説明

ボイラー水管の腐食の判定方法及びボイラー水管の寿命の予測方法

【課題】 ボイラーの運転状態にかかわらず、ボイラー水管の腐食の状況を精度よく判定する。
【解決手段】 ボイラー水管1の非加熱金属部分に電気的に接続されている部材2aに第1の測定端子22aを接触させるとともに、ボイラー水管1内に挿入された可動の第2の測定端子13をボイラー水管1の内面に接触させて、第1と第2の測定端子13,22a間のボイラー水管1の電気抵抗を、ボイラー水管1の長手方向に向かって一定間隔毎に測定する。つぎに、ボイラー水管1の長手方向距離に対して、測定された電気抵抗値を対数目盛り上にプロットして折れ線グラフを書いた場合に、折れ線グラフが略フラットな状態にあれば、ボイラー水管1には腐食は生じていないが、折れ線グラフが電気抵抗値が小さくなるような大きな凸ピークを有しておれば、この凸ピークの位置においてボイラー水管1に腐食が生じていると判定する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に、このボイラー水管の電気抵抗を測定することにより、このボイラー水管の腐食の状況を判定するボイラー水管の腐食の判定方法に関するものである。また、この発明は、ボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に、このボイラー水管の電気抵抗を測定することを複数年にわたって繰り返すことにより、ボイラー水管の寿命を予測するボイラー水管の寿命の予測方法に関するものである。
【背景技術】
【0002】
例えば、2ton/h程度の蒸気発生能力を持つ小型貫流ボイラーでは、大型の炉筒煙管ボイラーや水管ボイラーに比べて、ボイラーの蒸発水管(以下ボイラー水管という)に対する熱負荷が高く、かつ、ボイラー水の循環比が低いため、ボイラー水管に腐食事故が起こり易いと考えられている。
【0003】
本発明者らの調査では、国内に設置された小型貫流ボイラーの3%程度がボイラー水管に腐食事故を起こしているものと推定される。そして、この場合の腐食の形態は、そのほとんどのものが、局部電池や酸素濃淡電池の作用によって発生し進行する孔食(点食、ピッチング)であると考えられる。
【0004】
ところで、ボイラー水管に腐食が生じているか否かを確認するには、直接的な方法として、ファイバースコープ(工業用内視鏡)を用いた目視による点検と、間接的な方法として、腐食に影響があるボイラー水中の成分(例えば、pH、塩化物イオン等)の濃度分析による方法とがある。また、本出願人は、これらの方法とは別に、ボイラー水管に腐食が生じているか否かを確認するための装置や方法を提案している(特許文献1)。
【0005】
【特許文献1】特開2006−201150号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ファイバースコープによる目視点検は、見た目による判定であるため、判定結果に個人差が有り、定量的ではないので、これだけでは精度のよい判定はできないという問題があった。すなわち、ボイラー水管内が良好に見える状態でも、その後短期間の内に、ボイラー水管が漏水事故を起こすケースがあった。
【0007】
また、小型貫流ボイラーは、その特性上、必要な時だけ蒸気を発生させることが多く、かつ、多缶設置されている場合が多いことから、個々のボイラーの発停は頻繁であり、ボイラー水の水質が安定しないという傾向がある。このため、ボイラー水中の成分濃度分析によってボイラー水管の腐食状況を判断しようとしても、水質分析結果が大きくばらつくことが多く、これだけでは精度のよい判定はできないという問題があった。
【0008】
さらに、本発明者らの提案に係る特許文献1では、ボイラー水管の腐食がその電気抵抗と関連していることは開示しているが、具体的なボイラー水管の腐食の判定方法についてまでは開示していない。
【0009】
この発明は、以上の点に鑑み、ボイラーの運転状態にかかわらず、ボイラー水管の腐食の状況を精度よく判定できるボイラー水管の腐食の判定方法を提供することを目的とする。また、この発明は、上記ボイラー水管の腐食の判定方法を用いてボイラー水管の寿命を精度よく予測する、ボイラー水管の寿命の予測方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
