JP2012062545A - 金属体の防食構造 - Google Patents

Abstract

【課題】防食メッキが施された金属体の耐腐食性を高めることが可能な防食構造を提供する。
【解決手段】防食メッキが施された金属体１００の一部であり、平坦性を有する被取付部１００ａに、前記防食メッキの金属よりも電位が低い金属である流電陽極体２が取り付けられ、前記流電陽極体２の量が、前記金属体１００の表面積に応じて設定されている金属体１００の防食構造。
【選択図】図１

Description

この発明は、防食メッキが施された金属体の耐腐食性をさらに高めるための金属体の防食構造に関する。

例えば、送電鉄塔の架線金物は、防食のために鉄鋼製の素材に亜鉛メッキが施されているが、鉄塔部材に比べて小型であるため、亜鉛メッキの付着量も鉄塔部材に比べて少なく、耐用年数が短い。このため、早期に架線金物を取り替える必要性が生じる。

一方、被防食金属構造物の表面に透液性層を設け、この透液性層の外側に流電陽極性金属からなる防食層を設けた防食構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、流電陽極本体内にＬ字形支承金具とＬ字形当接金具とを鋳込み、防食対象である鋼製槽のボトムロンジの端縁をＬ字形支承金具とＬ字形当接金具とで挟持することで、流電陽極本体を固定する防食装置が知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開２００５−００２４５６号公報 特開平０９−１１１４８１号公報

ところで、架線金物は、電線を支持するという機能、役割を有するため、亜鉛メッキが減耗した場合に、電線を外して架線金物を取り替えるには、困難性を伴う。特に、特別高圧架空送電線では、架線金物が大きく、取替作業や停電期間が長期間にわたり、多大な労力と費用とを要する。従って、電線を外さずに、架線金物の耐腐食性を高められる技術が望まれる。

一方、特許文献１の技術では、被防食金属構造物の全表面を覆うように透液性層および防食層を設ける必要があり、アークホーンやボルト、Ｕクレビスなどが取り付けられる架線金物などに対して、特許文献１の技術を適用することは困難である。また、特許文献２の技術では、防食対象物に直線状の端縁を備える必要があり、この端縁をＬ字形支承金具とＬ字形当接金具とで挟持するため、流電陽極本体の取付位置が制限され、架線金物などに適用することが困難な場合が多い。

そこでこの発明は、防食メッキが施された金属体の耐腐食性を容易に高めることが可能な金属体の防食構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、防食メッキが施された金属体の一部であり、平坦性を有する被取付部に、前記防食メッキの金属よりも電位が低い金属である流電陽極体が取り付けられ、前記流電陽極体の量が、前記金属体の表面積に応じて設定されている、ことを特徴とする金属体の防食構造である。

この発明によれば、防食メッキと流電陽極体との間に電位差が生じ、防食に必要な電流が流電陽極体から防食メッキに補充される。これにより、防食メッキの腐食が抑制され、その結果、金属体の耐腐食性がさらに高められる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の防食構造において、締結部材を挿入する挿入孔が、前記被取付部と流電陽極体とのそれぞれに形成され、前記流電陽極体が導電性の接着剤を介して前記被取付部に接し、前記被取付部と流電陽極体との挿入孔に締結部材が挿入され、前記締結部材が締結されることで、前記流電陽極体が前記被取付部に取り付けられている、ことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項２に記載の防食構造において、前記流電陽極体の前記被取付部側の面に、前記流電陽極体よりも強度が高い導電性の心材が一体的に設けられ、この心材が前記接着剤を介して前記被取付部に接している、ことを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、金属体の一部である被取付部に流電陽極体を取り付けるだけで、防食メッキの腐食が抑制され、金属体の耐腐食性を容易に高めることができる。しかも、流電陽極体の量が金属体の表面積に応じて設定されているため、金属体の大きさに応じた耐腐食性、耐久性を確保することが可能となる。すなわち、金属体の表面全体を流電陽極体で覆わなくても、金属体全体の耐腐食性を高めることができ、このため、アークホーンやボルトなどが取り付けられる架線金物などにも容易に適用することができ、また、流電陽極体の取付位置・場所が制限されないため、多様な金属体に適用することができる。

しかも、平坦性を有する被取付部に流電陽極体を取り付けるため、容易かつ安定して取り付けることができる。さらに、金属体の一部である被取付部に流電陽極体を取り付ければよいため、使用に供されている既存・既設の金属体に対しても、容易に適用することができる。つまり、既存・既設の金属体の耐腐食性を、容易に高めることができる。

