JP3645180B2

JP3645180B2 - カソード防食方法及び装置

Info

Publication number: JP3645180B2
Application number: JP2000515046A
Authority: JP
Inventors: レデイ，サトヤナラヤナ
Original assignee: フルー・コーポレイシヨン
Priority date: 1997-10-02
Filing date: 1998-02-06
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2018-02-06
Also published as: KR20010030856A; KR100362258B1; JP2001519478A; EP1100981A1; AU746899B2; CN1207443C; CA2305357A1; WO1999018261A1; CA2305357C; EP1100981A4; AU6320298A; CN1309727A; BR9812714A

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は一般に腐食の現象に関し、より詳細には腐食条件に曝される金属の構造体または表面の保護に関する。特に関心がある問題は、地上の貯蔵タンクの底部のカソード防食である。
【０００２】
（背景技術）
電解質の性質を持った媒体に接触する全ての金属構造体が腐食の現象を受けやすいことは既知である。そのような腐食は金属構造体を破壊し易く、また、現存する特定の腐食条件によっては、長期間又は短期間のうちに金属構造体の破壊が起こることがある。多くの場合、例え金属構造体の破壊がまだ起こっていなくても短期間のうちに金属構造体に重大な損傷が起こることがある。
【０００３】
橋、パイプ、貯蔵タンク、コンクリート構造体の補強鋼、構造鋼及びパイルを含む、腐食の損傷を受ける極めて多くの構造体がある。大概の場合には、そのような構造体の電解質は溶解した塩及び湿土を持った水から成る。
【０００４】
腐食を最小にするための多くの技術が開発された。鋼の腐食を最小にする最も一般的な方法はおそらくペイント塗装である。しかし、ピンホールや、腐食性の媒体から基材の金属への湿気の浸透により、ペイントの抵抗力が徐々に減退するために、ペイントは地下や浸漬性の条件には十分に効果的であるとは言えない。それゆえ、ペイント塗装した鋼又は鋼を含む構造体の腐食保護は一般的にカソード防食として既知の別の方法で補足されることが多い。カソード防食はペイント塗装してない表面にも用いることができる。
【０００５】
本書で用いるところでは、「カソード防食」の用語は、少なくとも部分的に電気的な手段を用いて、水、土又は化学薬品溶液のような電解質中における構造体の腐食を防止又は減少させる全ての方法を言う。
【０００６】
一般に、カソード防食システムは保護されている構造体と電解質との間の腐食電流に対向する電流を利用することによって作用する。対向する電流を発生させるには２つの既知のシステムがある、即ち、「犠牲システム」と「外部電流システム」とがある。犠牲システムでは、電流は構造体の金属よりもガルバニック的により反応性の高い別の金属によって供給される。例えば、アルミニウム、マグネシウム及び亜鉛のような金属は鋼よりもガルバニック的によりアクティブであるので鋼構造体を保護するため「犠牲アノード」として用いられる。外部電流システムでは、消費可能な金属を用いて外部電源から電解質に供給された直流電流をドレンして、これを保護されるべき構造体へ流す。電流がそこからドレンされる部分を「アノード」と呼び、保護された構造体を「カソード」と呼ぶ。カソード防食の犠牲システムと外部電流システムとの両方ともに、アノードとカソードとの間の金属の通路は構造体を保護する電流の流れのために必須である。
【０００７】
カソード防食システムの設計は、保護されるべき金属のタイプ、電解質の（化学的、物理的、及び電気的）性質、温度、バクテリアの有無、構造体の形状、設計寿命、建設可能性、及び保守可能性を含む多数の要素によって影響される。カソード防食は、種々の金属性及びポリマーのウェブ、テープ、ワイヤ、リボン、及びバーを、保護されている金属構造体に適用することによって達成された。例えば、カイザー（Ｋａｉｓｅｒ）らの米国特許第４，９９２，３３７号（１９９１）は、マグネシウム、亜鉛、リチウム、及びアルミニウムから成る金属又は合金を塗布する改良されたアーク・スプレー・プロセスについて記述している。この特許はまた、第７回国際金属スプレー会議議事録（Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ７ｔｈＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＭｅｔａｌＳｐｒａｙｉｎｇＣｏｎｆｅｒｅｎｃｅ）（１９７４）の１２３頁のエッチ・デー・ステッファンズ（Ｈ．