この発明の請求項1記載の発明は、ボイラー水管の非加熱金属部分に電気的に接続されているボイラー部材に第1の測定端子を接触させるとともに、前記ボイラー水管内に挿入された可動の第2の測定端子を前記ボイラー水管の内面に接触させて、前記第1と第2の測定端子間の前記ボイラー水管の電気抵抗を、前記ボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に測定することにより、前記ボイラー水管の腐食の状況を判定するボイラー水管の腐食の判定方法であって、前記ボイラー水管の長手方向距離に対応させて、測定された電気抵抗値を対数目盛り上にプロットして折れ線グラフを書いた場合に、前記折れ線グラフが略フラットな状態にあれば、前記ボイラー水管には腐食は生じていないが、前記折れ線グラフが前記電気抵抗値が小さくなるような大きな凸ピークを有しておれば、この凸ピークの位置において前記ボイラー水管に孔食が生じていると判定することを特徴とする。
【0011】
高温状態にあるボイラー水管の内面側には、ボイラー水のpH値が適度に高く、かつ、ボイラー水中の溶存酸素濃度が低ければ、黒色の酸化鉄(Fe34)等による電気絶縁性が高く防食効果の充分な保護皮膜(腐食防止皮膜)が形成され、この保護皮膜によってボイラー水管は腐食(孔食)から保護される。ところが、例えば、何らかの作用(例えば、熱応力等)により、この保護皮膜の一部が破壊されるとともに、このときのボイラー水のpH値が低いか、又は、ボイラー水中の溶存酸素濃度が高ければ、この保護皮膜の破壊部分に局部電池や酸素濃淡電池による孔食が発生し、進行する。この場合、腐食されていない保護皮膜の電気抵抗は大きいが、腐食部分の電気抵抗は小さく、かつ、ボイラー水管等の金属の電気抵抗は、無視できるほど小さい。したがって、ボイラー水管の所定の内面部分とこのボイラー水管の非加熱金属部分(加熱によって金属に変化が生じていない部分)間の電気抵抗を測定することにより、上記内面部分におけるボイラー水管の保護皮膜の状態や腐食の状況を調べることができる。
【0012】
この発明では、第1の測定端子の位置を動かさず、ボイラー水管内の第2の測定端子の位置を、ボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に移動させて、ボイラー水管の長手方向の電気抵抗を一定間隔毎に複数測定する。つぎに、例えば、ボイラー水管の長手方向距離を縦軸にとるとともに、測定された電気抵抗値を横軸の対数目盛り上にとって点をプロットし、これらの点をつないで折れ線グラフを作成する。そして、折れ線グラフが略フラットな状態にあれば、ボイラー水管の内面全体に保護皮膜が形成されていて、ボイラー水管には腐食は生じていないと判定する。また、折れ線グラフが電気抵抗値が小さくなるような大きな凸ピークを有しておれば、この凸ピークの位置において、ボイラー水管に腐食が生じていると判定する。
【0013】
この発明の請求項2記載の発明は、請求項1記載の発明の場合において、前記折れ線グラフで示される大きな凸ピーク中の最小の電気抵抗値が100から102オームの範囲にあれば、前記ボイラー水管には漏水が生じる危険性が高いと判定することを特徴とする。
【0014】
実際のボイラーの腐食状況を調べた結果、ボイラー水管の電気抵抗値が100から102オームの範囲にある部分では、漏水を生じる程度まで、孔食が進行していると考えられるからである。
【0015】
この発明の請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載の発明の場合において、前記折れ線グラフが略フラットな状態にあり、かつ、測定された電気抵抗値が、105オーム以上であれば、前記ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が高く防食性の充分な保護皮膜が形成されていて、このボイラー水管は腐食しにくい状態にあると判定するとともに、前記折れ線グラフが略フラットな状態にあり、かつ、測定された前記電気抵抗値が、105オームより小さければ、前記ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が低く防食性の不十分な保護皮膜が形成されており、このボイラー水管は腐食しやすい状態にあると判定することを特徴とする。
【0016】
