JP3978796B2 - ショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法に係り、特に、ショッププライマー鋼板を用いた海洋構造物に対するエレクトロコーティング防食法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来の海洋浮体構造物(例えば、オイルタンカー、船舶などのバラストタンク)に対する防食法としては、鋼(鋼板)に塗装被膜だけを施したもの、塗装被膜を施した鋼板に犠牲アノード方式カソード防食等の電気防食を併用するものなどが挙げられる。
【0003】
鋼板は海洋浮体構造物の製造時において暴露状態で保管されているため、雨水などからの防食(仮防食)のためにショッププライマーと呼ばれる無機質亜鉛末または有機質亜鉛末などが鋼板の表面に形成されている。
【0004】
このショッププライマー鋼板は、もともと半永久的な防食のために製造されたものではなく、かつ、鋼板表面のショッププライマー層がポーラス組織であるため、耐食性があまり良好でない。このショッププライマー鋼板は、そのままでは加工性(溶接性、塗装性など)が悪いため、組み立て前に表面にブラスト処理を施し、鋼板表面のショッププライマー層を除去して使用している。
【0005】
近年、オイルタンカーなどにおいては、坐礁によるオイル流出によって海洋が汚染されることを防ぐために、船底が2重になった2重底構造のものが主流となっており、単純計算で塗装面がこれまでの2倍になっている。
【0006】
塗装作業は足場を組まなければならないため、ただでさえ作業に長時間を要し、その上、塗装面が2倍になることは、そのまま製造日数および製造コストの上昇を招く。
【0007】
また、素地調整であるブラスト処理や塗装作業が若い人達に敬遠されているため、熟練した塗装工に頼らざるを得ないが、その熟練塗装工は近年減少傾向にある。
【0008】
さらに、塗装自体の防食性も、鋼板のエッヂ部や溶接部などといった塗膜の薄い部分においては低いという問題があった。
【0009】
塗装のように熟練工および足場を必要としない防食方法として、鋼板をカソード、消耗電極をアノードとし、電解液として海水(バラスト水)を用いたエレクトロコーティングが挙げられる(特願平3−140918号)。
【0010】
このエレクトロコーティングは、多くの人手を必要とせず、電流を流すだけでコーティングを行うことができるため、昼夜を通して作業を行うことができると共に、塗装よりも作業時間が短くなり、延いては製造コストを抑えることができる。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、エレクトロコーティングにおいても、コーティング面の増大に比例してコーティング時間も増大し、コーティング時間の増大に比例して製造コスト(電力コスト)が増大することに代わりはなかった。
【0012】
そこで本発明は、上記課題を解決し、エレクトロコーティングのコーティング面を少なくすると共に、コーティング時間を短縮し、かつ、コーティングコストを抑えるショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項1の発明は、仮防食用のショッププライマー層が表面に形成された鋼板で海洋構造物を製造した後、その海洋構造物の上記ショッププライマー層が浸漬するように海水を導入し、その海水を通してエレクトロコーティング防食を施して、上記鋼板において電流が流れるショッププライマー層非形成部にエレクトロコーティング被膜を形成し、上記海洋構造物の進水後、さらに犠牲アノード方式カソード防食を施して、上記ショッププライマー層および上記エレクトロコーティング被膜の溶解欠損部にコーティング被膜を形成するものである。
【0014】
請求項2の発明は、上記ショッププライマー層が、無機質亜鉛末ショッププライマーまたは有機質亜鉛末ショッププライマーからなる請求項1記載のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法である。
【0015】
請求項3の発明は、上記鋼板における上記ショッププライマー層非形成部が、ショッププライマーピンホール部、ショッププライマー溶解欠損部、溶接部、エッヂ部などである請求項1記載のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法である。
【0016】
