JPS5925456B2 - 腐食速度測定方法及びその装置 - Google Patents
腐食速度測定方法及びその装置Info
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- JPS5925456B2 JPS5925456B2 JP53120401A JP12040178A JPS5925456B2 JP S5925456 B2 JPS5925456 B2 JP S5925456B2 JP 53120401 A JP53120401 A JP 53120401A JP 12040178 A JP12040178 A JP 12040178A JP S5925456 B2 JPS5925456 B2 JP S5925456B2
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- corrosion
- circuit
- corrosion rate
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
- G01N17/02—Electrochemical measuring systems for weathering, corrosion or corrosion-protection measurement
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- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biodiversity & Conservation Biology (AREA)
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- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
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- General Physics & Mathematics (AREA)
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- Pathology (AREA)
- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は周波数の異る交流電圧を2枚の試料極間に印加
し、その時流れる電流より、腐食反応抵抗を電気的に演
算し試料極金属の腐食速度を求める方法およびその装置
である。
し、その時流れる電流より、腐食反応抵抗を電気的に演
算し試料極金属の腐食速度を求める方法およびその装置
である。
種々の環境における金属材料の腐食速度を知ることは、
装置、設備等の設計、材料の選定あるいはそれらの装置
、設備等の保守、事故防止のために極めて重要であり、
従来より腐食速度を測定する方法がいくつか提案されて
きた。
装置、設備等の設計、材料の選定あるいはそれらの装置
、設備等の保守、事故防止のために極めて重要であり、
従来より腐食速度を測定する方法がいくつか提案されて
きた。
例えば、腐食前後の試料金属の重量変化を測定する腐食
減量法、試料に電流を流してその電極電位を測定し電位
と電流の対数とが直線関数(Tafel関係)にあるこ
とを利用するTafel外挿法、試料に微小な電流を流
しそのとき電位と電流が直線関係にあることを利用する
分極抵抗法、微小な電流パルスを繰返し与えて電位と電
流の関係から計算する矩形波分極法あるいは試料をリボ
ン状または線状とし腐食による断面減少を電気抵抗変化
とし測定する電気抵抗法などが提案されてきた。しかし
、これらの方法はそれぞれ欠点を持つており、腐食減量
法は重量測定をするまでの期間の平均腐食速度であり腐
食速度に経時変化がある場合の連続的測定は困難であり
、かつ短時間でその結果を得ることはできない。Taf
el外挿法はTafel関係を満足させるために大きな
電流を流し試料の表面状態(それ自身が溶解する)や腐
食環境を電気分解により乱してしまい、かつTafel
関係が容易に得られず、求められる腐食速度が実際のそ
れと100倍以上異る場合が多い。分極抵抗法と矩形波
