JP2020063988A - Corrosion sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、腐食センサに関し、より詳しくは、電気抵抗に基づいて金属の腐食量を計測する腐食モニタリング装置に用いられる腐食センサに関する。 The present invention relates to a corrosion sensor, and more particularly to a corrosion sensor used in a corrosion monitoring device that measures the amount of metal corrosion based on electrical resistance.
鋼材の寿命推定や耐食鋼材の研究開発におけるニーズを背景として、鋼材の腐食モニタリング技術の開発が進められている。腐食モニタリングの手法の一つとして、板厚減少に伴う電気抵抗の増加に基づいて腐食量を測定する方法が知られている。 Against the background of needs in steel life estimation and research and development of corrosion resistant steel, the development of steel corrosion monitoring technology is underway. As one of the methods of corrosion monitoring, a method of measuring the amount of corrosion based on an increase in electrical resistance accompanying a decrease in plate thickness is known.
特開２０１６−１９７１０２号公報には、腐食センサの設計方法が開示されている。この腐食センサは、任意の環境に暴露されるセンサ部と、この任意の環境から遮断される参照部とを備える。同公報には、測定期間、測定間隔、平均気温、及び海塩粒子量に基づいて、センサ部の適切な厚さを設定する腐食センサの設計方法が開示されている。 JP-A-2016-197102 discloses a method for designing a corrosion sensor. The corrosion sensor includes a sensor unit exposed to an arbitrary environment and a reference unit shielded from the arbitrary environment. The publication discloses a method of designing a corrosion sensor that sets an appropriate thickness of a sensor unit based on a measurement period, a measurement interval, an average temperature, and a sea salt particle amount.
特開２０１７−３３７６号公報には、任意の環境に暴露されるセンサ部と、この任意の環境から遮断される参照部とを備え、センサ部と参照部とが絶縁体を介して積層された腐食センサが開示されている。 Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2017-3376 includes a sensor unit exposed to an arbitrary environment and a reference unit shielded from the arbitrary environment, and the sensor unit and the reference unit are laminated via an insulator. A corrosion sensor is disclosed.
従来の腐食センサでは、測定環境や設置状態によっては、測定対象の金属の腐食量を正確に測定できない場合がある。 The conventional corrosion sensor may not be able to accurately measure the amount of corrosion of the metal to be measured, depending on the measurement environment and installation conditions.
本発明の目的は、測定対象の金属の耐食性をより正確に測定できる腐食センサを提供することである。 An object of the present invention is to provide a corrosion sensor that can more accurately measure the corrosion resistance of a metal to be measured.
本発明の一実施形態による腐食センサは、計測金属の電気抵抗に基づいて前記計測金属の腐食量を測定する腐食センサであって、基板と、前記基板上に形成された前記計測金属とを備え、前記基板に、前記基板を貫通する穴が形成されている。 A corrosion sensor according to an embodiment of the present invention is a corrosion sensor that measures the amount of corrosion of the measurement metal based on the electrical resistance of the measurement metal, and includes a substrate and the measurement metal formed on the substrate. A hole penetrating the substrate is formed in the substrate.
本発明によれば、測定対象の金属の耐食性をより正確に測定できる腐食センサが得られる。 According to the present invention, it is possible to obtain a corrosion sensor capable of more accurately measuring the corrosion resistance of a metal to be measured.
本発明者らは、腐食センサを傾斜部に設置した場合、計測される腐食量の誤差が大きくなることを発見した。図１は、計測金属の重量減少量から算出した板厚減少量と、電気抵抗から算出した板厚減少量（センサ計測値）とを比較した散布図である。このデータは、水平面から３０°傾斜して配置した腐食センサで取得したものである。図１に示すように、重量減少量から算出した板厚減少量と比較して、電気抵抗から算出した板厚減少量が有意に大きくなっている。 The present inventors have discovered that when the corrosion sensor is installed on the inclined portion, the error of the measured corrosion amount becomes large. FIG. 1 is a scatter diagram comparing the plate thickness reduction amount calculated from the measured metal weight reduction amount with the plate thickness reduction amount (sensor measurement value) calculated from the electrical resistance. This data was acquired with a corrosion sensor placed at an angle of 30 ° from the horizontal plane. As shown in FIG. 1, the plate thickness reduction amount calculated from the electrical resistance is significantly larger than the plate thickness reduction amount calculated from the weight reduction amount.
この原因を調査した結果、腐食センサに雨水や結露水が溜まり、この部分に接する箇所で局所的な腐食が進行したために誤差が大きなっていたことが判明した。図２は、日照暴露試験に供した腐食センサの外観及び断面写真である。図２に示すように、水の溜まりやすい部分において、計測金属が殆どなくなっていた。また、計測金属の裏側（基板側）からも腐食が生じていた。 As a result of investigating the cause of this, it was found that there was a large error because rainwater and dewdrop water were accumulated in the corrosion sensor and local corrosion proceeded at the portion in contact with this portion. FIG. 2 is an external view and a cross-sectional photograph of the corrosion sensor used in the sunlight exposure test. As shown in FIG. 2, the metal to be measured was almost lost in the portion where water was likely to accumulate. Corrosion also occurred from the back side (substrate side) of the measurement metal.
このような局所的な腐食を抑制するため、基板に排水用の穴を設けることが有効であるとの着想を得た。本発明は、上記の知見に基づいて完成された。以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。 In order to suppress such local corrosion, it was conceived that it is effective to provide a drainage hole in the substrate. The present invention has been completed based on the above findings. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals and the description thereof will not be repeated. The dimensional ratios between the constituent members shown in the drawings do not necessarily represent the actual dimensional ratios.
