JP5762349B2 - 腐食評価方法および腐食評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、金属の部材や構造物の腐食についての評価方法に関する。

従来、鋼構造物や鋼板などの金属構造体の塗膜の健全性の評価は、目視により塗膜の劣化や剥がれがないか等の確認を行うことにより行われていた。

また、鋼構造物の塗膜が剥がれるなどして防食性が低下すると、腐食が発生する。腐食は目視により確認できる他、様々な方法により腐食の程度を測定し評価することが行われている。

例えば、特許文献１には、測定対象の鋼構造物と同じ材質の金属片を用いて形成された模擬電極を、測定対象の鋼構造物の測定部位に置き、測定対象の鋼構造物と模擬電極とを電流計を介して短絡させ、腐食電池による腐食電流を測定することにより、腐食の程度を評価する方法が開示されている。

特開２０００−４６７７８号公報

上述の通り、目視によって塗膜の健全性を評価したり、電気化学的な方法により腐食の程度を評価したりする従来の方法により、その評価に基づいて鋼構造物の塗膜の塗り替えや、鋼構造物自体の更新の必要性の判断を行うことができる。

しかし、評価対象の鋼構造物の上に堆積物が存在する場合には、目視による塗膜の健全性の評価を行うことはできない。また、特許文献１に記載の方法の場合には、模擬電極を測定対象の金属構造体の測定部位に置く必要がある。そのため、いずれの方法の場合でも、腐食の評価対象物の上に堆積物が存在する場合には、その堆積物を除去する必要があった。

さらに、鋼構造物の塗膜が剥がれる等して健全性が低下している箇所に堆積物が存在する場合、その堆積物の種類や堆積物の湿潤状態などによって、腐食の進行速度が変化する。そして、腐食はその堆積物が存在している環境下で進行するため、堆積物が存在している状態全体について腐食の進行のしやすさを評価する必要がある。

そこで、本願発明は、表面に堆積物が存在する状態でも金属構造体である評価対象物の腐食の進行のしやすさまたは腐食の進行度合いを適切に評価する方法を提供することを第１の目的とする。また、本願発明は、表面に堆積物が存在する状態でも金属構造体である評価対象物の腐食の進行のしやすさまたは腐食の進行度合いを適切に評価する評価装置を提供することを第２の目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、その発明の要旨とするところは以下のとおりである。
（１）評価対象物上に堆積した堆積物上に第１の電極を配置し、前記堆積物中における前記評価対象物と接触しない位置に第２の電極を配置し、前記評価対象物と前記第１の電極との間に前記評価対象物と前記第２の電極との電位差に基づいて決定される交流電圧を印加し、前記評価対象物と前記第１の電極との間に流れる電流値から、前記評価対象物および前記堆積物の全体におけるインピーダンス値を求め、求められた前記インピーダンス値により前記評価対象物の腐食を評価することを特徴とする腐食評価方法。（１）の構成によれば、上記第１の目的を達成することができる。
（２）上記（１）の腐食評価方法において、第１の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第１のインピーダンス値から、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第２のインピーダンス値を差し引いた値により、前記評価対象物の腐食を評価することを特徴とする。（２）の構成によれば、腐食の進行のしやすさを正確に表す数値に基づいて、腐食を評価することができる。
（３）上記（１）または（２）の腐食評価方法において、前記インピーダンス値において、所定の周波数よりも高周波数領域におけるインピーダンス値が周波数の増加に伴って増加する場合は、周波数の増加に伴ってインピーダンス値が減少する場合に比べて、前記評価対象物の腐食が進行しやすい状態であると評価することを特徴とする。（３）の構成によれば、堆積物の比抵抗が低いなどの特定の場合にも、評価対象物の腐食の進行のしやすさを適切に評価することができる。
（４）評価対象物上に堆積した堆積物の上に配置される第１の電極と、前記堆積物中であって前記評価対象物に接触しない位置に配置される第２の電極と、前記評価対象物と前記第１の電極との間に前記評価対象物と前記第２の電極との電位差に基づいて決定される交流電圧を印加し、前記評価対象物と前記第１の電極との間に流れる電流値から前記評価対象物および前記堆積物の全体におけるインピーダンス値を求めるインピーダンス算出部と、前記インピーダンス算出部によって求められた前記インピーダンス値により前記評価対象物の腐食を評価する評価値を求める評価値算出部と、を備えることを特徴とする腐食評価装置。（４）の構成によれば、上記第２の目的を達成することができる。
（５）上記（４）の腐食評価装置において、第１の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第１のインピーダンス値から、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第２のインピーダンス値を差し引いた値が前記評価値であることを特徴とする。（５）の構成によれば、腐食の進行のしやすさを適切に評価することができる評価値を求めることができる。
（６）上記（４）または（５）の腐食評価装置において、前記第１の電極は、前記第１の電極の前記評価対象物に対向する対向面を前記評価対象物から所定距離の位置で支持する支持部を備えることを特徴とする。（６）の構成によれば、異なる評価対象物を測定する場合や、同じ評価対象物を複数回測定する場合に、第１の電極と評価対象物との距離のバラつきによって発生する、インピーダンス値や評価値のバラつきを抑制し、より正確に評価対象物の腐食評価を行うことができる。
（７）上記（６）の腐食評価装置において、前記支持部は、前記対向面から突き出た突出部材であることを特徴とする。（７）の構成によれば、第１の電極を所定の位置で確実に支持することができる。
（８）上記（７）の腐食評価装置において、前記突出部材は、前記第１の電極の縁部から全周にわたって突き出る枠状の部材であることを特徴とする。（８）の構成によれば、第１の電極を所定の位置で確実に支持することができる。

