JP2001081584A - 鋼構造物の劣悪環境部位の防食方法 - Google Patents

鋼構造物の劣悪環境部位の防食方法

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JP2001081584A
JP2001081584A JP25659299A JP25659299A JP2001081584A JP 2001081584 A JP2001081584 A JP 2001081584A JP 25659299 A JP25659299 A JP 25659299A JP 25659299 A JP25659299 A JP 25659299A JP 2001081584 A JP2001081584 A JP 2001081584A
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Hiroshi Kajiyama
浩志 梶山
Yu Sugiura
結 杉浦
Masaharu Honda
正春 本田
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NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 鋼構造物の防食技術において、超長期の耐食
性を維持しつつ施工が容易でかつ安価にできることを特
徴とした鋼構造物の防食方法および耐食性の優れた鋼構
造物を提供する。 【解決手段】 鋼構造物の鋼材、の表面を耐食性金属薄
板7で被覆する防食方法において、前記金属薄板7を、
鋼構造物の劣悪環境部位のみに有する構造とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、橋梁、鉄塔、高
架水槽、タンク、および海洋構造物等の鋼構造物一般の
防食処理技術に係り、特に鋼構造物の劣悪環境部位の鋼
材表面に金属薄板を有することにより長期耐久性を高め
た鋼構造物の防食方法に関する。
【0002】
【従来の技術】橋梁、鉄塔、高架水槽、タンク、および
海洋構造物等の鋼構造物は、そのままでは腐食により赤
錆や黄褐色の浮き錆、流れ錆を生じ、景観を損なうばか
りではなく、腐食による肉厚減少に起因して構造物とし
ての強度低下を来たすので、何らかの防食対策が必要と
される。これら構造物の防食対策としては従来、塗装工
法が一般的であり、長期耐久性を高めた重防食塗装も知
られているものの、塗装コストが高い上、耐用年数に限
りがある。しかも、定期的な塗り替えが必要であること
からメンテナンスコストも高いという問題がある。
【0003】一方、鋼材にP,Cu,CrおよびNi等
の元素を少量添加することにより、大気中において数年
で腐食に対して保護性のある緻密な錆(安定錆)が形成
され、その後の腐食速度が極めて少ない鋼材として耐候
性鋼が知られている。耐候性鋼は、安定錆形成後は無塗
装で永続的に防食効果が持続する、いわゆるメンテナン
スフリー鋼であるので、近年、橋梁や鉄塔等の構造物に
対する採用が増加している。
【0004】しかしながら、例えば橋梁の桁端部では、
上部の道路、床版からの漏水などにより湿潤な環境とな
り、またフランジ下面では表面に付着した飛来塩分など
の腐食性物質が降雨により洗われない構造であるため、
このような劣悪環境部位では、不安定な錆が生じ、安定
錆が形成されにくいため、防食効果が現われず好ましく
ない。さらに、赤錆や黄錆等の浮き錆や流れ錆を生じて
外観上問題があるとともに周囲の環境汚染の原因にもな
り、利用可能な地域が限定されるという問題がある。
【0005】これらの問題に対して、鋼構造物の防食対
象面の全面に耐食性のあるチタンの薄板で被覆すること
により、鋼構造物の防食を行う方法が知られている。チ
タンは耐腐食性が高く、被防食金属面をチタンで覆うこ
とにより理論的には半永久的な防食が可能となる。チタ
ンを被防食金属面に被覆する方法としては、チタン薄板
と被防食金属体との間にチタンクラッド材を介して溶接
することによりチタンの被覆を行う方法(特開平7−2
