JP5065107B2

JP5065107B2 - バラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法

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Publication number: JP5065107B2
Application number: JP2008062917A
Authority: JP
Inventors: 明彦巽; 真司阪下; 弘樹今村
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 2008-03-12
Filing date: 2008-03-12
Publication date: 2012-10-31
Anticipated expiration: 2028-03-12
Also published as: JP2009216652A

Description

本発明は、海水等の影響を受けることで錆等の腐食が発生しやすい厳しい環境で使用される船舶のバラストタンクを形成する表面に防錆のための塗膜が形成されたバラストタンク用金属材料の、該塗膜の耐食性を評価するバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法に関するものである。

海水等の影響を受けることで錆等の腐食が発生しやすい厳しい環境で使用される構造物等としては、船舶のバラストタンク、船舶の構造部材、海上石油基地やガス田基地等の海洋構造物、塗装鋼橋やプラント材料、石油、ガス備蓄タンクといった海浜構造物、海水を利用した熱交換器、淡水製造装置を掲げることができる。これらはその内部に海水が浸漬されたり、海水内に設けられたり、常時海水が降りかかる等錆が発生しやすい厳しい環境で使用されるため、表面に防錆のための塗膜が形成された金属材料を用いて構成されている。

これらのうちでも、船舶のバラストタンクについては、その内部に錆等の腐食が発生すると共に、船舶の２年半毎のドック検査の際にしか確認できず、タンク内に発生する錆等の腐食の発生が大きな問題となっていた。

バラストタンク内には、バラスト水として海水が、船舶の積載物に重量等に応じて適宜注入されたり、排水されたりするため、バラストタンクの外殻を形成する鋼板等の金属材料は、その部位によって海水に曝される環境が異なっていた。まず、常時海水に浸水する底板がある。次に、バラスト水の出入により、海水環境と高湿度環境の繰返しとなる壁板がある。更には、海水に曝されることはないが常時高湿度環境となる天板（上甲板の裏側）がある。

これらのうち、常時浸水している底板は、Ｚｎ合金やプライマーなどの回路が形成されて犠牲防食が効いており、塗膜の劣化、ふくれ、発錆といった腐食の発生は確実に抑制されており、問題はないのであるが、海水環境と高湿度環境の繰返しとなり電気防食の回路が形成されにくい壁板と、昼夜の温度差の影響を直接受け、常に高温多湿の環境となり電気防食の回路が形成されにくい天板については、塗膜の劣化、ふくれ、発錆といった腐食が発生することが従来から大きな問題となっていた。

その腐食の発生を防止するため、バラストタンクは表面に防錆のための塗膜が形成された鋼板等の金属材料を用いて構成されているが、その耐食性を評価するための方法としては、従来から、実船に暴露して評価する方法のほか、下記に示す試験方法が実施されたり、提案されたりしている。

まず、実船に暴露して評価する試験方法は、確実にその評価を行える方法であるが、その評価に要する期間は、船舶がドック検査を受ける２年半が最短期間であり、実態に副わない評価方法であった。

一般に用いられている試験方法の代表は、温度勾配試験による評価方法である。この試験は、試験片となる表面に防錆のための塗膜が形成された金属材料を、塩水の中に全浸漬して、塗膜の劣化、ふくれ、発錆といった腐食の発生を評価する方法である。この方法では、腐食発生の一つの因子である水分の浸透は熱勾配により促進されるものの、もう一つの腐食発生因子である酸素の浸透は不十分で、水分の浸透が過剰となってふくれが発生する場合があり、実態とは異なる試験結果が得られる可能性が高く、金属材料の表面に塗装された塗膜の耐食性を、十分に評価することができる試験方法ということはできない。