本願発明によれば、堆積物が存在する状態でも金属構造体である評価対象物の腐食の進行のしやすさまたは腐食の進行度合いを適切に評価する方法およびその評価装置を提供することができる。

第１の実施形態の腐食評価装置の構成を示す構成図である。 図１に示す矢印Ａ方向から見た腐食評価装置の平面図である。 図２に示す矢印Ｂ−Ｂ位置における断面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。 比抵抗が異なる堆積物を裸鋼板に堆積させてインピーダンスを測定したグラフである。 （１）〜（５）の実施例の鋼板に、堆積物をそれぞれ堆積させて測定した評価値Ｚ_ａｌｌを示すグラフである。 第２の実施形態の腐食評価装置の構成を示す図である。 （ａ）が図６に示した腐食評価装置の平面視（矢印Ａ方向視）における図であり、（ｂ）が図７（ａ）に示す矢印Ｂ−Ｂ位置での断面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。 第３の実施形態の腐食評価装置の構成を示す図である。 （ａ）が図８に示した腐食評価装置の平面視（矢印Ａ方向視）における図であり、（ｂ）が図９（ａ）に示す矢印Ｂ−Ｂ位置での断面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

（実施形態１）
図１は、本実施形態の腐食評価装置１の構成を示す構成図である。図２は、図１に示す矢印Ａ方向から見た腐食評価装置１の平面図である。図３は、図２に示す矢印Ｂ−Ｂ位置における断面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。なお図２および図３においては、交流インピーダンス測定部１２は表示していない。

本実施形態の腐食評価装置１は、評価対象物である鋼構造物などの金属構造体の腐食を評価する装置である。そして、腐食評価装置１は、金属構造体の表面に堆積物が存在する場合に、その堆積物が存在している状態での腐食について総合的に評価することができる。

本実施形態の説明において、腐食評価装置１によって腐食を評価する評価対象の金属構造体は、鋼板５０であるとして説明する。鋼板５０は、表面が腐食を防止するための塗膜５０ａでコーティングされている。塗膜５０ａは、鋼板に防食のために形成される膜であればどのようなものでもよく塗膜に必ずしも限定されないが、例えば、樹脂系の塗料によって形成される塗膜である。

