(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023139610
(43)【公開日】2023-10-04
(54)【発明の名称】露点腐食試験方法
(51)【国際特許分類】
G01N 17/00 20060101AFI20230927BHJP
【ＦＩ】
G01N17/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】3
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022045222
(22)【出願日】2022-03-22
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001553
【氏名又は名称】アセンド弁理士法人
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 悠
(72)【発明者】
【氏名】西本 工
(72)【発明者】
【氏名】富尾 亜希子
(72)【発明者】
【氏名】長澤 慎
(72)【発明者】
【氏名】児玉 正行
(72)【発明者】
【氏名】澤田 真也
(72)【発明者】
【氏名】川端 紀正
【テーマコード（参考）】
2G050
【Ｆターム（参考）】
2G050AA01
2G050BA04
2G050BA06
2G050BA10
2G050CA08
2G050EB02
2G050EC01
(57)【要約】
【課題】腐食性ガスによる露点腐食を十分に模擬できる露点腐食試験方法を提供する。
【解決手段】試験方法は、試験容器の内側に試験片を配置する試験片取付け工程（＃２０）と、腐食性ガス及び水蒸気を試験容器に供給して高温の状態に維持しつつ、試験片の表面を腐食性ガス及び水蒸気よりも低温に維持する試験工程（＃３０）と、を含む。
【選択図】図６
【解決手段】試験方法は、試験容器の内側に試験片を配置する試験片取付け工程（＃２０）と、腐食性ガス及び水蒸気を試験容器に供給して高温の状態に維持しつつ、試験片の表面を腐食性ガス及び水蒸気よりも低温に維持する試験工程（＃３０）と、を含む。
【選択図】図６
【特許請求の範囲】
【請求項1】
腐食性ガスによる露点腐食を模擬する露点腐食試験方法であって、
試験容器の内側に試験片を配置する試験片取付け工程と、
高温に加熱した腐食性ガス及び水蒸気を前記試験容器に供給して高温の状態に維持しつつ、前記試験片の表面を前記腐食性ガス及び前記水蒸気よりも低温に維持する試験工程と、を含む、露点腐食試験方法。
試験容器の内側に試験片を配置する試験片取付け工程と、
高温に加熱した腐食性ガス及び水蒸気を前記試験容器に供給して高温の状態に維持しつつ、前記試験片の表面を前記腐食性ガス及び前記水蒸気よりも低温に維持する試験工程と、を含む、露点腐食試験方法。
【請求項2】
請求項１に記載の露点腐食試験方法であって、
当該露点腐食試験方法は、前記試験容器を含む試験装置を用いて行われ、
前記試験装置は、
複数の前記試験片のそれぞれを取り付けるための複数の試験片取付け部を含む壁を有する試験容器と、
前記試験容器の内部の雰囲気を加熱する容器用ヒーターと、
前記腐食性ガスを前記試験容器に導く第１配管と、
前記第１配管の内部を流通する前記腐食性ガスを加熱する第１ヒーターと、
前記水蒸気を前記試験容器に導く第２配管と、
前記第２配管の内部を流通する前記水蒸気を加熱する第２ヒーターと、
前記試験容器の前記壁のうち前記試験片取付け部の外面に設けられ、前記試験片取付け部を冷却する試験片用クーラーと、
前記試験容器の前記壁のうち前記試験片取付け部の周囲の外面に設けられ、前記試験片取付け部の前記周囲を加熱する試験片用ヒーターと、を備える、露点腐食試験方法。
当該露点腐食試験方法は、前記試験容器を含む試験装置を用いて行われ、
前記試験装置は、
複数の前記試験片のそれぞれを取り付けるための複数の試験片取付け部を含む壁を有する試験容器と、
前記試験容器の内部の雰囲気を加熱する容器用ヒーターと、
前記腐食性ガスを前記試験容器に導く第１配管と、
前記第１配管の内部を流通する前記腐食性ガスを加熱する第１ヒーターと、
前記水蒸気を前記試験容器に導く第２配管と、
前記第２配管の内部を流通する前記水蒸気を加熱する第２ヒーターと、
前記試験容器の前記壁のうち前記試験片取付け部の外面に設けられ、前記試験片取付け部を冷却する試験片用クーラーと、
前記試験容器の前記壁のうち前記試験片取付け部の周囲の外面に設けられ、前記試験片取付け部の前記周囲を加熱する試験片用ヒーターと、を備える、露点腐食試験方法。
【請求項3】
請求項２に記載の露点腐食試験方法であって、
当該露点腐食試験方法は、さらに、
前記試験片として、一対の導線が接続された第１試験片、及び前記導線を有しない第２試験片を準備する試験片準備工程を含み、
前記試験片取付け工程では、前記第１試験片及び前記第２試験片をそれぞれ、対応する前記試験片取付け部に取り付け、
前記試験工程では、前記容器用ヒーター、前記第１ヒーター、前記第２ヒーター、前記試験片用クーラー及び前記試験片用ヒーターを作動させ、且つ前記導線を通じて前記第１試験片に一定値の電流を印加した状態で、前記腐食性ガス及び前記水蒸気を前記試験容器に供給し、前記導線を通じて前記第１試験片に作用する電圧の変化を検出する、露点腐食試験方法。
