方式

いる。

従来、鉄イオン供給の方法は硫酸第一鉄という薬本装置が 9 年間大きなトラブルもなく運用でき品を海水取水口から投与する方法が一般的であったのは、東北電力株式会社新仙台火力発電所殿およた。その量は 0.5ppm×2 時間/日×2 週間の間に高び関係会社殿の熱心なご指導、ご協力があったゆえ

濃度鉄イオンを間欠注入するものであったが、薬品と考える。

投与に対する環境配慮や注入作業に人力が必要とあらためて、東北電力株式会社新仙台火力発電所

なるなどの問題点があった。そこで電解式による鉄殿および関係会社殿に心から御礼を申し上げたい。

イオン供給が行わるようになった。
2.1.電解式鉄イオン供給の原理

第2章

各種鉄イオン供給装置の紹介

1. はじめに第 1 章では、東北電力株式会社新仙台火力発電所
殿における槽型鉄イオン供給装置について紹介した。鉄イオン供給装置は、その他にも種類がある。
本章において鉄イオン供給装置の原理および各種
鉄イオン供給装置の紹介を行う。
アルミニウム黄銅管が使用されている復水器や熱交換器の冷却管は、高流速で流れる海水の乱流に

図 2 電解式鉄イオン供給の原理
図 2 のような回路において海水中で鉄電極板により、金属表面の不動態皮膜（酸化皮膜）が破壊さ直流電流を通電すると陽極部側の鉄電極板から鉄れ、腐食が進行する。冷却管が腐食により開孔する

イオン Fe2+が溶出する。さらに鉄イオンは陰極部側と復水器や熱交換器の機能を損ない、発電設備などで生成された OH－イオンと O2 とが結合して水和の運転に支障をきたすこととなる。

酸化鉄 FeOOH となる。これが冷却管内面に鉄皮膜として付着する。

防食対策としては、電気防食および鉄イオン供給

一方、陰極部では海水中に含まれる Mg や Ca がが併用されている。

電解スケールとなって析出する反応が起こる。電解スケールが過度に生成することを防止するために
当社では通電電流のプラス、マイナスの極性を一定時間毎に切り換える極性変換回路を採用している。
陰極部の電解スケールの成長が過大になる前に通電電流の極性を切り替えて陰極を陽極にし、スケー
ル分を除去してしまう自己クリーニング効果を有している。また、極性変換によって 2 枚の鉄電極板が同じように溶解消耗するため、高効率の鉄電極寿
図1

冷却管内面の防食効果

命管理が可能となっている。
11

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2.2.電解式鉄イオン供給の濃度

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2.3.電解式鉄イオン供給装置の種類
鉄イオン供給装置は適用する対象機器に応じて 4

硫酸第一鉄の注入は高濃度間欠注入であるが、電解式鉄イオン供給は低濃度連続注入を基本とする。

種類のシステムが商品化されている。（図 4）

一般的な仕様は、機器の開放清掃のあと初期皮膜形成濃度として 0.03ppm×1 ヶ月注入し、その後常用運転濃度として 0.01ppm を連続注入する。硫酸
第一鉄の場合の 0.5ppm に比べて約 1/20～1/50 の濃度である。図 3 左から鉄イオン供給を長く行うほど腐食が減少することが分かる。
また、図 3 の右から 0.5ppm×2ｈ/日の高濃度間欠注入と 0.03ppm の低濃度連続注入の効果はほぼ同等であることがわかる。
電解式鉄イオン供給における鉄イオン供給濃度
写真 12の調整は、通電電流の調整により行う。常に一定の電流を供給することにより、鉄イオン供給濃度は一電解式鉄イオン供給装置の種類（1）槽型鉄イオン供給装置