また、公知の評価方法として、非特許文献１に記載された、塩水噴霧＋乾湿繰返し、塩水浸漬＋湿潤環境繰返しによる試験方法もある。これらの試験は、塗膜の表面に疵が発生した際の錆の進展度合いを評価する塗膜耐食性の評価としては促進作用がある。しかしながら、塗膜健全部の塗膜ふくれの発生等を評価する場合に、特に耐水性の優れる塗料で塗膜を形成した金属材料を用いるとその評価に１年以上の期間を要することとなる。すなわち、実船での評価と同様に長期間を要し、実態には副わない評価方法といえる。また、塩水浸漬＋湿潤環境繰返しという試験方法は、実船に近い環境のため、相関した試験結果を得られると思料できるが、塩水噴霧＋乾湿繰返しによる試験方法は、実船とは異なる環境となり適した試験方法ということはできない。

また、前記した塩水浸漬＋湿潤環境繰返しによる試験方法を改善し、屋外暴露した結果と相関する試験結果が得られるという方法が、特許文献１として提案されている。この試験方法は、屋外環境において、昼夜のような温度変化がある場合は塗膜と金属材料に冷却・昇温速度に差があり、温度差が生じていることに着目した試験方法である。しかしながら、この試験方法は、劣化の初期段階において、温度差による熱膨張係数の違いにより生じる応力により塗膜の密着力を低下させ、劣化を促進させており、劣化初期段階における金属材料の腐食については全く考慮されていない。すなわち、バラストタンクのように、腐食による塗膜ふくれから始まる塗膜劣化については全く考慮されておらず、実船とは対応しておらず、実態とは異なる試験結果が得られる可能性が高く、この試験も適した試験方法ということはできない。

更には、海洋構造物等の実環境における寿命推定が可能な方法として、温度勾配試験（温度勾配加熱試験）と等温加熱試験を実施して、９０度剥離試験（破壊試験）で塗膜の劣化を評価する方法が、特許文献２として提案されている。この評価方法は、温度勾配による促進と実環境との対応に着目して、実環境での寿命予測を行う方法であり、特定の被覆材（塗膜）が被覆された鋼材の実環境における寿命を予測するには有効である。しかしながら、９０度剥離強度である閾値以下に到達するまでの時間を評価しているため、被覆材（塗膜）が被覆された鋼材の実際の劣化時間を計算するのに膨大な数の試験と手間を要する。実際このような試験で評価をすることは試験の手間、費用等を考えれば全く実用的なものではなく、特許文献２として提案されているものの実際に採用することは困難であると思料される。

それ以外に、耐食性を評価するための試験方法として、塩水噴霧や塩水浸漬と、他の要件を組み合わせた複合サイクル試験が、特許文献３〜８に開示されており、また、その他にも耐食性を評価するための試験方法が特許文献９、１０に開示されている。しかしながら、それら試験の何れもが、実船とは異なる環境となり、実態とは異なる試験結果が得られる可能性が高く、必ずしも適した試験方法ということはできない。

特開平５−３２２７４１号公報特開平９−５２３１号公報特開２００６−９１２８号公報特開２００５−２１９８１号公報特開平７−３３８８号公報特開平８−２４６０４８号公報特開平７−３４１９６号公報特開平７−３４１９７号公報特開平１１−１６３９号公報特開平１１−１７２３６８号号公報「金属腐食の現地試験と評価」，日本材料学会腐食防食部門委員会，１９９０年，第７章，１５３〜１７３ページ

本発明は、それら従来の問題を解決せんとしてなされたもので、実船に暴露して評価する試験方法と同じ試験結果を精度良く得ることができ、しかも、短時間で手間を要することなく、塗膜の耐食性を評価することができるバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法を提供することを課題とするものである。