当該露点腐食試験方法は、さらに、
前記試験片として、一対の導線が接続された第１試験片、及び前記導線を有しない第２試験片を準備する試験片準備工程を含み、
前記試験片取付け工程では、前記第１試験片及び前記第２試験片をそれぞれ、対応する前記試験片取付け部に取り付け、
前記試験工程では、前記容器用ヒーター、前記第１ヒーター、前記第２ヒーター、前記試験片用クーラー及び前記試験片用ヒーターを作動させ、且つ前記導線を通じて前記第１試験片に一定値の電流を印加した状態で、前記腐食性ガス及び前記水蒸気を前記試験容器に供給し、前記導線を通じて前記第１試験片に作用する電圧の変化を検出する、露点腐食試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、露点腐食試験方法に関する。より詳細には、本開示は、腐食性ガスによる露点腐食を模擬する露点腐食試験方法に関する。
【背景技術】
【0002】
火力発電設備又はごみ焼却設備などの燃焼系設備では、排ガス中にＳＯｘ（ＳＯ２、ＳＯ３）及び水蒸気が含まれる。この場合、排気管、煙道及び煙突などの排ガス経路において、経路壁面の温度が露点を下回れば、硫酸の結露が生じ、経路壁面に激しい腐食が発生する。そこで、排ガス経路に使用される材料（例：鋼材）を開発するとき、露点腐食に対する評価が必要となる。このため、露点腐食を模擬する露点腐食試験の確立が要請される。
【0003】
露点腐食試験に関する従来技術は、例えば特開２０２１－１３１３４０号公報（特許文献１）に提案されている。特許文献１は、試験片に対して硫酸露点腐食試験を行う試験装置、及びその試験装置を用いた試験方法を開示する。特許文献１の硫酸露点腐食試験装置は、Ｏ２供給源と、ＳＯ２供給源と、ＳＯ３生成部と、水蒸気供給源と、試験槽と、を備える。ＳＯ３生成部は、Ｏ２供給源から供給されたＯ２、及びＳＯ２供給源から供給されたＳＯ２を、触媒を介して反応させることでＳＯ３を生成する。試験槽は、試験片を収容する。試験槽には、ＳＯ３生成部で生成されたＳＯ３と水蒸気供給源から供給された水蒸気とを含む混合ガスが充填される。特許文献１の硫酸露点腐食試験方法は、このような硫酸露点腐食試験装置を用いて、試験片の耐硫酸露点腐食性を評価する。
【0004】
特許文献１の技術において、硫酸露点腐食は、硫酸浸漬試験又は硫酸全面腐食試験などにより評価される硫酸腐食ではなく、ＳＯ３を含むガスと水蒸気との混合ガスが試験槽で冷却されて、材料（試験片）の表面で硫酸の結露となることで生じる硫酸露点腐食を意味する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０２１－１３１３４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献１の硫酸露点腐食試験では、ＳＯ３を含むガスと水蒸気との混合ガスが、試験槽に充填された後、試験片に到達する前に冷やされる場合がある。この場合、試験片以外の場所で結露が生じる。つまり、ＳＯ３ガスが、試験片に到達する前に消費される。そうすると、試験片の表面で生じる結露が少なくなる。つまり、目的の濃度のＳＯ３ガスが試験片の表面に到達しない。このため、設計通りの試験を行うことができない可能性があり、ＳＯ３ガスによる露点腐食を十分に模擬できるとは言えない。また、特許文献１では、ＳＯ３ガスによる露点腐食が想定されているが、ＳＯ３ガス以外の腐食性ガス（例：ＨＣｌガス）による露点腐食についても同様のことが言える。
【0007】
本開示の目的は、腐食性ガスによる露点腐食を十分に模擬できる露点腐食試験方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示に係る露点腐食試験方法は、腐食性ガスによる露点腐食を模擬する試験方法である。この露点腐食試験方法は、試験片取付け工程と、試験工程と、を含む。試験片取付け工程は、試験容器の内側に試験片を配置する。試験工程は、高温に加熱した腐食性ガス及び水蒸気を試験容器に供給して高温の状態に維持しつつ、試験片の表面を腐食性ガス及び水蒸気よりも低温に維持する。
【発明の効果】
【0009】
本開示に係る露点腐食試験方法によれば、腐食性ガスによる露点腐食を十分に模擬することができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【発明を実施するための形態】
【0011】
以下、本開示の実施形態について説明する。なお、以下の説明では、本開示の実施形態について例を挙げて説明するが、本開示は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本開示はそれらの例示に限定されない。
【0012】
本開示の実施形態に係る露点腐食試験方法は、腐食性ガスによる露点腐食を模擬する試験方法である。この露点腐食試験方法は、試験片取付け工程と、試験工程と、を含む。試験片取付け工程は、試験容器の内側に試験片を配置する。試験工程は、高温に加熱した腐食性ガス及び水蒸気を試験容器に供給して高温の状態に維持しつつ、試験片の表面を腐食性ガス及び水蒸気よりも低温に維持する（第１の構成）。
【0013】