実際のボイラーの運転状況を調べた結果、折れ線グラフが略フラットな状態にある場合に、ボイラー水管の電気抵抗値が106オームや107オーム以上あれば、ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が高く防食性の充分な保護皮膜が形成されており、ボイラー水管の電気抵抗値が104オーム程度であれば、ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が低く、防食性の不充分な保護皮膜が形成されていることがわかっている。そこで、折れ線グラフが略フラットな状態にある場合に、105オームの電気抵抗値を目安として、ボイラー水管の電気抵抗値がこの値以上であれば、ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が高く防食性の充分な保護皮膜が形成されており、ボイラー水管の電気抵抗値が105オームより小さければ、ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が低く防食性の不充分な保護皮膜が形成されていることとした。
【0017】
なお、ボイラー水管の電気抵抗値が、例えば、106オーム以上であっても、折れ線グラフが略フラットな状態にない場合(例えば、折れ線グラフが、フラットな部分の電気抵抗値は108オーム程度であるが、最小の電気抵抗値が106オーム程度の凸ピークを有する場合)には、ボイラー水管の内面に電気絶縁性が高く防食性の充分な保護皮膜が形成されているにもかかわらず、ボイラー水管に腐食が生じ始めている可能性がある。
【0018】
この発明の請求項4記載の発明は、請求項1乃至3の何れかに記載の発明の場合において、前記第2の測定端子は、多数の極細ステンレスワイヤが前記ボイラー水管の内面に弾性力によって接触する、ワイヤーブラシ状のものであることを特徴とする。
【0019】
ワイヤブラシ状の第2の測定端子は、極細のステンレスワイヤがボイラー水管の内面全周にわたって充分に接触するので、ボイラー水管の内面に生じている小さな孔食にも確実に接触する。もちろん、極細のステンレスワイヤがボイラー水管内面に接触する弾性力の大きさは、保護皮膜を傷つけない程度のものである。
【0020】
この発明の請求項5記載の発明は、ボイラー水管の非加熱金属部分と電気的に接続されるボイラー部材に第1の測定端子を接触させるとともに、前記ボイラー水管内に挿入された可動の第2の測定端子を前記ボイラー水管の内面に接触させて、前記第1と第2の測定端子間の前記ボイラー水管の電気抵抗を、前記ボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に測定することにより、前記ボイラー水管の腐食の状況を判定して、前記ボイラー水管の寿命を予測するボイラー水管の寿命の予測方法であって、略1年毎に複数年にわたり電気抵抗が測定されている前記ボイラー水管について、各測定時に対応させて、この測定時ごとの前記ボイラー水管の電気抵抗の最小値を対数目盛り上にプロットしてグラフを書いた場合に、電気抵抗値が100オームに近づく前記グラフの延長時に、前記ボイラー水管が寿命に達すると予測することを特徴とする。
【発明の効果】
【0021】
この発明の請求項1乃至3記載の発明によれば、ボイラー水管の電気抵抗をこのボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に複数箇所測定し、その後、ボイラー水管の長手方向距離に対して、測定された電気抵抗値の折れ線グラフを描くだけで、ボイラーがどのような運転状態であっても、ボイラー水管の内面のどの場所に腐食が生じているかを定量的に精度よく判定することができる。
【0022】
この発明の請求項4記載の発明によれば、第2の測定端子をボイラー水管のほぼ内面全周にわたって容易に接触させることができるとともに、電気抵抗を測定しつつ、この第2の測定端子をボイラー水管の長手方向に向かって容易に移動することができる。
【0023】
この発明の請求項5記載の発明によれば、複数年にわたる、電気抵抗の測定時毎に、同一のボイラー水管に対する腐食の程度が定量的に分かるので、このボイラー水管の寿命を精度よく予測することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、この発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、ボイラー水管の内面への保護皮膜の形成及びボイラー水管の内面に生じる孔食についての一般的な説明を行う。
【0025】
図2の(a)は、ボイラー水管1の内面1aに保護皮膜Hが形成された状態を示している。