本発明のバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法は、開口部が形成された仕切り板と、その仕切り板の両側に設けられた槽より構成され、前記仕切り板の開口部を閉鎖するようにして、表面に塗膜が形成されたバラストタンク用金属材料で成る試験片が、その試験片の両表面が前記両側の槽に夫々臨むようにして保持されると共に、前記両側の槽には夫々、槽内に注入される試験液の液位調節機能と、その試験液並びに槽内の気相部の温度調節機能が設けられている塗膜耐食性評価装置を用いて、前記試験片の塗膜の耐食性を評価するバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法であって、前記両側の槽に注入される試験液の温度差を１０℃〜８０℃、且つ、高温側の試験液の温度を３０℃〜８０℃、低温側の試験液の温度を少なくともその試験液の凝固点を超える温度とし、前記試験片の両表面が夫々臨む両側の槽内に注入される試験液或いは気相部に温度差を設けた状態で、試験片の塗膜の耐食性評価面を少なくとも高温側の槽に臨ませると共に、前記両側の槽に注入される試験液の液位を、高液位とする期間と低液位とする期間を設け、前記試験片が試験液に浸漬される部位を、高液位期間ではその下部のみ、低液位期間では全面を未浸漬とし、高液位期間と低液位期間を順次交互に繰り返し、且つ、高液位期間の方が低液位期間より長期間とすることで、塗膜の耐食性を評価することを特徴とするバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法である。

本発明のバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法によると、塗膜耐食性評価装置を用いることで、実船に暴露して評価する試験方法と同じ試験結果を精度良く得ることができ、しかも、短時間で手間を要することなく、バラストタンク用金属材料の塗膜の耐食性を評価することができる。

また、実環境に副った温度条件でバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価を行うことができ、しかも、低温側の試験液の氷結で、試験片へ過剰な外部応力が加わって正確な評価ができないということはなくなり、更には、試験の評価も迅速に行うことができる。

また、バラスト水の出入により、海水環境と高湿度環境の繰返しとなる壁板と、海水に曝されることはないが常時高湿度環境となる天板（上甲板の裏側）を模擬したバラストタンク用金属材料の塗膜の耐食性の評価試験を行うことができ、更には、壁板は海水に曝される期間の方が長いという実際の条件に沿った試験を行うことができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基づいて更に詳細に説明する。まず、本発明のバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法の試験条件について説明する。

本発明で、塗膜耐食性の評価に用いる試験片１は、表面に塗膜が形成された金属材料である。金属材料としては、鉄、鋼、低合金鋼、ステンレス、チタン、チタン合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅などを用いることができ、その金属材料の表面に形成された塗膜は、タールエポキシ樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等で形成され、また、ショッププライマー、ジンクリッチプライマーなどの下塗り塗装が施されていても良い。

表面に塗膜が形成された金属材料の試験片１の大きさは、小さすぎると塗膜耐食性の判定が難しく、逆に大きすぎると同じ環境下で多数の比較評価試験を行うことが困難となる。また、試験片１の厚みは、薄すぎると強度が小さくなり応力がかかりやすくなって取り扱いがしにくくなり、逆に厚すぎると塗膜自体にかかる温度差が相対的に小さくなり、試験の促進効果が小さくなってしまう。従って、試験片の大きさは、２０ｍｍ×２０ｍｍ×１ｍｍｔ〜３００ｍｍ×３００ｍｍ×３０ｍｍｔの範囲が好ましい。また、３０ｍｍ×３０ｍｍ×３ｍｍｔ〜１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×１５ｍｍｔの範囲がより好ましい。

塗膜の膜厚は、薄すぎると欠陥が生じやすく、厚すぎると試験の評価に時間を要することとなるため、塗膜の膜厚は、合わせて５μｍ〜５００μｍの範囲とすることが好ましい。また、２０μｍ〜３５０μｍの範囲がより好ましい。

尚、健全塗膜の耐久性を評価する場合には、試験片１の塗膜は損傷のないままで試験に用いるが、塗膜損傷後の塗膜耐食性を評価する場合には、塗膜の表面にカット疵等を付与してから試験に用いる。

