JP2013160540A - 腐食センサ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】互いに平行な複数の電極列8を有すると共に各電極列8がそれぞれ試料極9とこの試料極9に近接配置された対極10とを含む複数の単位電極7を一列に配置したものからなる電極部2が絶縁枠1に取りつけられると共に、電流測定器3が複数の電極列8の複数の単位電極7にそれぞれ接続され、電流測定器3により各単位電極7における試料極9と対極10との間に流れる電流が測定される。
【選択図】図1
Description
点検が困難な腐食として、例えば、外観から確認し難い構造物の基部、すなわち大気と地中との境界付近で発生する地際腐食が知られている。これは、腐食環境性が大気中と地中とにおいてそれぞれ異なるため、大気中から地中に至る構造物に地際を隔てて電位差が生じ、さらに雨水などの水分がその地際部分に滞水することで構造物の地際部分が電気的に短絡されてマクロセル腐食電流が発生し、電池作用により構造物の地際部分が腐食されるものである。このような、外観からの確認が困難な箇所で発生する腐食に対応するために、構造物周辺の腐食環境性を測定することが求められている。
また、前記絶縁枠は、表面および裏面を有する絶縁板からなり、前記電極部は、前記絶縁板の表面に取りつけられた第1の電極列と裏面に取りつけられた第2の電極列とを有することができる。
また、前記第1の配列方向と前記第2の配列方向は、互いに直交させることができる。また、前記第1の配列方向と前記第2の配列方向は、互いに所定の鋭角をなして交差させることもできる。
また、前記絶縁枠は、互いに所定の角度に屈折して接続された平面状の第1の表面と第2の表面とを有し、前記電極部は、前記絶縁枠の前記第1の表面上および前記第2の表面上にそれぞれ取りつけることができる。また、前記絶縁枠の前記第1の表面および前記第2の表面は、互いに対向するように屈折させることができる。また、前記絶縁枠の前記第1の表面および前記第2の表面は、互いに外方を向くように屈折させることもできる。
また、前記絶縁枠は、複数の側面を有する多角柱形状を有し、前記電極部は、前記多角柱の複数の側面上にそれぞれ取りつけることができる。また、前記絶縁枠は、円柱形状を有し、前記電極部は、前記円柱の外周面上に取りつけることもできる。
実施の形態1
図1(A)および(B)に、この発明の実施の形態1に係る腐食センサの構成を示す。この腐食センサは、絶縁性材料からなる絶縁枠1と、絶縁枠1に取り付けられた電極部2と、電極部2に電気的に接続された電流測定器3とを有する。
絶縁枠1は、矩形平板状の形状を有し、その表面上には複数の凹部4が互いに平行な複数の列をなすように配列して形成されている。また、絶縁枠1には、平面状に広がる接続路5が形成されると共に凹部4の底面から接続路5にそれぞれ延びて両者を連通する連通路6が形成されている。
各電極列8に配置された単位電極7は、それぞれ平板状の形状を有すると共に金属材料からなる試料極9と対極10を、絶縁性の接着剤11を介して互いに平行に接合して形成されている。試料極9は対極10よりも横幅が広く且つ中央に貫通孔12が形成されており、対極10はこの貫通孔12を塞ぐように試料極9の中央部分に接合されている。このような単位電極7が、試料極9側を凹部4の底面に当接するようにして絶縁枠1に取り付けられることで、試料極9が絶縁枠1に形成された連通路6に露出される。また、連通路6が貫通孔12と連通し、対極10が連通路6に露出される。
このようにして、それぞれ試料極9と対極10を近接配置した単位電極7が複数の電極列8をなすように絶縁枠1の表面上にそれぞれ取り付けられる。ここで、試料極9は鋼から構成され、対極10は試料極9よりも電位的に貴な金属材料から構成されているものとする。
まず、各電極列8の一部がそれぞれ地中に入るように腐食センサを設置することで、図3に示すように、各電極列8に配列された複数の単位電極7は、大気中の幅広い範囲にわたる大気部13と、地際の幅広い範囲にわたる地際部14と、地中の幅広い範囲にわたる地中部15とに区分される。すなわち、大気部13は大気中の幅広い範囲の腐食環境に、地際部14は地際の幅広い範囲の腐食環境に、地中部15は地中の幅広い範囲の腐食環境にそれぞれ曝されることになる。それぞれの腐食環境に曝された各単位電極7では、図2に示されるように、腐食環境中の水分Wが互いに絶縁された試料極9と対極10に付着することで両者が短絡される。
Fe→Fe2++2e− (1)
一方、電位的に貴な対極10側では、試料極9より放出された電子e−が供給されることで次式(2)のようなカソード反応(還元反応)がおこり、水H2O、酸素O2及び試料極9から供給された電子e−が反応し水酸化物イオンOH−を生じる。
