JP5434237B2 - 防食析出膜の維持方法及び維持装置 - Google Patents

Description

本発明は、港湾鋼構造物に形成された防食析出膜の維持方法及び維持装置に関するものである。

護岸等に設けられる鋼矢板や鋼管杭等からなる港湾鋼構造物は、その一部が海水中に水没した状態で設けられている。

又、港湾鋼構造物では、長期の時間経過に伴って、海水中に水没する水没部に錆を生じ、減肉等によって強度が低下するため、必要に応じて水没部に適宜補強工事を行っている。

水没部の補強工事の例としては、水没部に防食析出膜を形成するものがあり、防食析出膜の形成は、最初に水没部から錆や貝等のスケールを取り除き、所要の間隔を有して設けた電極に直流電流を通電することにより水没部表面に防食析出膜を形成し、水没部の表面にアルミニウム、亜鉛等の犠牲陽極（流電陽極）を配し、公知の電気防食法を実施することが考えられている。

ここで、犠牲陽極は消耗電極成分であり、被防食体よりも低い電位の金属（鉄に対してはアルミニウムや亜鉛等）を被防食体に電気的に接続し、両者の電位差による電池作用によって連続的に陽極から防食電流を被防食体へ流して防食するようにしている。

更に防食析出膜を形成した後に他物体の接触等の外部要因によって防食析出膜に欠落や傷等の欠陥を生じた場合には、犠牲陽極（流電陽極）を用いて電気防食法により防食析出膜を補修し、防食析出膜の維持を図ることが考えられている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３−１８３８６５号公報

しかしながら、犠牲陽極を用いて防食析出膜を維持する場合には、犠牲陽極からの発生電流が陽極の形状、海洋環境、被膜状態によって変化するため、維持管理、防食設計が難しいという問題があった。

又、犠牲陽極を用いた場合には、防食析出膜の欠陥に適切に対応できないという問題があった。更に犠牲陽極が設計どおりに消耗しているかを確認することは困難であり、陽極の寿命を推定するためには、潜水作業による調査が必要であるという問題があった。更に又、犠牲陽極は百キロ以上の重量を有するため、犠牲陽極を配置する作業性が悪いという問題があった。又、消費する犠牲陽極を用いることは、省資源、省エネルギーの観点からも防食析出膜を適切に維持することができないという問題があった。

本発明は、斯かる実情に鑑み、防食析出膜を好適に維持する防食析出膜の維持方法及び維持装置を提供しようとするものである。

本発明の防食析出膜の維持方法は、港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に通電により防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持方法であって、前記水没部の防食析出膜に対して陽極を配置し、且つ該陽極と水没部を接続して外部電源を備え、前記外部電源により陽極と水没部を通電して水没部の防食析出膜を維持し、更に前記水没部に対して照合電極を配置し、該照合電極からの電位又は電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握するものである。

又、本発明の防食析出膜の維持方法は、港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に通電により防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持方法であって、前記水没部の防食析出膜に対して陽極を配置し、且つ該陽極と水没部を接続して外部電源を備え、前記外部電源により陽極と水没部を通電して水没部の防食析出膜を維持し、更に前記水没部に対して照合電極を配置し、該照合電極からの電位及び電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握するものである。

本発明の防食析出膜の維持装置は、港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持装置であって、前記水没部の防食析出膜に対して配置される陽極と、該陽極と水没部を接続する接続ラインと、該接続ラインに配置される外部電源と、前記水没部に対して配置される照合電極と、該照合電極からの電位又は電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握する制御部とを備えるものである。

又、本発明の防食析出膜の維持装置は、港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持装置であって、前記水没部の防食析出膜に対して配置される陽極と、該陽極と水没部を接続する接続ラインと、該接続ラインに配置される外部電源と、前記水没部に対して配置される照合電極と、該照合電極からの電位及び電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握する制御部とを備えるものである。