また、本発明で、塗膜耐食性評価装置Ａの槽３、４内に注入する試験液Ｂとしては、食塩水、人工海水や、イオン交換水、蒸留水などの純水を用いることが可能であるが、好ましくは、バラストタンクに実際に注入される海水、人工海水を用いて試験を行う方が良い。

塗膜耐食性評価試験は、図１〜図３に示す塗膜耐食性評価装置Ａを用いた温度勾配試験にて行われる。塗膜耐食性評価装置Ａは、試験片１よりやや小さな矩形の開口部５が形成された仕切り板２と、その仕切り板２の両側に設けられた槽３、４より構成される。以下、３０℃〜８０℃の比較的高温の試験液Ｂが注入される側の槽を高温側槽３、前記試験液Ｂより１０℃〜８０℃低い比較的低温の試験液Ｂが注入される側の槽を低温側槽４という。

表面に塗膜が形成された金属材料で成る試験片１は、仕切り板２の開口部５を閉鎖するようにして、仕切り板２に取り付けられて保持される。具体的には、開口部５を被覆するようにして、低温側槽４側から仕切り板２の開口部５周囲に試験片１の周縁部をあてがい、次に、その試験片１の周縁部を押さえつけるようにして偏平形状で中央が開口になった矩形押さえ枠６を試験片１の周縁部にあてがい、更に、その矩形押さえ枠６をボルトナット等の固着具７で仕切り板２に固定することで、試験片１はその両表面が高温側槽３と低温側槽４に夫々臨むようにして保持される。矩形押さえ枠６は、試験片１よりやや大きな矩形形状であるため、試験片１を固着具７が貫通することなく試験片１を取り付けることができる。尚、試験片１の仕切り板２への取り付けは、試験片１の両表面が高温側槽３と低温側槽４に夫々臨むようにして取り付けることができれば他のどのような取り付け方法で取り付けても構わない。

また、図１に示す８は試験液Ｂが注入される注水口、９は注入した試験液Ｂの液位を高液位に保つための高液位排水口、１０は注入した試験液Ｂの液位を低液位にするための低液位排水口である。注水口８より低液位排水口１０の方が高い位置にあるため、低液位の状態としても高温側槽３、低温側槽４ともに常時試験液Ｂが貯水された状態となり、槽内の気相部１１は、貯水された試験液Ｂの影響を受けて常時高湿度環境となる。特に高温側槽３内の気相部１１は、高温高湿度環境となる。

尚、高温側槽３と低温側槽４には試験片１の出し入れ等のために、開口が設けられているが、蓋をして気密性を保つ必要がある。水分蒸発による試験液Ｂの濃縮を防ぐためと、気相部１１の湿度を高湿度、特に高温側槽３の気相部１１の相対湿度を９０％以上に保つためと、高温側槽３と低温側槽４の温度差の付与のために、気密性を保つことが必要である。

図２は、高温側槽３に注入した試験液Ｂの液位を高液位の状態とした塗膜耐食性評価装置Ａを示し、図３は、高温側槽３に注入した試験液Ｂの液位を低液位の状態とした塗膜耐食性評価装置Ａを示す。試験液Ｂの液位を高液位とする場合は、低液位排水口１０のバルブを閉め、注水口８から注入した試験液Ｂを高液位排水口９から排水する。一方、試験液Ｂの液位を低液位とする場合は、高液位排水口９のバルブを閉め、注水口８から注入した試験液Ｂを低液位排水口１０から排水する。図２及び図３では、高温側槽３にのみ試験液Ｂを注水した状態について説明したが、実際は低温側槽４にも試験液Ｂが注水されて試験は行われる。低温側槽４に試験液Ｂを注水する場合も、高温側槽３に試験液Ｂを注水する場合と同様に行われる。