そして、鋼板５０の塗膜の上には堆積物５２が堆積している。堆積物５２は、たとえば、石炭粉や鉄鉱石粉やコークス粉や焼結粉などである。なお、図１〜図３においては、対極４が堆積物５２と同じ幅で形成されているが、実際には堆積物５２は必ずしも決まった範囲に堆積するわけではなく、堆積物５２の平面視における堆積領域は様々な形状となる。

以下、本実施形態の腐食評価装置１の構成を説明する。

腐食評価装置１は、作用電極接続用導線２と、第１の電極である対極４と、対極用導線６と、第２の電極である参照電極８と、参照電極用導線１０と、交流インピーダンス測定部１２とを備える。交流インピーダンス測定部１２は、ポテンシオガルバノスタット（potentio-galvanostat）１４と、周波数応答解析装置（frequency response analyzer）１６と、パーソナルコンピュータ１８とを備える。対極４と、参照電極８と、鋼板５０と、堆積物５２によって、交流インピーダンスを測定する対象となる三電極式の電気化学セルを構成する（以下、鋼板５０と、対極４と、参照電極８と、堆積物５２からなる電気化学セルを測定系とも呼ぶ）。

作用電極接続用導線２は、対極４と参照電極８と、評価対象の鋼板５０とその上に堆積する堆積物５２によって構成される測定系において、作用電極となる鋼板５０とポテンシオガルバノスタット１４とを電気的に接続する導線である。なお、作用電極接続用導線２の先端には、導線を鋼板５０に接続しやすくするために、何らかの端子が取り付けられてもよい。

そして、上述のようにこの作用電極接続用導線２に接続される鋼板５０が、測定系における作用極となる。作用極である鋼板５０に対して交流電圧を印加して、交流インピーダンスを測定することで、測定された交流インピーダンス値に基づき鋼板５０の腐食を評価することができる。

対極４は、堆積物の上に設置される矩形の平板状の電極である。交流インピーダンス測定部１２から印加される交流電圧に応じて、鋼板５０と対極４との間に（応答）電流が流れる。なお、対極４の形状は、評価対象物の形状や堆積物５２の堆積領域などに応じて適宜設定することができる。また、評価対象物の周囲に障害物がある場合など、対極４を配置するスペースや設置作業の際のスペースに制限がある場合には、評価対象物に対極４を配置できるような形状とすればよい。例えば、対極４の形状は矩形状だけでなく、三角形や五角形などの他の多角形状や、円形状などでもよい。また、平板状に限定されず、角柱状や円柱状であってもよい。対極４は、対極用導線６によってポテンシオガルバノスタット１４と電気的に接続される。

参照電極８は、作用極の電位の基準となる電極である。図２および図３に示すように、本実施形態の参照電極８は、鋼板５０上の堆積物５２内に差し込まれている（図１においては、対極４よりも紙面手前側に存在する堆積物５２中に差し込まれて配置されている）。図１に示すように、参照電極８は、下端部が鋼板５０に接触しないように堆積物５２中に配置される。また、図２や図３に示すように、平面視において、参照電極８は、対極４と、同一平面内における異なる位置に配置される。参照電極８は、参照電極用導線１０によってポテンシオガルバノスタット１４と電気的に接続される。

交流インピーダンス測定部１２は、交流インピーダンスに基づき、後述する腐食に関する評価値を求める装置である。交流インピーダンスは、作用電極である鋼板５０と対極４との間に交流電圧を印加し、その応答信号を検出することにより測定する。交流電圧は、各電極の配置が完了した状態で、参照電極に対する評価対象物の鋼板の電位を測定し、その電位を中心として電位を変化させることにより印加した。交流インピーダンス測定部１２では、ポテンシオガルバノスタット１４に鋼板５０と対極４と参照電極８が接続されている。そして、ポテンシオガルバノスタット１４には周波数応答解析装置１６が接続され、周波数応答解析装置１６にはパーソナルコンピュータ１８が接続されている。