Ｄ．Ｓｔｅｆｆａｎｓ）による「スプレー被覆による腐食に対するカソード防食の電気化学的研究（ＥｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌＳｔｕｄｉｅｓｏｆＣａｔｈｏｄｉｃＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎＡｇａｉｎｓｔＣｏｒｒｏｓｉｏｎｂｙＭｅａｎｓｏｆＳｐｒａｙｅｄＣｏａｔｉｎｇｓ）」と題する論文を参照している。これは、亜鉛、アルミニウム、及び亜鉛アルミニウム擬似合金被覆のアーク・スプレー適用及び腐食試験について記述している。更に又、米国特許第４，９９２，３３７号は、マテリアルズ・パーフォーマンス（ＭａｔｅｒｉａｌｓＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ）、１９８７年６月、２９頁のピー・オー・ガートランド（Ｐ．Ｏ．Ｇａｒｔｌａｎｄ）による「海水中のアルミニウム被覆鋼のカソード防食（ＣａｔｈｏｄｉｃＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎｏｆＡｌｕｍｉｎｕｍＣｏａｔｅｄＳｔｅｅｌｉｎＳｅａｗａｔｅｒ）」と題する論文を参照している。これは、アルミニウム５重量パーセント・マグネシウムによる鋼のアーク・スプレー被覆について検討しているものであり、海水中での被覆の性能を要約している。
【０００８】
アルミニウム、亜鉛、マグネシウム又はその合金のストリップ又はバンドを用いたカソード防食については、バニュロ（Ｂａｇｎｕｌｏ）（１９８５）の米国特許第４，４９６，４４４号に記載されている。同様に、ゴセット（Ｇｏｓｓｅｔｔ）（１９９５）の米国特許第５，４１１，６４６号は、混合金属酸化物の被覆を有する編組アノードを用いたカソード防食について記述し、またル・ギアダー（ＬｅＧｕｙａｄｅｒ）（１９９６）の米国特許第５，５４７，５６０号は、アルミニウムベースのガリウム及び／又はカドミウム合金から成る飽和カロメル電極を用いた、海水中の鋼及び合金のカソード防食について記述している。
【０００９】
制限された環境でのフォイルの使用もまたカソード防食の分野では既知であるが、しかし従来のフォイルの使用は何れも特に利用できるものはない。例えば、ロビンス（Ｒｏｂｂｉｎｓ）の米国特許第５，１６７，３５２号は、アルミニウムフォイルの外壁包囲物が事前組立てされたタンク上に設置された二重壁タンクの構造を記述している。ロビンスのアルミニウムフォイルの使用は自己支持的ではなく、また、フォイルの物理的強度も設置が完了した後に塗布される樹脂被覆によって常に高められる。設置後に被覆をかけるという要求は上記技術の適用性を比較的小さいタンク（直径１００フィート未満）に厳しく限定している。何故ならばタンクをアルミニウムフォイルの包囲物で包むより前に、タンクを製作して水圧試験をしなければならないからである。必要とする事柄の順序は、（１）タンクに水を満たして漏れを調べる、（２）タンクを空にする、（３）タンクの内部を乾燥して内部の腐食を防止する、（４）アルミフォイルでタンクの底部まで包んで包囲物を形成する、（５）包囲物の形成及びタンクの引き揚げの間にフォイルに一時的な物理的支持物を与える、（６）アルミフォイルで被覆し、かぶせたところを封止し、タンクを引き揚げ、タンクを基礎の上に位置させ、そして最終的に（７）フォイル及び被覆ラミネートを損傷しないように十分注意してフォイルの一時的な物理的支持物を取り除く。
【００１０】
ロビンスの技術は他の理由からも限定された価値しか持っていないものである。とりわけ、アルミフォイルの全ての重なりを完全に封止しなければならない。というのはアルミフォイルは二次的な封じ込めとして考えられているからである。この封止作業は製造の困難性を大きく増大させる。更に、ロビンの技術は腐食した床の取替えを必要とする現存の地上貯蔵タンクには利用できない。
【００１１】
他のカソード防食システムはストリップ、バンド及びフォイルの代わりにワイヤ及びワイヤメッシュを利用するものである。例えば、クルーン（Ｋｒｏｏｎ）らの（１９９４）米国特許第５，３４０，４５５号は、水平配置のカソード防食アノードが膜とタンク底部との間に位置し、そのアノードが電気的に相互接続されたチタニウム被覆ワイヤ又はチタニウムクラッドの銅線、及びそのような線及びチタニウムバー又はリボンのマトリックス、メイズ、又はグリッドの形になっているものを示している。ワイヤには混合金属酸化物又は貴金属被覆を施してある。バー又はリボンにも被覆してある。好ましいチタニウムの代わりに、アルミニウム、タンタル、ジルコニウム又はニオビウム、及びそれらの合金などの他の適当な金属を用いてもよい。
【００１２】
更に他のシステムは基礎の組成を変えるものである。例えば、ラッセル（Ｒｕｓｓｅｌｌ）の（１９９２）米国特許第５，１７４，８７１号は、珪酸カルシウム、窒化カルシウム、及び水酸化カルシウム又は水酸化アルミニウムのような水酸化物を含む高ｐＨバックフィルを用いた地下構造体の腐食保護について記述している。