請求項２に記載の発明によれば、被取付部と流電陽極体との挿入孔に締結部材が挿入された状態で、流電陽極体が被取付部に取り付けられているため、流電陽極体のずれや外れが抑制され、流電陽極体が被取付部に強固に安定して取り付けられる。しかも、流電陽極体が接着剤を介して被取付部に接しているため、流電陽極体と被取付部との接触がより安定するとともに、雨水や塵芥の侵入などが防止され、金属体への防食効果を安定化、向上させることが可能となる。また、被取付部と流電陽極体との挿入孔に締結部材を挿入して、締結部材を締結すればよいため、流電陽極体を容易に被取付部に取り付けることができる。

請求項３に記載の発明によれば、強度が高い心材が流電陽極体に一体的に設けられているため、流電陽極体がマグネシウムのように柔らかい金属であっても、流電陽極体の取り扱いが容易となる。また、強度が高い心材が被取付部に接しているため、締結部材を締結しても、流電陽極体が変形することがなく、強固に、かつ安定して流電陽極体を被取付部に取り付けることができる。

この発明の実施の形態１に係る金属体の防食構造を示す断面図である。 図１の防食構造の平面図である。 図１の防食構造の対象である架線金具周辺を示す平面図である。 海水中における流電陽極金属の諸性能を示す図（ａ）と、各種鉄鋼の防食電位を示す図（ｂ）である。 この発明の実施の形態２に係る金属体の防食構造を示す断面図である。

以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。

（実施の形態１）
図１は、この実施の形態に係る金属体の防食構造を示す断面図であり、図２は、その平面図である。この防食構造は、既に防食処理・防食メッキが施された金属体の耐腐食性をさらに高めるための構造であり、この実施の形態では、防食対象の金属体が架線金物１００の場合について説明する。ここで、架線金物１００は、図３に示すように、送電鉄塔に配設・架設される碍子装置（二連耐張装置）１０１を構成し、アークホーン１０２やクレビス１０３などが取り付けられている。また、架線金物１００は、素材である鋼板に亜鉛メッキ（防食メッキ）が施された亜鉛メッキ鋼板で構成されている。

この防食構造は、まず、架線金物１００の一部であり、平坦性を有する部分を被取付部１００ａとする。すなわち、図２に示すように、アークホーン１０２やクレビス１０３などに干渉せずに、後述する防食体１を取り付けられる面積を有する平坦部を被取付部１００ａとする。さらに、この実施の形態では、既に架線金物１００に予備孔としてボルト孔（挿入孔）１００ｂが形成され、このボルト孔１００ｂを中心にして防食体１を取り付けられる部分を被取付部１００ａとする。

このような被取付部１００ａに、防食体１が取り付けられ、この防食体１は、流電陽極体２と心金（心材）３とから構成されている。

流電陽極体２は、架線金物１００に施された防食メッキの金属よりも電位が低い金属、すなわち、亜鉛よりもイオン化傾向が大きく、亜鉛に対する流電陽極として適している金属で構成されている。具体的には、取扱性・加工性やコストなどからアルミニウム合金とマグネシウム合金とが候補とされるが、図４（ａ）に示すように、亜鉛に対する有効電位が、マグネシウム合金の方がアルミニウム合金よりも大きく、流電陽極として適していることから、マグネシウム合金で流電陽極体２が構成されている。ここで、図４（ｂ）は、各鋼材の防食電位を示し、これらの値は環境により変動するが、これらの防食電位よりも低電位な金属を流電陽極として接触させ、各鋼材の電位を防食電位以下に下げることで、各鋼材の腐食を防止できるものである。従って、架線金物１００が亜鉛メッキ鋼板でない場合には、このような選定基準により、流電陽極体２の構成金属を選定する必要がある。

また、流電陽極体２の量、つまりマグネシウム合金の量は、架線金物１００の表面積に応じて、架線金物１００の表面全体（亜鉛メッキ全体）を防食できるように設定されている。具体的には、この実施の形態では、架線金物１００に被覆されている亜鉛メッキが、１０年程度で消耗・消失してしまう環境を想定し、次のようにして算出、設定する。