［第１の実施形態］
図３を参照して、本発明の第１の実施形態による腐食センサ１０の構成を説明する。図３は、腐食センサ１０を含む、腐食モニタリング装置１の全体の構成を模式的に示す図である。腐食モニタリング装置１は、腐食センサ１０に加えて、抵抗測定器２０及び記録装置３０を備えている。
[First Embodiment]
The configuration of the corrosion sensor 10 according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram schematically showing the overall configuration of the corrosion monitoring device 1 including the corrosion sensor 10. The corrosion monitoring device 1 includes a resistance measuring device 20 and a recording device 30 in addition to the corrosion sensor 10.
腐食センサ１０は、基板１１、計測金属１２、参照金属１３及び被覆部材１４を備えている。計測金属１２及び参照金属１３は、基板１１の上に形成されている。被覆部材１４は、計測金属１２の一部及び参照金属１３の全部を覆って形成されている。 The corrosion sensor 10 includes a substrate 11, a measurement metal 12, a reference metal 13, and a covering member 14. The measurement metal 12 and the reference metal 13 are formed on the substrate 11. The covering member 14 is formed so as to cover a part of the measurement metal 12 and the entire reference metal 13.
基板１１は、例えばプラスチック基板である。基板１１は、金属等の導体であってもよい。その場合、基板１１と計測金属１２との間、及び基板１１と比較金属１３との間に絶縁体を配置すればよい。 The substrate 11 is, for example, a plastic substrate. The substrate 11 may be a conductor such as metal. In that case, insulators may be arranged between the substrate 11 and the measurement metal 12, and between the substrate 11 and the comparative metal 13.
基板１１には、計測金属１２の近傍に、基板１１を貫通する円形の穴１１ａが形成されている。穴１１ａの詳細は後述する。 A circular hole 11 a penetrating the substrate 11 is formed in the substrate 11 in the vicinity of the measurement metal 12. Details of the hole 11a will be described later.
計測金属１２は、評価対象となる金属からなる。計測金属１２は、平面視でＵ字型の形状を有している。計測金属１２の初期の厚さは、金属の種類や環境、測定の目的によって異なるので一概にはいえないが、例えば０．０１〜１０ｍｍであり、好ましくは０．０２〜１．０ｍｍである。計測金属１２の初期の厚さは、計測金属１２の全体にわたって均一であることが好ましい。 The measurement metal 12 is made of a metal to be evaluated. The measurement metal 12 has a U shape in a plan view. The initial thickness of the measurement metal 12 varies depending on the type of metal, the environment, and the purpose of measurement, but cannot be generally stated, but is, for example, 0.01 to 10 mm, preferably 0.02 to 1.0 mm. The initial thickness of the measurement metal 12 is preferably uniform throughout the measurement metal 12.
計測金属１２は、端子１２ａ及び１２ｂを有しており、配線２１ａ及び２２ａを介して抵抗測定器２０に電気的に接続される。計測金属１２の端子１２ａ及び１２ｂの近傍は、腐食によって配線２１ａ及び２２ａが断線するのを防止するため、被覆部材１４によって被覆されている。 The measurement metal 12 has terminals 12a and 12b, and is electrically connected to the resistance measuring instrument 20 via wirings 21a and 22a. The vicinity of the terminals 12a and 12b of the measurement metal 12 is covered with a covering member 14 in order to prevent the wirings 21a and 22a from being broken due to corrosion.
計測金属１２は、測定環境に暴露される面を有している。具体的には、計測金属１２の上面及び側面（より正確には、側面のうち被覆部材１４と接する部分以外の部分）が測定環境に露出している。 The measurement metal 12 has a surface exposed to the measurement environment. Specifically, the upper surface and the side surface of the measurement metal 12 (more accurately, the portion of the side surface other than the portion in contact with the covering member 14) are exposed to the measurement environment.
参照金属１３は、計測金属１２と同じ種類の金属からなる。参照金属１３は、平面視でＵ字型の形状を有している。参照金属１３は、計測金属１２と同一の寸法であることが好ましい。参照金属１３は、計測金属１２と同様に、端子１３ａ及び１３ｂを有しており、配線２１ａ及び２３ａを介して抵抗測定器２０に電気的に接続される。 The reference metal 13 is made of the same type of metal as the measurement metal 12. The reference metal 13 has a U shape in a plan view. The reference metal 13 preferably has the same dimensions as the measurement metal 12. Like the measurement metal 12, the reference metal 13 has terminals 13a and 13b, and is electrically connected to the resistance measuring instrument 20 via the wirings 21a and 23a.
参照金属１３は、全面が被覆部材１４で覆われている。参照金属１３は、計測金属１２と異なり、測定環境に暴露される面を有していない。 The reference metal 13 is entirely covered with the covering member 14. Unlike the measurement metal 12, the reference metal 13 does not have a surface exposed to the measurement environment.
計測金属１２の端子１２ｂと参照金属１３の端子１３ａとは、電気的に接続されている。すなわち、計測金属１２と参照金属１３とは、直列に接続されている。端子１２ｂと端子１３ａとを電気的に接続する方法は、これに限定されないが、両端子に半田や溶接で配線を接続する方法、両端子を導電性テープで接続する方法等が挙げられる。 The terminal 12b of the measurement metal 12 and the terminal 13a of the reference metal 13 are electrically connected. That is, the measurement metal 12 and the reference metal 13 are connected in series. The method of electrically connecting the terminal 12b and the terminal 13a is not limited to this, but may be a method of connecting wiring to both terminals by soldering or welding, a method of connecting both terminals with a conductive tape, or the like.