第１の構成の試験方法では、腐食性ガス及び水蒸気は、高温の状態に維持されたまま、試験片に到達する。このとき、試験片が低温の状態になっているため、試験片の表面で腐食性ガスによる結露が生じる。試験片の周辺で結露は生じない。要するに、試験容器内の腐食性ガス及び水蒸気は、試験片に到達する前に冷やされることはなく、試験片以外の場所で結露が生じることはない。つまり、腐食性ガスが、試験片に到達する前に消費されることはない。そうすると、目的の濃度の腐食性ガスが試験片の表面に到達する。このため、設計通りの試験を行うことができる。したがって、第１の構成の試験方法によれば、腐食性ガスによる露点腐食を十分に模擬することができる。
【0014】
上記の試験方法は、好ましくは、上記の試験容器を含む試験装置を用いて行われる。具体的には、試験装置は、試験容器と、容器用ヒーターと、第１配管と、第１ヒーターと、第２配管と、第２ヒーターと、試験片用クーラーと、試験片用ヒーターと、を備える。試験容器は、複数の試験片のそれぞれを取り付けるための複数の試験片取付け部を含む壁を有する。容器用ヒーターは、試験容器の内部の雰囲気を加熱する。第１配管は、腐食性ガスを試験容器に導く。第１ヒーターは、第１配管の内部を流通する腐食性ガスを加熱する。第２配管は、水蒸気を試験容器に導く。第２ヒーターは、第２配管の内部を流通する水蒸気を加熱する。試験片用クーラーは、試験容器の壁のうち試験片取付け部の外面に設けられ、試験片取付け部を冷却する。試験片用ヒーターは、試験容器の壁のうち試験片取付け部の周囲の外面に設けられ、試験片取付け部の周囲を加熱する（第２の構成）。第２の構成の試験方法は、実用性に富む。
【0015】
第２の構成の試験方法は、好ましくは、さらに試験片準備工程を含む。試験片準備工程は、試験片として、一対の導線が接続された第１試験片、及び導線を有しない第２試験片を準備する。試験片取付け工程は、第１試験片及び第２試験片をそれぞれ、対応する試験片取付け部に取り付ける。試験工程は、容器用ヒーター、第１ヒーター、第２ヒーター、試験片用クーラー及び試験片用ヒーターを作動させ、且つ導線を通じて第１試験片に一定値の電流を印加した状態で、腐食性ガス及び水蒸気を試験容器に供給し、導線を通じて第１試験片に作用する電圧の変化を検出する（第３の構成）。
【0016】
上記の試験方法において、典型的な例では、試験片、すなわち第１試験片及び第２試験片はそれぞれ板状を有する。試験片の材質は、鋼、合金などの金属である。第１試験片の材質は、第２試験片の材質と同じである。試験工程のとき、容器用ヒーター、第１ヒーター、第２ヒーター、試験片用クーラー及び試験片用ヒーターを作動させ、且つ導線を通じて第１試験片に一定値の電流を印加した状態で、腐食性ガス及び水蒸気を試験容器に供給する。
【0017】
第１試験片及び第２試験片のそれぞれは、対応する試験片取付け部に接触していて、試験片取付け部と接触する部分に試験片取付け部から熱が直接伝わる。試験片取付け部は、試験片用クーラーによって冷却されて低温の状態であり、試験片取付け部の周囲は、試験片用ヒーターによって加熱されて高温の状態である。このため、第１試験片及び第２試験片は低温の状態になり、第１試験片及び第２試験片それぞれの周辺は高温の状態になる。一方、腐食性ガスは、第１ヒーターによって加熱されて高温の状態になり、水蒸気は、第２ヒーターによって加熱されて高温の状態になる。高温の腐食性ガスが第１配管を通じて試験容器に供給されるとともに、高温の水蒸気が第２配管を通じて試験容器に供給される。試験容器に供給された腐食性ガス及び水蒸気は、容器用ヒーターによって加熱されて、高温の状態に維持される。
【0018】
そして、腐食性ガス及び水蒸気は、高温の状態に維持されたまま、第１試験片及び第２試験片のそれぞれに到達する。このとき、第１試験片が低温の状態になっているため、第１試験片の表面で腐食性ガスによる結露が生じる。第１試験片の周辺は高温の状態になっているため、第１試験片の周辺で結露は生じない。第２試験片でも第１試験片と同様のことが言える。
【0019】
要するに、試験容器内の腐食性ガス及び水蒸気は、第１試験片及び第２試験片に到達する前に冷やされることはなく、第１試験片以外の場所及び第２試験片以外の場所で結露が生じることはない。つまり、腐食性ガスが、第１試験片及び第２試験片に到達する前に消費されることはない。そうすると、目的の濃度の腐食性ガスが第１試験片及び第２試験片それぞれの表面に到達する。このため、設計通りの試験を行うことができる。したがって、第１の構成の試験方法によれば、腐食性ガスによる露点腐食を十分に模擬することができる。
【0020】
露点腐食の進行に伴って、第１試験片及び第２試験片それぞれの厚みは次第に減少する。所定時間の経過後、第１試験片及び第２試験片それぞれの厚みを測定すれば、試験前後の厚み差から各試験片における露点腐食の度合いを把握することができる。この場合、複数の結果が得られるため、信頼性が高まる。また、試験片の重量についても、厚みと同様のことが適用される。
【0021】
また、試験工程では、導線を通じて第１試験片に作用する電圧の変化を検出する。ここで、露点腐食の進行に伴って、第１試験片の厚みは次第に減少する。このため、露点腐食の進行に伴って、第１試験片の電気抵抗は増加し、第１試験片に作用する電圧は増加する。そうすると、検出した電圧の増加量より、第１試験片の厚みの減少量を算出することができる。したがって、試験工程において、第１試験片における露点腐食の度合いを監視することができる。
