JP4140692B2 - マグネシウム流電陽極およびこれを用いた電気防食システム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、山間部や田園地帯等の工事用車両が進入できない場所に設置された土中埋設鋼管杭等を電気防食するために使用されるマグネシウム流電陽極並びに該マグネシウム流電陽極を用いた地中埋没金属体の電気防食システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地中に埋設された鋼管杭、例えばパンザーマスト表面には、溶融亜鉛メッキが施されて腐食から保護されているが、長期間に亘り乾湿繰り返しの影響を受ける地際部では亜鉛メッキ層の消耗が速い。
【０００３】
そのため、パンザーマスト地際部の補修対策として、従来からマスチックテープ巻きやタールエポキシ樹脂塗装が使用されている。
【０００４】
しかし、マスチックテープ巻きやタールエポキシ樹脂塗装をするためには、根入りがあまり深くないパンザーマスト周囲の土を掘り起こさなければならないので、倒壊しないように養生が必要となり、極めて作業効率が悪いという問題を抱えていた。
【０００５】
そこで近年、パンザーマスト地際部の土を掘り起こさずに防食することが可能な電気防食法、特にマグネシウム陽極を使用した流電陽極法が注目されている。
【０００６】
流電陽極法の防食原理は、自然電極電位が被防食構造物よりも卑な金属または合金を陽極とし、この陽極を被防食構造物と電気的に接続させ、陽極と被防食構造物との組合せにより形成される電池反応によって、被防食構造物を陰極とすることで、腐食から保護するものである。
【０００７】
通常、マグネシウム陽極のような流電陽極を地中に埋設して使用する場合は、接地抵抗を軽減するために、マグネシウム流電陽極１を図７のように、ベントナイト、石膏、硫酸ナトリウム等の各粉末を任意の割合で混合したバックフィル８内に包み込み、これを布袋１０に積め込んだ状態で設置している。
【０００８】
したがって、マグネシウム流電陽極１を土中設置するためには、陽極自体の径よりもかなり大口径の孔を穿孔する必要がある。しかしながら、山間部や田園地帯等の工事用車両が進入できない場所では人力で重い器材を運搬し穿孔作業をせざるを得ず、さらに、マグネシウム陽極設置中に穿孔部分が崩壊するなど、作業効率が悪いという問題を抱えていた。
【０００９】
また、穿孔作業で発生した土砂の処分に多大な労力を要するという問題も抱えていた。
【００１０】
これに対して、特公平２−５６４３２号公報には、スパイラル付き管形ハンドオーガ内部に難溶性電極を埋設しつつバックフィルを充填するという外部電源装置の難溶性通電用電極の構成が開示されている。
【００１１】
これによれば、作業環境や用地等の制約を受けることなく、掘削孔の崩壊の心配の必要もなく電気防食用通電電極を土壌中に設置できる。しかし、内部に難溶性電極を埋設しつつバックフィルを充填する構成であるために、スパイラル付き管形ハンドオーガは必然的に大口径にならざるを得ず、人力での運搬や穿孔作業が極めて困難であり、パンザーマストなどの小型の被防食体に採用した場合にはコスト高を招く、電源を得にくい山間部や田園地帯では採用することができない、等の問題を抱えていた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明者等は、このような従来技術の問題点を解決すべく研究を重ねた結果、
（１）マグネシウム陽極の周囲にスクリュー構造を設ければ、陽極を回転させることにより、他に穿孔道具を用いなくても、マグネシウム陽極を地中の任意の深さに設置することができる。また、穿孔に伴う残土処理もほとんど必要がなくなる。
（２）土中に埋設したスパイラル付き管形ハンドオーガ内部に難溶性電極を埋設し、且つ、バックフィルを充填するという工程を組み込むことなく、マグネシウム陽極を土中に埋設して被防食体と接続するだけで、上記した従来の電気防食用通電電極と同様の防食効果を奏することができる。