又、本発明の防食析出膜の維持装置において、陽極を不溶解性の電極にしたことが好ましい。

本発明の防食析出膜の維持方法及び維持装置によれば、外部電源により電流を流して水没部の防食析出膜を維持するので、陽極の形状、海洋環境、被膜状態による発生電流の変化を制御でき、維持管理、防食設計を好適に行うことができる。又、水没部に対して照合電極を配置し、該照合電極からの電位又は／及び電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握すると、防食析出膜に欠陥が生じた場合に、防食析出膜の欠陥に伴う急激な電位や電流値の変化を検出するので、防食析出膜の欠陥に応じて適切な補修を行うことができる。更に陽極を不溶解性の電極にすると、犠牲陽極が設計どおりに消耗しているかを確認する必要がなく、陽極の寿命を推定するための潜水作業等の調査を抑制することができる。更に又、陽極を不溶解性の電極にすると、百キロ以上の重量を有する犠牲陽極に比較して取付を容易にし、作業性を向上することができる。又、消費する犠牲陽極を用いることを不要にするので、省資源、省エネルギーの観点からも防食析出膜を好適に維持することができるという優れた効果を奏し得る。

本発明の防食析出膜の維持方法及び維持装置を示す概念図である。 本発明の防食析出膜の維持装置を示す全体平面図である。 防食析出膜を形成する形成工程の一例を示す概念図である。 防食析出膜を形成する形成工程の他例を示す概念図である。 本発明の防食析出膜を監視する状態を示すフロー図である。

以下、本発明の実施の形態例を図１〜図５を参照して説明する。

実施の形態例である防食析出膜の維持方法及び維持装置は、最初に防食析出膜を形成する形成工程を行う。

形成工程の一例では、図３に示す如く、港湾鋼構造物１の水没部２と所定の間隔を介して配置されるロッド状の陽極３と、陽極３と水没部２とを接続する接続ライン４と、接続ライン４の中途位置に配置される直流電源５とを備えており、防食析出膜７を形成する際には、最初に水没部２から錆や貝等のスケールを取り除いた後、陽極３と水没部２を直流電源５によって通電することにより、海水６中に溶存するカルシウムイオン（Ｃａ^２＋）やマグネシウムイオン（Ｍｇ^２＋）等の陽イオンが、陰極である水没部２へ向かって海水６中を泳動し、水没部２の表面に、ＣａＣＯ_３ 、及びＭｇ（ＯＨ）_２ 等を主成分とする防食析出膜７を形成する。ここで直流電源５には種々の電力を供給しても良い。

又、形成工程の他例では、図４に示す如く、港湾鋼構造物１の水没部２と所定の間隔を介して配置されるマグネシウム等の流電陽極８と、流電陽極８と水没部２とを接続する接続ライン８ａとを備えており、防食析出膜７を形成する際には、最初に水没部２から錆や貝等のスケールを取り除いた後、公知の電気防食法によりＭｇ（ＯＨ）_２ 等を主成分とする防食析出膜７を形成する。

ここで形成工程は、図３、図４に示す例に限定されるものではなく、電着により防食析出膜７を形成するものならば、どのような構成や方法でも良い。又、港湾鋼構造物１の水没部２は、鋼矢板や鋼管杭等に制限されるものではなく、海水６中に水没するものならば、他の形状でも良い。

次に防食析出膜７を維持する維持工程へ移行する。

維持工程では、図１、図２に示す如く、水没部２の防食析出膜７に対応するように水没部２に所定距離を介して配置されるロッド状の陽極９と、陽極９と水没部２とを通電可能に接続する接続ライン１０と、接続ライン１０の中途位置に配置される直流電源１１と、直流電源１１に接続される外部電源１２と、水没部２に対して近接配置される照合電極１３と、直流電源１１に制御ライン１４を介して接続される制御部（制御装置）１５とを備えている。ここで維持工程の構成は、形成工程の設備や機器を全て撤去した後、新たに陽極９、接続ライン１０、直流電源１１、外部電源１２等を備えても良いし、形成工程の設備や機器からそのまま接続ライン、直流電源等を使用しても良い。