ボイラー水管1は、STBといった炭素鋼鋼管から形成されており、例えば、圧力が0.1MPaの飽和蒸気を発生させる場合、内部のボイラー水の温度は180℃以上となり、ボイラー水管1の内面1aの温度もこれ以上の温度となる。このため、ボイラー水のpHが適度に高く、かつ、ボイラー水中の溶存酸素濃度が低ければ、ボイラー水管1の内面1aには、黒色で水に極めて溶けにくい酸化鉄(Fe34)による緻密な保護皮膜Hが一様に形成される。この保護皮膜Hは、高い電気絶縁性を有するので、ボイラー水管1の腐食(孔食)を防止する。なお、ボイラー水のpHが低い場合やボイラー水中の溶存酸素濃度が高い場合には、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が高く、充分に防食的な保護皮膜Hは形成されず、保護皮膜Hの形成不良が生じて、電気絶縁性が低い防食性の不充分な保護皮膜Hが形成される。
【0026】
一方、図2の(b)で示されるように、ボイラー水管1の保護被膜Hが、電気絶縁性が低く防食には不十分である場合や、何らかの原因(例えば、運転開始後の水質不良や熱応力)で防食的な保護皮膜Hの一部が破壊されて、金属部Kである鋼の面(以下鋼面K1という)が露出すると、ボイラー水のpHが低かったり、ボイラー水中の溶存酸素濃度が高い場合、鋼面K1の露出部等に、局部電池や酸素濃淡電池による孔食(点食、ピッチング)が発生して、サビコブGが生じる。このサビコブGは、黄色又は赤色の粉状または粘結粉状の酸化鉄(Fe23)等から形成され、保護皮膜Hに比べてやわらかく、物理的に容易に除去できることから、その電気抵抗値は、腐食が生じていない箇所の保護皮膜Hに比べて小さい。
【0027】
なお、鋼面K1の露出部は、これに接するボイラー水のpHが適度に高く、かつ、ボイラー水中の溶存酸素濃度が低ければ、この部分に充分に防食性のある保護皮膜Hが形成されて修復される。また、充分に防食性のある保護皮膜Hが形成されている場合でも、保護皮膜H上にボイラー水中の腐食生成物が付着した場合には、かかる付着部に孔食が生じやすい。
【0028】
図1は、小型貫流ボイラーのボイラー水管1の電気抵抗を、抵抗測定装置5を使用して測定する方法を模式的に示している。
小型貫流ボイラーでは、ボイラー部材であるリング状の上部管寄せ2と下部管寄せ3間に、上下方向に複数のボイラー水管1が設けられており、上部管寄せ2の上面側台座部2aには、キャップ4で塞がれている検査口Qが設けられている。電気抵抗を測定するボイラー水管1は、上部管寄せ2の検査口Q直下に設けられているものであり、例えば、内径50mmのボイラー用炭素鋼鋼管(STB)から形成されている。なお、ボイラー水管1は、炭素鋼鋼管から形成される上部管寄せ2や下部管寄せ3と金属部Kが溶接によって接続(電気的に接続)されている。
【0029】
抵抗測定装置5は、一端側にワイヤブラシ状の第2の測定端子13が形成された水管挿入具10と、電気抵抗器20と、水管挿入具10の他端側と電気抵抗器20とを電気的に接続する接続導線21と、一端側に一定の接触面積を有する第1の測定端子22aが形成され、他端側が電気抵抗器20に接続される端子導線22とから構成されている。
【0030】
水管挿入具10は、絶縁性を有する屈曲可能なガイドチューブ11内に、湾曲可能な導電軸12を、その両端部が突出するように固定し、この導電軸12の一方の突出端12a側に第2の測定端子13を設けたものであり、他方の突出端12b側に接続導線21が接続される。ガイドチューブは、2.5mの長さを有し、シンフレックスチューブ(ナイロンフレキシブルN2)から形成されている。このガイドチューブ11には、水管挿入具10のボイラー水管1内への挿入長さが分かるように、長手方向に長さ目盛り11aが付されている。導電軸12は、3mの長さを有し、外径4mmの焼き入れされたステンレス鋼から形成されている。
【0031】
第2の測定端子13は、導電軸12の周方向及び長手方向に、断面が等脚台形となるように少しずつ長さの異なる極細ステンレスワイヤ13a(例えば、外径0.08mmのSUS304ワイヤ)をブラシ状に多数取り付けたものである。第2の測定端子13は、例えば、内径50mmのボイラー水管1に適するように、先端径d1が40mm、底部径d2が70mm、高さhが30mmとなるように形成されている。この第2の測定端子13は、これを内径50mmのボイラー水管1に差し込むと、先端側の1/3のステンレスワイヤ13aはボイラー水管1には接触しないが、残りの2/3のステンレスワイヤ13aは、ボイラー水管1の内周面全体に接触して曲げられ、所定の接触圧、すなわち、移動してもボイラー水管1の内面1aを傷つけず、かつ、ボイラー水管1内面1aに充分に密着する圧力で弾性接触する。なお、ガイドチューブ11の長さ目盛り11aは、例えば、第2の測定端子13の底部(径d2が70mmの位置)を起点として付されている。
【0032】