（３）上記スクリューもマグネシウム合金で構成すれば、マグネシウム陽極の接地面積が従来の形状よりも大幅に増加するので、従来の陽極ではバックフィルが必要とされていたようなケースでも不要となる。
（４）マグネシウム合金の比重は鋼の約４分の１しかないので、マグネシウム陽極をハンドオーガ状に製作すれば、山間部や田園地帯等の工事用車両が進入できない場所でも容易に搬入でき、且つ、容易に穿孔作業ができる、
等の知見を得た。
【００１３】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、山間部や田園地帯等の工事用車両が進入できない場所に設置された土中埋設鋼管杭等を、電源を必要とすることなく電気防食するために、容易に設置できるマグネシウム流電陽極およびこれを用いた電気防食システムを提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本請求項１の発明は、長尺の芯金の周囲に電気防食用のマグネシウム合金を鋳込んで構成されるマグネシウム流電陽極において、芯金と同軸上に、先端錐形の円柱と該円柱周囲に設けたスクリューとを、マグネシウム合金を鋳込んで一体に構成し、且つ、該円柱上部に陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部を設けるとともに、前記先端錐形部に切刃形成用の縦溝または突起を形成することを特徴とするマグネシウム流電陽極である。
【００１７】
本発明によれば、先端錐形を土中に突き刺し、円柱上部の陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部に旋回治具を装着してマグネシウム流電陽極を旋回させれば、先端錐形部に設けた切刃形成用の縦溝または突起さらには角柱等により土が掘り起こされるので、小石が多く含まれた土中でも容易に穿孔することができ、さらに円柱周囲に設けたスクリューにより地盤が掘削され、マグネシウム流電陽極は地盤の任意の深さに埋設することができる。
【００１８】
本請求項２の発明は、長尺の芯金の周囲に電気防食用のマグネシウム合金を鋳込んで構成されるマグネシウム流電陽極において、芯金先端に地盤穿孔用ヘッドを設けるとともに、該地盤穿孔用ヘッドの上部の芯金と同軸上に、円柱と該円柱周囲に設けたスクリューとを、マグネシウム合金を鋳込んで一体に構成し、且つ、該円柱上部に陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部を設けたことを特徴とするマグネシウム流電陽極である。
【００１９】
本発明によれば、円柱上部の陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部に、旋回治具を装着してマグネシウム流電陽極を旋回させれば、芯金先端に設けた地盤穿孔用ヘッドと円柱周囲に設けたスクリューとにより地盤が掘削され、マグネシウム流電陽極は地盤の任意の深さに埋設することができる。
【００２０】
ここで地盤穿孔用ヘッドは、市販のオーガに採用されているいずれの形であってもよい。
【００２１】
本請求項３の発明は、地中埋没金属体を防食するための、マグネシウム陽極と該マグネシウム陽極を該金属体に接続するための導体とからなる電気防食システムにおいて、前記マグネシウム陽極は、芯金と同軸上に、先端錐形の円柱と該円柱周囲に設けたスクリューとを、マグネシウム合金を鋳込んで一体に構成し、且つ、該円柱上部に陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部を設けるとともに、前記先端錐形部に切刃形成用の縦溝または突起を形成することを特徴とする電気防食システムである。
【００２２】
本発明によれば、前記請求項１の発明におけるマグネシウム流電陽極を用いての電気防食システムを構築できる。
【００２５】