定に制御することができる。

電解槽を設け槽内で鉄電極を電解して生成した鉄イオンの供給濃度は（1）式に示すように対象

鉄イオンを供給する。鉄電極の交換時は海水本管かとなる海水系の処理海水量に反比例し、通電電流にら装置を切り離して作業することが可能であるた比例する。

め、プラントを停止する必要がない。装置の設計自また、鉄電極の消耗量は（2）式に示すように通由度が高く、あらゆる対象に適用が可能であり、4電電流に比例する。

種類のうち最も優れたシステム性能を有する。一方、C ＝I ÷（V ×Q）

（1）

ポンプやストレーナなどの付帯設備および圧力計

W ＝

I ×

Q

（2）

や流量計などの計装機器が必要となりコストは高ｈ÷C ：鉄イオン供給濃度（ppm）

額となる。

I ：通電電流（A）（2）複合型鉄イオン供給装置

V ：海水流量（㎥/ｈ）

復水器や熱交換器の水室内に鉄電極を設置する

Q ：鉄の理論電気量 0.96（A・ｈ/ｇ）

システムである。安価であるが鉄電極取替の際、プ

Ｗ：鉄電極消耗量（ｇ）

ラントを停止する必要がある。

ｈ ：通電時間（ｈ）（3）浸漬型鉄イオン供給装置

このように積算電流計を用いて電流量を管理す

取水口に鉄電極を直接浸漬するシステムである。

ることで、鉄電極の取替え寿命の管理が可能となる。 仮設設備として適用される場合が多く安価である。

図3

鉄イオン供給濃度と腐食量の関係
12

NAKABOH（4）挿入型鉄イオン供給装置

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No.51

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応するために遠隔監視装置を備えている。遠隔監視

海水取水管の中に鉄電極を挿入するシステムで装置は運転状態を常時記録するとともに、異常が認あり、小型の熱交換器に適する。比較的安価であり、められた場合、携帯電話やパソコンに E メールで最も適用実績が多い。鉄電極取替の際、プラントを警報を発報するシステムとなっており、客先および停止する必要がある。

当社の各担当者に同時に届き、緊急対応を迅速に行（5）移動式鉄イオン供給装置

うことが出来る。また、運転情報を記録するデータ

移動用車両に槽型鉄イオン供給装置一式を搭載しーロガー機能も有し、事務所にいながら運転状況をた装置である（写真 12）。複数のユニットを移動し確認することが可能である。

ながら鉄イオンの供給を行う。設置は、対象ユニット近傍のスペースに自走して据付ける。海水配管へ≪参考文献≫の接続は耐圧のフレキシブルホースで取り合い、電・復水器管の耐食性における鉄イオンの連続注入と源は AC200V を仮設分電盤から受電する。鉄イオ

間欠注入との関係／安藤秀一、山口誼、恩田勝弘、

ン供給は 0.06ppm 程度の濃度で約 1 ヶ月供給し、

佐藤史郎、野世渓清

順次ユニットを移動していく。供給は半年に 1 回程・新しい熱交換器細管内面の防食システム（移動式度の冷却管開放清掃後を目安に行う。本装置は据付

槽型電解鉄イオン供給装置（移動式 NAFES）の後に濃度調整し、運転を開始すると無人で稼働する紹介／㈱ナカボーテック

ことになる。万一の故障や停電などのトラブルに対

図4

移動式鉄イオン供給装置

13

鈴木裕之、南正信

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技術開発センター

八木 雄太

全チタン製熱交換器への電気防食の適用

1. はじめに学プラント工場の化学物質製造用の熱交換器がある。

発電所や化学プラント工場などでは多種多様な熱

また熱交換器は構造の違いによってプレート式、シ交換器が使用されており、重要な役割を果たしていェル&チューブ式(単にチューブ式ともいう、以下チる。このため冷却水により熱交換器に腐食が生じ、ューブ式と称する)、フィンチューブ式などに分類さ機能や安全が低下すると大きな損害を受けることれるが、電気防食の対象となるのはチューブ式が圧になる。そこで熱交換器にはさまざまな腐食対策が倒的に多い。

講じられている。近年は耐食材料による防食が多く、 2.2.チューブ式熱交換器の構造
チタンやステンレス鋼が使用されている。特にチタ

図 1 にチューブ式熱交換器の模式図、図 2 に熱交

ンは常温の海水･淡水環境下では非常に耐食性に優換の仕組みを示す。チューブ式熱交換器は胴体、水れるため、他の腐食対策を講じなくてもよく、また室、折返水室、管板、冷却管などの部品で構成され密度が鉄系や銅系金属に比べ小さいことから、製造、 る。数百から数千本の冷却管を二枚の管板で固定し設置、メンテナンスなどのコスト低減を目的に熱交