被覆部材１４は、計測金属１２の端子１２ａ及び１２ｂの近傍、並びに参照金属１３を腐食から保護する。被覆部材１４は、例えば防食性の塗料である。 The covering member 14 protects the vicinity of the terminals 12a and 12b of the measurement metal 12 and the reference metal 13 from corrosion. The covering member 14 is, for example, anticorrosive paint.
抵抗測定器２０は、定電流電源２１、並びに電圧計２２及び２３を備えている。 The resistance measuring device 20 includes a constant current power supply 21 and voltmeters 22 and 23.
定電流電源２１は、配線２１ａを介して計測金属１２の端子１２ａ及び参照金属１３の端子１３ｂに電気的に接続される。上述のとおり、計測金属１２と参照金属１３とは直列に接続されている。そのため、計測金属１２及び参照金属１３には、同じ大きさの電流Ｉが流れる。 The constant current power supply 21 is electrically connected to the terminal 12a of the measurement metal 12 and the terminal 13b of the reference metal 13 via the wiring 21a. As described above, the measurement metal 12 and the reference metal 13 are connected in series. Therefore, the current I of the same magnitude flows through the measurement metal 12 and the reference metal 13.
電圧計２２は、配線２２ａを介して計測金属１２の端子１２ａ及び１２ｂに電気的に接続され、端子１２ａと端子１２ｂとの間の電圧Ｖ１を測定する。電圧Ｖ１を電流Ｉで除すことで、計測金属１２の電気抵抗Ｒｍｅａを求めることができる。 The voltmeter 22 is electrically connected to the terminals 12a and 12b of the measurement metal 12 via the wiring 22a, and measures the voltage V1 between the terminals 12a and 12b. By dividing the voltage V1 by the current I, the electric resistance R mea of the measurement metal 12 can be obtained.
同様に、電圧計２３は、配線２３ａを介して参照金属１３の端子１３ａ及び１３ｂに電気的に接続され、端子１３ａと端子１３ｂとの間の電圧Ｖ２を測定する。電圧Ｖ２を電流Ｉで除すことで、比較金属１３の電気抵抗Ｒｒｅｆを求めることができる。 Similarly, the voltmeter 23 is electrically connected to the terminals 13a and 13b of the reference metal 13 via the wiring 23a, and measures the voltage V2 between the terminals 13a and 13b. By dividing the voltage V2 by the current I, the electric resistance R ref of the comparative metal 13 can be obtained.
本実施形態では、後述するように、電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆから計測金属１２の残存板厚を求める。残存板厚を正確に求めるためには、電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆをできるだけ正確に計測することが好ましい。特に、腐食モニタリング装置１は、直射日光や放射熱の影響を受ける屋外での使用を念頭に置いていることから、装置各部の温度差に起因する熱起電力や、外部電磁場により生じる誘導起電力が計測ノイズとして電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆの計測に大きく影響する。特に、直射日光など放射熱で加熱される場合、日光の当たり方や計測金属１２の腐食状態によっては、端子１２ａと端子１２ｂとの間、及び、端子１３ａと１３ｂとの間に温度差が生じやすくなる。この温度差による熱起電力は、ノイズとなって電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆの正確な計測の大きな妨げとなる。 In the present embodiment, as will be described later, the residual plate thickness of the measurement metal 12 is obtained from the electric resistances R mea and R ref . In order to accurately determine the remaining plate thickness, it is preferable to measure the electric resistances R mea and R ref as accurately as possible. In particular, since the corrosion monitoring device 1 is intended for outdoor use under the influence of direct sunlight or radiant heat, the thermoelectromotive force caused by the temperature difference of each part of the device or the induced electromotive force generated by an external electromagnetic field is generated. As measurement noise greatly affects the measurement of the electric resistances R mea and R ref . In particular, when heated by radiant heat such as direct sunlight, a temperature difference may occur between the terminals 12a and 12b and between the terminals 13a and 13b depending on how the sunlight hits and the corrosion state of the measurement metal 12. It will be easier. The thermoelectromotive force due to this temperature difference becomes noise, which greatly hinders accurate measurement of the electric resistances R mea and R ref .
以上のことから、電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆを正確に計測するために、計測金属１２及び参照金属１３と配線２１ａ、２２ａ及び２３ａとの接続部分の熱起電力による計測ノイズを除去する対策を施すことが好ましい。熱起電力の影響を軽減するための具体的なノイズ対策法としては、（１）大きな測定電流で検出電圧を上げる、（２）測定電流のオフ時の電圧分をオン時の電圧から差し引いた値を電圧として計測する、（３）測定電流の極性を反転し、それぞれの場合の電圧の絶対値の平均値を電圧として計測する、（４）検出信号を交流（表皮効果を考慮し、１００ｋＨｚ以下の低周波域とすることが好ましい）にする、等が考えられる。 From the above, in order to accurately measure the electric resistances R mea and R ref , a measure for removing the measurement noise due to the thermoelectromotive force at the connection portion between the measurement metal 12 and the reference metal 13 and the wirings 21a, 22a and 23a is taken. It is preferable to apply. Specific measures against noise to reduce the effect of thermoelectromotive force include (1) increasing the detection voltage with a large measurement current, and (2) subtracting the voltage when the measurement current is off from the voltage when it is on. The value is measured as a voltage, (3) the polarity of the measurement current is inverted, and the average value of the absolute values of the voltages in each case is measured as a voltage. (4) The detection signal is an alternating current (100 kHz considering the skin effect). The following low frequency range is preferable).