図４は、温度調節槽１２、１３を示す。この温度調節槽１２、１３には、高温側温度調節槽１２と低温側温度調節槽１３がある。高温側温度調節槽１２は試験液Ｂが内部を流れるパイプを介して高温側槽３と連通しており、低温側温度調節槽１３は試験液Ｂが内部を流れるパイプを介して低温側槽４と連通している。高温側温度調節槽１２、低温側温度調節槽１３ともに、ヒータ１４と冷却器１５が設けられており、内部の試験液Ｂを夫々適した温度に保つことができる。尚、１６は、試験液Ｂを高温側槽３と低温側槽４に送るために設けられたポンプである。

試験液Ｂは、パイプを介してループ状につながれた、高温側槽３と高温側温度調節槽１２の間、低温側槽４と低温側温度調節槽１３の間を夫々、常時循環する。その際、試験液Ｂは、高温側温度調節槽１２と低温側温度調節槽１３に設けられたヒータ１４と冷却器１５により常に適温に保たれる。

塗膜の耐食性の評価を行う試験は、試験片１の塗膜の耐食性評価面を高温側槽３側に、評価面と反対の面を低温側槽４側に夫々臨ませて行われるため、塗膜へ腐食因子となる水分や酸素が浸透し、塗膜の劣化、ふくれ、発錆といった腐食の発生が促進される。尚、試験片１は高温側槽３と低温側槽４に夫々臨むようにして取り付けられるが、試験での耐食性評価面である高温側槽３側だけに塗膜が形成されていても良く、両方の面に塗膜が形成されていても良い。また、試験片１は両方の面で異なる塗膜が形成されていても良いし、同種の塗膜で厚さ等の条件を変えたものを形成させても良い。

金属材料の表面の塗膜が、有機系の樹脂塗料で形成される場合、その樹脂のガラス転移温度より低い温度で試験を行う必要がある。塗膜樹脂のガラス転移温度より高い温度で試験を行うと、正確な塗膜耐食性評価を行うことができなくなり、また、ガラス転移温度に近い温度で試験を行っても塗料設計時の想定外環境となるため、実環境と相関しない結果となる。そのため、高温側槽３内に注水される試験液Ｂの上限温度は８０℃とする。また、高温側槽３内に注水される試験液Ｂの温度を３０℃より低い温度として試験を行っても、促進効果が小さく評価に要する時間が非常に長時間となるため、高温側槽３内に注水される試験液Ｂの下限温度は３０℃とする。また、高温側槽３内に注水される試験液Ｂの温度を４０℃〜６０℃の間として試験を行うことがより好ましい。

低温側槽４内に注水される試験液Ｂの温度が低すぎると、試験液Ｂが氷結して試験片１に過剰な外部応力を加えることとなり、正確な試験評価が行えなくなってしまう。また、高温側槽３側の試験液Ｂと低温側槽４の試験液Ｂの温度差が小さすぎる場合は、評価に要する時間が非常に長時間となってしまう。従って、高温側槽３側の試験液Ｂと低温側槽４の試験液Ｂの温度差は１０℃〜８０℃とする。尚、その温度差は２０℃〜６０℃とすることがより好ましい。また、前記したように、低温側槽４内に注水される試験液Ｂの温度がその凝固点以下であると試験液Ｂが氷結してしまうため、具体的な温度は試験液Ｂの種類、濃度によっても異なるが、低温側槽４内に注水される試験液Ｂの温度はその試験液Ｂの凝固点を超えることを条件とする。

本発明による塗膜耐食性評価試験によると、槽内に注水する試験液Ｂの液位を変更することにより従来から行われてきた温度勾配試験よりも、実環境に相関する条件で塗膜の耐食性を簡便且つ短期間に評価することが可能となる。槽に注入される試験液Ｂの液位を、高液位とする期間と低液位とする期間を設けることで、単純に温度勾配のみを付与する従来から行われてきた温度勾配試験よりも酸素の浸透を十分とすることで、より厳しい環境を付与でき、更に、実際のバラストタンクで錆等の腐食の発生が問題となっている実環境に暴露した試験結果と相関するより精度の高い試験結果を得ることができる。