以上の構成によれば、仮防食用のショッププライマー層が表面に形成された鋼板で海洋構造物を製造した後、その海洋構造物の上記ショッププライマー層が浸漬するように海水を導入し、その海水を通してエレクトロコーティング防食を施して、上記鋼板において電流が流れるショッププライマー層非形成部にエレクトロコーティング被膜を形成し、上記海洋構造物の進水後、さらに犠牲アノード方式カソード防食を施して、上記ショッププライマー層および上記エレクトロコーティング被膜の溶解欠損部にコーティング被膜を形成したため、エレクトロコーティングのコーティング面を少なくすると共に、コーティング時間を短縮し、かつ、コーティングコストを抑えることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
【0018】
ショッププライマー鋼板で製造したバラストタンクの透過斜視図を図2に示す。
【0019】
図2に示すように、仮防食用のショッププライマー層(図示せず)が表面に形成された鋼板(ショッププライマー鋼板)2を用い、バラストタンク(海洋浮体構造物)1を製造する。
【0020】
このバラストタンク1の内部には、バラストタンク1の補強に用いられ、かつ、ショッププライマー鋼板2製のエッヂ3が溶接して設けられている。また、バラストタンク1の側面には、バラストタンク1と隣接するバラストタンク(図示せず)間を海水が自由に流動できるように貫通穴4が形成されている。
【0021】
本発明のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法の模式図を図1に示す。図1(a)は、エレクトロコーティング防食の模式図を示し、図1(b)は、図1(a)の要部拡大図を示し、図1(c)は、犠牲アノード方式カソード防食の模式図を示し、図1(d)は、図1(c)の要部拡大図を示している。尚、図2と同様の部材には同じ符号を付している。
【0022】
次に、図1(a)、(b)に示すように、ショッププライマー層2bが鋼板2a表面に形成されたショッププライマー鋼板2でバラストタンク1を製造した後、船舶11に組み込む。その後、バラストタンク1内に、バラストタンク1の内壁が浸漬するように海水(バラスト水)Sを導入する。その後、消耗電極であるアノード5を、バラストタンク1の内壁と接触しないようにして海水S中に浸漬する。ここで、アノード5を非導電性物質を介してバラストタンク1内に配置してもよいことは言うまでもない。
【0023】
アノード5には直流電源6のプラスを、バラストタンク1のショッププライマー鋼板2には直流電源6のマイナスを接続する。その後、直流電源6から電流を通電し、海水Sを通してエレクトロコーティング防食を施す。
【0024】
直流電源6による通電を開始するとアノード5においては、消耗電極成分であり、かつ、水素やFeよりもイオン化傾向が大きな金属から電子が奪われ、その金属がイオン化して海水S中に溶出する。
【0025】
アノード5からイオン化して海水S中に溶出した金属イオンは、海水S中に溶存するカルシウムイオン(Ca2+)やマグネシウムイオン(Mg2+)などの陽イオンと一緒に、カソードであるショッププライマー鋼板2へ向かって海水S中を泳動する。その後、上記した金属イオンなどは、ショッププライマー鋼板2において電子を得ることにより、ショッププライマー鋼板2の表面に、消耗電極を構成する金属の水和物、CaCO3 、およびMg(OH)2 などを主成分とするコンクリート状のコーティング被膜(エレクトロコーティング層)を形成する。
【0026】
Mg(OH)2 は海水S中に比較的溶出しやすいが防食性は高く、かつ、電流密度が比較的高い時に生成し易い。また、CaCO3 は海水S中に溶出しにくいが防食性はあまり高くなく、かつ、電流密度が比較的低い時に生成し易い。
【0027】
この時の化学反応式は以下の通りである。
【0028】
2H2 O+2e- →H2 (gas)+2OH-
Ca2++HCO3 - +OH- →CaCO3 +H2 O
Mg2++2OH- →Mg(OH)2
ここで、ショッププライマー鋼板2の表面の大部分には、ショッププライマー層2bが形成されている。ショッププライマー層2bが形成されている部位は、鋼板2aの部分より電気抵抗が若干高くなるため、エレクトロコーティング防食によってコーティング被膜が形成される部位は、ショッププライマー鋼板2におけるショッププライマー層非形成部(すなわち、ショッププライマーピンホール部、ショッププライマー溶解欠損部、溶接部、エッヂ部E)Hとなる。
【0029】
また、エレクトロコーティング防食によってコーティング被膜を形成する部位が、上述したようにショッププライマー鋼板2の表面のショッププライマー層非形成部Hであるため、結果として、低電流でありながら電流密度を高く保つことが可能となる。これによって、CaCO3 よりも海水に対する溶出が多いものの防食性は高いMg(OH)2 の方がコーティングされ易くなる。