さらに、配線２１ａ、２２ａ及び２３ａとして、同軸ケーブル又は撚り線を採用することが好ましい。これにより、配線２１ａ、２２ａ及び２３ａによる外部電磁場が抵抗計測に与える影響を低減し、誘導起電力による計測ノイズを除去することができる。 Furthermore, it is preferable to employ a coaxial cable or a stranded wire as the wirings 21a, 22a, and 23a. As a result, it is possible to reduce the influence of the external electromagnetic field due to the wirings 21a, 22a, and 23a on the resistance measurement, and remove the measurement noise due to the induced electromotive force.
上述した抵抗測定器２０の構成は例示である。腐食モニタリング装置１は、抵抗測定器２０に代えて、他の構成によって計測金属１２及び参照金属１３の電気抵抗を計測する抵抗測定器を備えていてもよい。抵抗測定器は例えば、計測金属１２及び参照金属１３に一定電圧を印加し、電流値から抵抗を計測するものであってもよい。 The configuration of the resistance measuring device 20 described above is an example. The corrosion monitoring device 1 may include a resistance measuring device that measures the electrical resistances of the measurement metal 12 and the reference metal 13 by another configuration instead of the resistance measuring device 20. The resistance measuring device may be one that applies a constant voltage to the measurement metal 12 and the reference metal 13 and measures the resistance from the current value.
記録装置３０は、抵抗測定器２０によって計測された電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆを記録する。記録装置３０の記録方式は、ディジタル方式又はアナログ方式の何れでもよい。 The recording device 30 records the electric resistances R mea and R ref measured by the resistance measuring device 20. The recording system of the recording device 30 may be either a digital system or an analog system.
計測金属１２の電気抵抗Ｒｍｅａに加えて参照金属１３の電気抵抗Ｒｒｅｆを記録しておくことで、環境の温度変化の影響を補償することができる。具体的には、参照金属１３の初期の厚さをｄ０、計測金属１２の初期の電気抵抗をＲｍｅａ＿ｉｎｉｔ、参照金属１３の初期の電気抵抗をＲｒｅｆ＿ｉｎｉｔとしたとき、計測金属の板厚減少量Δｄは、下記の式から求めることができる。 By recording the electric resistance R ref of the reference metal 13 in addition to the electric resistance R mea of the measurement metal 12, it is possible to compensate the influence of the temperature change of the environment. Specifically, when the initial thickness of the reference metal 13 is d 0 , the initial electrical resistance of the measurement metal 12 is R mea_init , and the initial electrical resistance of the reference metal 13 is R ref_init , the plate thickness reduction of the measurement metal is performed. The amount Δd can be calculated from the following formula.
［腐食センサ１０の効果］
腐食センサ１０は、屋外に配置される場合があり、雨水や結露水等の水が付着する。また、ラボ試験に供される場合であっても、塩水へ浸漬したり、湿潤環境に保持したりすることで水が付着する。これらの水が特定の箇所に溜まると、その箇所で局所的に腐食が進行し、正確な板厚減少量を測定することができなくなる。
[Effect of corrosion sensor 10]
The corrosion sensor 10 may be placed outdoors, and water such as rainwater and condensed water adheres to it. Further, even in the case of being used in a laboratory test, water adheres by being immersed in salt water or being kept in a wet environment. If such water accumulates at a specific location, corrosion locally progresses at that location, making it impossible to accurately measure the thickness reduction amount.
図３の腐食センサ１０の場合、計測金属１２によって囲まれている領域Ａ１に水が溜まりやすくなる。そのため、計測金属１２のうち、領域Ａ１に接する箇所で局所的に腐食が進行する可能性がある。また、計測金属１２と基板１１との間に水が入り込み、計測金属１２の裏面から腐食が進行する可能性がある。 In the case of the corrosion sensor 10 of FIG. 3, water is likely to accumulate in the area A1 surrounded by the measurement metal 12. Therefore, there is a possibility that corrosion will locally progress in a portion of the measurement metal 12 that is in contact with the region A1. Further, water may enter between the measurement metal 12 and the substrate 11, and corrosion may progress from the back surface of the measurement metal 12.
本実施形態では、基板１１に、基板１１を貫通する穴１１ａが形成されている。穴１１ａによって、領域Ａ１に溜まった水を排出することができる。これによって、計測金属１２の局所的な腐食を抑制できるため、板厚減少量をより正確に測定することができる。これによって、測定対象の金属の耐食性をより正確に測定することができる In this embodiment, the substrate 11 is formed with a hole 11 a that penetrates the substrate 11. Water accumulated in the area A1 can be discharged through the hole 11a. Thereby, the local corrosion of the measurement metal 12 can be suppressed, so that the reduction amount of the plate thickness can be measured more accurately. This makes it possible to measure the corrosion resistance of the metal to be measured more accurately.
腐食センサ１０は、図４に示すように、基板１１が水平面に対して斜めに配置される場合がある。以下、斜めに配置された基板センサ１１の面内において、基板１１が高い位置になる側を上側、低い位置になる側を下側とよぶ。腐食センサ１０が斜めに配置される場合、領域Ａ１の下側の部分に水分が溜まりやすくなる。そのため、計測金属１２の側面のうち、上側を向いている側面の近傍に水が溜まりやすくなる。 In the corrosion sensor 10, as shown in FIG. 4, the substrate 11 may be arranged obliquely with respect to the horizontal plane. Hereinafter, in the plane of the substrate sensor 11 arranged obliquely, the side where the substrate 11 is in a high position is called an upper side, and the side where the substrate is in a low position is called a lower side. When the corrosion sensor 10 is obliquely arranged, water tends to accumulate in the lower part of the area A1. Therefore, among the side surfaces of the measurement metal 12, water is likely to collect in the vicinity of the side surface facing upward.