胴体の中に収め水室で蓋をする構造である。構成部

換器への適用が増加している。従来の熱交換器にお品の材質は胴体、水室および折返水室はライニング

いても冷却管の一部にチタンが用いられることは鋼、管板および冷却管は黄銅と一部にチタンが使用あったが、最近は冷却管と管板をすべてチタンにしされているものが一般的である。ただし近年は管板た全チタン製熱交換器が登場している。ただし、「全および冷却管がすべてチタンである全チタン製熱交

チタン製」とは冷却管と管板のみを指し、胴体や水換器が増加している。

室は従来どおりライニング鋼材が用いられている。
そのため全チタン製熱交換器はチタン以外の金属に異種金属接触腐食が生じる危険性がある。もし胴体や水室のライニングが損傷した場合、露出した鋼材の面積に対しチタンの面積が非常に大きくなる。
また、海水中においてチタンの電位は鉄の電位より非常に貴であり電位差が大きくなる。大きな面積比と電位差によりライニング損傷部の鋼材には激しい異種金属接触腐食が生じてしまう。そこで本稿では全チタン製熱交換器の腐食対策として電気防食
図 1 チューブ式熱交換器の模式図を適用する場合の目的、注意事項などを述べ、弊社で初めて全チタン製復水器に電気防食を適用した

熱交換の仕組みは復水器などの冷却用熱交換器

事例について紹介する。

の場合、冷却水は水室にある入口配管から取り込まれ冷却管内側を通り折返水室で折り返されて再び

2. 電気防食が適用される熱交換器

冷却管内側を通り水室にある出口配管から排出さ2.1.熱交換器れる。冷却水が複数回折り返されるタイプや逆に一熱交換器は温度の異なる二つの流体間で熱を交換

度も折り返されないタイプもある。一方、被冷却体するために使用される機器で物質の加熱や冷却をお(プロセス流体)は胴体にある入口配管から取り込ま

こなう目的で用いられる。復水器などの産業用の大れ冷却管外側を通り胴体にある出口配管から排出型設備から自動車のラジエータなどの小型部品までされる。

さまざまな種類がある。熱交換器の中で電気防食の適用事例が多いのは産業用で、発電所の復水器や化14NAKABOH

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管を熱交換器に接続することが多いが、この場合はステンレス鋼管と防食対象を絶縁せず必ず導通させなければならない。また各種センサも防食対象と導通させる必要がある。
4. 全チタン製熱交換器の電気防食設計
外部電源方式の電気防食システムの設計において

図 2 チューブ式熱交換器の熱交換の仕組み

は直流電源装置の定格出力、通電電極の数量･配置
3. 全チタン製熱交換器における電気防食の目的とを算出･決定する。直流電源装置の定格出力電流は、

注意事項

防食対象面積･塗装はく離率･所要防食電流密度な全チタン製熱交換器において電気防食の対象となどから計算される防食電流とロス面積･ロス電流密るのは水室などに使用されている鋼材である。一般度から計算されるロス電流より決定される。通電電

的に海水中で鋼材を電気防食する場合、鋼材の電位極の数量･配置は直流電源装置の定格出力電流と電を防食電位である-770 mV vs. SCE より卑に分極す

流分布より算出･決定される。全チタン製熱交換器

る。鋼材の電位を-770 mV vs. SCE より卑にするとの場合、所要防食電流密度の設定、ロス電流の算出

いうことは鋼材と電気的に接触しているチタンもがもっとも重要となる。所要防食電流密度とは対象同程度の電位に分極されることになる。しかしチタ

金属を防食するために必要な電流密度のことで金ンは常温の流動海水中において電位が属の種類･環境条件によって適切な値を設定しなけ-750 mV vs. SCE より卑になると水素脆化する可能ればならない。特に防食対象が流動環境下にある場性がある(1)。水素脆化とは原子状水素が金属内部に合は溶存酸素の供給速度が増加するため静止水中吸蔵されると引張強度や硬さに変化はないが伸びより大きな電流密度を設定する必要がある。流動環や絞りなどの延性が著しく低下する現象である(2)。

境下における所要防食電流密度の設定方法は複数脆化しているときに引張応力が加わると割れが発提案されている(3),(4),(5)が、熱交換器においては(1)式

生してしまう。つまり全チタン製熱交換器において(6),(7)を採用することが多い。

は鋼材を防食電位まで分極することができない。そi p( flow)  73  144V 0.4のため鋼材の通電電位を自然電位付近(1)(-500 ~ -600 mV vs. SCE)に維持し、異種金属接触腐