【0030】
すなわち、エレクトロコーティング防食終了時点において、大部分の防食性は、ショッププライマー鋼板2におけるショッププライマー層2bで得ており、残りの防食性は、ショッププライマー鋼板2におけるショッププライマー層非形成部Hにコーティングされる消耗電極を構成する金属の水和物、CaCO3 、およびMg(OH)2 などを主成分とするコンクリート状のコーティング被膜で得ている。
【0031】
次に、図1(c)、(d)に示すように、エレクトロコーティング防食によってコーティング被膜を一部形成したバラストタンク1を備えた船舶11を進水すると(例えば、就航後)、海水S中にショッププライマー層2bおよびMg(OH)2 を主とするコーティング被膜(特に、ショッププライマー層2b)が徐々に溶解してゆく。
【0032】
このまま放置すると溶解欠損部が錆びてしまうため、溶解欠損部を防食すべく、犠牲アノード方式カソード防食を施す。
【0033】
ここで、バラストタンク1内のショッププライマー鋼板2に溶接などの手段で事前に犠牲アノード7を設けておくと、この犠牲アノード7とショッププライマー鋼板2が接触することで、ショッププライマー鋼板2がカソードとなって腐食電池となる。これによってショッププライマー鋼板2の腐食を防止するものである。
【0034】
犠牲アノード7からイオン化して海水S中に溶出した金属イオンは、海水S中に溶存するカルシウムイオン(Ca2+)やマグネシウムイオン(Mg2+)などの陽イオンと一緒に、カソードであるショッププライマー鋼板2へ向かって海水S中を泳動する。その後、上記した金属イオンなどは、ショッププライマー鋼板2において電子を得ることにより、ショッププライマー鋼板2の表面に、消耗電極を構成する金属の水和物、CaCO3 、およびMg(OH)2 などを主成分とするコンクリート状のコーティング被膜を形成する。
【0035】
この時の化学反応式は以下の通りである。
【0036】
H2 O+1/2O2 +2e- →2OH-
Ca2++HCO3 - +OH- →CaCO3 +H2 O
Mg2++2OH- →Mg(OH)2
犠牲アノード方式カソード防食においては、エレクトロコーティング防食と異なり、外部から電流を供給しないため、エレクトロコーティング防食と比べると電流密度が低くなる。このため、エレクトロコーティング防食の時とは逆に、Mg(OH)2 よりも防食性は劣るものの、海水S中には溶出しにくいCaCO3 の方がコーティングされ易くなる。
【0037】
すなわち、海洋浮体構造物である船舶11におけるバラストタンク1の進水中において、基本的にはショッププライマー鋼板2におけるショッププライマー層2bおよびMg(OH)2 を主とするコーティング被膜で防食性を得ている。しかし、ショッププライマー層2bおよびMg(OH)2 を主とするコーティング被膜成分は海水S中に比較的溶出しやすいため、ショッププライマー層2bおよびMg(OH)2 を主とするコーティング被膜の溶解欠損部Kに、犠牲アノード方式カソード防食によって、海水S中に溶出しにくいCaCO3 を主とするコーティング被膜を形成する。
【0038】
また、犠牲アノード方式カソード防食を続けて行っている内に、ショッププライマー層2bおよびMg(OH)2 を主とするコーティング被膜(特にショッププライマー層2b)が、徐々にCaCO3 を主とするコーティング被膜と置き換えられてゆき、最終的に鋼板2aの表面は、Mg(OH)2 を主とするコーティング被膜で被覆され、その上層にCaCO3 を主とするコーティング被膜が被覆される。
【0039】
アノード5および犠牲アノード7の材質としては、特に限定するものではなく、Mg、Al、Znなどが挙げられるが、その保護性が十分に、かつ、長期間に亘って一定に保たれることが必要なため、InやSnなどを少量添加したAl−Zn合金、Cd、Hg、およびInなどを少量添加したZn−Al合金、および高純度Znを用いることがより望ましい。
【0040】
アノード5はエレクトロコーティング終了後に取り除いても良いが、犠牲アノード7としてバラストタンク1内のショッププライマー鋼板2に取り付けても良い。
【0041】
本発明のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法においては、耐食性があまり良好でないと思われていたショッププライマー鋼板のショッププライマー層を海洋浮体構造物の製造前に除去せず、ショッププライマー鋼板をそのまま用いて海洋浮体構造物を製造し、ショッププライマー鋼板におけるショッププライマー層非形成部にMg(OH)2を主とするコーティング被膜をコーティングしている。
