JP3349119B2

JP3349119B2 - 海洋鋼構造物の長期防食方法

Info

Publication number: JP3349119B2
Application number: JP22721699A
Authority: JP
Inventors: 定好中村; 泰彦大野; 真介志鶴
Original assignee: 株式会社ナカボーテック
Priority date: 1999-08-11
Filing date: 1999-08-11
Publication date: 2002-11-20
Anticipated expiration: 2019-08-11
Also published as: JP2001049472A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、海水中もしくは飛
沫干満帯に位置する海洋鋼構造物の長期防食方法に関
し、特に簡易的な塗膜と、それによる分極抵抗の増大を
利用した電気防食の範囲の拡大により、またそれらを含
む防食層を保護することにより、長期間構造物の腐食劣
化を防止する海洋鋼構造物の長期防食方法に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来の
腐食防止方法としては、一般に塗装、ライニング、コン
クリート被覆、ペトロラタムライニング、メッキ等があ
り、数多くの文献が示されている（例えば、金属防蝕技
術便覧等）。また腐食の激しい室外における防食方法の
中で、特に腐食環境として厳しい水中、乾湿繰り返し、
もしくは高湿度中の金属表面の防食方法としては、上記
腐食防食方法の中でも、かなり限られた方法となる（例
えば、（財）沿岸開発技術センター；港湾鋼構造物防食
・補修マニュアル等）。また、これらの環境に暴露さ
れ、既に腐食を生じている金属に対しての防食方法とし
ては、水中塗装（例えば、特開平２−２４８５３２号公
報、実開昭６１−６６０４３号公報）、ペトロラタムラ
イニング（例えば、特開昭６２−１８３０号公報）、コ
ンクリート被覆（例えば、特公平５−４５７２８号公
報）がある。

【０００３】また、吸水性ポリマーを含んだ材料を使用
した防食方法としては、吸水性ポリマーをゴム材に添加
したものを保護カバーに貼り付けた防食構造体（特開昭
６２−７８３２３号公報）がある。

【０００４】しかし、これら水中塗装、ペトロラタムラ
イニング、コンクリート被覆では、上記したような苛酷
な環境下においては、充分に満足する防食効果は得られ
なかった。また、吸水性ポリマーをゴム材に添加したも
のを保護カバーに貼り付けた防食構造体においても同様
であった。

【０００５】一方、被覆材と電気防食を組み合わせた防
食技術があるが、このような防食技術としては、保護材
の内面に板状陽極を取りつけた方法がある（特許第２５
３１７４４号）。また、被覆内面に吸水性高分子材を入
れて、電気防食を行う技術もある（実公平５−２６０１
号公報）。加えて、塗装と電気防食の併用による防食技
術もある（建設省協同研究報告書、第５８号等）。

【０００６】常時海水中にある鋼材に対しては、電気防
食により極めて良好な防食がなされるが、飛沫干満帯の
ように乾湿が繰り返される環境では充分な防食効果は発
揮しない。

【０００７】また、保護材の内面に板状陽極を取り付け
た方法では、海の干満帯以上のレベルでは、鋼材表面と
陽極の間に電解質である海水が満たされない場合が発生
する。しかし、このような場合でも、鋼表面は湿潤状態
にあるため腐食が進行する。さらに、板状陽極では、通
常陽極の消耗が表面から均一に進行することはないか
ら、結果的には局所的に欠損し、防食としても不充分と
なる部分が発生し、欠損部の場所によっては、陽極の脱
落も生じる。また、その防止方法として過大な陽極を取
り付けることは、それを保持する材料、構造に余分な手
間、コストを必要とする。

【０００８】吸水性高分子による電解質層を被覆内に形
成し、被覆内にある板状陽極により電気防食する方法で
は、通常初期においては被覆内全面に安定した防食電流
が供給され良好な防食効果を発揮する。しかし、吸水性
高分子により陽極からの電解質が捕獲されることによ
り、イオンが移動しにくくなり、そのため鋼表面に電解
生成物による保護皮膜が生じにくくなる。この結果、防
食電流密度が低減せず、しかも板状陽極では局所的な消
耗も生じるため、結果的には長期的な防食は不可能とな
る。

【０００９】従って、本発明の目的は、従来のこれらの
方法がもつ課題を解消し、新設施設はもとより、腐食環
境の激しい水中もしくは湿潤状態にある鋼構造物に対し
て、簡易被覆と電気防食の併用により、長期間の防食状
態を維持する海洋鋼構造物の長期防食方法を提供するこ
とにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、海洋環境にお
ける飛沫干満帯のように、絶えず湿潤状態もしくは水中
にある鋼構造物の防食方法として、被防食体の表面に塗
膜を形成し、塗膜と電気防食の併用により防食を行うこ
とによって上記目的が達成し得ることを知見した。