【００１３】
要するに、カソード防食システムの開発に多年に亘って投ぜられた多大な作業にも関らず、既知のシステムでは均一な保護が一般的には出来ない。とりわけ、そのようなシステムは以下の理由で引き続き問題となっている。即ち、
１．実際の固有抵抗が時間及び、カソード防食システムの設計段階では知られていない操作中のタンク底部によってかけられた圧力により変化するために、設計の計算は電解質の「想定した」固有抵抗で実行される；
２．アノードの配置間隔は「想定された」固有抵抗によって影響される；そして
３．タンクプレート上の、リボン及びワイヤシステムからの電流の分配を正確に予知する、証明された設計方法は無い。タンクプレート上の、分配されたアノードからの電流分布を計算するために用いられる方法の正確さも同じく疑問である。もし「想定した」固有抵抗が正確でなければ、システムの調整は出来なくなることがある。
【００１４】
構造体の基礎の固有抵抗は１０，０００オーム・センチメーター乃至３００，０００オーム・センチメーターの範囲に亘ることがあり、同一の基礎上であっても１つの場所と別の場所では固有抵抗が変化するということは通例である。ガルバニックアノードは、現行の技術によって基礎に埋めこまれた場合、アノードと構造体との間の大きい電圧低下のために満足に作動しない。外部電流アノードはそのような高固有抵抗の媒体中で使用することができるが、しかしそれらのアノードは化学反応中に酸素及び塩素ガスを発生するので、これらのガスが構造体の下に溜まる。酸素及び塩素ガスを窒素のような不活性ガスで完全に排出しなければ、孔食がタンク底部に起こる。完全な窒素排出もその有効性の証明もいずれもが実用的でも経済的でもない。
【００１５】
更にまた、外部電流式カソード防食設計による装置は二重底部式貯蔵タンクの環状スペースには用いるべきではないことを試験は示した。それは、外部電流アノードシステムによって発生した酸素が閉鎖したシステム内に保持され、腐食を継続させるからである。（参照、ライアルズ・エス・アール（ＲｉａｌｓＳ．Ｒ．）及びキーファー・ジェイ・エッチ（ＫｉｅｆｅｒＪ．Ｈ．）、コノコ・インコーポ（ＣｏｎｏｃｏＩｎｃ，）、地上貯蔵タンク底部の腐食防止方法の評価、材料性能、腐食技術者の国家協会（ＥｖａｌｕａｔｉｏｎＯｆＣｏｒｒｏｓｉｏｎＰｒｅｖｅｎｔｉｏｎＭｅｔｈｏｄＦｏｒＡｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄＳｔｏｒａｇｅＴａｎｋＢｏｔｔｏｍｓ，ＭａｔｅｒｉａｌｓＰｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ＮａｔｉｏｎａｌＡｓｓｏｃｉａｔｉｏｎｏｆＣｏｒｒｏｓｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｓ）、１９９３年１月）。
【００１６】
現存のシステムについてのもう１つの問題は、アノード及びアノード接続部が土中に埋めこまれた後のアノード及びアノード接続部の潜在的損傷である。構造体の沈下を防止するためには、周囲の土は一般に密にすることを要し、そして密にする方法は潜在的にアノード及びアノードの接続部を損傷させることがある。密にする方法はまた、電気的固有抵抗に影響を及ぼすことがあり、そのため、カソード防食システムの設計に用いられた電気的固有抵抗とは異なることがある。
【００１７】
これらの問題は、保護されている表面積が大きいために、また構造体及び基礎の構築に関連する困難さのために、石油化学の保持タンクのような構造体を保護するときに特に顕著になる。それゆえ、改良されたカソード防食システムの必要性はまだ存在する。
【００１８】
（発明の開示）
本発明は、構造体とその下層の基礎との間に直接アノード層を配置することにより構造体にカソード防食を行う装置、組成物及び方法に関する。このように保護されることが考えられる構造体は地上の貯蔵タンクのような特に極めて大きい構造体を含むものである。
【００１９】
好ましい実施形態の１つの様態では、アノード層は、電流の収率、分極を最適化し、またシートの製造を容易にするために、少なくとも８５％のアルミニウムと他の合金元素例えばマグネシウム（０．０５乃至６％）、亜鉛（０．１乃至８％）、インジウム（０．００５乃至０．０３％）及び錫（０．０５乃至０．２％）とを加えたシートから成る。好ましい実施形態の別の様態では、アノード層は少なくとも２つの重なるシートから成る。
【００２０】
本発明の種々の目的、特徴、様態及び利点は本発明の好ましい実施形態の下記の詳細な説明、並びに添付の図面から明らかとなるであろう。図面中、同様の数字は同様の構成要素を表す。
【００２１】
（詳細な説明）