【0022】
腐食性ガスは、結露して激しい腐食を引き起こす限り、特に限定されない。典型的な例では、腐食性ガスは、ＳＯ３（三酸化硫黄）ガスである。ＳＯ３は無水硫酸とも称される。腐食性ガスは、例えば、ＨＣｌ（塩化水素）ガスであってもよい。腐食性ガスは、例えば、ＮＯ２（二酸化窒素）ガス、ＮＯ３（三酸化窒素）ガス、ＣＯ２（二酸化炭素）ガス、ＣＯ（一酸化炭素）ガス、Ｈ２Ｓ（硫化水素）ガスなどであってもよい。
【0023】
上記の試験方法で用いる試験装置は、好ましくは、下記の構成を備える。試験片用クーラーは、冷却箱と、給水管と、排水管と、を含む。冷却箱は、試験片取付け部の外面に接触する。給水管は、冷却箱に冷却水を供給する。排水管は、通水路から冷却水を排出する。この場合、試験片取付け部を冷却水との熱交換によって効果的に冷却することができる。
【0024】
上記の試験方法で用いる試験装置は、好ましくは、下記の構成を備える。試験片用ヒーターは、電熱線を含む。この場合、試験片取付け部の周囲を電熱線によって効果的に加熱することができる。
【0025】
上記の試験方法で用いる試験装置は、下記の構成を備えてもよい。試験片取付け部を含む上記の壁が試験容器の側壁である。
【0026】
上記の試験方法で用いる試験装置において、腐食性ガスがＳＯ３ガスである場合、第１配管は、ＳＯ２（二酸化硫黄）ガスを酸化させてＳＯ３ガスを生成する反応部を含む。ＳＯ２ガスは、亜硫酸ガスとも称される。この試験装置では、ＳＯ３ガスの起源として、ＳＯ２ガスが用いられる。反応部では、触媒によって、ＳＯ２ガスからＳＯ３ガスへの化学反応が促進する。触媒として、Ｖ２Ｏ５（五酸化バナジウム）又は白金などが用いられる。
【0027】
以下に、図面を参照しながら、本実施形態の露点腐食試験方法についてその具体例を説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は適宜省略する。本実施形態の試験方法は、露点腐食試験装置を用いる。
【0028】
［露点腐食試験装置１００の全体構成］
図１は、本実施形態の露点腐食試験方法で用いる試験装置１００の一例を示す模式図である。図１を参照して、試験装置１００は、試験容器１と、第１配管１０と、第２配管２０と、を備える。試験容器１は、試験片ＴＰを取り付けるための試験片取付け部４０を含む。試験容器１の詳細な構成は後述する。
図１は、本実施形態の露点腐食試験方法で用いる試験装置１００の一例を示す模式図である。図１を参照して、試験装置１００は、試験容器１と、第１配管１０と、第２配管２０と、を備える。試験容器１は、試験片ＴＰを取り付けるための試験片取付け部４０を含む。試験容器１の詳細な構成は後述する。
【0029】
第１配管１０は、試験容器１に接続されている。第２配管２０は試験容器１に接続されている。第１配管１０は腐食性ガスを試験容器１に導く。第２配管２０は水蒸気を試験容器１に導く。第１配管１０は金属（例：ステンレス鋼、Ｎｉ基合金鋼）製である。第１配管１０の材質は、フッ素樹脂（例：ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン））であってもよい。第１配管１０は第１ヒーター１１で覆われている。第１ヒーター１１として、例えば、リボンヒーターが用いられる。第１配管１０の内部を流通する腐食性ガスは、第１ヒーター１１によって加熱される。第２配管２０は金属（例：ステンレス鋼、Ｎｉ基合金鋼）製である。第２配管２０の材質は、フッ素樹脂（例：ＰＴＦＥ）であってもよい。第２配管２０は第２ヒーター２１で覆われている。第２ヒーター２１として、例えば、リボンヒーターが用いられる。第２配管２０の内部を流通する水蒸気は、第２ヒーター２１によって加熱される。
【0030】
本実施形態において、試験容器１に供給される腐食性ガスは、ＳＯ３ガスである。この場合、第１配管１０は反応部１２を含む。反応部１２は第１配管１０に接続されている。反応部１２は、例えば、管状炉である。この管状炉は、燃焼管、多孔質体及び触媒を備える。触媒が多孔質体に付着していて、この多孔質体が燃焼管に充填されている。触媒として、Ｖ２Ｏ５が用いられる。多孔質体として、沸石が用いられる。燃焼管として、セラミックスが用いられる。管状炉において、燃焼管が加熱され、さらに多孔質体及び触媒が加熱される。この状態で、燃焼管内にＳＯ２ガス及びＯ２ガスが導入されれば、ＳＯ２ガスが酸化してＳＯ３ガスが生成される。このとき、触媒によって、ＳＯ２ガスからＳＯ３ガスへの化学反応が促進する。要するに、反応部１２において、ＳＯ３ガスが生成される。
【0031】
反応部１２でＳＯ３ガスを生成するために、ＳＯ２ガス及びＯ２ガスが反応部１２に導入される。このため、ＳＯ２ガス源１３及びＯ２ガス源１４がそれぞれ、配管を通じて反応部１２に接続されている。ＳＯ２ガス源１３は、例えばＳＯ２ガスボンベである。Ｏ２ガス源１４は、例えばＯ２ガスボンベである。Ｏ２ガス源１４は空気ボンベであってもよい。ただし、個別のＯ２ガス源１４が設けられていなくてもよい。ＳＯ２ガス源１３と反応部１２とを接続する配管内に微量の酸素が残っていれば、反応部１２でＳＯ３ガスが生成されるためである。
【0032】
反応部１２には、Ｎ２（窒素）ガス源１５が接続されていてもよい。Ｎ２ガス源１５は、例えばＮ２ガスボンベである。Ｎ２ガス源１５から反応部１２に導入されるＮ２ガスによって、反応部１２で生成されるＳＯ３ガスの濃度を調整することが可能になる。Ｎ２ガスは、試験後にパージガスの役割も担う。