H2O+O2/2+2e−→2OH− (2)
また、大気部13に位置する複数の単位電極7の相互間、地際部14に位置する複数の単位電極7の相互間、または地中部15に位置する複数の単位電極7の相互間においても、腐食環境性が互いに異なる場合には、その腐食環境性に応じた腐食電流Aが各単位電極7に流れる。例えば、局所的に滞水が生じた地際に地際部14が配置された場合には、滞水が生じた場所に位置する単位電極7には大きな腐食電流Aが流れるのに対し、滞水が生じていない場所に位置する単位電極7には小さな腐食電流Aが流れる。
このように、各単位電極7には、それぞれ周辺の腐食環境性に応じた腐食電流Aが流れ、この腐食電流Aが電流測定器3によりそれぞれ測定される。そして、大気部13の電流値に基づいて大気中の幅広い範囲にわたる腐食環境性が、地際部14の電流値に基づいて地際の幅広い範囲にわたる腐食環境性が、地中部15の電流値に基づいて地中の幅広い範囲にわたる腐食環境性がそれぞれ評価されると共に大気、地際および地中にわたる腐食環境性の分布が評価される。
また、各単位電極7の試料極9と対極10は、接着剤11により互いに平行に接合されたが、試料極9と対極10とが近接配置されて水分Wにより短絡できればこれに限るものではない。
このようにして得られた複数の単位電極7からの電流値は構造物の各部分が曝された腐食環境性を表しており、各電極列8に配置された大気部13と地際部14からの電流値に基づいて、構造物の大気部分の腐食状態から構造物の地際部分の腐食状態をそれぞれ相対的に評価することができる。例えば、構造物の幅広い範囲にわたる地際部分の腐食状態を評価することで、地際部分における局所的な腐食の進行を評価することができる。さらに、各電極列8の地中部15からの電流値を加えて比較することで、構造物の地際部分について腐食状態をさらに精度よく評価することができる。
なお、各単位電極7の試料極9は、構造物と同じ表面処理を施すことが好ましく、これにより構造物の腐食状態をさらに精度よく評価することができる。
また、腐食センサは、土壌に設置された構造物に限られず、例えばコンクリートに設置された標識支柱、照明用ポールおよび橋脚などの構造物に沿うように設置することができる。また、腐食センサは、各電極列が大気中から液体中に延びるように設置することもできる。例えば、海水中から大気中にかけて設置された海洋構造物、淡水中から大気中にかけて設置された河川構造物、または薬液などを収容したプラントタンクなどの構造物に沿うように設置することができる。さらに、腐食センサは、各電極列がコンクリートなどの固体中から液体中に延びるように設置することもできる。例えば、海水中に設置された海洋構造物の基礎部および淡水中に設置された河川構造物の基礎部などのコンクリート部分に設置し、コンクリート中から液体中に延びる鋼材の腐食状況を評価することができる。
電極列方向Lと並列方向Mは、互いに所定の鋭角をなして交差するように設定することができる。例えば、図4に示すように、平行四辺形状の絶縁枠21に対し、その辺に沿うように互いに所定の鋭角をなして交差する電極列方向Lと並列方向Mをそれぞれ設定し、各電極列22における複数の単位電極7を電極列方向Lに配置すると共に複数の電極列22を並列方向Mに向かって互いに平行に配置することができる。この腐食センサは、トラス構造を有する橋脚部分など、例えば図5に示すような、地中から鉛直斜め方向に延びる構造物Sに対して沿うように設置することができる。このような構造物Sに沿うように腐食センサを設置することで、構造物Sの幅広い範囲にわたる地際部分の腐食状態を精度よく評価することができ、例えば構造物Sが斜めに形成されたことにより滞水などして局所的に進行した腐食状態を精度よく評価することができる。
例えば、図6に示すように、互いに外方を向くように所定の角度に屈折して接続された平面状の表面23および24を有する絶縁枠25を用いることができる。絶縁枠25の表面23上には、各電極列26における複数の単位電極7を電極列方向Lに配置すると共に複数の電極列26を電極列方向Lに直交する並列方向Mに向かって互いに平行に配置される。同様にして、絶縁枠25の表面24上にも、各電極列26における複数の単位電極7を電極列方向Lに配置すると共に複数の電極列26を電極列方向Lに直交する並列方向Mに向かって互いに平行に配置される。
これらの腐食センサは、例えば、H型またはL型の構造物に対して、凸状部分および凹状部分にそれぞれ沿うように設置することができる。このような構造物に対して沿うように腐食センサを設置することで、構造物の幅広い範囲にわたる地際部分の腐食状態を精度よく評価することができ、例えば構造物の凸状部分および凹状部分に滞水などして局所的に進行した腐食状態を精度よく評価することができる。