前記したように、実際のバラストタンク内には、バラスト水となる海水が、船舶の積載物に重量等に応じて適宜注入されたり、排水されたりするため、バラストタンクの外殻を形成する鋼板等の金属材料でもその部位によって海水に曝される環境が異なっている。まず、常時海水に浸水する底板がある。次に、バラスト水の出入により、海水環境と高湿度環境の繰返しとなる壁板がある。更には、海水に曝されることはないが常時高湿度環境となる天板（上甲板の裏側）がある。

これらのうち、犠牲防食が効いているため特に腐食発生の問題のない底板を除いた壁板と天板の実環境を模擬したのが、本発明の塗膜耐食性評価装置Ａを用いた塗膜耐食性評価試験である。壁板は浸漬と未浸漬が繰り返される部位であり、天板は常に未浸漬の部位である。即ち、本試験では、高液位期間では試験片１を試験液Ｂに全て浸漬せず、低液位期間では試験片１を全て未浸漬とし、高液位期間でも試験液Ｂに浸漬されない部位を天板にあたる部位、高液位期間のみ試験液Ｂに浸漬される部位を壁板にあたる部位と模擬して試験を行う。

高液位期間と低液位期間は、短すぎる場合は試験による促進効果が小さくなり、逆に長すぎる場合は実船との相関がなくなる。また、高液位期間が低液位期間よりも短い場合は試験による促進効果が不十分となる。従って、高液位期間は３日〜２１日、低液位期間は２日〜１４日とし、且つ、高液位期間を低液位期間より長くする。高液位期間と低液位期間を交互に繰り返すことで、促進効果が大きくなり、実船と相関のある塗膜の耐食性を評価することができる。

塗膜耐食性評価試験で評価できる項目には、目視による塗膜のふくれ発生までの時間、発錆までの時間、一定期間試験実施後のふくれの発生量、その発生密度、ふくれのサイズなどがあり、評価目的により選択することができる。本発明のように塗膜の耐食性を評価する場合は、腐食の起点である目視による塗膜ふくれ発生までの時間の評価が有効である。この方法は非破壊の評価であるため、様々な金属材料、塗膜の組み合わせによる試験を同時に行うことができる。

また、事前に塗膜にカット疵等の人工的な疵を付与して試験を行い、一定期間試験実施後の疵からのふくれ幅を評価する損傷部の塗膜耐食性評価を行うことも可能である。更には、人工海水のように試験液Ｂに電解質を含む場合は、試験片１よりリード線を出して参照電極との電位差（浸漬電位）を測定することや、交流インピータンス法による塗膜の劣化程度を評価することも可能であり、一定期間試験実施後の塗膜付着力を評価することも可能である。

発明例と比較例１〜４では、転炉溶製により鋼材の原料を溶製して、表１に示す４種の化学成分を有する鋼材を夫々作製し、この鋼材から１００ｍｍ×５０ｍｍ×５ｍｍｔの大きさの金属片を切り出した。切り出した金属片の全面を湿式回転研磨機（研磨紙：♯６００）で研磨仕上げし、水洗およびアセトン洗浄を行い、ジンクリッチプライマーを乾燥膜厚で１５μｍ、変性エポキシ樹脂塗料を乾燥膜厚で２５０μｍ塗装して塗膜とした試験片ａを５個づつ作製した（図５に示す）。また、この試験片ａの中央部長手方向に長さ５０ｍｍ×幅約０．５ｍｍの素地まで達するカット疵１７を付与した試験片ｂを５個づつ作製した（図６に示す）。

発明例では、図１〜４に示す塗膜耐食性評価装置Ａを用いて塗膜の耐食性を評価した。試験液Ｂは人工海水であり、高温側槽３に注入される試験液Ｂの温度を４０℃、低温側槽４に注入される試験液Ｂの温度を１０℃とした。また、図２に示す高液位期間を１４日、図３に示す低液位期間を７日とし、繰返し２サイクル計４２日間の試験を行った。高液位期間の液位は、試験片ａ、ｂの下から５０％が浸漬する液位とした。高液位期間、低液位期間ともに、水分の蒸発による試験液Ｂの濃縮を防止するため、また、気相部１１の高湿度状態を保つために蓋をして気密状態で試験を行った。