本請求項４の発明は、地中埋没金属体を防食するための、マグネシウム陽極と該マグネシウム陽極を該金属体に接続するための導体とからなる電気防食システムにおいて、前記マグネシウム陽極は、芯金先端に地盤穿孔用ヘッドを設けると共に、該地盤穿孔用ヘッドの上部の芯金と同軸上に、円柱と該円柱周囲に設けたスクリューとを、マグネシウム合金を鋳込んで一体に構成し、且つ、該円柱上部を陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部を設けたものであることを特徴とする電気防食システムである。
【００２６】
本発明によれば、前記請求項２の発明におけるマグネシウム流電陽極を用いての電気防食システムを構築できる。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下本発明の内容を、図に基づいて詳細に説明する。
【００２８】
図１は、本発明の基本概念を説明するためのものであり、マグネシウム流電陽極１はマグネシウム合金製の円柱３と、錐形の円柱先端２と該円柱周囲に設けたスクリュー４と、マグネシウム流電陽極１を軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部を設けた円柱上部６とが長尺の芯金５と同軸上に一体として鋳造されている。
【００２９】
このような構成であるため、円柱上部６に適当な旋回治具を装着してマグネシウム流電陽極１を旋回させると、マグネシウム合金製の先端錐形の円柱３と該円柱周囲に設けたスクリュー４とがハンドオーガと同様に働くので、マグネシウム流電陽極１を地盤の任意の深さに埋設することができる。埋没後、結線用の電線１１を常奪手段を介して該円柱上部６に接続させる。
【００３０】
図２，３は、請求項１，３の発明の一形態を説明するものであり、前記先端錐形の円柱先端２に、切刃形成用として、縦溝１３や突起１４や角柱化（図示省略）等をしたマグネシウム流電陽極１を示す。
【００３１】
上記切刃故に侵入が円滑である。
【００３２】
図４は、請求項２，４の発明の一形態を説明するものであり、マグネシウム合金製の円柱３と該円柱周囲に設けたスクリュー４と、マグネシウム流電陽極１を軸中心に旋回させるための形状の円柱上部６とが長尺の芯金５と同軸上に一体として鋳造され、該円柱上部６は、マグネシウム流電陽極１を軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部に構成されており、鋳造体から露出した芯金の先端部には地盤穿孔用ヘッド７が設けてある。
【００３３】
このような構成であるため、円柱上部６に適当な旋回治具を装着してマグネシウム流電陽極１を旋回させると、芯金先端部の地盤穿孔用ヘッド７とマグネシウム合金製の円柱３と該円柱周囲に設けたスクリュー４とがハンドオーガと同様に働くので、マグネシウム流電陽極１を地盤の任意の深さに埋設することができる。
【００３４】
なお、円柱上部６に構成した陽極軸中心に旋回させるための形状は、図５（ｂ）のようにハンドル挿入穴６ｂを設けたものでも、図５（ｃ）のように角柱溝６ｃを設けたものでもよいが、図５（ａ）のようにマグネシウム合金を鋳込んで角柱６ａを形成するのが最も簡単である。
【００３５】
また、断面を大きくとることができるので、陽極を旋回させるときにかかる大きなねじれ応力にも対応することができる。
【００３６】
図６は、本発明に係るマグネシウム流電陽極の設置状況をさらに詳示した図である。
マグネシウム流電陽極の設置は、まず、マグネシウム流電陽極１の設置場所から防食対象物であるパンザーマスト９にかけて、陽極頭部およびパンザーマスト９の電線接続箇所が露出する程度の深さで掘削する。マグネシウム流電陽極１を垂直に立てて、図５のように、円柱上部６ａ、ｂ、ｃの形状に合う旋回治具１２ａ、ｂ、ｃを使用してマグネシウム流電陽極１を旋回させる。地盤を穿孔してマグネシウム流電陽極１が任意の深さに達したら旋回治具１２を外し、予め円柱上部６に設けられた電線接続部に電線１１を接続する。電線１１の他端をパンザーマスト９にテルミット溶接等の手段を用いて接続する。掘削した地盤を埋め戻す。
【００３８】
【実施例】
図１のような、先端円錐形で外径４０ｍｍの円柱周囲にスクリューを設け頭部を図５ａのように加工した、陽極長さ５００ｍｍの本発明マグネシウム陽極を、スクリューピッチ５０ｍｍと８０ｍｍとで２種類製作した。