以下、発明の主題事項による装置、組成物及び方法を含むシステムを総称的にＳＡＬＳＡ^ＳＭ（ＳａｃｒｉｆｉｃｉａｌＡｌｕｍｉｎｕｍＳｈｅｅｔＡｎｏｄｅ）と呼ぶことがある。図１Ａ及び図１Ｂに示したそのようなシステムの好ましい実施形態では、２つ又はそれ以上のアルミニウム・シート１０の層がタンク２０の底部２２の下に位置している。アルミニウム・シート１０はプラスチック・ライナー又は其の他の比較的不透過性の湿気バリア３５を含む砂３０の層の上に乗っている。
【００２２】
本書で用いるところでは、「腐食性媒体」は、構造体の金属性の構成要素を腐食させるか又はその腐食を増進させる電解質を含む媒体をいう。腐食性媒体は川砂、シリカ砂、原土、粘土、破砕岩、砂利及び充填したタンクの重量を支えるように工作されたものなどのような基礎媒体を含む。砂は最も一般的な基礎媒体の１つであるので、種々の図面で腐食性媒体を示すのに用いられる。
【００２３】
本書で用いるところでは、「構造体」の用語は、電解質と長期間接触するように配置され、そのため腐食を受ける金属性の表面または他の構成要素を持った構造体をいう。考えられる構造体は石油化学用貯蔵タンク、貯水タンク、商業的、工業的及び住宅用の建物、及び橋を含む。特別に含まれるのは、単一の底部を持った地上貯蔵タンク、及び腐食した床、及び／又は多重の底部を持った現存の地上貯蔵タンクである。
【００２４】
本書で用いるところでは、「アノード層」の用語は、保護されている構造体と腐食性の媒体との双方から構造的に実質的に分離できるガルバニック的にアクティブな媒体を言う。この定義は極めて広く、例えばフォイル、シート又はプレート、又はその組立体から成る層が例え構造体にボルト止め又は溶接してあっても、この定義に含まれる。実施形態では１つ又はそれ以上のそのようなアノード層を持っており、そしてそのような層が接触して配置されるが、その場合、重なり、食い違い状の配置、重なり部への封止物、また重なり部への機械的な締め具はいずれも有ることもあるし、無いこともある。考えられているアノード層の更に別の例には、金属又は金属性の組成物が上に載ったプラスチック・シート又は他のバリア、アルミニウム処理したプラスチック・シート、亜鉛被覆した鋼シートがある。そのようなアノード層では、付着は、ペイント塗装、蒸着、溶射、ホット・デイップメッキ、電着、機械的メッキ、プラズマ塗装を含む適当な方法により発生しうる。好ましい実施形態のアノード層の少なくとも１つを、その層が保護している構造体よりもガルバニック的によりアクティブである金属で製作することが考えられている。アルミニウムはアノード層に好んで用いられる。何故ならば大概のタンク底部は主として鋼から成っていて、アルミニウムは鋼よりもガルバニック的によりアクティブであるからである。他の金属（この用語は本書では合金を含むものとする）は鉄及び鉄を含む金属と接触したときアルミニウムよりもガルバニック的によりアクティブであることがあるが、アルミニウムは低いコスト、軽い重量、及び可鍛性というような追加の利点がある。
【００２５】
本書で用いる「アノード層」の用語は、保護されている構造体か又は腐食性の媒体かの何れかから構造的に実質的に分離出来ない層を含まないことに留意することが重要である。それゆえ、例えば、本書で考慮されているアノード層は、保護されている構造体の底部上に直接スプレー塗装されるアルミニウム・ペイントを含まない。そのようなペイントを使用するとおそらく構造体に強力に接着し、そのため構造体から構造的に実質的に分離できないものとなるであろう。これに対して、「アノード層」の用語は、詰めた砂の基礎の上表面と相互混合するアルミニウム・ペイントを含む。何故ならばアノード層は砂の残りの部分からなお実質的に分離できるからである。
【００２６】
図１Ａ及び図１Ｂではアルミニウム・シート１０は各々、好ましくは略３６又は４８インチの幅と０．０２０インチの厚さであり、そして最低約８５％のアルミニウム成分を持ったアルミニウム合金３００３、３００４、３００５、３１０５、５００５、５０１０、７００６、７０１１、７０７５及び７１７８（ＡＳＴＭＢ−２０９）から成っている。しかし、シートの他の数、シート寸法、及びシート組成を利用してもよいことを承知するべきである。
【００２７】
他の実施形態では、シートは異なった割合のアルミニウムを含むことができる。更にまた、シートは多くの場合平坦でかつ滑らかであるべきであるが、そのようなシートは地震が起こり易い地帯では摩擦を増大させるために、ある程度の凹凸、エンボス、その他の表面パターンを含むことも考えられる。幅及び長さに関しては、シートはアルミニウムの供給業者が提供している現在の基準から相当に大きく変化することもある。
【００２８】
図１Ａ及び図１Ｂのアルミニウム・シート１０は相互式継目互いで、タンク底部２２のプレートの下の基礎の上に置かれることが好ましい。最も低いアノード層１０Ａのシートは基礎の上に直接載せられ、そして土の側にポリマー被覆（エポキシ及びアクリル）又はプラスチック・ラミネート（テドラー（Ｔｅｄｌａｒ）^ＴＭのような）のような工場でつけられた湿気バリア１０Ｐを有してもよい。アノード層１０Ａの頂部側にはどの型の被覆もしないことが好ましい。このシステムの性能には湿気バリア１０Ｐは必要ではないが、しかし、それは極めて低いコストのものであり、またアノードの寿命を延ばすことが期待されるために含まれる。全てのそのような湿気バリア１０Ｐは任意選択とすることが考えられる。