ポテンシオガルバノスタット１４は、電位制御により電気化学測定を行う装置であるポテンシオスタットと、電流制御により電気化学測定を行う装置であるガルバノスタットと、の両方の機能を備える装置である。本実施形態では、後述のように、電位を制御してその応答電流から交流インピーダンスを求めるので、ポテンシオガルバノスタット１４のポテンシオスタット機能を用いる。ポテンシオガルバノスタット１４は、周波数応答解析装置１６からの正弦波信号に基づいて、一定の電位の振幅で測定系に対して交流電圧を印加し、その応答電流を取得する。

周波数応答解析装置１６は、所定の周波数範囲（例えば、１０ｍＨｚ〜１０ｋＨｚ）での正弦波信号をポテンシオガルバノスタット１４に送ることにより、ポテンシオガルバノスタット１４から測定系に交流電位変調を与えるための装置である。そして、測定系に与えた交流電位変調の信号と測定系からの応答電流の信号とに基づいて、測定系の交流インピーダンスを求める。なお、ポテンシオガルバノスタット１４と周波数応答解析装置１６とによって（あるいは、さらにパーソナルコンピュータ１８も加えて）インピーダンス算出部が構成される。

パーソナルコンピュータ１８は、交流インピーダンスを測定するために、電気化学測定を行うためのソフトウェアを実行して、周波数応答解析装置１６を制御する。また、パーソナルコンピュータ１８は、周波数応答解析装置１６によって算出された交流インピーダンスを取り込んで、交流インピーダンスの周波数特性の表示であるBodeプロットと、複素平面に表示するNyquistプロットを行うことができる。Bodeプロットは、横軸に交流周波数の対数、縦軸にインピーダンスの振幅と位相差をとる表示方法である。

本実施形態では、パーソナルコンピュータ１８は、評価値算出部１８ａをさらに備える。評価値算出部１８ａは、Bodeプロットで表されるデータのうち、予め設定される第１の周波数（Ｆ_１）におけるインピーダンス（Ｚ_１）から、予め設定される、第１の周波数より高い第２の周波数（Ｆ_２）におけるインピーダンス（Ｚ_２）を差し引いた値（Ｚ_１−Ｚ_２＝Ｚ_ａｌｌ［Ωｃｍ^２］）を、腐食の進行のしやすさを評価するための評価値として算出する。詳しくは後述するが、この評価値Ｚ_ａｌｌは、腐食が進行しにくい状態であるほど値が大きくなり、腐食が進行しやすい状態であるほど値が小さいという関係がある。そのため、評価値Ｚ_ａｌｌが求められることで、評価対象物の腐食評価時における腐食を適切に評価することができる。

なお、評価値算出部１８ａは、パーソナルコンピュータ１８のメモリに記憶されているインピーダンス測定プログラムをＣＰＵなどのプロセッサが実行することによって実現される機能である。

以上が本実施形態の腐食評価装置１の構成である。なお、パーソナルコンピュータ１８は、周波数応答解析装置１６だけでなく、ポテンシオガルバノスタット１４を制御するものであってもよい。また、腐食評価装置１の装置構成は一例であり、測定系に対して交流電位変調を与えて交流インピーダンスを測定できれば、図示した構成と異なる構成であってもよい。例えば、交流インピーダンス測定部１２は、ロックインアンプを用いたロックインアンプ方式でインピーダンスを測定し、評価値Ｚ_ａｌｌを算出する構成であってもよい。

次に、本実施形態の腐食評価装置１を用いて、鋼板５０の腐食の進行のしやすさおよび腐食の進行の度合いの評価を行う方法について説明する。

まず、各電極を評価対象物に対して設置する。具体的には、作用電極接続用導線２を鋼板５０に電気的に接続する。評価対象物が、鋼板５０のように表面に絶縁性の塗膜５０ａが形成されているものである場合には、図１に示すように作用電極接続用導線２を塗膜５０ａが形成されていない部分に接続する。また、鋼板５０の上に堆積する堆積物５２の上に対極４を設置する。そして、参照電極８を堆積物５２内に挿入し設置する。上述のように参照電極８は、その先端が鋼板５０の表面に接触しないように配置する。