79191公報)、チタン薄板を貼り付ける構造ではな
く、チタンクラッド鋼を防食構造全面に使用する方法
(1991年発行の「溶接学会誌」第60巻、第8号、
第38頁)が知られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし、鋼構造物の防
食対象面の全面をチタンで完全に覆うことは容易ではな
い。例えば、特開平7−279191公報のチタンクラ
ッド材を介してチタン薄板を被覆する方法においては、
被防食金属体とクラッド材およびクラッド材とチタン薄
板のそれぞれに溶接作業が必要となり、さらに溶接部位
の検査等のため施工コストが高くなるという問題があ
る。さらに、特開平7−279191公報の発明におい
ては、チタン薄板の変形を防ぐためには、チタン薄板と
被防食金属体にできた隙間に充填材を注入する必要があ
り、コスト高になり、施工に時間を要する。また、チタ
ンクラッド鋼を防食構造全面に使用すると、価格が非常
に高価になるという問題がある。
【0007】そこで本発明は、鋼構造物の防食技術にお
いて、超長期の耐食性を維持しつつ施工が容易でかつ安
価にできることを特徴とした鋼構造物の防食方法および
耐食性の優れた鋼構造物を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の課題
を解決するために、超長期の耐食性を維持しつつ、か
つ、施工が容易でさらに安価にできる鋼構造物の防食方
法について検討を行った。
【0009】その結果、鋼構造物の鋼材表面を耐食性金
属薄板で被覆する防食方法において、前記金属薄板を、
鋼構造物の劣悪環境部位のみに有する構造とすることに
より、上記の課題が解決されることを見い出した。
【0010】本発明はこのような知見に基づきなされた
もので、以下のような特徴を有する鋼構造物の防食方法
および本防食方法を用いた鋼構造物である。
【0011】[1]鋼構造物の鋼材表面を耐食性金属薄
板で被覆する防食方法において、前記金属薄板は、鋼構
造物の劣悪環境部位のみに設けることを特徴とする鋼構
造物の防食方法。
【0012】[2]上記[1]の鋼構造物の防食方法を
用いたことを特徴とする鋼構造物。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の詳細を説明する。
【0014】この発明は、鋼構造物の鋼材表面に耐食性
金属薄板を被覆して防食を行う方法において、金属薄板
を鋼構造物の劣悪環境部位のみに設けるものである。
【0015】ここで、劣悪環境部位とは、例えば、上部
の道路、床版からの漏水などにより湿潤な環境となる橋
梁の桁端部、表面に付着した飛来塩分などの腐食性物質
が降雨により洗われないフランジ下面、あるいは鋼構造
物一般で漏水や塩分付着のため鋼材の腐食が著しい部位
をいう。また、道路凍結防止のために塩化ナトリウムや
塩化カリウムなどの融雪塩が散布され塩分を含む飛沫や
漏水により鋼材の腐食が著しい部位も含まれる。さら
に、耐候性鋼材を用いた鋼構造物では、同様の原因によ
り不安定錆が形成されやすい部位をいう。なおここでの
不安定錆とは大気腐食に対して保護作用を有さず、赤錆
や黄錆等の浮き錆が生じるような錆を意味する。
【0016】以下に、本発明に係る防食方法の手順の一
例を示す。手順は、金属薄板で被覆する、鋼構造物の劣
悪環境部位における鋼材表面の下地処理を行う、下地処
理工程、その上に耐食性金属薄板を被覆する金属薄板
貼付工程、とに区分することができる。以下、各工程
ごとにその詳細を説明する。
【0017】下地処理工程 金属薄板貼付前に、鋼構造物の劣悪環境部位における鋼
材表面の下地処理を行う。下地処理としては、新設の鋼
構造物あるいは既設の鋼構造物で以下のような処理を行
う。
【0018】[新設鋼構造物の場合]黒皮(ミルスケー
ル付鋼板)のまま、ブラスト処理(ISO Sa2. 5
あるいはISO Sa3相当)、研磨(平滑面)処理、
プライマー塗装(無機ジンクリッチプライマー等のプラ
イマー)処理、塗装(錆止め塗装を含む)処理。