そのため、穴１１ａは、計測金属１２の側面のうち、上側を向いている側面の近傍に形成されていることが好ましい。計測金属１２の側面のうち上側を向いている側面と穴１１ａと間の距離ｄは、好ましくは５ｍｍ以下であり、より好ましくは２ｍｍ以下である。 Therefore, it is preferable that the hole 11a is formed in the vicinity of the side surface of the measuring metal 12 facing upward. The distance d between the side surface of the measurement metal 12 facing upward and the hole 11a is preferably 5 mm or less, and more preferably 2 mm or less.
一方、穴１１ａが平面視で計測金属１２と重なっていると、計測金属１２の裏面に水が回り込み、計測金属１２の裏面から腐食が進行する可能性がある。そのため、穴１１ａは、平面視で計測金属１２と重ならないことが好ましい。 On the other hand, if the hole 11a overlaps with the measurement metal 12 in a plan view, water may flow around the back surface of the measurement metal 12 and corrosion may progress from the back surface of the measurement metal 12. Therefore, it is preferable that the hole 11a does not overlap the measurement metal 12 in a plan view.
また、腐食センサ１０が斜めに配置された場合、図４に符号Ｗで示すように、基板１１の下側の端部の近傍に表面張力によって水が溜まりやすくなる。そのため、計測金属１２は、基板１１の下側の端部から十分に離れた位置に配置することが好ましい。計測金属１２と基板１１の下側の端部との間の距離Ｌは、好ましくは１０ｍｍ以上であり、さらに好ましくは２０ｍｍ以上である。 Further, when the corrosion sensor 10 is obliquely arranged, as shown by a symbol W in FIG. 4, water is likely to collect due to surface tension in the vicinity of the lower end of the substrate 11. Therefore, the measurement metal 12 is preferably arranged at a position sufficiently distant from the lower end of the substrate 11. The distance L between the measurement metal 12 and the lower end of the substrate 11 is preferably 10 mm or more, more preferably 20 mm or more.
［腐食センサ１０の変形例］
図５は、腐食センサ１０の変形例である腐食センサ１０Ａの構成を模式的に示す図である。腐食センサ１０Ａの基板１１には、腐食センサ１０（図３）の穴１１ａに代えて、穴１１ｂが形成されている。穴１１ａが円形であったのに対し、穴１１ｂはスリット状の形状を有している。穴１１ｂは、より具体的には、計測金属１２の側面のうち上側を向いている側面に沿うように形成されている。この変形例によれば、より効率的に水を排出することができる。
[Modification of Corrosion Sensor 10]
FIG. 5 is a diagram schematically showing a configuration of a corrosion sensor 10A which is a modified example of the corrosion sensor 10. In the substrate 11 of the corrosion sensor 10A, a hole 11b is formed instead of the hole 11a of the corrosion sensor 10 (FIG. 3). The hole 11a has a circular shape, whereas the hole 11b has a slit-like shape. More specifically, the hole 11b is formed along the side surface of the measurement metal 12 that faces the upper side. According to this modification, water can be discharged more efficiently.
図６は、腐食センサ１０の他の変形例である腐食センサ１０Ｂの構成を模式的に示す図である。腐食センサ１０Ｂの基板１１には、腐食センサ１０（図３）の穴１１ａに代えて、穴１１ｃが形成されている。穴１１ｃは、スリット状で、かつ計測金属１２の内周面の形状に沿うように形成されている。この変形例によれば、より効率的に水を排出することができる。 FIG. 6 is a diagram schematically showing a configuration of a corrosion sensor 10B which is another modification of the corrosion sensor 10. A hole 11c is formed in the substrate 11 of the corrosion sensor 10B instead of the hole 11a of the corrosion sensor 10 (FIG. 3). The hole 11c is formed in a slit shape so as to follow the shape of the inner peripheral surface of the measurement metal 12. According to this modification, water can be discharged more efficiently.
図３、図５及び図６に示した穴１１ａ、１１ｂ及び１１ｃの形状は例示であって、穴の形状や大きさはこれらに限定されない。また、穴は２つ以上形成されていてもよい。 The shapes of the holes 11a, 11b, and 11c shown in FIGS. 3, 5, and 6 are examples, and the shape and size of the holes are not limited to these. Further, two or more holes may be formed.
図７は、腐食センサ１０のさらに他の変形例である腐食センサ１０Ｃの構成を模式的に示す図である。腐食センサ１０Ｃは、腐食センサ１０（図３）の計測金属１２及び参照金属１３に代えて、計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａを備えている。計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａは、計測金属１２及び参照金属１３と比較して平面形状が異なっている。また、それにともなって水が溜まりやすい箇所も異なるため、基板１１には穴１１ａ（図３）に代えて穴１１ｄが形成されている。 FIG. 7 is a diagram schematically showing a configuration of a corrosion sensor 10C which is another modification of the corrosion sensor 10. The corrosion sensor 10C includes a measurement metal 12A and a reference metal 13A instead of the measurement metal 12 and the reference metal 13 of the corrosion sensor 10 (FIG. 3). The measurement metal 12A and the reference metal 13A are different in planar shape from the measurement metal 12 and the reference metal 13. Further, since the places where water is likely to accumulate also differ accordingly, holes 11d are formed in the substrate 11 instead of the holes 11a (FIG. 3).