ボイラー水管1の電気抵抗を測定するには、小型貫流ボイラーの運転を停止し、ボイラー水の排水とボイラーの冷却を行った後、検査口Qを開けるべく、上部管寄せ2の台座部2aからキャップ4を取り外す。つづいて、第1の測定端子22aを接触させる台座部2aの外面を研磨して、汚れやさびを落とした後、ここに第1の測定端子22aを接触させるとともに、台座部2aの検査口Qから水管挿入具10を所定の長さ(第2の測定端子13が上部管寄せ2を超えてボイラー水管1の上端に達する長さ)だけ差し込み、電気抵抗器20をオンして、第1の測定端子22aと第2の測定端子13間のボイラー水管1の電気抵抗を測定する。つぎに、水管挿入具10を、測定されない部分が生じないように所定長さ、例えば、第1の測定端子22aの長さh(30mm)と同じだけ差し込み、再度、ボイラー水管1の電気抵抗を測定し、このことを、ボイラー水管1の末端まで繰り返すことにより、ボイラー水管1の長手方向全体について電気抵抗の測定を行う。この場合、水管挿入具10の検査口Qからの距離L1(又は、水管挿入具10のボイラー水管1への挿入長さL2でもよい)と測定された電気抵抗値Dとをメモしておく。
【0033】
つぎに、ボイラー水管1の腐食の判定方法について説明する。
まず、検査口Qからの距離L1(ボイラー水管1の長手方向距離L2でもよい)を縦軸にとるとともに、測定された電気抵抗値Dを横軸の対数目盛り上にとって点をプロットし、これらの点をつないで、例えば図4で示されるような、ボイラー水管1のほぼ全長にわたる電気抵抗値Dの折れ線グラフF1を作成する。
【0034】
つづいて、この折れ線グラフF1を観察し、この折れ線グラフF1が、図3のAやBで示されるように、大きな凹凸のない略フラットな状態にあれば、電気抵抗値Dを測定したボイラー水管1には腐食は生じていないと判定する。この場合、図3のAで示されるように、電気抵抗値Dが、1E+5(Ω)、すなわち、105オーム以上あれば、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が高く、防食性の充分な保護皮膜Hが一様に形成されており、ボイラー水管1には腐食(孔食)は生じにくいと判定する。また、図3のBで示されるように、電気抵抗値Dが、1E+5(Ω)、すなわち、105オームより小さければ、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が高く、防食性の充分な保護皮膜Hは形成されておらず、すなわち、電気絶縁性が低く、防食性の不十分な保護皮膜Hが形成されており、このボイラー水管1には腐食(孔食)が生じやすいと判定する。
【0035】
さらに、折れ線グラフF1が、図3のCで示されるように、電気抵抗値Dが、1E+0から1E+2(Ω)、すなわち、100から102オーム程度まで小さくなる大きな凸ピーク(又は大きな凹み)Uを有しておれば、この大きな凸ピークUの位置において、ボイラー水管1には貫通や漏水の危険のある重大な孔食が発生していると判定する。
【0036】
図3のA、B、Cに関する判定基準は、実際に運転している約100基の小型貫流ボイラーについて、ボイラー水管1の電気抵抗の測定と、ファイバースコープによる観察や漏水事故の調査をもとに作成されたものである。
【0037】
図3のAとBの場合に、1E+5(Ω)、すなわち、105オームの電気抵抗値Dを境界として、保護皮膜Hの防食性が充分である場合と、そうでない場合とに分けているが、実際には、折れ線グラフF1が略フラットな状態にある場合に、ボイラー水管1の電気抵抗値Dが106オームや107オーム程度以上あれば、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が高く、充分に防食効果のある保護皮膜Hが形成されており、ボイラー水管1の電気抵抗値Dが104オーム程度であれば、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が低く、防食効果の不充分な保護皮膜Hが形成されていることがわかっている。そこで、折れ線グラフF1が略フラットな状態にある場合に、105オームの電気抵抗値Dを目安として、ボイラー水管1の電気抵抗値Dがこの値以上であれば、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が高く、防食性の充分な保護皮膜Hが形成されており、ボイラー水管1の電気抵抗値Dが105オームより小さければ、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が低い、防食性の不充分な保護皮膜Hが形成されていることとした。