【００２９】
上部アノード層１０Ｂのシートは好ましくは何らの電気的絶縁材料もつけないで両側を生地のままにしておく。アノード層１０Ｂのシートはアノード層１０Ａのシートの上に直接配置するべきであり、そしてアノード層１０Ａのシートとタンク・プレートとの双方に直接金属対金属の接触をさせるべきである。
【００３０】
図１Ｄ、図１Ｅ、及び図１Ｆは各アノード層のアルミニウム・シート１０の種々の可能な配置を示す。
【００３１】
図１Ｄでは、アルミニウム・シート１０は重なりなしに互いに隣接して配置されている。
【００３２】
図１Ｅでは、任意選択の耐湿シーラント１０Ｓを重なり領域に入れて、重なったパターンで配置してある。
【００３３】
図１Ｆでは、アルミニウム・シート１０は重なったパターンで配置され、重なり部分はねじ１０Ｆで機械的に締めてある。
【００３４】
どの層のアルミニウム・シート１０も他の層の配置の方法とは独立して配置することが出来ることに留意することが重要である。例えば、アノード層１０Ａのアルミニウム・シート１０は図１Ｅに示したように配置することが出来、またアノード層１０Ｂのアルミニウム・シート１０は図１Ｄに示したように配置することが出来る。
【００３５】
本発明の好ましい実施形態では、アノード層はその上に構造体が載せられる腐食性の媒体の頂部領域の１００％をカバーするように設置される。しかし、もし構造体の部分的なカソード防食が受け入れ可能であれば、アノード層を腐食性の媒体の頂部部分の１００％未満をカバーするように設置することができる。
【００３６】
図２Ａ及び図２Ｂでは、複数の底部シート１０が砂３０（腐食性媒体）と湿気バリア３５とから成る基礎の上に配置されている。上に論じたように、最も低いアノード層１０Ａのシートの各々は、好ましくは約０．０２０インチの厚さとし、そして好ましくは被覆した側を下に、裸の／被覆無しの側を上にして設置する。２つ又はそれ以上のアルミニウムシートのアノード層１０Ｂ、１０Ｃもまた約０．０２０インチの厚さであるが、両側が生地のままになっているもの（何れの側にも電気的絶縁材料をつけていないもの）を、好ましくは約２４インチの重なりで、食い違い状のパターンで最も低いアノード層１０Ａの頂部に設置する。最終的なアノード層であるシート１０Ｃはタンクの底部２２と接触している。このようにして基礎の大部分又は全ての部分がアルミニウムシートに覆われ、そしてタンクの底部２２の大部分又は全ての部分がアルミニウムシートと接触する。
【００３７】
特に好ましい実施形態では、シートは新タンクについては最低１／４インチだけタンク・プレートの縁を超えて延びるべきである。所望であれば、任意選択の耐候性かしめ化合物３６をタンク・プレートの縁の風雨に曝される側の隅部及びアルミニウム・シートに適用して、図１Ｃに示すようにアノード層とタンクの床プレートの界面領域内に雨水が入るのを防止する。
【００３８】
図３では、現存のタンク及び基礎と関連してＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムを用いる。ここでは、タンク１３０はシェル１３１と、以前に設置された、概ね腐食した床１３２とを持っている。誘電体バリア（通常は４０乃至８０ミルの厚さのポリエチレンシート又は継ぎ目のない被覆）１３４を腐食した床１３２の頂部に載せ、そして好ましくは約４乃至約６インチの厚さの砂の層１３６を誘電体バリア１３４の上に載せる。次いでアルミニウムシート１４０の１つ又はそれ以上の層を砂１３６の頂部に載せ、そして最後に新しいタンク底１５０をアルミニウムシート１４０の上に載せる。これらのアルミニウムシート１４０の配置は図１Ｄ、図１Ｅ及び図１Ｆに示したアルミニウムシート１０と実質的に同じ方法であってよい。このシステムは約１インチの砂が誘電体バリアの頂部に載せられる、以前より既知のシステムに代わるものである。混合金属酸化物のアノード（リボン、グリッド又はコイル）から成る従来のカソード防食システムを砂の上に載せ、次に約５インチの砂の後続の層をアノードの上に載せる。
【００３９】
貯蔵タンクの底部は、腐食性の媒体の上に置かれると、中心部で腐食性が高く、タンク底部の外側端に向かって腐食性が比較的低くなる自然の電位を持つ。腐食性の電位のこの変化を補償するためには、タンクの底部の周辺のカソード防食電流よりも、タンクの中心部により多くのカソード防食電流を与えるようにカソード防食システムを設計するべきである。そしてこれは周辺よりも中心部により質量の多いアノードを設けることによって達成できる。そのように部分的に異なったアノード量を与えるためには、少なくとも１００フィートのフットプリント直径を持った、大型の石油化学の貯蔵タンク用のＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムが、タンクの中心から測定した半径距離２５フィート以内では３つのアノード層、２５乃至４０フィート以内では２つのアノード層、そして４０フィート乃至５０フィート以内では１つのアノード層から成るのが有利である。別の実施形態では、層の数ではなくシートの厚さを変えることができる。アノードの質量をそのように変化させる設計に影響するパラメータの幾つかにはタンクの寸法、アノードシートの厚さ、基礎の土、降雨量及びそのタンクからの排水、及びタンクの設計寿命がある。