計測金属及び参照金属は、幅（電流が流れる方向及び厚さ方向と垂直な方向の寸法）が狭いほど、あるいは長さ（電流が流れる方向に沿った寸法）が長いほど、測定精度を高くすることができる。すなわち、計測金属及び参照金属が細長い形状であるほど、測定精度が高くなる。そのため、計測金属及び参照金属を計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａのように長尺状（メアンダリング状）の形状とすることで、設置面積当たりの計測金属及び参照金属の長さを長くすることができ、測定精度を高くすることができる。 As for the measurement metal and the reference metal, the narrower the width (dimension in the direction perpendicular to the current flow direction and the thickness direction) or the longer the length (dimension along the current flow direction), the higher the measurement accuracy becomes. be able to. That is, the longer the measurement metal and the reference metal are, the higher the measurement accuracy becomes. Therefore, the length of the measurement metal and the reference metal per installation area can be increased by forming the measurement metal and the reference metal into a long shape (meaning shape) like the measurement metal 12A and the reference metal 13A. It is possible to improve the measurement accuracy.
一方、計測金属１２Ａのように長尺状の形状とすると、計測金属１２Ａに囲まれた部分に水が溜まりやすくなり、局所的な腐食による影響を受けやすくなる。この変形例では、穴１１ｄによって、計測金属１２Ａに囲まれた部分に水が溜まるのを抑制し、計測金属１２Ａの局所的な腐食の影響を低減する。本実施形態による腐食センサの構成は、この変形例のように、計測金属が計測金属１２Ａのような長尺状の形状の場合に特に好適である。 On the other hand, if the measurement metal 12A has a long shape, water easily accumulates in the portion surrounded by the measurement metal 12A, and is easily affected by local corrosion. In this modification, the hole 11d suppresses the accumulation of water in the portion surrounded by the measurement metal 12A, and reduces the influence of local corrosion of the measurement metal 12A. The configuration of the corrosion sensor according to the present embodiment is particularly suitable when the measurement metal has a long shape like the measurement metal 12A as in this modification.
図３及び図７に示した計測金属１２、参照金属１３、計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａの形状は例示であって、計測金属及び参照金属は任意の形状であってよい。計測金属及び参照金属は、例えば直線形状であってもよい。 The shapes of the measurement metal 12, the reference metal 13, the measurement metal 12A, and the reference metal 13A shown in FIGS. 3 and 7 are examples, and the measurement metal and the reference metal may have any shapes. The measurement metal and the reference metal may have a linear shape, for example.
以上、本発明の第１の実施形態による腐食センサ１０及びその変形例、並びに腐食センサ１０を含む腐食モニタリング装置１の構成を説明した。本実施形態によれば、測定対象の金属の耐食性をより正確に測定することができる。 The configuration of the corrosion sensor 10 according to the first embodiment of the present invention and its modification, and the configuration of the corrosion monitoring device 1 including the corrosion sensor 10 have been described above. According to this embodiment, the corrosion resistance of the metal to be measured can be measured more accurately.
上記の実施形態では、計測金属１２と参照金属１３とが同じ種類の金属であるとして説明した。計測金属１２と参照金属１３とは、同じ種類の金属であることが好ましいが、比抵抗の温度依存性に大きな差がなければ、異なる種類の金属であってもよい。 In the above embodiment, the measurement metal 12 and the reference metal 13 are the same kind of metal. The measurement metal 12 and the reference metal 13 are preferably the same kind of metal, but may be different kinds of metal as long as there is no large difference in the temperature dependence of the specific resistance.
上記の実施形態では、計測金属１２の端子１２ａ及び１２ｂが被覆部材１４で覆われている構成を示したが、端子１２a及び１２ｂは被覆部材１４とは別の被覆部材で覆われていてもよい。端子１２a及び１２ｂは例えば、絶縁テープで覆われていてもよい。 In the above embodiment, the terminals 12a and 12b of the measurement metal 12 are covered with the covering member 14, but the terminals 12a and 12b may be covered with a covering member different from the covering member 14. . The terminals 12a and 12b may be covered with an insulating tape, for example.
［第２の実施形態］
図８を参照して、本発明の第２の実施形態による腐食センサ４０の構成を説明する。図８は、腐食センサ４０を含む、腐食モニタリング装置２の全体の構成を模式的に示す図である。腐食モニタリング装置２は、腐食センサ４０に加えて、抵抗測定器２５及び記録装置３５を備えている。
[Second Embodiment]
The configuration of the corrosion sensor 40 according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a diagram schematically showing the overall configuration of the corrosion monitoring device 2 including the corrosion sensor 40. The corrosion monitoring device 2 includes a resistance measuring device 25 and a recording device 35 in addition to the corrosion sensor 40.
腐食センサ４０は、基板４１、計測金属４２、被覆部材４４及び温度センサ４５を備えている。計測金属４２は基板４１の上に形成されている。被覆部材４４は、計測金属４２の一部を覆って形成されている。 The corrosion sensor 40 includes a substrate 41, a measurement metal 42, a covering member 44, and a temperature sensor 45. The measurement metal 42 is formed on the substrate 41. The covering member 44 is formed so as to cover a part of the measurement metal 42.
基板４１は、例えばプラスチック基板である。基板４１は、金属等の導体であってもよい。その場合、基板４１と計測金属４２との間との間に絶縁体を配置すればよい。基板４１には、計測金属４２の近傍に、基板４１を貫通する円形の穴４１ａが形成されている。 The substrate 41 is, for example, a plastic substrate. The substrate 41 may be a conductor such as metal. In that case, an insulator may be arranged between the substrate 41 and the measurement metal 42. A circular hole 41 a penetrating the substrate 41 is formed in the substrate 41 near the measurement metal 42.