分極法では試料極以外に参照電極を必要としその設置、
保守に難点があり、かつ溶液抵抗の高い腐食環境(例え
ば工業用水中など)では誤差が大きい。電気抵抗法は試
料の局部的な腐食の進行を過大に評価する危険がある。
本発明の目的は交流インピーダンス法に基づく腐食速度
測定装置により種々の環境における金属材料の腐食速度
を、測定対象にほとんど影響を与えないで連続的、自動
的に測定し、材料の耐食性の評価および実装置における
腐食速度の監視を行い、装置、設備等の設計、材料の選
定あるいは装置等の保守、事故防止に役立てることにあ
る。
減量法、試料に電流を流してその電極電位を測定し電位
と電流の対数とが直線関数(Tafel関係)にあるこ
とを利用するTafel外挿法、試料に微小な電流を流
しそのとき電位と電流が直線関係にあることを利用する
分極抵抗法、微小な電流パルスを繰返し与えて電位と電
流の関係から計算する矩形波分極法あるいは試料をリボ
ン状または線状とし腐食による断面減少を電気抵抗変化
とし測定する電気抵抗法などが提案されてきた。しかし
、これらの方法はそれぞれ欠点を持つており、腐食減量
法は重量測定をするまでの期間の平均腐食速度であり腐
食速度に経時変化がある場合の連続的測定は困難であり
、かつ短時間でその結果を得ることはできない。Taf
el外挿法はTafel関係を満足させるために大きな
電流を流し試料の表面状態(それ自身が溶解する)や腐
食環境を電気分解により乱してしまい、かつTafel
関係が容易に得られず、求められる腐食速度が実際のそ
れと100倍以上異る場合が多い。分極抵抗法と矩形波
分極法では試料極以外に参照電極を必要としその設置、
保守に難点があり、かつ溶液抵抗の高い腐食環境(例え
ば工業用水中など)では誤差が大きい。電気抵抗法は試
料の局部的な腐食の進行を過大に評価する危険がある。
本発明の目的は交流インピーダンス法に基づく腐食速度
測定装置により種々の環境における金属材料の腐食速度
を、測定対象にほとんど影響を与えないで連続的、自動
的に測定し、材料の耐食性の評価および実装置における
腐食速度の監視を行い、装置、設備等の設計、材料の選
定あるいは装置等の保守、事故防止に役立てることにあ
る。
本発明を詳細に述べると次の通りである。本発明の交流
インピーダンスによる腐食速度測定装置〜(以下モニタ
ーという)の測定原理は、腐食している金属を2枚の電
極として対峙させたとき高周波数でのインピーダンスが
二電極間の媒質のオーム抵抗(以下溶液抵抗という)R
sに、低周波数でのインピーダンスが溶液抵抗Rsと腐
食反応抵抗Rcとの和にそれぞれ等しく、Rcはその金
属の腐食速度1c0rに反比例する。
インピーダンスによる腐食速度測定装置〜(以下モニタ
ーという)の測定原理は、腐食している金属を2枚の電
極として対峙させたとき高周波数でのインピーダンスが
二電極間の媒質のオーム抵抗(以下溶液抵抗という)R
sに、低周波数でのインピーダンスが溶液抵抗Rsと腐
食反応抵抗Rcとの和にそれぞれ等しく、Rcはその金
属の腐食速度1c0rに反比例する。
すなわち、IcOrK/Rc(Kは定数)の関係が成立
することから、高周波数でのインピーダンスRsおよび
低周波数でのインピーダンスRs+Rcを測定し、それ
らの差をとり、さらにその逆数を演算して腐食速度1c
0rを求めるものである。モニターの回路構成の例を示
したのが図1で、図中の一点鎖線で囲まれた部分がモニ
ター本体で、4,1・・・・・・はモニター外部に設置
する測定槽である。
することから、高周波数でのインピーダンスRsおよび
低周波数でのインピーダンスRs+Rcを測定し、それ
らの差をとり、さらにその逆数を演算して腐食速度1c
0rを求めるものである。モニターの回路構成の例を示
したのが図1で、図中の一点鎖線で囲まれた部分がモニ
ター本体で、4,1・・・・・・はモニター外部に設置
する測定槽である。
図1において、1は高周波数(1KHz以上)の正弦波
発振回路で、2は低周波数(1Hz以下)の正弦波発振
回路である。
発振回路で、2は低周波数(1Hz以下)の正弦波発振
回路である。
1と2のそれぞれの出力電圧を3の混合、緩衝回路で混
合し低出力インピーダンスで一定振巾の微小な交流電圧
としてモニター本体の端子より出力し、測定槽4の腐食
環境(以下溶液という)中におかれた2枚の試験される