また、円柱形状を有する腐食センサは、図10に示すように、電極列方向Lが水平となり且つ一部の電極列34が地中に入るように設置することができる。これにより、複数の電極列34の並列方向Mにおける大気、地際および地中にわたる腐食環境性の分布を評価することができる。また、各電極列34により電極列方向Lにおける大気中、地際または地中の幅広い範囲にわたる腐食環境性の分布を評価することもできる。この腐食センサは、円柱形状を有し且つ水平方向に延びるガス管または水道管などの構造物を囲むように設置することができ、その構造物の周囲において局所的に進行した腐食状態を精度よく評価することができる。
図11に、実施の形態2に係る腐食センサの構成を示す。この腐食センサは、図1に示した実施の形態1の腐食センサにおいて、絶縁枠1の代わりに絶縁枠41を備えると共に電極部2の代わりに電極部42を備えるものである。
絶縁枠41は、表面43および裏面44を有する絶縁板からなる。また、電極部42は、絶縁枠41の表面43および裏面44に互いに共通の電極列方向Lを向いてそれぞれ取り付けられた電極列45および電極列46を有する。すなわち、電極列45と電極列46は、表面43と裏面44に互いに平行に配置されている。さらに、電極列45に配列された複数の単位電極7と電極列46に配列された複数の単位電極7は、それぞれの位置が互いに電極列方向Lにずれるように配置されている。具体的には、電極列45に配列された複数の単位電極7に対し電極列46に配列された複数の単位電極7が半ピッチだけ電極列方向Lにずれて配置されることで、電極列45に配列された複数の単位電極7の間隙を電極列46に配列された複数の単位電極7がそれぞれ埋めるように配置されている。
このように、電極列45および46は、腐食環境性の測定が困難な複数の単位電極7の間の位置を互いに補うことで、電極列方向Lの検出分解能を向上させることができる。なお、電極列45および46は、それぞれ複数列をなすように絶縁枠41に取り付けることもできる。
Claims (11)
- 絶縁枠と、
前記絶縁枠に取りつけられた互いに平行な複数の電極列を有すると共に各電極列がそれぞれ試料極とこの試料極に近接配置された対極とを含む複数の単位電極を一列に配置したものからなる電極部と、
前記複数の電極列の前記複数の単位電極にそれぞれ接続されると共に各単位電極における前記試料極と前記対極との間に流れる電流を測定する電流測定器と
を備えたことを特徴とする腐食センサ。 - 各単位電極において、前記試料極は金属材料から形成され、前記対極は前記試料極の金属材料より電位的に貴な金属材料から形成されている請求項1に記載の腐食センサ。
- 前記絶縁枠は、表面および裏面を有する絶縁板からなり、
前記電極部は、前記絶縁板の表面に取りつけられた第1の電極列と裏面に取りつけられた第2の電極列とを有する請求項1または2に記載の腐食センサ。 - 前記電極部は、前記絶縁枠の表面上に取りつけられ、
前記電極部の各電極列における前記複数の単位電極が第1の配列方向に配置され、
前記複数の電極列が前記第1の配列方向に交差する第2の配列方向に向かって互いに平行に配置されている請求項1または2に記載の腐食センサ。 - 前記第1の配列方向と前記第2の配列方向は、互いに直交する請求項4に記載の腐食センサ。
- 前記第1の配列方向と前記第2の配列方向は、互いに所定の鋭角をなして交差する請求項4に記載の腐食センサ。
- 前記絶縁枠は、互いに所定の角度に屈折して接続された平面状の第1の表面と第2の表面とを有し、
前記電極部は、前記絶縁枠の前記第1の表面上および前記第2の表面上にそれぞれ取りつけられている請求項4〜6のいずれか一項に記載の腐食センサ。 - 前記絶縁枠の前記第1の表面および前記第2の表面は、互いに対向するように屈折している請求項7に記載の腐食センサ。
- 前記絶縁枠の前記第1の表面および前記第2の表面は、互いに外方を向くように屈折している請求項7に記載の腐食センサ。
- 前記絶縁枠は、複数の側面を有する多角柱形状を有し、
前記電極部は、前記多角柱の複数の側面上にそれぞれ取りつけられている請求項4〜6のいずれか一項に記載の腐食センサ。 - 前記絶縁枠は、円柱形状を有し、
前記電極部は、前記円柱の外周面上に取りつけられている請求項4〜6のいずれか一項に記載の腐食センサ。
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JP4654260B2 (ja) | 電気防食の陽極設置間隔の決定方法及びそれに用いる電極装置 |
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