まず、日本工業規格の「ＪＩＳ Ｈ ８６４１」（溶融亜鉛メッキ）の２種３５（ＨＤＺ３５）を適用するものとし、次式によって、架線金物１００に被覆されている亜鉛メッキの付着量Ｚｇを算出する。
Ｚｇ＝Ｓ×Ｕｇ×１．５
ここで、「Ｓ」は、架線金物１００の表面積であり、「Ｕｇ」は、上記規格における単位面積当たりの亜鉛メッキの最低付着量であり、「１．５」は、安全率である。

次に、算出した亜鉛メッキの付着量Ｚｇを、次式によってマグネシウムの量Ｍｇに換算する。
Ｍｇ＝Ｚｇ×（Ｍ１／Ｍ２）／（Ｚ１／Ｚ２）＋α
Ｚ１：亜鉛の化学当量＝原子量（６５．４）／価数（２）
Ｍ１：マグネシウムの化学当量＝原子量（２４．３）／価数（２）
Ｚ２：亜鉛合金の電流効率＝約９５％
Ｍ２：マグネシウム合金の電流効率＝約５５％
α：裕度・安全量

このようにして算出された値が、期待される耐用年数が約１０年の場合のマグネシウムの必要量Ｍｇとなる。また、このようなマグネシウムの量Ｍｇと、架線金物１００の被取付部１００ａとして確保できる取付面積と、流電陽極であるマグネシウム合金の電位とに基づいて、流電陽極体２の数や大きさを設定する。すなわち、流電陽極体２によって架線金物１００（亜鉛メッキ）全体の電位が下がって防食されるように、かつ全体のマグネシウム合金の量が算出した量Ｍｇ以上となるように、流電陽極体２の形状（取付面積）と数と各量を設定する。そして、この実施の形態の場合、１体の円盤状の流電陽極体２を取り付けている。

すなわち、円盤状で、中心部に円柱状の心金挿入孔（挿入孔）２ａを有し、下面は平坦で、上面の外縁部に丸み（Ｒ）が形成されている。このような流電陽極体２の下面（被取付部１００ａ側の面）に、心金３が流電陽極体２に一体的に設けられている。この心金３は、流電陽極体２よりも強度が高い導電性の材料である鋼材で構成され、円板状の円板部３１と、この円板部３１の中央部から垂直上方に延びる円筒状の円筒部３２とから構成されている。

円板部３１は、流電陽極体２の外径と同径で、底面側（被取付部１００ａ側）に円板状の窪んだ接着充填部３１ａが形成され、この接着充填部３１ａに、後述する接着剤４が充填されるようになっている。また、円筒部３２の外径は、流電陽極体２の心金挿入孔２ａと同径で、円筒部３２の内孔（挿入孔）３２ａの径は、後述する締結ボルト（締結部材）５を挿入可能な径に設定されている。そして、流電陽極体２の下面が円板部３１の上面に当接し、円筒部３２が心金挿入孔２ａに挿入・圧入された状態で、流電陽極体２と心金３とが一体となっており、円筒部３２の上端は、流電陽極体２の上面に位置している。

このような防食体１が、締結ボルト５とナット６とによって、架線金物１００の被取付部１００ａに取り付けられている。すなわち、心金３の接着充填部３１ａに接着剤４を充填した状態で、心金３の内孔３２ａと架線金物１００のボルト孔１００ｂとを一致させて、心金３を被取付部１００ａに当接する。ここで、接着剤４は、無溶剤型の導電性パテで、接着充填部３１ａの内孔３２ａ以外に、接着剤４を充填する。これにより、心金３と被取付部１００ａとの間に、雨水や塵芥が侵入したり、導電性が劣化するのを防止するものである。

そして、締結ボルト５を心金３の内孔３２ａおよび架線金物１００のボルト孔１００ｂに挿入し、ナット６を締結ボルト５に締め付ける。これにより、流電陽極体２が心金３および接着剤４を介して被取付部１００ａに接し、締結ボルト５、ナット６によって流電陽極体２（防食体１）が被取付部１００ａ側に押圧された状態で、流電陽極体２が被取付部１００ａに取り付けられものである。

このような防食構造によれば、架線金物１００の亜鉛メッキと流電陽極体２との間に電位差が生じ、防食に必要な電流が流電陽極体２から亜鉛メッキに補充される。これにより、亜鉛メッキの腐食が抑制され、その結果、架線金物１００の耐腐食性がさらに高められる。