また維持工程の陽極９は、白金めっき等を施した不溶解性の電極で構成されている。ここで陽極９は、不溶解性ならば構成や組成は特に制限されるものではない。又、陽極９は防食析出膜を修復するのに必要な最小数を設置すれば良い。

更に維持工程の直流電源１１には、第一供給ライン１６を介して外部電源１２が接続されていると共に第二供給ライン１７を介して商用電源１８（図２では図示せず）が接続されている。外部電源１２は、太陽発電、風力発電、波力発電等の自然エネルギーに基づく発電装置や、燃料エネルギーに基づく電池及び発電装置で構成されており、第一供給ライン１６の中途位置には、外部電源１２からの電流を適宜蓄電する蓄電装置１９を備え、直流電源１１へ必要に応じて電流を供給するようにしている。又、商用電源１８は、陸地内において一般的に用いられる火力、原子力、水力等の発電装置であって、直流電源１１へ電流を供給し得るように配置されている。ここで維持工程では、通常、外部電源１２及び蓄電装置１９からの電力を使用しており、商用電源１８は、外部電源１２や蓄電装置１９の電力が不足した場合や、外部電源１２や蓄電装置１９を補修する場合等の予備的又は緊急的な場合に使用されるようになっている。

又、照合電極１３は、照合ライン２０によって直流電源１１及び制御部１５に接続されており、電位が安定で再現性のある電極であれば、構成や組成は特に制限されるものではない。

更に制御部１５は、全ての直流電源１１に接続されて全体の電流を制御するようになっており、又、制御部１５の内部には、モニタリング装置２１を備えて照合電極１３からの信号を所定の関数に基づき処理するようにしている。

維持工程で防食析出膜７を維持する際には、外部電源１２により電流を港湾鋼構造物１の水没部２へ流す。この時、電流密度は２０〜５０ｍＡ／ｍ^２程度にしており、定電位方式の場合は、港湾鋼構造物１の水没部２の電位が防食電位以下となるように設定を行っている。

同時に制御部１５のモニタリング装置２１は、照合電極１３で測定した電位又は／及び電流を監視（モニタリング）し（ステップＳ１）、電位（図５では防食管理電位）又は／及び電流が所定の範囲内にあるか否か判断する（ステップＳ２）。ここで電位の範囲は、水没部２の構造、陽極９の配置や本数によって変更しても良いが、海水塩化銀電極の場合−８００〜−１０００ｍＶに設定することが好ましい。

そして電位や電流値が通常の所定の範囲内にある場合には（ステップＳ２のＹＥＳ）、防食析出膜７の電着状態が通常の状態であると判断し、直流電源１１の電流値を保持して定電流を水没部２と陽極９に通電し、防食析出膜７の状態を維持する。その後、照合電極１３からの電位又は／及び電流を測定し（ステップＳ３）、同じ処理を繰り返す。

ここで何らかの外部要因により防食析出膜７に欠落や傷等の欠陥が生じた場合には、防食析出膜７の欠陥に伴う急激な電位上昇や電流値の増大を生じ、モニタリング装置２１によって電位上昇や電流値の増大を検出し、電位や電流値が所定の範囲外である場合には（ステップＳ２のＮＯ）、防食析出膜７の電着状態に補修が必要であると判断し、直流電源１１に対して信号を送信し（ステップＳ４）、直流電源１１の電流値を増加させて定電流を水没部２と陽極９に通電し、防食析出膜７の欠陥の部分に新たな防食析出膜７を形成し、補修を行う。その後、照合電極１３からの電位又は／及び電流を測定し（ステップＳ３）、同じ処理を繰り返す。