【0019】なお、これらの処理方法は、単独あるいは
2種以上を組み合わせて実施しても良い。
【0020】[既設鋼構造物の場合]ブラスト処理(I
SO Sa2. 5あるいはISO Sa3相当)、2種
ケレン(ISO St3相当)処理、2種ケレン(IS
O St3相当)+塗装(錆止め塗装を含む)処理。
【0021】なお、これらの処理方法は、単独あるいは
2種以上を組み合わせて実施しても良い。
【0022】金属薄板貼付工程 下地処理を行った鋼構造物の劣悪環境部位の鋼材表面に
耐食性金属薄板を被覆する。
【0023】耐食性金属薄板として、例えば、チタン、
チタン合金、ステンレス、アルミニウム、アルミニウム
合金、亜鉛溶融めっき鋼板、アルミニウム溶融めっき鋼
板、亜鉛- アルミニウムめっき鋼板およびホーロー鋼板
が好ましいが、耐食性金属薄板であれば特に限定されな
い。
【0024】金属薄板の板厚は、10μm〜1mm程度
のものが好ましい。10μm より薄いと施工時に薄板が
破損しやすくなる。1mm より厚いと薄板自身の重量が大
きくなり接着耐久性の信頼性が低下する恐れがあるだけ
ではなく、作業性が悪化し、また、コストが高くなると
いう問題がある。なお、特に好ましいものは、50μm
〜300μm程度のものである。
【0025】ここで、金属薄板は、鋼構造物の劣悪環境
部位に対してのみ被覆を行う。なお、劣悪環境部位と
は、前述したように、例えば、上部の道路、床版からの
漏水などにより湿潤な環境となる橋梁の桁端部、表面に
付着した飛来塩分などの腐食性物質が降雨により洗われ
ないフランジ下面、あるいは鋼構造物一般で漏水や塩分
付着のため鋼材の腐食が著しい部位をいう。また、道路
凍結防止のために塩化ナトリウムや塩化カリウムなどの
融雪塩が散布され塩分を含む飛沫や漏水により鋼材の腐
食が著しい部位も含まれる。さらに、耐候性鋼材を用い
た鋼構造物では、同様の原因により不安定錆が形成され
やすい部位をいう。
【0026】金属薄板で被覆する範囲(図中の斜線部
分)の一例を図によって説明する。図1(a)はI桁端
部における被覆範囲の一例を示す図である。(b)はA
−Aの断面を表す図である。また、図2(a)は箱桁端
部における被覆範囲の一例を示す図である。(b)はB
−Bの断面を表す図である。桁の長手方向の被覆範囲D
は、桁高さCの1.5倍程度の長さとすることが好まし
い。これは、桁端部上部に位置する道路等の隙間から滴
下する雨水や腐食性物質が広がる範囲を考慮し、決定さ
れるものである。
【0027】その他の部位としては、例えばフランジ下
面あるいは鋼構造物一般で漏水や塩分付着のため腐食が
著しい部位に適用される。
【0028】ここで、金属薄板は、例えば接着剤、粘着
剤あるいは粘着テープ等を用いて鋼材表面に被覆する
か、または溶接法やろう付け法にて接合することが好ま
しい。
【0029】接着剤としては特に限定されないが、酢酸
ビニル、アクリル、エチレン、ポリアミド、ポリイミ
ド、ポリビニルアルコール、ポリエステル、ポリウレタ
ン、ユリア、メラニン、フェノール、レゾルシノール、
エポキシ、ポリイミド、天然ゴム、クロロプレンゴム、
ニトリルゴム、ウレタンゴム、スチレン−ブタジエンゴ
ム、ブチルゴム、α−オレフィン、シアノアクリレー
ト、変性アクリル等の樹脂、またはそれらの組み合わせ
たものを主材料とし、溶剤乾燥型、二液混合反応型、触
媒添加型、湿気硬化型、嫌気硬化型、熱硬化型、ホット
メルト型、感圧型、再湿型等の硬化方法で硬化するもの
が好ましい。
【0030】なお、接着剤においては、金属に対する接
着性からポリアミド、ポリイミド、エポキシ、シアノア
クリレート系の樹脂を主材料としたものがより好まし
い。
【0031】接着剤の厚さは特に規定されないが、薄膜
による接着不良、厚膜による内部応力の増加、剥離要因
の増大を避けるため、0.05〜1.0mm であることが望まし
い。
【0032】粘着剤としては、テープ状、シート状の基
材に粘着剤を含浸あるいは塗布したものを用いるのが便
利であり、防水性の高いものが望ましい。前記基材とし
てはゴムあるいは樹脂などを用いる事ができる。粘着テ