比較例１では、従来から行われている温度勾配試験により塗膜の耐食性を評価した。用いた試験液Ｂは発明例同様に人工海水であり、高温側温度を４０℃、低温側温度を１０℃として試験を行った。

比較例２では、図１〜４に示す塗膜耐食性評価装置Ａを用いて塗膜の耐食性を評価した。発明例とは逆に低液位期間を高液位期間より長くし、高液位期間を７日、低液位期間を１４日とし、繰返し２サイクル計４２日間の試験を行った。他の条件は発明例と同様である。

比較例３では、図１〜４に示す塗膜耐食性評価装置Ａを用いて塗膜の耐食性を評価した。高温側槽３に注入される試験液Ｂの温度を本発明の条件より高い９０℃、低温側槽４に注入される試験液Ｂの温度を６０℃とした。他の条件は発明例と同様である。

比較例４では、図１〜４に示す塗膜耐食性評価装置Ａを用いて塗膜の耐食性を評価した。高温側槽３に注入される試験液Ｂの温度を４０℃、低温側槽４に注入される試験液Ｂの温度を３５℃とし、高温側と低温側の試験液Ｂの温度差を本発明の条件より小さい５℃とした。他の条件は発明例と同様である。

発明例と比較例１〜４の試験片ａを用いた試験では、１日１回目視で観察を行い、５個の試験片Ａの中で最初に塗膜ふくれが発生した日までの日数と、２サイクル計４２日間の試験が終了した時点での５個の試験片ａの塗膜損傷面積率（塗膜ふくれ、塗膜やぶれ、発錆の面積率）の平均値を評価の対象とした。また、発明例と比較例１〜４の試験片ｂを用いた試験では、２サイクル計４２日間の試験が終了した時点でのカット疵からふくれ端までの幅のうち最も広い幅である最大ふくれ幅を調べ、５個の試験片ｂの最大ふくれ幅のうち最も広い最大ふくれ幅を評価の対象とした。

実船暴露試験も行い基準例とした。基準例では、発明例や比較例１〜４と同様に転炉溶製により鋼材の原料を溶製して、表１に示す４種の化学成分を有する鋼材を夫々作製し、この鋼材から２００ｍｍ×２００ｍｍ×１５ｍｍｔの大きさの金属片を切り出した。切り出した金属片の表面に、ジンクリッチプライマーを乾燥膜厚で１５μｍ、変性エポキシ樹脂塗料を乾燥膜厚で２５０μｍ塗装して塗膜とした試験片ｃを５個づつ作製した（図７に示す）。また、この試験片ｃの中央部長手方向に長さ１５０ｍｍ×幅約１ｍｍの素地まで達するカット疵１７を付与した試験片ｄを５個づつ作製した（図８に示す）。

基準例では、実船のバラストタンクの上部（海水飛沫部）に試験片ｃ、ｄを暴露して実船暴露試験を行った。暴露期間は２年半である。試験片ｃでの評価の対象は、前記試験片ａでの評価の対象である試験が終了した時点での５個の試験片ｃの塗膜損傷面積率（塗膜ふくれ、塗膜やぶれ、発錆の面積率）の平均値、試験片ｄでの評価の対象は、前記試験片ｂでの評価の対象と同様の試験が終了した時点での５個の試験片ｄの最大ふくれ幅のうち最も広い最大ふくれ幅とした。

表２（発明例と比較例１〜３）及び表３（基準例）に示す評価基準を用いて評価した結果を表４に示す。

従来から行われている温度勾配試験を用いた比較例１による試験結果では、Ｎｏ．１〜４のどの化学成分を有する鋼材を用いて試験片１を作製した場合も、塗膜の耐食性の差が殆ど出ておらず、試験結果で塗膜の耐食性の差が顕著に表れた実船暴露試験の基準例との相関が取れなかった。