【0033】
本実施形態では、第２配管２０は加湿部２２を含む。加湿部２２は第２配管２０に接続されている。加湿部２２は加湿槽を備える。加湿槽には水が溜められている。Ｏ２ガスが加湿部２２を通過することにより、加湿槽の水が蒸発し、Ｏ２ガスに水蒸気が混ざる。このため、Ｏ２ガス源２３が、配管を通じて加湿部２２に接続されている。Ｏ２ガス源２３は、例えばＯ２ガスボンベである。Ｏ２ガス源２３は空気ボンベであってもよい。Ｏ２ガスは、キャリアガスの役割を担う。加湿部２２では、加湿槽の水が加熱されてもよい。この場合、水蒸気が効率よく発生する。
【0034】
加湿部２２には、Ｎ２ガス源２４が接続されていてもよい。Ｎ２ガス源２４は、例えばＮ２ガスボンベである。Ｎ２ガス源２４から加湿部２２に導入されるＮ２ガスによって、加湿部２２に導入されるＯ２ガスの濃度を調整することが可能になる。さらに、加湿部２２には、Ａｒ（アルゴン）ガス源２５が接続されていてもよい。Ａｒガス源２５は、例えばＡｒガスボンベである。Ａｒガスは、試験後にパージガスの役割を担う。
【0035】
図１に示す例では、第１配管１０及び第２配管２０は、それぞれ個別に、試験容器１に接続されている。この場合、第１ヒーター１１によって加熱された高温の腐食性ガス（ＳＯ３ガス）は、第１配管１０から試験容器１に供給される。第２ヒーター２１によって加熱された高温の水蒸気は、第２配管２０から試験容器１に供給される。そして、高温の腐食性ガスと高温の水蒸気は、試験容器１内で混合される。ただし、第１配管１０と第２配管２０は、試験容器１の手前で合流した後に試験容器１に接続されていてもよい。この場合、高温の腐食性ガスと高温の水蒸気は、試験容器１に供給される前に混合される。そして、高温の混合ガス（腐食性ガス及び水蒸気）が試験容器１に供給される。
【0036】
試験容器１には、排気管３が接続されている。排気管３は吸収タンク４に接続されている。試験容器１内の腐食性ガス（ＳＯ３ガス）がそのまま外部に放出されると、環境が汚染される。このため、試験容器１内の腐食性ガスを排出するとき、腐食性ガスは、排気管３を通じて吸収タンク４に収容され、吸収タンク４で無害化される。
【0037】
さらに、試験容器１には、ドレン５が設けられている。試験後、試験容器１内に腐食性ガスによる廃液が残存する場合がある。この廃液は、ドレン５を通じて回収される。
【0038】
［試験容器１］
図２及び図３は、本実施形態の露点腐食試験方法で用いる試験装置１００における試験容器１の一例を示す模式図である。図２には、試験容器１の横断面図が示される。図３には、試験容器１の側面図が示される。本明細書において、横断面は、試験容器１の中心軸１ｃに垂直な断面を意味する。また、縦断面は、試験容器１の中心軸１ｃに沿った断面を意味する。試験容器１の中心軸１ｃは鉛直方向に沿う。
図２及び図３は、本実施形態の露点腐食試験方法で用いる試験装置１００における試験容器１の一例を示す模式図である。図２には、試験容器１の横断面図が示される。図３には、試験容器１の側面図が示される。本明細書において、横断面は、試験容器１の中心軸１ｃに垂直な断面を意味する。また、縦断面は、試験容器１の中心軸１ｃに沿った断面を意味する。試験容器１の中心軸１ｃは鉛直方向に沿う。
【0039】
図２及び図３を参照して、試験容器１は、本体３０と、上部ヒーター３１ａと、下部ヒーター３１ｂと、を備える。本体３０は角筒状であり、本体３０の横断面形状は正八角形である。本体３０において、平らな各側壁に、試験片ＴＰを取り付けるための試験片取付け部４０が設けられる。つまり、図２及び図３に示す試験容器１では、８つの試験片取付け部４０が設けられる。試験片取付け部４０の詳細な構成は後述する。
【0040】
本体３０の横断面形状は、多角形である限り、特に限定されない。例えば、本体３０の横断面形状は、正四角形、正六角形、又は正十二角形などであってもよい。本体３０の材質は、フッ素樹脂（例：ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン））である。本体３０の材質は、金属（例：Ｎｉ基合金鋼、ステンレス鋼）であってもよい。ただし、本体３０の材質は、耐熱性及び耐薬品性に優れる限り、特に限定されない。
【0041】
本体３０の上端は、上部ヒーター３１ａによって開閉可能に閉ざされる。つまり、上部ヒーター３１ａは、上蓋の役割を担う。本体３０の下端は、下部ヒーター３１ｂによって閉ざされる。つまり、下部ヒーター３１ｂは、底壁の役割を担う。上部ヒーター３１ａ及び下部ヒーター３１ｂとして、例えば、シリコンラバーヒーターが用いられる。上部ヒーター３１ａ及び下部ヒーター３１ｂは、容器用ヒーター３１を構成する。試験容器１の内部の雰囲気は、容器用ヒーター３１によって加熱される。つまり、各々が試験容器１に供給され、各々が高温の腐食性ガス（ＳＯ３ガス）及び水蒸気は、容器用ヒーター３１によって加熱されて、高温の状態に維持される。
【0042】