【0042】
これによって、従来の全面エレクトロコーティング防食法と比べて、同じ電流値であっても本発明のエレクトロコーティング防食法の方が電流密度が高くなる。この結果として、コーティング時間の短縮をもたらし(コーティング時間が1/10程度となる)、製造コスト(電力消費量、アノード消費量、人件費)を大幅に低減することができる。また、大型(大面積)の鋼製構造物の防食法としても、性能面およびコスト面で適用可能となる。
【0043】
また、海洋浮体構造物を進水した後、ショッププライマー層およびMg(OH)2 を主とするコーティング被膜(特にショッププライマー層)の成分が海水中に徐々に溶出するが、犠牲アノード方式カソード防食を施すことによって、ショッププライマー層およびMg(OH)2 を主とするコーティング被膜の溶解欠損部をCaCO3 を主とするコーティング被膜でコーティングし、徐々にショッププライマー層をCaCO3 を主とするコーティング被膜で置き換えてゆく。
【0044】
これによって、海洋浮体構造物の製造前に人手を用いて除去していたショッププライマー層を、海洋浮体構造物を進水した後に人手を用いることなく(自発的に)除去させることができる。
【0045】
本発明のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法においては、海洋構造物として船舶のバラストタンクを挙げているが、特にこれに限定するものではなく、メガフロート、リグ(海洋構造物)、橋桁などといった海水に曝される構造物であれば何でもよいことは言うまでもない。
【0046】
【発明の効果】
以上要するに本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
【0047】
(1) 海洋構造物の製造前にショッププライマー鋼板のショッププライマー層を除去せずに、海洋構造物を製造し、その後、ショッププライマー層非形成部にMg(OH)2を主とするコーティング被膜をエレクトロコーティングするため、エレクトロコーティングのコーティング面を少なくすることができると共に、コーティング時間を短縮し、かつ、コーティングコストを抑えることができる。
【0048】
(2) 事前に、人手を用いて(ブラスト処理などで)ショッププライマー鋼板のショッププライマー層を除去しなくても、ショッププライマー層は経年劣化により徐々に欠損し、その溶解欠損部には犠牲アノード方式カソード防食によってエレクトロコーティング被膜をコーティングするため、最終的には人手を用いることなくショッププライマー層を完全に除去できると共に、全面をエレクトロコーティング被膜でコーティングすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法の模式図である。
【図2】ショッププライマー鋼板で製造したバラストタンクの透過斜視図である。
【符号の説明】
1 バラストタンク(海洋浮体構造物)
2 ショッププライマー鋼板
2a 鋼板
2b ショッププライマー層
H ショッププライマー層非形成部
S 海水(バラスト水)
Claims (3)
- 仮防食用のショッププライマー層が表面に形成された鋼板で海洋構造物を製造した後、その海洋構造物の上記ショッププライマー層が浸漬するように海水を導入し、その海水を通してエレクトロコーティング防食を施して、上記鋼板において電流が流れるショッププライマー層非形成部にエレクトロコーティング被膜を形成し、上記海洋構造物の進水後、さらに犠牲アノード方式カソード防食を施して、上記ショッププライマー層および上記エレクトロコーティング被膜の溶解欠損部にコーティング被膜を形成することを特徴とするショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法。
- 上記ショッププライマー層が、無機質亜鉛末ショッププライマーまたは有機質亜鉛末ショッププライマーからなる請求項1記載のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法。
- 上記鋼板における上記ショッププライマー層非形成部が、ショッププライマーピンホール部、ショッププライマー溶解欠損部、溶接部、エッヂ部などである請求項1記載のショッププライマー鋼板を用いたエレクトロコーティング防食法。
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