【0038】
図4は漏水事故を起こしたボイラー水管1の電気抵抗値Dに関する折れ線グラフF1を示している。このボイラー水管1では、検査口Qからの距離L1が小さい部分(25〜55cmの部分)を除き、電気抵抗値Dは105オームより小さく、かつ、検査口Qからの距離L1が、68cm、73cm、162cmの位置に、電気抵抗値Dが1E+1(Ω)、すなわち、101オーム前後まで低下した大きな凸ピークUを有している。したがって、このボイラー水管1を有する小型貫流ボイラーでは、検査口Qからの距離L1が小さい部分(25〜55cmの部分)を除き、ボイラー水管1の内面1aには、電気絶縁性が低く防食性の不充分な保護皮膜Hが形成されており、かつ、検査口Qからの距離L1が、68cm、73cm、162cmの位置には、ボイラー水管1の内面1aに、貫通や漏水の危険のある重大な孔食が発生していると判定される。そして、この小型貫流ボイラーでは、上記3箇所で実際に漏水事故を起こしている。なお、このボイラー水管1には、他に腐食箇所は見あたらなかった。
【0039】
図5は別のボイラー水管1の電気抵抗値Dに関する折れ線グラフF1を示している。このボイラー水管1では、電気抵抗値Dは、その長手方向にわたって、1E+6(Ω)、すなわち、106オーム以上あり、かつ、折れ線グラフF1の形は、大きな凹凸のない略フラットな状態にある。したがって、このボイラー水管1には、腐食箇所はなく、内面1aに、電気絶縁性が高く、充分に防食効果のある保護皮膜Hが一様に形成されていると判定される。なお、このボイラー水管1をファイバースコープ等で検査しても同様であった。
【0040】
図6は同一のボイラー水管1についての、1年経過後の電気抵抗値Dに関する折れ線グラフF1を示している。このボイラー水管1では、1年前と比べ、内部に腐食が進行していると判定される。すなわち、このボイラー水管1では、検査口Qからの距離L1が30cmの近傍で重大な孔食が発生していると判定されるとともに、この検査口Qから30cm付近を除いて、電気抵抗値Dは、1E+5、すなわち、105オーム以上あるが、折れ線グラフF1中の凸ピークは、1年前と比べて全体的に大きくなっており、腐食部分の電気抵抗は他の部分に比べて小さくなるので、大きな凸ピークUのある部分には腐食が発生しつつあると判定されるからである。そして、このボイラー水管1では、ファイバースコープ等での検査においても、かかる凸ピークUのある部分に腐食の発生が見られ、検査口Qから30cm付近に重大な孔食が見られた。
【0041】
なお、電気抵抗値Dが105オーム以上あれば、ボイラー水管1の内面1aには、充分に防食効果のある保護皮膜Hが形成されているので、かかる内面1aに腐食は生じないとも言えるが、例えば、ボイラー水中の溶存酸素濃度が高く、かつ、復水等によって持ち込まれた腐食生成物が保護皮膜Hに付着した場合には、酸素濃淡電池による孔食が生じ、電気絶縁性の高い保護皮膜Hが徐々に破壊される場合もある。
【0042】
ここで、折れ線グラフF1にある凸ピークについて、その大きさがどの程度であれば、かかる凸ピークの位置に腐食があると判定し、凸ピークの大きさがどの程度であれば、かかる折れ線グラフF1は大きな凹凸が無く略フラットであると判定するかの判断は、必ずしも容易ではない。しかし、図5や図6で示される折れ線グラフF1から判断すると、周囲の電気抵抗値Dが105オーム以上ある場合には、凸ピークの前後の電気抵抗値Dと凸ピークの最小の電気抵抗値Dとの差が、約2桁、すなわち、10のべき数にほぼ2以上の差がある場合であれば大きな凸ピークUと判断されて、かかる凸ピークUの位置に腐食(孔食)があると判定でき、それ以外の場合は、折れ線グラフF1は大きな凹凸が無く略フラットであると判定できる。また、図4で示される折れ線グラフF1から判断すると、周囲の電気抵抗値Dが105オームより小さい場合には、凸ピークの前後の電気抵抗値Dと凸ピークの最小の電気抵抗値Dとの差が、1桁、すなわち、10のべき数に1以上の差がある場合には大きな凸ピークUと判断されて、かかる凸ピークUの位置に腐食(孔食)があると判定でき、それ以外の場合は、折れ線グラフF1は大きな凹凸が無く略フラットであると判定できる。
【0043】
以上のように、このボイラー水管1の腐食の判定方法では、ボイラー水管1の電気抵抗値Dをこのボイラー水管1の長手方向に向かって複数箇所測定し、その後、ボイラー水管1の長手方向距離に対して、測定された電気抵抗値Dの折れ線グラフF1を描くだけで、ボイラーがどのような運転をされても、ボイラー水管1の内面1aのどの場所に腐食が生じているかを定量的に精度よく判定することができる。