下部ヒーター３１ｂの上には、撹拌子３２が載置される。下部ヒーター３１ｂの下にマグネチックスターラー３３が取り付けられる。マグネチックスターラー３３の作動により、撹拌子３２が回転する。撹拌子３２の回転により、試験容器１の内部の雰囲気が撹拌される。つまり、各々が試験容器１に供給され、各々が高温の腐食性ガス（ＳＯ３ガス）及び水蒸気は、撹拌子３２によって撹拌される。これにより、腐食性ガスと水蒸気は均一に混合され、混合ガスの温度及び濃度が均一に保たれる。なお、撹拌子３２は、回転するフィンに置き換えられてもよい。
【0043】
上部ヒーター３１ａには、排気管３が設けられる。排気管３は、上部ヒーター３１ａの下面に開口する。排気管３は、本体３０の側壁の上部に設けられてもよく、この場合、排気管３は、試験片取付け部４０の上方で本体３０の側壁を貫通する。排気管３は吸収タンク４に接続されている（図１参照）。排気管３の経路は、必要時に、バルブ（図示省略）によって開閉される。
【0044】
下部ヒーター３１ｂには、ドレン５が設けられる。ドレン５は、下部ヒーター３１ｂの上面に開口する。試験中、ドレン５の経路は、バルブ（図示省略）によって閉ざされる。
【0045】
［試験片取付け部４０］
図４及び図５は、本実施形態の露点腐食試験装置１００における試験片取付け部４０の構成を説明するための模式図である。図４には、試験容器１の縦断面図が示される。図５には、試験片取付け部４０を水平面で切断したときの断面図が示される。つまり、図５は、試験片取付け部４０の横断面図を示す。
図４及び図５は、本実施形態の露点腐食試験装置１００における試験片取付け部４０の構成を説明するための模式図である。図４には、試験容器１の縦断面図が示される。図５には、試験片取付け部４０を水平面で切断したときの断面図が示される。つまり、図５は、試験片取付け部４０の横断面図を示す。
【0046】
図４及び図５を参照して、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の内面に、試験片ＴＰが取り付けられる。本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の外面に、試験片用クーラー４２が設けられる。本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の周囲の外面に、試験片用ヒーター４３が設けられる。
【0047】
試験片取付け部４０の内面は、試験容器１の中心に向いている。上記の通り、試験片取付け部４０の内面に、試験片ＴＰが取り付けられる。試験片ＴＰは板状である。試験片ＴＰの材質は、評価対象の材料の種類によって選定される。試験片ＴＰの材質は、例えば、鋼、合金などの金属である。試験片ＴＰは試験片取付け部４０に保持され、試験片ＴＰの背面に試験片取付け部４０の内面が接触する。これにより、試験片ＴＰの表面ＴＰａは、試験容器１の中心に向いている。
【0048】
試験片取付け部４０への試験片ＴＰの取付け方法は、特に限定されない。図４及び図５に示す例では、２つの爪４４によって、試験片ＴＰが試験片取付け部４０に取り付けられる。試験片ＴＰが試験片取付け部４０に取り付けられると、試験片ＴＰの背面が試験片取付け部４０の内面に接触した状態となる。この場合、試験片ＴＰの上側面及び下側面は開放されている。このような取付け方法では、試験片取付け部４０から試験片ＴＰを容易に取り外すことができる。
【0049】
試験片用クーラー４２は、上記の通り、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の外面に設けられる。試験片用クーラー４２は、試験片取付け部４０を冷却する。本実施形態では、試験片用クーラー４２は、冷却箱４２ａと、給水管４２ｂと、排水管４２ｃと、を含む。冷却箱４２ａは、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の外面に接触する。冷却箱４２ａは、金属製である。冷却箱４２ａの材質は、例えば、ステンレス鋼、銅、銅合金、アルミニウム、又はアルミニウム合金などである。
【0050】
冷却箱４２ａに、給水管４２ｂ及び排水管４２ｃが接続される。給水管４２ｂから冷却箱４２ａに冷却水が供給される。冷却箱４２ａに供給された冷却水は、排水管４２ｃに排出される。この場合、冷却水が冷却箱４２ａの内部を流通する過程で、試験片取付け部４０と冷却水との間で熱交換が行われる。この熱交換によって、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０が効果的に冷却される。
【0051】
試験片用ヒーター４３は、上記の通り、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の周囲の外面に設けられる。試験片用ヒーター４３は、試験片取付け部４０の周囲を加熱する。本実施形態では、試験片用ヒーター４３は、電熱線４３ａを含む。電熱線４３ａは冷却箱４２ａを取り囲んでいる。この場合、電熱線４３ａに通電すれば、電熱線４３ａが発熱し、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の周囲が効果的に加熱される。
【0052】