【００３９】
比較例として、外径が４０ｍｍ、陽極長さ５００ｍｍの円柱形の従来マグネシウム陽極を本発明マグネシウム陽極と同一組成で製作した。
【００４０】
本発明マグネシウム陽極と従来マグネシウム陽極との発生電流の比較試験を行なう目的で、上記両マグネシウム陽極を土壌抵抗率の異なる２箇所のフィールドに埋設し、３０日経過後に電流測定を行なった。
【００４１】
それらの結果を表１に示した。
【００４２】
【表１】

本発明マグネシウム陽極は従来マグネシウム陽極よりも約１．４〜１．５倍の電流を発生することがわかった。
【００４３】
なお、本発明マグネシウム陽極をフィールド試験に供する際に、地表面の草や石などを撤去するためにスコップを用いて１０ｃｍ程度掘削した後、図５の１２ａに示すような治具を用いて旋回させたところ、スクリュー部で土壌が掘削され、頭部が地面よりも下に位置するようにマグネシウム陽極を埋設することができた。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のマグネシウム流電陽極によれば、
（１）マグネシウム陽極を回転させることにより、他に穿孔道具を用いなくても、マグネシウム陽極を地中の任意の深さに設置することができる。また、穿孔に伴う残土処理もほとんど必要がなくなる。
（２）マグネシウム陽極の長尺化で、接地面積が従来の形状よりも大幅に増加するので、対地電導能確保のために、従来の陽極ではバックフィルが必要とされていたようなケースでも不要となる。
（３）マグネシウム合金の比重は鋼の約４分の１しかないので、山間部や田園地帯等の工事用車両が進入できない場所でも容易に搬入でき、且つ、容易に穿孔作業ができる。
等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマグネシウム陽極を用いた電気防食システムの一形態を表わす正面図である。
【図２】本発明のマグネシウム陽極を用いた電気防食システムの一形態を表わす正面図である。
【図３】本発明のマグネシウム陽極を用いた電気防食システムの一形態を表わす正面図である。
【図４】本発明のマグネシウム陽極を用いた電気防食システムの一形態を表わす正面図である。
【図５】本発明のマグネシウム陽極の円柱上部形状、陽極旋回治具、およびその使用方法を表わす斜視図である。
【図６】本発明のマグネシウム陽極の土中埋設形態を表わす図である。
【図７】従来のマグネシウム陽極の土中埋設形態を表わす図である。
【符号の説明】
１ ； マグネシウム流電陽極
２ ； 錐形先端
３ ； 陽極円柱部
４ ； スクリュー部
５ ； 芯金
６ ； 円柱上部
７ ； 地盤穿孔用ヘッド
８ ； バックフィル
９ ； パンザーマスト
１０ ； 布袋
１１ ； 電線
１２ ； 陽極旋回用治具
１３ ； 縦溝
１４ ； 突起

Claims (2)

1. 長尺の芯金の周囲に電気防食用のマグネシウム合金を鋳込んで構成されるマグネシウム流電陽極において、芯金と同軸上に、先端錐形の円柱と該円柱周囲に設けたスクリューとを、マグネシウム合金を鋳込んで一体に構成し、且つ、該円柱上部に陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部を設けるとともに、前記先端錐形部に切刃形成用の縦溝を形成することを特徴とするマグネシウム流電陽極。
2. 地中埋没金属体を防食するための、マグネシウム陽極と該マグネシウム陽極を該金属体に接続するための導体とからなる電気防食システムにおいて、前記マグネシウム陽極は、芯金と同軸上に、先端錐形の円柱と該円柱周囲に設けたスクリューとを、マグネシウム合金を鋳込んで一体に構成し、且つ、該円柱上部に陽極軸中心に旋回させるための旋回治具嵌合部を設けるとともに、前記先端錐形部に切刃形成用の縦溝を形成することを特徴とする電気防食システム。

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