計測金属４２は、評価対象となる金属からなる。計測金属４２は、平面視でＵ字型の形状を有している。計測金属４２の初期の厚さは、金属の種類や環境、測定の目的によって異なるので一概にはいえないが、例えば０．０１〜１０ｍｍであり、好ましくは０．０２〜１．０ｍｍである。計測金属４２の初期の厚さは、計測金属４２の全体にわたって均一であることが好ましい。 The measurement metal 42 is made of a metal to be evaluated. The measurement metal 42 has a U-shape in a plan view. The initial thickness of the measurement metal 42 varies depending on the type of metal, the environment, and the purpose of measurement, but cannot be generally stated, but is, for example, 0.01 to 10 mm, preferably 0.02 to 1.0 mm. The initial thickness of the measurement metal 42 is preferably uniform throughout the measurement metal 42.
計測金属４２は、端子４２ａ及び４２ｂを有しており、配線２６ａ及び２７ａを介して抵抗測定器２０に電気的に接続される。計測金属４２の端子４２ａ及び４２ｂの近傍は、腐食によって配線２６ａ及び２７ａが断線するのを防止するため、被覆部材４４によって被覆されている。 The measurement metal 42 has terminals 42a and 42b, and is electrically connected to the resistance measuring instrument 20 via the wirings 26a and 27a. The vicinity of the terminals 42a and 42b of the measurement metal 42 is covered with a covering member 44 in order to prevent the wirings 26a and 27a from being broken due to corrosion.
計測金属４２は、測定環境に暴露される面を有している。具体的には、計測金属４２の上面及び側面（より正確には、側面のうち被覆部材４４と接する部分以外の部分）が測定環境に露出している。 The measurement metal 42 has a surface exposed to the measurement environment. Specifically, the upper surface and the side surface of the measurement metal 42 (more accurately, the portion of the side surface other than the portion in contact with the covering member 44) are exposed to the measurement environment.
温度センサ４５は、計測金属４２の温度Ｔｔを計測する。温度センサ４５は、腐食によって断線しないように、被覆部材４５ａで被覆しておくことが好ましい。 The temperature sensor 45 measures the temperature T t of the measurement metal 42. The temperature sensor 45 is preferably covered with a covering member 45a so as not to be broken due to corrosion.
温度センサ４５は、例えば熱電対である。温度センサ４５はこれに限定されず、計測金属片４２の温度が計測できるものであれば任意である。温度センサ４５は例えば、電気抵抗式の温度センサであってもよいし、赤外線放射温度計等の非接触式の温度センサであってもよい。また、温度センサ４５による計測は、連続・断続のどちらでもよい。 The temperature sensor 45 is, for example, a thermocouple. The temperature sensor 45 is not limited to this, and may be any as long as it can measure the temperature of the measurement metal piece 42. The temperature sensor 45 may be, for example, an electric resistance type temperature sensor or a non-contact type temperature sensor such as an infrared radiation thermometer. Further, the measurement by the temperature sensor 45 may be continuous or intermittent.
温度センサ４５は、絶縁テープ４５ｂによって計測金属４２の下面（裏面）に固定されている。温度センサ４５の固定方法は任意であり、例えば磁石によって固定したり、ねじによって固定したりしてもよい。温度センサ４５の固定位置（測温位置）は任意である。温度センサ４５を複数用いて、計測金属４２の複数の位置を計測してその平均値を用いてもよい。 The temperature sensor 45 is fixed to the lower surface (back surface) of the measurement metal 42 with an insulating tape 45b. The method of fixing the temperature sensor 45 is arbitrary, and may be fixed by, for example, a magnet or screws. The fixed position (temperature measurement position) of the temperature sensor 45 is arbitrary. It is also possible to use a plurality of temperature sensors 45, measure a plurality of positions of the measurement metal 42, and use the average value thereof.
抵抗測定器２５は、定電流電源２６及び電圧計２７を備えている。 The resistance measuring device 25 includes a constant current power supply 26 and a voltmeter 27.
定電流電源２６は、配線２６ａを介して計測金属４２の端子４２ａ及び４２ｂに電気的に接続され、端子４２ａと端子４２ｂとの間に一定電流を流す。電圧計２７は、配線２７ａを介して計測金属４２の端子４２ａ及び４２ｂに電気的に接続され、端子４２ａと端子４２ｂとの間の電圧Ｖを計測する。電圧Ｖを電流Ｉで除すことで、計測金属４２の電気抵抗Ｒｔを求めることができる。 The constant current power supply 26 is electrically connected to the terminals 42a and 42b of the measurement metal 42 via the wiring 26a, and causes a constant current to flow between the terminals 42a and 42b. The voltmeter 27 is electrically connected to the terminals 42a and 42b of the measurement metal 42 via the wiring 27a, and measures the voltage V between the terminals 42a and 42b. By dividing the voltage V by the current I, the electric resistance R t of the measurement metal 42 can be obtained.
本実施形態においても、第１の実施形態で説明したようなノイズ対策を施すことが好ましい。また、抵抗測定器２５の構成は例示であって、腐食モニタリング装置２は、他の構成によって計測金属４２の電気抵抗を計測する抵抗測定器を備えていてもよい。 Also in this embodiment, it is preferable to take the noise countermeasure as described in the first embodiment. Further, the configuration of the resistance measuring device 25 is an example, and the corrosion monitoring device 2 may include a resistance measuring device that measures the electrical resistance of the measurement metal 42 by another configuration.
記録装置３５は、温度センサ４５によって計測された温度Ｔｔ、及び抵抗測定器２５によって計測された電気抵抗Ｒｔを時系列に沿って記録する。記録装置３５の記録方式は、ディジタル方式又はアナログ方式の何れでもよい。 The recording device 35 records the temperature T t measured by the temperature sensor 45 and the electric resistance R t measured by the resistance measuring device 25 in time series. The recording system of the recording device 35 may be either a digital system or an analog system.