試験片用クーラー４２の作動により、冷却水が冷却箱４２ａを流通し、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０が冷却される。これにより、試験片取付け部４０は低温の状態になる。一方、試験片用ヒーター４３の作動により、電熱線４３ａが発熱し、本体３０の側壁のうちの試験片取付け部４０の周囲が加熱される。これにより、試験片取付け部４０の周囲は高温の状態になる。試験片ＴＰは試験片取付け部４０に接触していて、試験片取付け部４０と接触する部分に試験片取付け部４０から熱が直接伝わる。このため、試験片ＴＰは低温の状態になり、試験片ＴＰの周辺は高温の状態になる。
【0053】
［露点腐食試験方法］
図６は、試験装置１００を用いた本実施形態の試験方法を示すフロー図である。図６を参照して、試験方法は、試験片準備工程（＃１０）と、試験片取付け工程（＃２０）と、試験工程（＃３０）と、を含む。さらに、試験方法は、評価工程（＃４０）を含む。
図６は、試験装置１００を用いた本実施形態の試験方法を示すフロー図である。図６を参照して、試験方法は、試験片準備工程（＃１０）と、試験片取付け工程（＃２０）と、試験工程（＃３０）と、を含む。さらに、試験方法は、評価工程（＃４０）を含む。
【0054】
試験片準備工程（＃１０）では、試験片ＴＰを準備する。複数の結果から評価を行う場合、複数の試験片ＴＰを準備すればよい。試験片ＴＰの材質は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【0055】
試験片取付け工程（＃２０）では、試験片ＴＰを試験片取付け部４０に取り付ける。複数の結果から評価を行う場合、複数の試験片ＴＰをそれぞれ試験片取付け部４０に取り付ければよい。
【0056】
試験工程（＃３０）では、容器用ヒーター３１、第１ヒーター１１、第２ヒーター２１、試験片用クーラー４２及び試験片用ヒーター４３を作動させる。この状態で、第１配管１０を通じて腐食性ガス（ＳＯ３ガス）を試験容器１に供給する。第２配管２０を通じて水蒸気を試験容器１に供給する。第１ヒーター１１によって加熱された腐食性ガスの温度は、例えば、６０℃～１３０℃である。第２ヒーター２１によって加熱された水蒸気の温度は、例えば、６０℃～１３０℃である。試験容器１において、容器用ヒーター３１（上部ヒーター３１ａ及び下部ヒーター３１ｂ）によって加熱された混合ガス（腐食性ガス及び水蒸気）の温度は、例えば、６０℃～１３０℃である。これらの温度が相互に同じになるように、容器用ヒーター３１、第１ヒーター１１、第２ヒーター２１及び試験片用ヒーター４３の各出力が設定される。試験片用クーラー４２の水冷箱４２ａには、例えば１５～２５℃の冷却水を供給する。
【0057】
試験工程（＃３０）において、試験容器１に供給された腐食性ガス及び水蒸気は、容器用ヒーター３１によって加熱されて、高温の状態に維持される。
【0058】
そして、腐食性ガス及び水蒸気は、高温の状態に維持されたまま、試験片ＴＰに到達する。このとき、試験片ＴＰが低温の状態になっているため、試験片ＴＰの表面ＴＰａで腐食性ガスによる結露が生じる。本実施形態では、硫酸の結露が生じる。試験片ＴＰの周辺は高温の状態になっているため、試験片ＴＰの周辺で結露は生じない。要するに、試験容器１内の腐食性ガス及び水蒸気は、試験片ＴＰに到達する前に冷やされることはなく、試験片ＴＰ以外の場所で結露が生じることはない。つまり、腐食性ガスが、試験片ＴＰに到達する前に消費されることはない。そうすると、目的の濃度の腐食性ガスが試験片ＴＰの表面ＴＰａに到達する。このため、設計通りの試験を行うことができる。したがって、腐食性ガスによる露点腐食を十分に模擬することができる。
【0059】
評価工程（＃４０）では、以下の評価を行う。試験中、露点腐食の進行に伴って、試験片ＴＰの厚みは次第に減少する。所定時間の経過後、試験片ＴＰの厚みを測定する。試験に先立ち、試験片準備工程（＃１０）で試験片ＴＰの厚みを測定しておく。そして、試験前後の厚み差から試験片ＴＰにおける露点腐食の度合いを把握することができる。また、試験片ＴＰの重量についても、厚みと同様のことが適用される。
【0060】
本実施形態では、試験片ＴＰの表面ＴＰａは、試験容器１の中心に向いている。この場合、試験片ＴＰの姿勢は、現実の排ガス経路における側壁の姿勢と一致しているため、現実の排ガス経路における側壁の内面での露点腐食を正確に模擬することができる。
【0061】
［変形例］
図７は、本実施形態の変形例を示す模式図である。図７には、上記の図４に相当する試験容器１の縦断面図が示される。以下、図７及び上記の図６を参照して、本実施形態の変形例である露点腐食試験方法について説明する。
図７は、本実施形態の変形例を示す模式図である。図７には、上記の図４に相当する試験容器１の縦断面図が示される。以下、図７及び上記の図６を参照して、本実施形態の変形例である露点腐食試験方法について説明する。
【0062】
試験片準備工程（＃１０）では、試験片ＴＰとして、第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２を準備する。第１試験片ＴＰ１には、一対の導線Ｌが接続されている。第２試験片ＴＰ２は、上記の試験片ＴＰと同様に、導線を有しない。第１試験片ＴＰ１の材質は、第２試験片ＴＰ２と同じである。
【0063】
試験片取付け工程（＃２０）では、第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２をそれぞれ、対応する試験片取付け部４０に取り付ける。このとき、第１試験片ＴＰ１に接続された導線Ｌを電源（図示略）に接続する。さらに、その導線Ｌを電圧計（図示略）に接続する。