ここで ip(flow)は流動環境下における所要防食電流密食を防止することが電気防食の目的となる。つまり度、V は流速である。また、ロス電流とは防食対象

鋼材の自然腐食は許容することになる。全チタン製

以外の金属に流入してしまう電流のことである。ロ

熱交換器の電気防食においては電位を正確に制御

ス電流を適切に算出しないと直流電源装置の電源容する必要があるため外部電源方式の電気防食シス量が必要以上に大きくなり低効率、不経済となってテムの適用が絶対条件となる。ただし外部電源方式

しまう。全チタン製熱交換器においてはチタン管板の場合、電食について注意が必要となる。絶縁しておよびチタン冷却管に流入する電流がロス電流とな設置された配管、各種センサなどが腐食する場合はるが、冷却管へ流入する電流がロス電流の大部分を

電食の可能性がある。特に全チタン製熱交換器にお占める。そのため冷却管内面の電流到達距離の設定

いては電気防食の電流が大きくなる傾向があるたが重要となる。冷却管内面の電流到達距離は(2)式よめ電食の発生確率が高くなり腐食量も大きくなるり算出する。

と考えられる。電食を防止するためには①防食対象と導通させる、②流入する電流を低減させるという

DRp 12E
1)  cosh1 ( x )}L   {D  (24
Em

二つの方法がある。①はケーブル線などで防食対象

ここで L は電流到達距離、D は管内径(直径)、Rp はに接続すればよく、②は絶縁性の高いライニングをチタンの分極抵抗、は環境抵抗率、Ex は管端部の施せばよい。近年はライニングのないステンレス鋼

電位変化量、Em は L 点での電位変化量である。
15(2)

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(2)式は塗装鋼管内面における陽極の取付け間隔をなるため水室ごとに制御する必要がある。本システ算出する式(Morgan 式)(8)を変換した式で、管内面のムにおいては制御ユニットを水室数とおなじ 8 つ

電流到達距離の算出に流用している。また、ロス電に分割している。図 4 に電気防食システムの模式図

流密度は金属によりそれぞれ設定されるが、チタンを示し、以下に各部品の用途、仕様、特徴などを示の場合は電位を-600 mV vs. SCE までカソード分極す。

するのに必要な電流密度として 0.4 A/m2 を用いる。

5.2.1.通電電極

この電流密度は経験値である。

防食電流を供給するための電極で防食対象の対極となる。チタンに白金めっきした難溶性電極を用い

5. 全チタン製復水器への電気防食システムの適用た。防食対象に絶縁して取り付け、直流電源装置の5.1.対象設備

正極に配線した。一本当たり 10 A 連続出力して寿対象設備は海外 80 万 kW 石炭火力発電所でリプレ

命は 5 年である。

イスされた発電ユニット内にある全チタン製復水5.2.2.照合(参照)電極器である。本発電所は熱帯気候に立地され、6 月か防食対象金属の電位を測定するためのセンサで防ら 9 月に雨が非常に多く、一年をとおして日平均気

食対象に絶縁して取り付け、電位測定装置(電位差

温が 20 ℃以上、平均湿度が 70 %以上という高温多計)の負極に配線した。海水中において安定した電湿地域にある。復水器はタービン建屋の地下一階か

位(-1000 mV vs. SCE)を示す耐久性のある亜鉛照合

ら地上一階にまたがって設置され、図 3 に示すとお電極を用いた。

り Condenser(A)、Condenser(B)の二つのユニットか5.2.3.排流端子および電位測定端子らなる。各ユニットには Line(A)、Line(B)の二つの防食対象にケーブル線を取付けるための接続部品

冷却ラインがあり、冷却管および管板はチタン、水で防食対象に導通して設置した。排流端子からのケ

室はゴムライニング鋼である。プロセス流体は蒸気、 ーブル線を直流電源装置の負極に配線し、防食対象
冷却水は海水で一基あたりの冷却水流量はと通電電極の回路を形成させた。また電位測定端子31070 m /min である。
Condenser (A)からのケーブル線を電位測定装置(電位差計)の正極に配線し、防食対象と照合電極の回路を形成させた。

Condenser (B)Line (A)Line (B)Line (A)Line (B)