【００１１】本発明は、かかる知見に基づきなされたも
ので、被防食体表面に、水中塗装により簡易的な塗膜を
施し、該塗膜の表面に吸水性高分子層を保護材で外部よ
り保護しつつ被覆し、水中にある電気防食用電源からの
防食電流を塗膜欠陥部に供給し、塗膜と電気防食の併用
により防食を行うことを特徴とする海洋鋼構造物の長期
防食方法を提供するものである。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態につい
て説明する。本発明における海洋鋼構造物とは、絶えず
湿潤状態もしくは水中にある橋脚、桟橋等の鋼構造物で
あり、鋼管杭、鋼矢板、Ｈ型鋼等が例示される。

【００１３】本発明では、この海洋鋼構造物の被防食体
表面に塗膜を施す。この塗膜は水中、湿潤面でも塗装可
能なエポキシ樹脂系塗装材又はポリエステル樹脂系塗装
材により施されることが好ましい。この塗膜は、通常行
われる塗装ほど緻密である必要はなく、通常は欠陥部を
有するものである。

【００１４】本発明では、上記塗膜の表面に、吸収性高
分子層が保護材で外部より保護されつつ被覆されてい
る。また吸水性高分子層は、保持材により吸水性ポリマ
ーの形状が保持されている。

【００１５】ここで用いられる吸水性ポリマーとして
は、ポリアクリル酸塩系、酢酸ビニル・アクリル酸エス
テル共重合体ケン化物、ポリ酢酸ビニル・無水マレイン
酸反応物、イソブチレン・マレイン酸共重合体架橋物、
ポリエチレンオキシド系、デンプン・アクリル酸グラフ
ト重合体、ポリビニルアルコール系、ポリＮ−ビニルア
セトアミド系等が例示される。ここで、水分が海水のよ
うに多量の電解質を含む場合には、ポリビニルアルコー
ル系（ＰＶＯＨ系）、ポリＮ−ビニルアセトアミド系
（ＰＮＶＡ系）等のようなノニオン系の吸水性ポリマー
が好ましい。また、吸水性高分子層の形状を保持する保
持材としてこのような保持材としては、均一な厚さを有
する不織布、ガラス繊維、植毛布からなるものが挙げら
れ、具体的にはポリエステル繊維シートの包装材が挙げ
られる。

【００１６】上記吸水性高分子層は、保護材により外部
から保護されている。保護材としては、ＦＲＰ、ＦＲＰ
Ｐのようなプラスチック系複合材料、ポリエチレン、ポ
リ塩化ビニルのようなプラスチック材料、チタン、銅合
金、ステンレス鋼のような耐食性金属材料が用いられ
る。とりわけ透水性を有するプラスチック系複合材料が
好ましく用いられる。

【００１７】さらに、上記保護材の内面には、外力を和
らげるためのクッション材として発泡材を貼付すること
が望ましく、このような発泡材としては、発泡ポリスチ
レン、発泡ウレタンのシートが使用できる。

【００１８】本発明では、上記被防食体の防食モニター
として、亜鉛板のような海水中で安定な電位を示す金
属、もしくは銀／塩化銀電極のような基準電極を塗膜内
に挿入し、これを電線と接続し、該塗膜外から被防食体
の電位を測定できるようにすることが望ましい。

【００１９】海洋環境にある鋼構造物の防食方法とし
て、既に水中塗装工法やパテ材を使用した水中パテ工法
が実施されている。しかし、塗装やパテ塗覆を行う場
合、鋼表面の素地調整によりその塗膜の防食性能は大き
く左右され、通常はブラスト処理による高級なグレード
が必要となる。しかし、湿潤状態や水中にある鋼材で
は、ブラスト処理をすると表面が非常に活性化された状
態となるため、直ちに新たな腐食が開始し、それにより
生じた腐食生成物は、塗装にとっては大きな障害とな
る。海洋構造物では工程的にブラスト処理直後に塗装を
することは難しいため、実際には、でき上がった塗装や
パテ塗覆では裏面が局部的に接着不良であったり、ピン
ホールを発生している場合がしばしば見られる。このよ
うな塗覆装では海洋環境のような厳しい腐食環境で長期
間健全な防食状態を維持することは難しい。