そして防食析出膜７の欠陥が補修された場合には、防食析出膜７の補修に伴い電位低下や電流値の減少を生じ、モニタリング装置２１によって電位低下や電流値の減少を検出し、電位や電流値が所定の範囲内にある場合に、防食析出膜７の電着状態の補修が終了したと判断し、直流電源１１に対して信号を送信し、直流電源１１の電流値等を元の設定に戻す。ここで防食析出膜７の電着状態を把握する際には水中カメラ等を併用しても良いし、他の手段を用いても良い。又、防食析出膜７の補修の判断を人手によって行っても良い。更に補修に伴う直流電源１１の設定条件を人手により変更しても良い。

而して、このように実施の形態例によれば、外部電源１２により電流を流して水没部２の防食析出膜７を維持するので、陽極９の形状、海洋環境、被膜状態による発生電流の変化を制御でき、維持管理、防食設計を好適に行うことができる。又、防食析出膜７を形成した後に、防食析出膜７を維持するための外部電源１２を用いるので、防食析出膜７を形成する際の電力に比べて低電力で処理でき、よって防食析出膜７を形成する電源設備に比べて全体の設備を小型化し、若しくは防食析出膜７の対応範囲を広げて防食析出膜７を好適に維持することができる。

実施の形態例において、水没部２に対して照合電極１３を配置し、照合電極１３からの電位又は／及び電流を監視して防食析出膜７の電着状態を把握すると、何らかの外部要因により防食析出膜７に欠落や傷等の欠陥が生じた場合に、防食析出膜７の欠陥に伴う急激な電位上昇や電流値の増大を検出するので、防食析出膜７の欠落や傷等の欠陥に応じて適切な補修を行うことができる。

実施の形態例において、陽極９を不溶解性の電極にすると、犠牲陽極が設計どおりに消耗しているかを確認する必要がなく、陽極９の寿命を推定するための潜水作業等の調査を抑制することができる。又、陽極９を不溶解性の電極にすると、百キロ以上の重量を有する犠牲陽極に比較して取付を容易にし、作業性を向上することができる。又、消費する犠牲陽極を用いることを不要にするので、省資源、省エネルギーの観点からも防食析出膜を好適に維持することができる。

尚、本発明の防食析出膜の維持方法及び維持装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 港湾鋼構造物
２ 水没部
９ 陽極
１０ 接続ライン
１１ 直流電源
１２ 外部電源
１３ 照合電極
１５ 制御部

Claims (5)

1. 港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に通電により防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持方法であって、前記水没部の防食析出膜に対して陽極を配置し、且つ該陽極と水没部を接続して外部電源を備え、前記外部電源により陽極と水没部を通電して水没部の防食析出膜を維持し、更に前記水没部に対して照合電極を配置し、該照合電極からの電位又は電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握することを特徴とする防食析出膜の維持方法。
2. 港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に通電により防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持方法であって、前記水没部の防食析出膜に対して陽極を配置し、且つ該陽極と水没部を接続して外部電源を備え、前記外部電源により陽極と水没部を通電して水没部の防食析出膜を維持し、更に前記水没部に対して照合電極を配置し、該照合電極からの電位及び電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握することを特徴とする防食析出膜の維持方法。
3. 港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持装置であって、前記水没部の防食析出膜に対して配置される陽極と、該陽極と水没部を接続する接続ラインと、該接続ラインに配置される外部電源と、前記水没部に対して配置される照合電極と、該照合電極からの電位又は電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握する制御部とを備えたことを特徴とする防食析出膜の維持装置。
4. 港湾鋼構造物で海水中に水没した水没部に防食析出膜を形成した後に処理を行う防食析出膜の維持装置であって、前記水没部の防食析出膜に対して配置される陽極と、該陽極と水没部を接続する接続ラインと、該接続ラインに配置される外部電源と、前記水没部に対して配置される照合電極と、該照合電極からの電位及び電流を監視して防食析出膜の電着状態を把握する制御部とを備えたことを特徴とする防食析出膜の維持装置。
5. 陽極を不溶解性の電極にしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の防食析出膜の維持装置。

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