【0044】
この場合、抵抗測定装置4の第2の測定端子13を、ボイラー水管1の内面1a全周に接触するワイヤブラシ状のもので形成しているので、第2の測定端子13をボイラー水管1の長手方向に向かって移動するだけで、ボイラー水管1の内面1aのほぼ全体をカバーした状態で、このボイラー水管1の電気抵抗を容易に測定することができる。
【0045】
つぎに、ボイラー水管1の寿命の予測方法について説明する。
図7は同一のボイラー水管1に関して、複数年にわたって電気抵抗を測定することにより、このボイラー水管1の寿命を予測する方法を示している。なお、ボイラー水管1の電気抵抗の測定方法は、ボイラー水管1の腐食の判定方法の場合と同じである。
【0046】
この寿命の予測方法では、図7で示されるように、略1年毎に複数年にわたって電気抵抗が測定されているボイラー水管1の、各測定年月日(又は測定年)を、例えば、横軸にとるとともに、各測定年度の電気抵抗の最小値を、対数目盛で表された縦軸にとって点をプロットし、これらを関係づける(又は結ぶ)線グラフF2(直線グラフ又は曲線グラフ)を作成して、この線グラフF2の延長線が、例えば、1E+0(Ω)、すなわち、100オームの線と交わる年にボイラー水管1の寿命がくると予測するものである。なお、ボイラー水管1が寿命となる電気抵抗値Dを、1E+0(Ω)、すなわち、100オームとしたのは、電気抵抗値Dが、1E+0から1E+2(Ω)、すなわち、100から102オームになれば、ボイラー水管1に貫通や漏水の危険のある重大な孔食が発生すると考えられるからである。
【0047】
図7で示されるボイラー水管1の場合、線グラフF2の延長線が、1E+0(Ω)、すなわち、100オームの線と交わるのは、2011年頃と考えられるので、このボイラー水管1の寿命は2011年までであると予想される。このように、このボイラー水管1の寿命の予測方法では、略1年毎に複数年にわたって同一のボイラー水管1の電気抵抗を測定して、その各年毎の最小値をプロットしてグラフを書き、このグラフを延長するようにして、ボイラー水管1の寿命を予測しているので、予測が困難なボイラー水管1の寿命を、簡単に、かつ、精度よく行うことができる。もちろん、測定された電気抵抗の最小値が、測定年度毎に小さくなっていかなければ、このボイラー水管1の寿命を予測することはできない。
【0048】
つぎに、小型貫流ボイラーのボイラー水管1が腐食に至る原因と、このボイラー水管1の腐食の防止策にについて説明する。
まず、ボイラー水のpH値が適正でなかったり、ボイラー水中の溶存酸素濃度が高ければ、ボイラー水管1の内面1aに、電気絶縁性が高く、充分に防食効果のある保護皮膜Hは形成されず、かつ、何らかの原因で、充分に防食効果のある保護皮膜Hの一部に破損が生じた場合にも、破損部分の修復はなされない。したがって、小型貫流ボイラーに対して、適正な薬液注入を行い、ボイラー水のpH値を適正に保つことと、ボイラー水中の溶存酸素濃度を低く保つことが必要となる。
【0049】
また、小型貫流ボイラーの場合、複数缶設置がなされることが多いが、この場合に、長時間停止しているボイラーの水管に腐食が発生する場合が多い。ボイラーの停止時間が長いとボイラーが冷えるとともに、圧力が下がり、ボイラー内部に酸素を取り込み易くなるとともに、停止中には適正な薬液注入等もなされないからである。したがって、ボイラーの複数缶設置がなされている場合には、ボイラーの運転切り換えサイクルを短くして、ボイラーの停止時間を短くしたり、使用するボイラーの台数を減らし(使用しないボイラーには、乾燥保管等の休缶処理を施しておく)、1台当たりのボイラーの稼働率を上げることが必要となる。
【0050】
さらに、復水をボイラー給水として利用している場合には、復水によって腐食生成物(蒸気ラインや復水ラインで生じた鉄を含む腐食生成物)が持ち込まれると、これがボイラー水管1の内面1aに付着して、酸素濃淡電池等の作用により、ボイラー水管1に孔食が生じる。このため、ボイラー水中に、脱酸素剤や中和性アミンの一方又は両者を加え、蒸気ラインや復水ラインの防食効果を高めて、復水によってボイラー水中に腐食生成物を持ち込まないようにする必要がある。
【図面の簡単な説明】
【0051】
【図1】ボイラー水管の電気抵抗の測定方法を示す図である。
【図2】ボイラー水管の内面状態の説明図であり、(a)は保護皮膜が形成された状態を示し、(b)は孔食は生じている状態を示す。
【図3】この発明の一実施の形態に係るボイラー水管の腐食の判定方法を示す図である。