べき金属材料より作成した試片4−a(5鼾うとの間に
印加し、その時流れる交流電流を5の電流一電圧変換回
路により変換、増巾し電圧として出力する。
合し低出力インピーダンスで一定振巾の微小な交流電圧
としてモニター本体の端子より出力し、測定槽4の腐食
環境(以下溶液という)中におかれた2枚の試験される
べき金属材料より作成した試片4−a(5鼾うとの間に
印加し、その時流れる交流電流を5の電流一電圧変換回
路により変換、増巾し電圧として出力する。
6および7はそれぞれ低域および高域通過フイルタ一で
、5の出力は雑音と他の周波数の信号成分の除かれた低
周波および高周波の信号になる。
、5の出力は雑音と他の周波数の信号成分の除かれた低
周波および高周波の信号になる。
8と9はそれぞれ絶対値増巾を含むピーク・ホールド回
路で、6または7を経た各信号はそれぞれの振巾のピー
ク値が出力されるが、測定槽4に印加された交流電圧が
常に一定であることから8および9の出力電圧はそれぞ
れ低周波数および高周波数でのインピーダンスの逆数に
比例する。
路で、6または7を経た各信号はそれぞれの振巾のピー
ク値が出力されるが、測定槽4に印加された交流電圧が
常に一定であることから8および9の出力電圧はそれぞ
れ低周波数および高周波数でのインピーダンスの逆数に
比例する。
10は対数演算と加、減算を含む演算回路で、モニター
の原理について述べた演算を電気的に行い、腐食速度と
して出力する回路である。
の原理について述べた演算を電気的に行い、腐食速度と
して出力する回路である。
11は8と9のピーク・ホールドのタイミングを与える
トリガ回路である。
トリガ回路である。
また、12,13および4′,4〃・・・・・は1台の
モニターにより多数の試料を同時に測定するための付加
回路で、4,4〃・・・・・は測定槽、12は測定槽に
接続するスイツチを与えられたプログラムで切換る回路
、および13はそのプログラムの設定および表示回路で
ある。本発明のモニターによれば、腐食速度を連続的、
自動的に、かつ短時間(実時間)で測定でき、また試料
や腐食環境を乱さないで測定できる。
モニターにより多数の試料を同時に測定するための付加
回路で、4,4〃・・・・・は測定槽、12は測定槽に
接続するスイツチを与えられたプログラムで切換る回路
、および13はそのプログラムの設定および表示回路で
ある。本発明のモニターによれば、腐食速度を連続的、
自動的に、かつ短時間(実時間)で測定でき、また試料
や腐食環境を乱さないで測定できる。
さらに試料極に同一材料の試片2枚を準備するだけでよ
く、原理的にも溶液抵抗の寄与が消去され、誤差の少い
測定が可能となる。このモニターにより、実験室規模で
の腐食速度測定による金属材料の耐食性の評価、装置等
の設計における材料の選定、寿命の予測および実装置に
おける腐食速度の監視あるいはインヒビター(腐食抑制
剤)を添加している場合にはその濃度の適切な管理と自
動添加システムへの応用などを行うこξができる。この
モニターの性能を萌瞭iどするために測定例を以下に示
す。
く、原理的にも溶液抵抗の寄与が消去され、誤差の少い
測定が可能となる。このモニターにより、実験室規模で
の腐食速度測定による金属材料の耐食性の評価、装置等
の設計における材料の選定、寿命の予測および実装置に
おける腐食速度の監視あるいはインヒビター(腐食抑制
剤)を添加している場合にはその濃度の適切な管理と自
動添加システムへの応用などを行うこξができる。この
モニターの性能を萌瞭iどするために測定例を以下に示
す。
1規定硫酸、塩酸および0.03規定硫酸、塩酸溶液中
での鉄の腐食速度の経時変化を示したのが図2で、縦軸
は腐食速度を電流密度の単位であられした。
での鉄の腐食速度の経時変化を示したのが図2で、縦軸
は腐食速度を電流密度の単位であられした。
図より、硫酸中では時間とともに腐食速度が増加するの
がわかるが、従来の腐食減量法では測定した期間の平均
腐食速度しか知ることができない。このモニターによつ
て、実験室的規模での種々の腐食環境に対する材料選定
はもちろん、実際の装置、環境において一定の限界腐食
速度を設定し腐食速度がそれを越えた時警報を発するシ
ステム、あるいは出力された腐食速度を積算すれば腐食
による厚さの減少量となるためそれが一定値を越えた時