【００４０】
本書に記述したＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムは以前より既知のシステムよりは非常に大きい利点を持っている。とりわけ、アルミニウムシートは湿気に対して本質的に不浸透性であるので、シートの重なり部分には可能性があるが、そこを除けば構造体への地面の湿気の移動を防止する。シートの重なり部分における有機質シーラント１０Ｓはまた、重なりを通って地面の湿気の移動するのを防止するために用いることもできる。しかし、例えそのようなシーラント１０Ｓが無くても、アルミニウムシートの重なりにかけられた床プレートの圧力がシートの重なり部分の湿気の移動を防止する。
【００４１】
ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムの別の利点は、アルミニウムシートをタンクプレートと１００％まで直接接触させて、基礎の固有抵抗とは無関係に均一な保護を与えることができることである。アルミニウムとタンクプレートとの接触の度合いは、タンクが充填されているときはタンク底部にかかる大きな重量のために、タンクの床プレートの重なりの継ぎ目でのアルミニウムの順応性によって特に強められる。
【００４２】
ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムのまた別の利点は、アノードの設置前にタンクを完全に製作して圧力試験をする必要がないことである。それどころか、タンク床をアノードシートの頂部に直接製作したり、或いは又、アノードの設置及びタンク床の製作を順番に行うこともできる。
【００４３】
ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムはまた、保護されている構造体に無機質又は有機質の被覆の適用をすることが、必要ではないが、できるという点でも有利である。有機質被覆は大概の他の既知のカソード防食システム用の構造体に必要であるが、構造体の構成要素を溶接するとき及び内部カソード防食システムの付属品を床上に溶接するとき損傷を受けることがある。第１の問題は構造体の端部を裸のままにしておくことによって緩和することができる。しかし、被覆した表面が少ない電流を必要とするのに対して、裸の表面はより多くのカソード防食電流を必要とし、また既知のカソード防食システムによってこうした追加のカソード防食の要件を満たすことは困難である。第２の問題は、内部床アノードを締めつける取付け具を溶接する場合の有機質被覆の損傷に関するものである。床下のそのような損傷は一般に補修できない。炭化した被覆はカソードとして作用して、もし十分なカソード防食電流が得られないときは基礎側から床の腐食を促進する。
【００４４】
タンクプレート上における、他のカソード防食技術に必要とされる有機質被覆もまた、−１．２ボルト（銅−硫酸銅の参照電極で測定）より低いカソード防食電圧では基板金属からカソードがはがれることがあるという点で問題がある。安全性の理由で、可燃性の流体を入れたタンクは完全に接地し、かつ雷発生時に電気火花の発生を避けるためノズルでの電気絶縁を取り除くべきである。そのような場合には、接地システムは従来のカソード防食システムからは大量の電流を引くので、腐食保護にはそのような電流のわずかな部分しか利用できなくなる。１つの可能な解決法は整流器からの電流出力を増大させることであるが、しかし、整流器からの電流出力を増大させると、アノードに近い構造体の被覆された領域が過度のカソード防食電圧のためにカソードはがれに曝される。はがれた被覆は一般にカソード防食電流から基材金属をシールドし、それによってカソード防食が十分に行えなくなる。この種の問題は、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムでは構造体が有機質被覆を必要としないという理由と、アノードシートが被覆してない構造体と直接接触するという理由との両方のために除去される。
【００４５】
ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムは、亜鉛リボンのような亜鉛を含むアノードを利用したシステムと比較して特別の利点を持っている。亜鉛は湿気がある場合１４０°Ｆ乃至２５０°Ｆの温度でその極性を逆転するために、亜鉛アノードシステムは１４０°Ｆ未満の温度に作動を制限される。亜鉛はその極性が逆転すると鋼の腐食を促進するために、約２５０°Ｆの温度で作動する、熱せられた炭化水素（残滓）を入れたタンクの保護には用いることが出来ない。アルミニウムはそのような逆極性を持っていないので、１２００°Ｆまでの全ての温度で用いることができる。また、外部電流アノードシステムは熱せられた構造体の下では使用してはならない。何故ならば、より高い温度で必要とされる高い電流出力もまたより多量の酸素を発生させるからである。構造体の孔食も酸素の存在量が増えるに連れて増大する。ここでも、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムは、外部電流アノードシステムと比較した場合、より良い選択である。何故ならばＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムによって発生される酸素は取るに足りないからである。
【００４６】
上で部分的に論じたように、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムが土その他の基礎条件に無関係であることによって、他のシステムと比較して幾つかの利点を持っている。例えば、他のシステムは地面の湿気が構造体に達するのを防止しないことがあるが、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムのアノードシートは完全に水不浸透性とすることができる。同様に、他のシステムの設計は、構造体の下では土の固有抵抗は均一であること、またタンクの鋼の領域全ては等しい電流密度を受ける、という想定に基づいている。ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムでは、これらの考慮は重要ではない。何故ならば電流の流れは土の固有抵抗とは無関係であるからである。アノード接続部の焼け切れ、電流の減衰、及び電気的接地もまた、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムには重要ではない。同様に、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムでは参照電極は設置される必要がなく、また好ましくは設置しない。
【００４７】
ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムは以前より既知のシステムに関連して更に他の利点を持つ。例えば、外部電流システムはタンク・リング壁の鉄筋を損傷することがある迷走電流を発生させるが、そのような問題はＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムでは存在しない。他の利点はエンジニアリングと建設に関する。例えば、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムのエンジニアリングの時間は１乃至２時間に低減されるが、これは他のシステムより低い。ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムはまた設置に熟練労働力を必要とせず、そのようなシステムはタンク・プレートをプロジェクトサイトへ出荷するスケジュールを改善する助けとなる。何故ならば構造体の塗装作業が減少するからである。更に、適当なアルミニウム・シートは容易に入手できるか、又は短いリードタイムを持つ。電気ケーブル、試験場などを必要としない。更になお、アノードの設置及び床の建設を逐次的というよりは寧ろ同時進行できる。これによって建設期間が２−３週間節約される。
【００４８】
ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムはまた操作上の利点を持っている。例えば、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムは自動的に作動でき、そして床プレートがアルミニウムシート上に載せられると直ぐに床プレートを保護する。カソード防食のための始動手続き又は一時的保護をする必要がない。また更に、構造体の全表面を基礎土から隔離するために、試験場を必要としない。
【００４９】
こうして、ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムの特別の実施形態及び適用について開示を行った。しかし、当業者にとっては本書の発明性の概念から逸脱することなく、既に記述したものの他にさらに多くの改変ができることが明らかな筈である。それゆえ、発明の主題事項は添付の請求の範囲の精神によるものの他は制限されるべきでない。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムを利用した保持タンク及び基礎の模式縦断面図である。