電気抵抗Ｒｔに加えて温度Ｔｔを記録しておくことで、環境の温度変化の影響を補償することができる。具体的には、計測金属４２の初期の電気抵抗Ｒ０と温度Ｔとの関係である温度依存関数Ｒ０（Ｔ）を予め取得しておくことで、残存板厚ｄｔは、電気抵抗Ｒｔ、温度Ｔｔ、及び温度依存関数Ｒ０（Ｔ）に基づいて、下記の式から求めることができる。 By recording the temperature T t in addition to the electric resistance R t, it is possible to compensate for the effects of temperature changes in the environment. Specifically, the temperature dependence function R 0 (T), which is the relationship between the initial electrical resistance R 0 of the measurement metal 42 and the temperature T, is acquired in advance, so that the residual plate thickness d t is equal to the electrical resistance R 0. It can be calculated from the following formula based on t 1 , temperature T t , and temperature dependent function R 0 (T).
［腐食センサ４０の効果］
腐食センサ４０も、腐食センサ１０（図３）と同様に、計測金属４２によって囲まれた領域Ａ２に水が溜まりやすく、この箇所で局所的に腐食が進行する可能性がある。本実施形態においても、基板４１に形成された穴４１ａによって、領域Ａ２に溜まった水を排出することができる。これによって、計測金属４２の局所的な腐食を抑制できるため、板厚減少量をより正確に測定することができる。これによって、測定対象の金属の耐食性をより正確に測定することができる
[Effect of corrosion sensor 40]
Similarly to the corrosion sensor 10 (FIG. 3), in the corrosion sensor 40, water easily accumulates in the area A2 surrounded by the measurement metal 42, and there is a possibility that corrosion will locally progress in this area. Also in the present embodiment, the water 41 accumulated in the area A2 can be discharged through the holes 41a formed in the substrate 41. As a result, local corrosion of the measurement metal 42 can be suppressed, so that the reduction amount of the plate thickness can be measured more accurately. This makes it possible to measure the corrosion resistance of the metal to be measured more accurately.
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、計測金属４２の側面のうち上側を向いている側面と穴４１ａと間の距離ｄは、小さい方が好ましい。また、計測金属４２と基板１１の下側の端部との間の距離Ｌは、大きい方が好ましい。 Also in the present embodiment, as in the first embodiment, it is preferable that the distance d between the side surface of the measuring metal 42 facing upward and the hole 41a is smaller. The distance L between the measurement metal 42 and the lower end of the substrate 11 is preferably large.
本実施形態においても、第１の実施形態と同様、基板４１に形成する穴の形状、大きさ及び数は任意である。また、本実施形態においても、第１の実施形態と同様、計測金属４２の形状は任意である。 Also in this embodiment, the shape, size, and number of holes formed in the substrate 41 are arbitrary, as in the first embodiment. Further, also in the present embodiment, the shape of the measurement metal 42 is arbitrary, as in the first embodiment.
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示にすぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the above-described embodiments are merely examples for carrying out the present invention. Therefore, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented by appropriately modifying the above-described embodiment without departing from the spirit of the present invention.
１，２ 腐食モニタリング装置
１０，４０ 腐食センサ
１１，４１ 基板
１１ａ〜１１ｄ、４１ａ 穴
１２，４２ 計測金属
１３ 参照金属
１４，４４ 被覆部材
４５ 温度センサ
２０，２５ 抵抗測定器
２１，２６ 定電流電源
２２，２３，２７ 電圧計
３０，３５ 記録装置
1, 2 Corrosion monitoring device 10, 40 Corrosion sensor 11, 41 Substrate 11a to 11d, 41a Hole 12, 42 Measurement metal 13 Reference metal 14, 44 Coating member 45 Temperature sensor 20, 25 Resistance measuring device 21, 26 Constant current power supply 22 , 23,27 Voltmeter 30,35 Recording device
Claims (6)
基板と、
前記基板上に形成された前記計測金属と、を備え、
前記基板に、前記基板を貫通する穴が形成されている、腐食センサ。 A corrosion sensor for measuring the amount of corrosion of the measurement metal based on the electrical resistance of the measurement metal,
Board,
The measurement metal formed on the substrate,
A corrosion sensor, wherein a hole is formed in the substrate to penetrate the substrate.
前記基板は、水平面に対して斜めに配置される、腐食センサ。 The corrosion sensor according to claim 1, wherein
A corrosion sensor, wherein the substrate is arranged obliquely with respect to a horizontal plane.
前記穴は、前記計測金属の側面のうち前記基板の位置が高くなる方向に向いた側面の近傍に配置される、腐食センサ。 The corrosion sensor according to claim 2, wherein
The said hole is a corrosion sensor arrange | positioned among the side surfaces of the said measurement metal in the vicinity of the side surface facing the direction where the position of the said board | substrate becomes high.
前記基板の端部のうち前記基板の位置が低くなる方向の端部と前記計測金属との間の距離が１０ｍｍ以上である、腐食センサ。 The corrosion sensor according to claim 2 or 3, wherein
A corrosion sensor in which a distance between an end of the end of the substrate in a direction in which the position of the substrate is lowered and the measurement metal is 10 mm or more.
前記穴は円形である、腐食センサ。 The corrosion sensor according to any one of claims 1 to 4,
A corrosion sensor, wherein the holes are circular.
前記穴はスリット状である、腐食センサ。 The corrosion sensor according to any one of claims 1 to 4,
Corrosion sensor, wherein the holes are slit-shaped.
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