警報を発するシステムなどに応用することが可能である
。1規定塩酸または硫酸中におけるステンレス鋼、イン
コネル600合金、ニツケルおよび銅の腐食速度を測定
した例が図3であり、このような合金や鉄以外の金属で
あつても腐食速度が測定可能であることがわかる。
がわかるが、従来の腐食減量法では測定した期間の平均
腐食速度しか知ることができない。このモニターによつ
て、実験室的規模での種々の腐食環境に対する材料選定
はもちろん、実際の装置、環境において一定の限界腐食
速度を設定し腐食速度がそれを越えた時警報を発するシ
ステム、あるいは出力された腐食速度を積算すれば腐食
による厚さの減少量となるためそれが一定値を越えた時
警報を発するシステムなどに応用することが可能である
。1規定塩酸または硫酸中におけるステンレス鋼、イン
コネル600合金、ニツケルおよび銅の腐食速度を測定
した例が図3であり、このような合金や鉄以外の金属で
あつても腐食速度が測定可能であることがわかる。
ほぼ海水に近い濃度の塩化ナトリウムを含む溶液中での
腐食速度の測定例を図4に示す。
腐食速度の測定例を図4に示す。
図中で●印は空気に開放されている場合、O印は窒素ガ
スにより溶液中に溶け込んでいる酸素を除いた場合であ
る。空気開放の場合は腐食生成物の試料表面への沈殿と
脱落により腐食速度に変動がみられ、また酸素を除去し
た場合は腐食速度が極めて小さくなることがわかる。こ
のように腐食速度が大巾に変化する場合でもモニターに
よつてその変化を追跡することが可能である。酸性溶液
(1規定硫酸)にインヒビターとしてプロパルギル・ア
ルコールを添加した場合の腐食速度を示したのが図5で
図中の記号は添加したインヒビターの濃度(MmOl/
l=MM)を表わす。
スにより溶液中に溶け込んでいる酸素を除いた場合であ
る。空気開放の場合は腐食生成物の試料表面への沈殿と
脱落により腐食速度に変動がみられ、また酸素を除去し
た場合は腐食速度が極めて小さくなることがわかる。こ
のように腐食速度が大巾に変化する場合でもモニターに
よつてその変化を追跡することが可能である。酸性溶液
(1規定硫酸)にインヒビターとしてプロパルギル・ア
ルコールを添加した場合の腐食速度を示したのが図5で
図中の記号は添加したインヒビターの濃度(MmOl/
l=MM)を表わす。
インヒビターを添加しない場合は(○印)は腐食速度が
徐々に増加するが、1mm01/l以上の濃度のインヒ
ビターの添加により腐食速度が1/10から1/30に
なるのがわかる。一方、0.2rr1n101/l(口
印)の添加では初期に腐食速度が低下するが時間ととも
にその腐食抑制効果が減少し、長時間経過するとインヒ
ビターを添加しない場合とほぼ同じ腐食速度となり抑制
効果が消失することがわかる。これより、インヒビター
の腐食抑制効果の判定、監視が可能になつたばかりでな
く、腐食速度が一定の基準値を越えた時に適量のインヒ
ビターを自動的に添加するシステムと結びつけることに
より、インヒビター濃度とその使用量のより適切な管理
が可能となる。また、このモニターでは腐食速度を多く
の測定点で同時に常時測定することができるため、これ
まで行なわれてまた腐食減量法などの間欠的な測定に比
較して、腐食環境の急激な変化にも速かに対応して測定
され、腐食に起因する事故の防止および予防に有効であ
る。このモニターによる腐食速度の測定範囲と精度を示
したのが図6である。
徐々に増加するが、1mm01/l以上の濃度のインヒ
ビターの添加により腐食速度が1/10から1/30に
なるのがわかる。一方、0.2rr1n101/l(口
印)の添加では初期に腐食速度が低下するが時間ととも
にその腐食抑制効果が減少し、長時間経過するとインヒ
ビターを添加しない場合とほぼ同じ腐食速度となり抑制
効果が消失することがわかる。これより、インヒビター
の腐食抑制効果の判定、監視が可能になつたばかりでな
く、腐食速度が一定の基準値を越えた時に適量のインヒ
ビターを自動的に添加するシステムと結びつけることに
より、インヒビター濃度とその使用量のより適切な管理
が可能となる。また、このモニターでは腐食速度を多く
の測定点で同時に常時測定することができるため、これ
まで行なわれてまた腐食減量法などの間欠的な測定に比
較して、腐食環境の急激な変化にも速かに対応して測定