Inlet
Water box

Inlet
Water box

Inlet
Water box

Inlet
Water box

5.2.4.直流電源装置
本システムにおいては 8 つの制御ユニットを持ち、すべての制御ユニットの定格出力を 30 V×100 A とした。電位を測定しながら、その電位が一定となる
よう出力電流を自動で調整する定電位自動制御を採用している。また照合電極自動選択機能により二Cooling
Flow

Cooling
Flow

Cooling
Flow

Cooling
Flow

本の照合電極のうち貴な電位が測定された照合電極を自動で選択し、制御用照合電極に切替えることができる。制御ユニットと分離された電位監視装置

OutletWater box

OutletWater box

OutletWater box

OutletWater boxが搭載されており、電位を常時監視し、電位が所定の電位範囲から逸脱した場合は警報が発令される。
また通電電極の限界発生電流(10 A/本)を超えた場合

図 3 海外 80 万 kW 発電所の全チタン製
復水器の模式図
5.2.電気防食システムの構成

またはユニット定格出力電流(100 A/ユニット)を超

本復水器の電気防食システムには外部電源方式をた通電電極またはユニットを自動で停止させること採用しており、通電電極、照合(参照)電極、排流端ができる。高温多湿環境を考慮し、温度センサ付き

子、電位測定端子および直流電源装置などから構成

クーラーおよび湿度センサ付きスペースヒータを設されている。復水器は各水室で流速、水温などが異置し、筐体の保護等級は IP52 とした。

えた場合にも警報が発令され、同時に異常の発生し16

NAKABOH＜直流電源装置＞

No.51

2016 年 12 月

8 制御ユニット

制御ユニット－REPORT＋

電位監視 ＋
装置－

制御ユニット－

水室①＋電位監視 ＋
装置

・・・・・・・－

制御ユニット－＋

水室②電位監視 ＋
装置－

水室⑧・・・・・・・・ ・
8 水室

：通電電極

：排流端子

：照合電極

：電位測定端子図 4 全チタン製復水器に適用された外部電源方式電気防食システムの模式図

5.3.電気防食システムの健全性、設計の妥当性およ対象の電位の経時変化を示す。運転開始から約 1 ヶび防食効果の確認

月間は-700 mV vs. SCE より卑を示すことがあった

5.3.1.気防食システムの健全性

が、設定電位を微調整することにより、すべての水

電気防食システムの設置完了後、復水器が通常運室において電位を電位範囲基準内に制御すること転している状態で機能確認試験、シーケンス試験ができた。チタン冷却管および管板を水素脆化させ(動作試験)、性能試験を実施した。機能確認試験でず、鋼製水室の異種金属接触腐食を防止することがは絶縁抵抗測定、配線接続チェック、各通電電極のできているといえる。

発生電流測定、出力電流の変化に対する通電電位の-400

Potential / mV vs. SCE

追従性確認などにより各部品の機能および部品間の接続に問題がないことを確認した。シーケンス試
験では中央制御室からの起動信号を直流電源装置が受信したとき電気防食システムが正常に起動す
ることを確認した。また、各種異常(ブレーカーのトリップ、ヒューズの溶断、通電電極の不良、電位

Z1
Z2
Z9
Z10

{
Condenser (B) {Condenser (A)

-500

Z3
Z4
Z11
Z12

Z5
Z6
Z13
Z14

Z7
Z8
Z15
Z16

-600
-700
-800

異常など)を模擬したときに警報が直流電源装置に

0

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90

Date / Day

表示され、同時に中央制御室に送信されることを確

図 5 電気防食システム運転時の防食対象の認した。性能試験では手動運転時において定電圧制

電位の経時変化

御により定格電流(100 A)が流れることおよび自動運転時において設定電位に対し通電電位が±10 mV以内に定電位制御されることを確認した。

また、図 6 に Z13 照合電極および Z14 照合電極で5.3.2.防食効果および設計の妥当性測定された電位の経時変化を示す。1 から 20 日目(a) 電位までは Z13、21 から 46 日目までは Z14、47 から