ープは防水シートの端部のみ使用してもよいし、粘着テ
ープを防水シートの端部のみ使用しそれ以外の部分に接
着剤を使用してもよい。
【0033】ここで粘着テープとしては、テープ基材表
面に粘着材を塗布したもの、または一体型として形成さ
れたものであり、鋼材表面および金属薄板との接着強度
が高く、吸水率が低い材料が好ましい。例えば粘着材テ
ープの基材として、ブチルゴム等のゴム材料、アクリ
ル、シリコン、エチレン、エポキシ等の樹脂材料、また
はそれらを組み合わせたものを材料とすることができ、
粘着材としては、天然ゴム、スチレン- ブタジエンゴ
ム、ブチルゴム、アクリル系等を用いることができる。
また、粘着テープの膜厚は0.5 〜2.0mm 、粘着力として
は1kg/cm以上、吸水率としては1.0%以下のものが好まし
い。
【0034】さらに、鋼材表面に防水シートを貼り付け
ても良い。防水シートはその防水性により水や腐食性物
質の鋼材表面への浸透を防止し、直接的には鋼材表面の
腐食を防止する。防水シートの主材料としては、未加硫
もしくは加硫したブチル系ゴムなどのゴム材料、あるい
はアクリル、エポキシ、テフロン、シリコン、オレフィ
ン、α−オレフィン、ウレタンなどの樹脂材料、または
それらを組み合わせたものが好ましい。特に好ましいも
のは、その価格、水密性、応力緩和効果などの点から未
加硫のブチルゴムである。
【0035】また、防水シートの防水特性として、吸水
率が1.0%以下であり、電気絶縁性として体積固有抵抗が
106 Ω・ cm以上であることが好ましい。
【0036】また、防水シートの形態としては、ゴム材
料あるいは樹脂材料単体のものでも良いが、それらと独
立気泡を有する発泡シート、あるいは不織布やメッシュ
などの緩衝性を有する層とを組み合わせた複層シートと
することもできる。複層シートとすることにより、鋼材
表面の段差を緩衝する効果が向上する。
【0037】防水シートの厚さは、0.1〜5mmのも
のが好適である。0.1mm未満では破れやすく防水性
および施工性に問題があり、5mmを超えるものは重く
なり過ぎ扱いが不便だからである。なお、特に好適なも
のは、0.5〜2mmのものである。
【0038】防水シートを貼り付ける方法としては、接
着剤を使用する方法、粘着剤を使用する方法、接着剤と
粘着剤を組み合わせて使用する方法、基材に粘着剤を含
浸あるいは塗布した粘着シートまたは粘着テープを使用
する方法がある。また、表面に粘着性を持つ防水シート
を使用してもよい。また、防水性粘着テープにかわって
防水性接着テープを用いてもよい。接着テープは、アク
リル、ウレタン等の樹脂材料からなるテープ基材にアク
リル、エポキシ、ブチル、ポリエチレン、ビニル等の接
着剤を塗布したものを用いるとよい。
【0039】金属薄板の継ぎ目の被覆方法を図3に示す
とともに以下に説明する。なお金属薄板の継ぎ目の被覆
方法は、水や腐食性物質の侵入を防げる方法であれば良
く、以下の方法に限定されるものではない。
【0040】(a)突き合わせ方法 金属薄板7を隙間が生じないように突き合わせて貼り付
ける方法。
【0041】(b)突き合わせ+カバー方法 突き合わせ貼り付けした金属薄板7の継ぎ目を架橋する
ように、帯状の金属薄板8を貼り付ける方法。
【0042】(c)重ね合わせ方法 金属薄板7同士を5〜100mm程度重ね合わせ、貼り
合わせる方法。
【0043】(d)ハゼ折り方法 金属薄板7の端部をハゼ折りにし、かしめる。かしめた
後、はぜ折り部分を倒して折り曲げてもよい。
【0044】(e)キャップ方法 薄板端部を折り曲げ、拝み継ぎ合わせとし、継ぎ合わせ
部に樋状のキャップ9をかぶせてかしめる。
【0045】なお、前述(b )〜(e)の工法におい
て、金属薄板の継ぎ目に防水性粘着テープ等を用いて水
などの浸入を防止するとより好ましい。
【0046】(f1)〜(f4)溶接方法 薄板端部同士の接合部を抵抗シーム溶接又はスポット溶
接で接合する。図2で10は溶接部分を示す。接合部の
形状は、端部を折り曲げ拝み継ぎ合わせとした形状(f