され、腐食に起因する事故の防止および予防に有効であ
る。このモニターによる腐食速度の測定範囲と精度を示
したのが図6である。
この図で縦軸はモニターにより測定した腐食速度をA/
(V7lで示し、横軸は同一試料の腐食減量より求めた
腐食速度を同じくA/dで示してある。図中の○印は酸
性溶液(塩酸および硫酸の種々の濃度)で、●印は硫酸
溶液にインヒビターを添加した場合、および△印は水道
水、海水などの中性溶液の場合における鉄、ニツケル、
銅およびステンレス鋼などの測定例を示している。図よ
り10−3A/CTlから10−7A/mlまでの広い
腐食速度の範囲に対してモニターと腐食減量の測定によ
る腐食速度が極めてよい相関を示していることがわかり
、このモニターによりかなり精度よく腐食速度を測定で
きることがわかる。また、これらの結果は全て水溶液中
のものであるが、このモニターは浸潤な腐食環境(例え
ば、海砂中、泥水中あるいは常に水分を含む土中など)
における腐食速度も、上記の結果と同様に測定すること
が可能であつた。
(V7lで示し、横軸は同一試料の腐食減量より求めた
腐食速度を同じくA/dで示してある。図中の○印は酸
性溶液(塩酸および硫酸の種々の濃度)で、●印は硫酸
溶液にインヒビターを添加した場合、および△印は水道
水、海水などの中性溶液の場合における鉄、ニツケル、
銅およびステンレス鋼などの測定例を示している。図よ
り10−3A/CTlから10−7A/mlまでの広い
腐食速度の範囲に対してモニターと腐食減量の測定によ
る腐食速度が極めてよい相関を示していることがわかり
、このモニターによりかなり精度よく腐食速度を測定で
きることがわかる。また、これらの結果は全て水溶液中
のものであるが、このモニターは浸潤な腐食環境(例え
ば、海砂中、泥水中あるいは常に水分を含む土中など)
における腐食速度も、上記の結果と同様に測定すること
が可能であつた。
図1は本発明装置の構成を示したプロツク・ダイアグラ
ム、図2は酸性溶液中での鉄の腐食速度と腐食時間との
関係図、図3は種々の金属および合金の酸性溶液中にお
ける腐食速度と腐食時間との関係図、図4は海水に近い
濃度の食塩水中での鉄の腐食速度と腐食時間との関係図
、図5は1規定硫酸に種々の濃度のインヒビターを添加
した溶液中での鉄の腐食速度と腐食時間との関係図、お
よび図6はモニターによる腐食速度と腐食減量法による
腐食速度との関係図を示す。 1:高周波数正弦波発振回路、2:低周波数正弦波発振
回路、3:混合、緩衝回路、4,1,4″・・・・・・
測定槽、4−A,4−b:測定対象の試料片、5:電流
一電圧変換回路、6:低域通過フイルタ一、7:高域通
過フイルタ一、8,9:絶対値増巾を含むピーク・ホー
ルド回路、10:演算回路、11:トリガ回路、12:
プログラム可能なスイツチ切換回路、13:プログラム
設定および表示回路。
ム、図2は酸性溶液中での鉄の腐食速度と腐食時間との
関係図、図3は種々の金属および合金の酸性溶液中にお
ける腐食速度と腐食時間との関係図、図4は海水に近い
濃度の食塩水中での鉄の腐食速度と腐食時間との関係図
、図5は1規定硫酸に種々の濃度のインヒビターを添加
した溶液中での鉄の腐食速度と腐食時間との関係図、お
よび図6はモニターによる腐食速度と腐食減量法による
腐食速度との関係図を示す。 1:高周波数正弦波発振回路、2:低周波数正弦波発振
回路、3:混合、緩衝回路、4,1,4″・・・・・・
測定槽、4−A,4−b:測定対象の試料片、5:電流
一電圧変換回路、6:低域通過フイルタ一、7:高域通
過フイルタ一、8,9:絶対値増巾を含むピーク・ホー
ルド回路、10:演算回路、11:トリガ回路、12:
プログラム可能なスイツチ切換回路、13:プログラム
設定および表示回路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 被測定体と同一材料で作製した一対の極板を適当な
間隔で相対峙させ、かつその環境を被測定体が腐食され
ている環境と実質的に同一にし、その極板間に周波数の
異る微小な交流電圧を同時に印加し、そのさいに両極板
間に流れる電流と印加電圧との比より腐食反応の交流イ
ンピーダンスを求め、さらにその逆数から被測定体の腐
食速度を測定する方法。 2 高周波数の正弦波発振回路と低周波数の正弦波発振