【図4】ボイラー水管の電気抵抗値に関する折れ線グラフを示す図である。
【図5】別のボイラー水管の電気抵抗値に関する折れ線グラフを示す図である。
【図6】図5のボイラー水管と同一のボイラー水管についての、1年経過後の電気抵抗値に関する折れ線グラフを示す図である。
【図7】ボイラー水管の腐食による寿命を予測するためのグラフを示す図である。
【符号の説明】
【0052】
1 ボイラー水管
1a 内面
2 上部管寄せ(ボイラー部材)
13 第2の測定端子
13a 極細ステンレスワイヤ
22a 第1の測定端子
D 電気抵抗値
F1 折れ線グラフ
F2 線グラフ(グラフ)
H 保護皮膜
L2 ボイラー水管の長手方向距離
U 大きな凸ピーク

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ボイラー水管の非加熱金属部分に電気的に接続されているボイラー部材に第1の測定端子を接触させるとともに、前記ボイラー水管内に挿入された可動の第2の測定端子を前記ボイラー水管の内面に接触させて、前記第1と第2の測定端子間の前記ボイラー水管の電気抵抗を、前記ボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に測定することにより、前記ボイラー水管の腐食の状況を判定するボイラー水管の腐食の判定方法であって、
前記ボイラー水管の長手方向距離に対応させて、測定された電気抵抗値を対数目盛り上にプロットして折れ線グラフを書いた場合に、前記折れ線グラフが略フラットな状態にあれば、前記ボイラー水管には腐食は生じていないが、前記折れ線グラフが前記電気抵抗値が小さくなるような大きな凸ピークを有しておれば、この凸ピークの位置において前記ボイラー水管に孔食が生じていると判定することを特徴とするボイラー水管の腐食の判定方法。
【請求項2】
前記折れ線グラフで示される大きな凸ピーク中の最小の電気抵抗値が100から102オームの範囲にあれば、前記ボイラー水管には漏水が生じる危険性が高いと判定することを特徴とする請求項1記載のボイラー水管の腐食の判定方法。
【請求項3】
前記折れ線グラフが略フラットな状態にあり、かつ、測定された電気抵抗値が、105オーム以上であれば、前記ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が高く防食性の充分な保護皮膜が形成されていて、このボイラー水管は腐食しにくい状態にあると判定するとともに、前記折れ線グラフが略フラットな状態にあり、かつ、測定された前記電気抵抗値が、105オームより小さければ、前記ボイラー水管の内面には、電気絶縁性が低く防食性の不充分な保護皮膜が形成されており、このボイラー水管は腐食しやすい状態にあると判定することを特徴とする請求項1又は2記載のボイラー水管の腐食の判定方法。
【請求項4】
前記第2の測定端子は、多数の極細ステンレスワイヤが前記ボイラー水管の内面に弾性力によって接触する、ワイヤーブラシ状のものであることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載のボイラー水管の腐食の判定方法。
【請求項5】
ボイラー水管の非加熱金属部分と電気的に接続されるボイラー部材に第1の測定端子を接触させるとともに、前記ボイラー水管内に挿入された可動の第2の測定端子を前記ボイラー水管の内面に接触させて、前記第1と第2の測定端子間の前記ボイラー水管の電気抵抗を、前記ボイラー水管の長手方向に向かって一定間隔毎に測定することにより、前記ボイラー水管の腐食の状況を判定して、前記ボイラー水管の寿命を予測するボイラー水管の寿命の予測方法であって、
略1年毎に複数年にわたり電気抵抗が測定されている前記ボイラー水管について、各測定時に対応させて、この測定時ごとの前記ボイラー水管の電気抵抗の最小値を対数目盛り上にプロットしてグラフを書いた場合に、電気抵抗値が100オームに近づく前記グラフの延長時に、前記ボイラー水管が寿命に達すると予測することを特徴とするボイラー水管の寿命の予測方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−63528(P2009−63528A)
【公開日】平成21年3月26日(2009.3.26)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−233525(P2007−233525)
【出願日】平成19年9月10日(2007.9.10)
【出願人】(000001063)栗田工業株式会社 (1,536)
【Fターム(参考)】