このように、架線金物１００の一部である被取付部１００ａに流電陽極体２（防食体１）を取り付けるだけで、架線金物１００の耐腐食性を容易に高めることができる。しかも、流電陽極体２の量が、所望の年数だけ架線金物１００の表面全体を防食できるように設定されているため、架線金物１００の大きさに応じた耐腐食性、耐久性を確保することが可能となる。すなわち、架線金物１００の表面全体を流電陽極体２で覆わなくても、架線金物１００全体の耐腐食性を高めることができ、このため、アークホーン１０２やクレビス１０３などが取り付けられる架線金物１００などにも容易に適用することができる。同様に、流電陽極体２の取付位置・場所が制限されないため、多様な金属体に適用することができる。

また、平坦性を有する被取付部１００ａに防食体１を取り付けるため、容易かつ安定して取り付けることができる。さらに、締結ボルト５を内孔３２ａとボルト孔１００ｂとに挿入してナット６を締め付けるだけでよいため、さらに容易に取り付けることができるとともに、防食体１のずれや外れが抑制され、流電陽極体２が被取付部１００ａに強固に安定して取り付けられる。しかも、防食体１が接着剤４を介して被取付部１００ａに接しているため、防食体１と被取付部１００ａとの接触がより安定するとともに、雨水や塵芥の侵入などが防止され、架線金物１００への防食効果を安定化、向上させることが可能となる。一方、強度が高い心金３と流電陽極体２とが一体となっているため、流電陽極体２が柔らかいマグネシウム合金であっても、防食体１・流電陽極体２の取り扱いが容易となる。また、強度が高い心金３が被取付部１００ａや締結ボルト５に接しているため、流電陽極体２が変形等することがなく、強固に、かつ安定して流電陽極体２を被取付部１００ａに取り付けることができる。

さらに、架線金物１００に既に形成されているボルト孔１００ｂを利用して、防食体１を取り付けるため、容易に取り付けることができるとともに、使用中の既存・既設の架線金物１００に対しても、容易に取り付けることができる。また、ボルト孔１００ｂが設けられていない場合であっても、ボルト孔１００ｂを形成するだけで、容易に防食体１を取り付けることができる。このようにして、使用中の架線金物１００の耐腐食性を、容易に高めることができる。

そして、これらの結果、設備である架線金物１００の延命化、信頼性向上を図ることができるとともに、メンテナンスや補修作業の期間を延長し、それらに要する費用を低減することができる。

（実施の形態２）
図５は、この実施の形態に係る金属体の防食構造を示す断面図である。この実施の形態では、防食体１０自体がナットとなっている点で実施の形態１と構成が異なり、実施の形態１と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。

防食体１０は、流電陽極体１２と心金１３とから構成され、流電陽極体１２と心金１３は、実施の形態１における流電陽極体２と心金３と同様な材質、量などとなっている。ただし、流電陽極体１２と心金１３とが一体となった状態で、防食体１０全体が、ナット形状を呈している。すなわち、心金１３の円筒部１３１の内孔（挿入孔）に、締結ボルト５と螺合する雌ネジ１３１ａが形成され、防食体１０の外形・側面が正六角形（六角ナット状）に形成されている。

このような防食体１０が、締結ボルト５に締め付けられることで、架線金物１００の被取付部１００ａに取り付けられている。すなわち、締結ボルト５を架線金物１００のボルト孔１００ｂに挿入し、心金１３の接着充填部１３ａに接着剤４を充填した状態で、雌ネジ１３１ａを締結ボルト５に螺合させて、防食体１０を締結ボルト５に締め付ける。これにより、流電陽極体１２が心金１３および接着剤４を介して被取付部１００ａに接した状態で、流電陽極体１２が被取付部１００ａに取り付けられものである。

このように、この実施の形態によれば、実施の形態１と同様に、流電陽極体１２によって架線金物１００の亜鉛メッキの腐食が抑制され、架線金物１００の耐腐食性がさらに高められる。しかも、ナットとして防食体１０を締結ボルト５に螺合させるだけで、流電陽極体１２（防食体１０）を被取付部１００ａに取り付けることができ、取付性、取り扱い性がより向上する。また、架線金物１００に既に取り付けられ、使用されている締結ボルト５のナットを、防食体１０と取り替えることで、流電陽極体２を被取付部１００ａに取り付けることができる。この結果、取付スペースを別途確保できない場合や、予備・未使用のボルト孔１００ｂがない場合などであっても、容易かつ確実に流電陽極体２を取り付けることが可能となり、より多様な金属体に適用することが可能となる。