【図１Ｂ】図１Ａに示した２つのアノードシートの拡大図である。
【図１Ｃ】タンク・プレート端とアノードシートとの接合部にある耐候性シーラントの模式図である。
【図１Ｄ】アノード層の突合せ接合したアノードシートを示す模式図である。
【図１Ｅ】２つのアノードシートの重なった界面領域のシーラントの模式図である。
【図１Ｆ】２つのアノードシートの重なり部のねじの模式図である。
【図２Ａ】ＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムを利用した保持タンク及び基礎の模式縦断面図である。
【図２Ｂ】図２Ａに示した３つのアノードシートの拡大図である。
【図３】保持タンク、腐食した古いタンク底部、及びＳＡＬＳＡ^ＳＭシステムで保護された新しいタンク底部の模式図である。

Claims

媒体から腐食を受ける構造体の外部金属表面にカソード防食を与える方法であって、
金属表面よりもガルバニック的によりアクティブであり、保護すべき構造体の外部金属表面の全体を覆うのに十分な大きさを有する連続するアノード層を用意し、
アノード層が構造体から分離できるように媒体と構造体との間にアノード層を配置し、そして
アノード層が構造体の金属の表面と直接電流接続を有するように金属表面を位置させることから成る方法。
構造体が金属の底部を持った地上貯蔵タンクから成る、請求項１に記載の方法。
土、砂、粘土、及び砂利の少なくとも１つを含む基礎を、アノード層の下に設けることから更に成る、請求項１に記載の方法。
アノード層が複数の重なったシートから成る、請求項１に記載の方法。
アノード層がフォイル、シート、及びプレートの少なくとも１つから成る、請求項１に記載の方法。
構造体が媒体を並置する中心部分と周辺部分とを持ち、
アノード層が、中心部分を並置している、ｘ単位のカソード防食電流を作り出すためのアノードシートから成り、そして
アノード層が、周辺部分を並置している、ｙ単位のカソード防食電流を作り出すためのアノードシートから成るもので、ｘがｙよりも大きい請求項１に記載の方法。
アノード被覆が腐食媒体側面を持ち、更にアノード層の腐食媒体側面に耐腐食被覆を設けることから成る、請求項１に記載の方法。
更に構造体と直接接触してアノード層を配置することから成る、請求項１に記載の方法。
更にアノード層を媒体から構造体への電解質の移動に対するバリアとして利用することから成る、請求項１に記載の方法。
構造体が荷重支持構成要素を持ち、そして更にアノード層上に構造体を製作することから成る、請求項１に記載の方法。
アノード層が重なり部分から成る、請求項１に記載の方法。
重なり部分が重なりを画定し、そして更に重なりを封止することから成る、請求項１１に記載の方法。
重なり部分が重なりを画定し、そして更に重なりを機械的に締めつけることから成る、請求項１１に記載の方法。
アノード層に電気伝導性の被覆を与えることから更に成る、請求項１に記載の方法。
媒体から腐食を受ける構造体の外部金属表面にカソード防食を与える方法であって、
金属表面よりもガルバニック的によりアクティブである連続するアノード層を用意し、
アノード層が構造体から分離できるように媒体と構造体との間にアノード層を配置し、そして
アノード層が構造体の金属の表面と直接電流接続を有するように金属表面を位置させる
ことから成り、
アノード層が、アルミニウム、亜鉛及びマグネシウムの少なくとも１つから選択された金属から主に成る、複数の少なくとも部分的に重なる複数のシートとして用意される方法。
アノード層が主にアルミニウムから成り、またインジウム、マグネシウム、錫、及び亜鉛の合金元素の１つ以上から更に成る、請求項１５に記載の方法。
アノード層が主に亜鉛から成る、請求項１５に記載の方法。
アノード層が主にマグネシウムから成る、請求項１５に記載の方法。
アノード層に、アノード層と構造体との間の摩擦を改善する表面形状を与えることから更に成る、請求項１５に記載の方法。
アノード層に、アノードシート相互間の摩擦を改善する表面形状を与えることから更に成る、請求項１９に記載の方法。
アノード層に、相接しかつ重なる多重のシートとフォイルとを設けることから更に成る、請求項１５に記載の方法。
構造体が二重底のタンクから成る、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
構造体がタンクの流体と接触する床プレートを持ったタンクを含み、そして床プレートの下にアノード層を配置することから更に成る、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
タンクの底面の少なくとも一部分を基礎の中へ下げることから更に成る、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。
構造体が度量を持っており、金属の表面とアノード層との間に電気的接触が起こり、構造体の度量によって電気的接触が実質的に維持される、請求項１から２１のいずれか一項に記載の方法。