1)、端部をハゼ折りにした形状(f2)、端部を折り
曲げ拝み継ぎ合わせとし継ぎ合わせ部に樋状のキャップ
9をかぶせた形状(f3)、重ね合わせにした形状(f
4)などがある。なお、f4の場合は、あらかじめ重ね
合わせ部を溶接しておき一体化した金属薄板を用いるこ
とが便利である。
【0047】ここで、スポット溶接の場合は、あらかじ
め接合部を接着剤により接着してから溶接を行うことも
できる。
【0048】(g)ろう付け法 ろう付け法は金属薄板の接合部に母材より低い融点を持
つ金属・合金(ろう)11を接合部の外側から添加し、
ぬれと毛細現象によって接合部すきまに侵入させて接合
する。ろう材の種類としては、銅ろう、黄銅ろう、銀ろ
う、りん銅ろう、金ろう、パラジウムろう、ニッケルろ
う、アルミニウムろう、チタンろうなどがある。この中
で、チタンろう付け用ろう材の種類としては、銀ろう
(Ag−Cu系、Ag−Cu−Ni系、Ag−Al系な
ど)、アルミニウムろう(純Al、Al−Mn系な
ど)、チタンろう(Ti−Ni−Cu系、Ti−Zr−
Ni−Cu系など)、ジルコニウムろう( Zr−Cu
系など) などが好ましい。
【0049】次にフランジ下面の金属薄板の被覆方法の
一例を図を用いて説明する。図4はI桁下フランジでの
被覆方法の一例を示す図である。それぞれ複数の部分に
分割したカバーでフランジ部分を囲むように被覆を行
う。カバーはフランジの形状に合わせて事前に作成した
ものを用いてもかまわない。なお、金属薄板同士の接合
部は図3に示した方法と同様に行うことができる。
【0050】図5は箱桁下フランジでの被覆方法の一例
を示す図である。図4のI桁下フランジと同様の方法で
行うことができる。
【0051】図6はI桁フランジの桁末端部における下
フランジの被覆方法の一例を示す図である。図6に示す
ようにあらかじめ、一体式(a)、あるいは分割式
(b)のカバーを作成し、被覆を行うことが好ましい。
【0052】なお、箱桁下フランジ桁端部においても同
様の方法であらかじめカバーを作成して被覆を行うこと
ができる。
【0053】ここで、接着剤あるいは粘着剤は、鋼材表
面と金属薄板の間に全面にあっても良くまた、部分的に
有していても良い。
【0054】金属薄板の端部処理方法を図7に例示する
とともに以下に説明する。以下のような端部処理を施す
ことにより、端部からの水等の浸入をより確実に防止で
き、より耐久性が増し好ましい。
【0055】(a)シーリング材を用いる方法 図7(a)に示すように、端部をシーリング材12によ
って覆い被せるようにシールする。これにより、端部か
らの腐食性物質の侵入を防止する。シーリング材として
はシリコン、変性シリコン、シリコンマスチック、サル
フィド、変性サルフィド、ウレタン、アクリルウレタ
ン、アクリル、スチレン- ブタジエンゴム、ブチルゴム
等樹脂を主材料とするものが好ましい。
【0056】(b)粘着テープを端部に有する方法 図7(b)に示すように、端部を防水性粘着テープ6に
より固定するとともに、端部からの水や腐食性物質の侵
入を防止する。
【0057】ここで、粘着テープとしては、前述の物と
同じ物が使用できる。
【0058】(c)粘着テープ+シーリング材による方
法 図7(c)に示すように、端部を防水性粘着テープ6に
より固定するとともにシーリング材12によって覆い被
せるようにシールする。これにより、端部からの腐食性
物質の侵入を防止する。シーリング材としては、上記
(a)と同じものが使用できる。
【0059】(d)カバーによる方法 図7(d)に示すように、ステンレス鋼あるいは耐候性
鋼のカバー13を金属薄板7の端部を覆うように鋼構造
物1に溶接し、金属薄板との間をシーリング材12によ
りシールする。シーリング材としては上記と同じものが
使用できる。また、カバー13と金属薄板7の間に粘着
テープを使用しても良い。粘着テープとしては前述のも
のが使用できる。溶接方法としては通常の方法を用いれ
ばよく、たとえばアーク溶接、レーザー溶接、抵抗溶接
などが挙げられる。図7で14はカバー13と鋼構造物
1の溶接部分を示す。