【００２０】本発明では、良好な塗装を行うものではな
い。素地調整ＳＩＳＳｔ２とし、塗膜は欠陥をもつ
ものとする。しかし、その塗膜により鋼が露出する面積
は著しく減少する。通常この状態で放置すれば、塗膜の
欠陥部により直ちに腐食が開始し、短期間で膨れや剥離
が発生し、塗膜による防食効果はほとんど消滅する。し
かし、欠陥をもつ塗膜においても、その上から吸水性高
分子層（電解質層）をもつ保護材で被覆すると、塗膜の
欠陥に対しては、防食電流の供給による電気防食効果が
働き、腐食は発生せず、従って塗膜はそのままの状態が
維持できる。また保護材により、塗膜及び吸水性高分子
層は、波浪や水流等の外力に対して機械的に保護される
ことから、損傷を受けない。

【００２１】さらに、鋼表面の塗膜による抵抗の増大か
ら、電解質を深さ方向にすすむ防食電流の到達距離は大
きくなり、例えば、最高潮位よりもさらに高い所まで電
気防食効果が及ぶことになる。

【００２２】また、その防食電流の多くは、塗膜の欠陥
部に集中するため、防食構造物全体としての単位面積当
たりの防食電流密度は大変小さくなり、例えば、既設の
陽極を使用しても、もとの設計にほとんど影響を与えな
い。

【００２３】

【実施例】以下、実施例等に基づいて本発明を具体的に
説明する。

【００２４】〔実施例１〕無防食状態で海洋環境におけ
れている鋼管抗について、ＳＩＳＳｔ２の素地調整
を行い、その表面にエポキシ樹脂系の水中用塗料による
塗装を行い塗膜を形成した。一方、予めその鋼管の径と
同寸法で成形加工した厚さ２．０ｍｍのポリエステル系
ＦＲＰ製保護材の内側に厚さ５ｍｍの発泡ポリエチレン
を貼り付け、その表面にエチレンオキサイド系の吸水性
高分子材を包んだポリエステル繊維を厚さ１．０ｍｍに
なるように貼り付けた。

【００２５】保護材を取りつける鋼管抗の＋１．３ｍ、
＋０．５ｍ、−０．３ｍのレベルと対応する部分のＦＲ
Ｐ製保護材に銀／塩化銀からなる基準電極を挿入し、電
極の先端が発泡ポリエチレンと吸水性高分子層との境目
になるように取り付けた。

【００２６】このＦＲＰ製保護材を鋼管抗に取り付け固
定した。また鋼管の海中部にアルミニウム合金系の電気
防食用陽極を水中溶接にて取り付けた。この取り付け状
況を図１に示す。同図において、１は海水、２は鋼構造
物、３は塗膜、４は吸水性高分子層、５はＦＲＰ製保護
材、６は発泡ポリエチレン、７は電気防食用陽極をそれ
ぞれ示す。各レベルの防食電位の経時変化を図３に示
す。

【００２７】〔実施例２〕実施例１におけるＦＲＰ製保
護材と発泡ポリエチレンに代えて、透水性の高いＦＲＰ
Ｐ（ポリプロピレン系ＦＲＰ）製の保護材を用い、吸水
性高分子層の保護を目的としたアングル状の被覆端部保
護具を取り付けた例を図２に示す。同図において、図１
と同一の符号は同様の部材を示し、８は透水性ＦＲＰ製
保護材、９は被覆下端部保護具をそれぞれ示す。各レベ
ルの防食電位の経時変化を図３に示す。

【００２８】図３の結果から、塗膜を施すことにより、
経時においても防食電位が概ね安定していることが判
る。

【００２９】〔実施例３及び比較例１〕図４（ａ）及び
（ｂ）に示されるように、ＰＶＣ製プレート１０に薄板
鋼板の試験片１１を貼り付け、試験片の側面をシールし
た。試験体の高さは５０ｃｍとし、その上下端及び中央
に試験片を取り付けた。また、試験片の背後からリード
線１２を取り出し、ＰＶＣプレート１０側に引き出し、
引き出し部をシールした。この試験体を２セット用意
し、塩水噴霧中に放置し、試験片を腐食させた。２０日
後に塩水噴霧器から回収し、試験片の表面をワイヤブラ
シで研磨し、薄い錆を除去した。

【００３０】一方のセットには海水中にて水中用エポキ
シ樹脂塗料を刷毛にて塗布した。塗布膜厚は設計膜厚と
して約３００μｍとした。塗膜が硬化した後、試験体に
図５（ａ）及び（ｂ）に示すような試験体カバーを取り
付けた。試験体カバーには予め試験片の中央に位置する
部分に銀／塩化銀からなる基準電極１３を埋め込んでお
り、試験体カバーを取り付ける際には、吸水性高分子層
１４に海水を吸水させておいた。