【0064】
試験工程（＃３０）では、容器用ヒーター３１、第１ヒーター１１、第２ヒーター２１、試験片用クーラー４２及び試験片用ヒーター４３を作動させる。さらに、導線Ｌに接続された電源及び電圧計を作動させ、導線Ｌを通じて第１試験片ＴＰ１に一定値の電流を印加する。この状態で、腐食性ガス（ＳＯ３ガス）及び水蒸気を試験容器１に供給する。
【0065】
試験工程（＃３０）において、試験容器１に供給された腐食性ガス及び水蒸気は、容器用ヒーター３１によって加熱されて、高温の状態に維持される。
【0066】
そして、腐食性ガス及び水蒸気は、高温の状態に維持されたまま、第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２のそれぞれに到達する。このとき、第１試験片ＴＰ１が低温の状態になっているため、第１試験片ＴＰ１の表面ＴＰ１ａで腐食性ガスによる結露が生じる。第１試験片ＴＰ１の周辺は高温の状態になっているため、第１試験片ＴＰ１の周辺で結露は生じない。第２試験片ＴＰ２でも第１試験片ＴＰ１と同様のことが言える。
【0067】
つまり、第２試験片ＴＰ２が低温の状態になっているため、第２試験片ＴＰ２の表面ＴＰ２ａで腐食性ガスによる結露が生じる。第２試験片ＴＰ２の周辺は高温の状態になっているため、第２試験片ＴＰ２の周辺で結露は生じない。
【0068】
要するに、試験容器１内の腐食性ガス及び水蒸気は、第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２に到達する前に冷やされることはなく、第１試験片ＴＰ１以外の場所及び第２試験片ＴＰ２以外の場所で結露が生じることはない。つまり、腐食性ガスが、第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２に到達する前に消費されることはない。そうすると、目的の濃度の腐食性ガスが、第１試験片ＴＰ１の表面ＴＰ１ａ及び第２試験片ＴＰ２の表面ＴＰ２ａに到達する。このため、設計通りの試験を行うことができる。したがって、腐食性ガスによる露点腐食を十分に模擬することができる。
【0069】
評価工程（＃４０）では、以下の評価を行う。試験中、露点腐食の進行に伴って、第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２それぞれの厚みは次第に減少する。所定時間の経過後、第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２それぞれの厚みを測定する。試験に先立ち、試験片準備工程（＃１０）で第１試験片ＴＰ１及び第２試験片ＴＰ２それぞれの厚みを測定しておく。そして、試験前後の厚み差から各試験片ＴＰ１及びＴＰ２における露点腐食の度合いを把握することができる。この場合、複数の結果が得られるため、信頼性が高まる。また、試験片ＴＰ１及びＴＰ２の重量についても、厚みと同様のことが適用される。
【0070】
また、試験工程（＃３０）では、電圧計によって、導線Ｌを通じて第１試験片ＴＰ１に作用する電圧の変化を検出する。ここで、露点腐食の進行に伴って、第１試験片ＴＰ１の厚みは次第に減少する。このため、露点腐食の進行に伴って、第１試験片ＴＰ１の電気抵抗は増加し、第１試験片ＴＰ１に作用する電圧は増加する。そうすると、検出した電圧の増加量より、第１試験片ＴＰ１の厚みの減少量を算出することができる。したがって、試験工程（＃３０）において、第１試験片ＴＰ１における露点腐食の度合いを連続的に監視することができる。
【0071】
以上、本開示の実施の形態を説明した。しかしながら、上述した実施の形態は本開示を実施するための例示に過ぎない。したがって、本開示は上述した実施の形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で上述した実施の形態を適宜変更して実施することができる。
【0072】
例えば、試験容器１に供給される腐食性ガスは、ＳＯ３ガスに限定されない。腐食性ガスは、ＨＣｌガス、ＮＯｘガス（例：ＮＯ２ガス、ＮＯ３ガス）、ＣＯ２ガス、ＣＯガス、又はＨ２Ｓガスなどであってもよい。これらの腐食性ガスの場合、上記の反応部１２は不要となる。
【符号の説明】
【0073】
１００：露点腐食試験装置
１：試験容器
１０：第１配管
１１：第１ヒーター
１２：反応部
２０：第２配管
２１：第２ヒーター
２２：加湿部
３０：本体
３１：容器用ヒーター
３１ａ：上部ヒーター
３１ｂ：下部ヒーター
４０：試験片取付け部
４２：試験片用クーラー
４２ａ：冷却箱
４２ｂ：給水管
４２ｃ：排水管
４３：試験片用ヒーター
４３ａ：電熱線
４４：爪
ＴＰ：試験片
ＴＰａ：表面
Ｌ：導線
１：試験容器
１０：第１配管
１１：第１ヒーター
１２：反応部
２０：第２配管
２１：第２ヒーター
２２：加湿部
３０：本体
３１：容器用ヒーター
３１ａ：上部ヒーター
３１ｂ：下部ヒーター
４０：試験片取付け部
４２：試験片用クーラー
４２ａ：冷却箱
４２ｂ：給水管
４２ｃ：排水管
４３：試験片用ヒーター
４３ａ：電熱線
４４：爪
ＴＰ：試験片
ＴＰａ：表面
Ｌ：導線
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】