【0060】以上により、鋼構造物の劣悪環境部位に金
属薄板を被覆することにより、超長期の耐食性を維持し
つつ、施工が容易でかつ安価にできる鋼構造物の防食方
法が提供される。また、本発明に係る防食方法を適応し
た耐食性鋼構造物が提供される。
【0061】なお、本発明は、新設の鋼構造物の建設に
適用しても良く、また、既設の鋼構造物の補修において
適用しても良い。
【0062】
【実施例】以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。
【0063】供試鋼材としてI桁の試験材を作成し、試
験材の下フランジに金属薄板を貼り付けた。なお、試験
材としては、 母材:耐候性鋼 I桁寸法:幅200mm,高さ300mm,長さ200
mmの物を用いた。 表1に本発明の実施例1〜8および比較例に係る処理方
法を示す。
【0064】
【表1】
【0065】以上のようにして得られた実施例1〜8お
よび比較例の試験材を、長期耐久性を検証する試験に供
した。
【0066】試験は、複合サイクル促進耐候性試験装置
を用いて、試験片に、紫外線照射、降雨、塩分飛来を繰
り返し行った。
【0067】海岸に近い環境で20年間暴露したことに
相当する期間の後、試験材の評価を行った。評価方法
は、外観調査、金属薄板の剥がれの有無、金属薄板の接
着状況、金属薄板を強制的に剥がしその下の鋼材表面の
外観調査を行った。
【0068】試験の結果を、表2に示す。
【0069】
【表2】
【0070】表2に示すように、本発明の試験片(実施
例1〜8)は、いずれも薄板の剥がれは見られず、金属
薄板は強固に接着されており、鋼材表面に腐食は見られ
なかった。
【0071】これに対して、比較例では、鋼材表面に著
しい腐食が見られた。
【0072】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ミ
ニマムメンテナンスで超長期の耐食性を維持しつつ施工
が容易でかつ安価にできる鋼構造物の防食方法および耐
食性鋼構造物が提供される。
【0073】なお、本発明は、新設の鋼構造物の建設に
適用しても良く、また、既設の鋼構造物の補修において
適用しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)I桁端部における被覆範囲の一例を示す
図である。(b)はA−Aの断面を表す図である。
【図2】(a)は箱桁端部における被覆範囲の一例を示
す図である。(b)はB−Bの断面を表す図である。
【図3】金属薄板の継ぎ目の被覆方法の一例を示す図で
ある。
【図4】I桁下フランジでの被覆方法の一例を示す図で
ある。
【図5】箱桁下フランジでの被覆方法の一例を示す図で
ある。
【図6】I桁フランジの桁末端部における下フランジの
被覆方法の一例を示す図である。
【図7】金属薄板の端部処理方法の一例を示す図であ
る。
【符号の説明】
1 鋼材 2 接着剤 6 防水性粘着テープ 7 金属薄板 8 帯状の金属薄板 9 樋状のキャップ 10 溶接部分 11 ろう 12 シーリング材 13 カバー 14 溶接部分 15 チタンクラッド鋼 16 塗装
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 本田 正春 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 Fターム(参考) 4K062 AA05 EA08 EA14 FA01 FA12 FA18 GA01

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼構造物の鋼材表面を耐食性金属薄板で
    被覆する防食方法において、前記金属薄板は、鋼構造物
    の劣悪環境部位のみに設けることを特徴とする鋼構造物
    の防食方法。
  2. 【請求項2】 鋼構造物において、請求項1に記載の防
    食方法を用いたことを特徴とする鋼構造物。
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