以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、流電陽極体２、１２を架線金物１００の片面だけに取り付けているが、架線金物１００の両面に取り付けてもよい。また、流電陽極体２、１２の強度、形状などによっては、心金３を設けずに、流電陽極体２、１２を直接被取付部１００ａに接触させたり、接着剤４のみを介して被取付部１００ａに接触させたりしてもよい。この場合、心金３として円筒部３２、１３１のみを設けたり、流電陽極体２、１２の上面（解放面）や側面を心材で補強してもよい。

さらに、防食体１、１０を１体だけ取り付けているが、上記のように、架線金物１００・金属体の表面積や必要量などに応じて、複数取り付けてもよい。また、防食メッキが亜鉛メッキの場合について説明したが、亜鉛メッキ以外の防食メッキの場合には、上記のように、防食メッキの金属よりも電位が低い金属、すなわち、イオン化傾向が大きく、流電陽極として適している金属で、流電陽極体２、１２を構成すればよい。さらに、架線金物１００の表面に塗装を施した上に防食体１、１０を取り付けることで、電気化学反応である腐食反応の進行をより抑制し、耐用年数のさらなる向上を図ってもよい。

１、１０ 防食体
２、１２ 流電陽極体
２ａ 心金挿入孔（挿入孔）
３、１３ 心金（心材）
３２ａ 内孔（挿入孔）
４ 接着剤
５ 締結ボルト（締結部材）
１００ 架線金物（金属体）
１００ａ 被取付部
１００ｂ ボルト孔（挿入孔）

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、防食メッキが施された金属体の一部であり、平坦性を有する被取付部に、前記防食メッキの金属よりも電位が低い金属である流電陽極体が取り付けられている金属体の防食構造であって、前記流電陽極体の前記被取付部側の面に、前記流電陽極体よりも強度が高い導電性の心材が一体的に設けられ、締結部材を挿入する挿入孔が、前記被取付部と流電陽極体とのそれぞれに形成され、前記心材が導電性の接着剤を介して前記被取付部に接し、前記被取付部と流電陽極体との挿入孔に締結部材が挿入され、前記締結部材が締結されることで、前記流電陽極体が前記被取付部に取り付けられている、ことを特徴とする金属体の防食構造である。

請求項１に記載の発明によれば、金属体の一部である被取付部に流電陽極体を取り付けるだけで、防食メッキの腐食が抑制され、金属体の耐腐食性を容易に高めることができる。また、流電陽極体の取付位置・場所が制限されないため、多様な金属体に適用することができる。

また、被取付部と流電陽極体との挿入孔に締結部材が挿入された状態で、流電陽極体が被取付部に取り付けられているため、流電陽極体のずれや外れが抑制され、流電陽極体が被取付部に強固に安定して取り付けられる。しかも、流電陽極体が接着剤を介して被取付部に接しているため、流電陽極体と被取付部との接触がより安定するとともに、雨水や塵芥の侵入などが防止され、金属体への防食効果を安定化、向上させることが可能となる。また、被取付部と流電陽極体との挿入孔に締結部材を挿入して、締結部材を締結すればよいため、流電陽極体を容易に被取付部に取り付けることができる。

さらに、強度が高い心材が流電陽極体に一体的に設けられているため、流電陽極体がマグネシウムのように柔らかい金属であっても、流電陽極体の取り扱いが容易となる。また、強度が高い心材が被取付部に接しているため、締結部材を締結しても、流電陽極体が変形することがなく、強固に、かつ安定して流電陽極体を被取付部に取り付けることができる。

Claims (3)

1. 防食メッキが施された金属体の一部であり、平坦性を有する被取付部に、
   前記防食メッキの金属よりも電位が低い金属である流電陽極体が取り付けられ、
   前記流電陽極体の量が、前記金属体の表面積に応じて設定されている、
   ことを特徴とする金属体の防食構造。
2. 締結部材を挿入する挿入孔が、前記被取付部と流電陽極体とのそれぞれに形成され、前記流電陽極体が導電性の接着剤を介して前記被取付部に接し、前記被取付部と流電陽極体との挿入孔に締結部材が挿入され、前記締結部材が締結されることで、前記流電陽極体が前記被取付部に取り付けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の金属体の防食構造。
3. 前記流電陽極体の前記被取付部側の面に、前記流電陽極体よりも強度が高い導電性の心材が一体的に設けられ、この心材が前記接着剤を介して前記被取付部に接している、
   ことを特徴とする請求項２に記載の金属体の防食構造。
   

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