全チタン製熱交換器の場合、異種金属接触腐食が85 日目までは Z13 で制御されていることがわかる。

防止され、チタンが水素脆化しない電位範囲に防食

これは貴な電位に測定された照合電極が自動的に対象の電位が維持される必要がある。本復水器にお選択され、制御用照合電極が切り替わっているこ

いては水素脆化についてより安全を期してとを意味する。すべてのユニットにおいても照合-700 ~ -500 mV vs. SCE を電位範囲基準とした。図 5電極が自動的に切り替わっており、照合電極自動に電気防食システムの運転を開始してからの防食切替機能が正常であることが確認された。
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No.51

2016 年 12 月

であると考えている。

-500

Potential / mV vs. SCE

REPORT

Z13
Z14

-550

6. おわりに
全チタン製熱交換器であっても複数の防食法を併-600用することによりメンテナンスの効率化、LCC の低減などを達成することができると考えられる。われ-650

われ防食技術者の使命は設備のオーナー、設計者、
-700
0

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20

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40

50

60

70

80

施工者などに対し、もっとも効果的で経済的な防食90

法およびその組合せを提案し施工することであるとDate / Day

考える。今後もこの使命を達成できるように邁進し

図 6 電気防食システム運転時の Z13 およびていきたい。

Z14 照合電極で測定された電位の経時変化(b) 出力電流

参考文献

図 7 に電気防食システムの運転を開始してからの(1) 正村克身：チタニウム･ジルコニウム、No.2、

出力電流の経時変化を示す。出力電流は大幅な増減

Vol.40(1992)

を繰り返している。チタン表面の汚れ、水温の上昇などによりチタン電位が貴化する(9),(10),(11)(2) 田村博、石原政男：溶接学会誌、No.6、vol.33(1964)

場合は出(3) (財)沿岸技術研究センター：港湾鋼構造物防食･力電流が増加していると考えられる。一方、チタン

補修マニュアル、 p77(2009)

表面の清浄化、水温の低下などによりチタン電位が(4) W. Von. Baeckmann、W. Schwenk、W. Prinz：Handbook

卑化する場合は出力電流が低下していると考えられ

of CATHODIC CORROSION PROTECTION Third

る。出力電流が増減することにより、防食対象の電Edition、p394

位がほぼ一定に維持されるため、定電位自動制御が(5) K.G. Compton 、 J.S. Snodgrass 、 A.M. Reece 、

正常に機能していると判断できる。また出力電流がR.H. Rice ：CORROSION、22-24、No.71(1970)

直流電源装置の定格出力を超えていないことから電(6) 吉川太、下平昌兵、河野幸彦、白水司、浅見徹、

Output Current / A

気防食設計が妥当であったといえる。

曽根幸宏：腐食防食’88 講演集、p157-160(1988)(7) (社)日本防錆技術協会：防錆防食用語辞典、p211

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

Condenser(A)Line(A)Inlet
Condenser(A)Line(A)Outlet
Condenser(A)Line(B)Inlet
Condenser(A)Line(B)Outlet
Condenser(B)Line(A)Inlet
Condenser(B)Line(A)Outlet
Condenser(B)Line(B)Inlet
Condenser(B)Line(B)Outlet(8) John H. Morgan, CORROSION, Vol.15, No.8, 417(1959)(9) 森岡進、梅園昭巳：日本金属学会誌、No.7、Vol.20(1956)(10) 佐 々 木 英 次 ： Zairyo-to-Kankyo 、 475-480 、Vol.46(1997)(11) 鷲頭直樹、升田博之、小玉俊明：Zairyo-to-Kankyo、

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

330-333、Vol.50(2001)

Date / Day

図 7 電気防食システム運転時の出力電流の※ 本稿は配管技術研究協会誌 VOL56. No.1 に掲載

経時変化された内容を一部加筆･修正して転載した。

5.4.今後の点検およびメンテナンス
約 3 ヶ月間の運転データから良好な防食状態を維持していることが確認された。今後も運転データの測定を継続する予定である。また、現地は高温多湿環境であり電気防食システムの各装置･部品の早期劣化も懸念されるため定期的なメンテナンスも必要
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REPORTNAKABOH REPORT№51，2016 年 12 月 2 日発行
編集発行人 篠田 吉央（非売品，無断転載を禁ず）
発行所 株式会社ナカボーテック
技術管理部〒104－0033
東京都中央区新川 2 丁目 5 番 2 号
Tel.03-5541-5826
Fax.03-3555-9300ⓒ2016 NAKABOHTEC CORROSIONPROTECTING CO.,LTD.

第 51 号

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