回路とを混合、緩衝回路に接続して両正弦波発振回路の
出力信号を混合し、この混合、緩衝回路から出力される
微小な交流電圧を測定槽に印加し、かつ測定槽を流れる
電流を電流−電圧変換回路により変換、増巾し、さらに
この出力を高域通過フィルターおよびピークホールド回
路ならびに低域通過フィルタおよびピークホールド回路
を経て演算回路に接続し、演算回路において低周波数お
よび高周波数での電流とそれぞれの印加電圧の比をとり
、さらにその差より腐食反応の交流インピーダンスを演
算し出力するとともにその逆数の演算より腐食速度を出
力し、かつ前記測定槽には被測定体と同一材料で作製し
た一対の極板を被測定体がおかれた環境と実質同一条件
下に対峙させたことを特徴とする腐食速度測定装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53120401A JPS5925456B2 (ja) | 1978-10-02 | 1978-10-02 | 腐食速度測定方法及びその装置 |
DE2919642A DE2919642C3 (de) | 1978-10-02 | 1979-05-16 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen des Korrosionsgrades eines korrodierbaren Metalls in einem Elektrolyten |
US06/039,662 US4238298A (en) | 1978-10-02 | 1979-05-16 | Corrosion rate measuring method and apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53120401A JPS5925456B2 (ja) | 1978-10-02 | 1978-10-02 | 腐食速度測定方法及びその装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5547433A JPS5547433A (en) | 1980-04-03 |
JPS5925456B2 true JPS5925456B2 (ja) | 1984-06-18 |
Family
ID=14785292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53120401A Expired JPS5925456B2 (ja) | 1978-10-02 | 1978-10-02 | 腐食速度測定方法及びその装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4238298A (ja) |
JP (1) | JPS5925456B2 (ja) |
DE (1) | DE2919642C3 (ja) |
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---|---|---|---|---|
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US11022023B2 (en) | 2017-12-11 | 2021-06-01 | Hyundai Motor Company | Flow control valve |
Families Citing this family (43)
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---|---|---|---|---|
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JPS62162949A (ja) * | 1986-01-11 | 1987-07-18 | Nippon Steel Corp | 鋼材の腐食速度検出方法 |
JPS62218878A (ja) * | 1986-03-20 | 1987-09-26 | Hitachi Ltd | 電極インピ−ダンスの解析方法及び装置 |
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