低液位期間が高液位期間より長い比較例２による試験結果では、Ｎｏ．１〜４のどの化学成分を有する鋼材を用いて試験片１を作製した場合も、△以上の評価となっており、その試験結果の差異が、実船暴露試験の基準例ほど顕著に表れなかった。

高温側の試験液の温度を本発明の条件より高くした比較例３による試験結果では、塗膜の防食性能が発現されず、塗膜の耐食性の評価ができなかった。

高温側と低温側の試験液の温度差を本発明の条件より小さくした比較例４による試験結果では、Ｎｏ．１〜４のどの化学成分を有する鋼材を用いて試験片１を作製した場合も、△以上の評価となっており、その試験結果の差異が、実船暴露試験の基準例ほど顕著に表れなかった。

これに対し、本発明の条件を満足する発明例の試験結果は、実船暴露試験の基準例と相関した試験結果を得ることができており、実船暴露試験では２年半以上、従来の促進試験では１年以上を要していた塗膜の耐食性の評価試験を、本発明の塗膜耐食性評価装置、並びに塗膜耐食性評価方法を採用することで、短期間でしかも精度良く行えることが確認できた。

本発明の塗膜耐食性評価装置の一実施形態を示す透視斜視図である。同実施形態を示すもので、高温側槽に注入した試験液の液位を高液位の状態とした塗膜耐食性評価装置を示す縦断面図である。同実施形態を示すもので、高温側槽に注入した試験液の液位を低液位の状態とした塗膜耐食性評価装置を示す縦断面図である。同実施形態を示すもので、高温側温度調節槽と低温側温度調節槽を示す縦断面図である。試験片ａを示す説明図である。試験片ｂを示す説明図である。試験片ｃを示す説明図である。試験片ｄを示す説明図である。

符号の説明

Ａ…塗膜耐食性評価装置
Ｂ…試験液
１…試験片
２…仕切り板
３…高温側槽
４…低温側槽
５…開口部
６…矩形押さえ枠
７…固着具
８…注水口
９…高水位排水口
１０…低水位排水口
１１…気相部
１２…高温側温度調節槽
１３…低温側温度調節槽
１４…ヒータ
１５…冷却器
１６…ポンプ
１７…カット疵

Claims

開口部が形成された仕切り板と、その仕切り板の両側に設けられた槽より構成され、前記仕切り板の開口部を閉鎖するようにして、表面に塗膜が形成されたバラストタンク用金属材料で成る試験片が、その試験片の両表面が前記両側の槽に夫々臨むようにして保持されると共に、前記両側の槽には夫々、槽内に注入される試験液の液位調節機能と、その試験液並びに槽内の気相部の温度調節機能が設けられている塗膜耐食性評価装置を用いて、前記試験片の塗膜の耐食性を評価するバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法であって、
前記両側の槽に注入される試験液の温度差を１０℃〜８０℃、且つ、高温側の試験液の温度を３０℃〜８０℃、低温側の試験液の温度を少なくともその試験液の凝固点を超える温度として、前記試験片の両表面が夫々臨む両側の槽内に注入される試験液或いは気相部に温度差を設けた状態で、試験片の塗膜の耐食性評価面を少なくとも高温側の槽に臨ませると共に、
前記両側の槽に注入される試験液の液位を、高液位とする期間と低液位とする期間を設け、前記試験片が試験液に浸漬される部位を、高液位期間ではその下部のみ、低液位期間では全面を未浸漬とし、高液位期間と低液位期間を順次交互に繰り返し、且つ、高液位期間の方が低液位期間より長期間とすることで、塗膜の耐食性を評価することを特徴とするバラストタンク用金属材料の塗膜耐食性評価方法。