【００３１】カバーを取り付けた試験体の下端が海水に
浸かるようにし、海水中にあるＡｌ合金流電陽極と各試
験片を、ゼロ抵抗電流計を介して接続した。試験中は、
１日１回海水を上部より注ぎ、常時海水吸水状態にして
おいた。試験状況を図６に示す。同図において、１５は
ゼロ抵抗電流計、１６は比較例１の試験片、１７は実施
例３の試験片、１８はＡｌ合金陽極をそれぞれ示す。各
試験片の防食電位及び防食電流密度の経時変化を図７、
図８に各々示す。

【００３２】図７〜８に示されるように、実施例３の試
験片は、比較例１の試験片に比べて、いずれの部分にお
いても経時の防食電位や防食電流密度が低いことが判
る。なお、実施例３で用いた塗膜は、通常の単独使用量
の５０％である。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の防食方法
によって、新設施設はもとより、腐食環境の激しい水中
もしくは湿潤状態にある鋼構造物に対して、簡易被覆と
電気防食の併用により、長期間の防食状態を維持するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の防食方法の一実施形態（実施
例１）を示す概略縦断面図である。

【図２】図２は、本発明の防食方法の他の実施形態（実
施例２）を示す概略縦断面図である。

【図３】図３は、実施例１及び２の防食電位と経過日数
の関係を示すグラフである。

【図４】図４は、比較例１の試験片の平面及び側面図で
ある。

【図５】図５は、実施例３の試験片の平面及び側面図で
ある。

【図６】図６は、実施例３及び比較例１の試験状況を示
す図である。

【図７】図７は、実施例３及び比較例１の防食電位と経
過日数の関係を示すグラフである。

【図８】図８は、実施例３及び比較例１の防食電流密度
と経過日数の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１：海水２：鋼構造物３：塗膜４：吸水性高分子層５：ＦＲＰ製保護材６：発泡ポリエチレン７：電気防食用陽極８：透水性ＦＲＰ製保護材９：被覆下端部保護具１０：ＰＶＣ製プレート１１：試験片１２：リード線１３：基準電極１４：吸水性高分子層１５：ゼロ抵抗電流計１６：比較例１の試験片１７：実施例３の試験片１８：Ａｌ合金陽極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭58−29916（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−33938（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−78323（ＪＰ，Ａ) 特開平８−283969（ＪＰ，Ａ) 実公平５−2601（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C23F 13/00 - 13/22 B63B 59/00 E02D 31/06

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被防食体表面に、水中塗装により簡易的
な塗膜を施し、該塗膜の表面に吸水性高分子層が保護材
で外部より保護されつつ被覆され、水中にある電気防食
用電源からの防食電流を塗膜欠陥部に供給し、塗膜と電
気防食の併用により防食を行うことを特徴とする海洋鋼
構造物の長期防食方法。
【請求項２】上記塗膜が、エポキシ樹脂系塗装材又は
ポリエステル樹脂系塗装材により施されている請求項１
に記載の海洋鋼構造物の長期防食方法。
【請求項３】上記吸水性高分子層は、保持材により吸
水性ポリマーの形状が保持されたものであり、該吸水性
ポリマーがポリアクリル酸塩系、酢酸ビニル・アクリル
酸エステル共重合体ケン化物、ポリ酢酸ビニル・無水マ
レイン酸反応物、イソブチレン・マレイン酸共重合体架
橋物、ポリエチレンオキシド系、デンプン・アクリル酸
グラフト重合体、ポリビニルアルコール系、ポリＮ−ビ
ニルアセトアミド系から選択される請求項１又は２に記
載の海洋鋼構造物の長期防食方法。
【請求項４】上記保護材が、プラスチック系複合材
料、プラスチック材料又は耐食性金属材料である請求項
１、２又は３に記載の海洋鋼構造物の長期防食方法。
【請求項５】上記保護材が、透水性を有するプラスチ
ック系複合材料である請求項４に記載の海洋鋼構造物の
長期防食方法。
【請求項６】上記保護材が、裏面に発泡材を貼付した
ものである請求項１〜５のいずれかに記載の海洋鋼構造
物の長期防食方法。
【請求項７】上記被防食体の防食モニターとして、海
水中で安定な電位を示す金属もしくは基準電極を上記塗
膜内に挿入し、これを電線と接続し、該塗膜外から被防
食体の電位を測定できるようにした請求項１〜６のいず
れかに記載の海洋鋼構造物の長期防食方法。