そして、交流インピーダンス測定部１２が、評価対象物を鋼板５０とする測定系に対して交流信号を出力し、その応答電流を取得する。具体的には、交流インピーダンス測定部１２が、作用電極である鋼板５０と第１の電極である対極４との間に交流電圧を印加し、その交流電圧によって鋼板５０と対極４との間に流れる応答電流を取得する。そして、交流インピーダンス測定部１２の周波数応答解析装置１６の機能により、出力された交流電圧値に対する応答電流値から交流インピーダンス値を算出する。

交流インピーダンスは、交流インピーダンス測定部１２から、一定の振幅の交流電圧を、予め設定した周波数範囲（低周波数側から高周波数側または高周波数側から低周波数側）で周波数を変化させて評価対象物に印加することにより、各周波数ごとにインピーダンスの絶対値（｜Ｚ｜）として算出される。具体的には、例えば、振幅が１０ｍＶの正弦波の交流電圧を、周波数を２×１０^−２Ｈｚ〜１×１０^５Ｈｚの周波数範囲で変化させて印加することで、各周波数での交流インピーダンスを測定することができる。

そして、本実施形態では、測定データは、パーソナルコンピュータ１８に取り込まれ、評価値算出部１８ａによって、評価値Ｚ_ａｌｌが算出される。評価値Ｚ_ａｌｌは、上述したように、予め設定される第１の周波数Ｆ_１におけるインピーダンスＺ_１から第２の周波数Ｆ_２におけるインピーダンスＺ_２を差し引いて算出される値である。上述の通りこの評価値Ｚ_ａｌｌは、値が大きいほど腐食が進行しにくい状態であることを示し、値が小さいほど腐食の進行が進みやすい状態であることを示す。たとえば、防食効果の高い塗膜が表面に形成された鋼板について、堆積物が堆積した状態において測定された評価値Ｚ_ａｌｌは、当該塗膜に傷がついた鋼板や塗膜が形成されていない裸鋼板に同じ堆積物が堆積した状態における評価値Ｚ_ａｌｌよりも高い。また、塗膜に傷がついたり塗膜が剥離すると、評価値Ｚ_ａｌｌは低下することから腐食の進行度合いを評価することも可能である。

図４（ａ）に、比抵抗が１０８１１Ω・ｃｍの比較的高い堆積物が堆積した裸鋼板の周波数とインピーダンスの関係を示したグラフを示す。比抵抗が比較的高いと裸鋼板であっても評価値Ｚ_ａｌｌを測定することは可能である。

図４（ｂ）に示すように、比抵抗が３６Ω・ｃｍの比較的低い堆積物が堆積した裸鋼板では、適切な評価値Ｚ_ａｌｌを求めることができず測定不可となる。塗膜が形成された鋼板および鋼板に堆積した堆積物の全体のインピーダンスを求めた場合、通常はBodeプロットにおいて、交流電圧の周波数が高い領域においてインピーダンスが低下するようなプロットとなる。このようなプロットの場合、Ｚ_１−Ｚ_２で求められる評価値Ｚ_ａｌｌは、適切に腐食の進行のしやすさを示す。しかし、周波数の増加にともなってインピーダンスが不連続に変化してインピーダンスが適切に測定できなかった場合や、例えば１００Ｈｚ以上の高周波数領域において周波数の増加にともなってインピーダンスが増加してしまうようなプロットとなった場合には、実際の腐食の進行のしやすさに対応した適切な評価値Ｚ_ａｌｌを算出することができない。

このような現象が発生する明確な理由は明らかではないが、上記のような堆積物の場合、抵抗率（比抵抗）が低く、導体に近い特性を示すため、交流インピーダンスを適切に測定できないためであると考えられる。従って、評価対象物上の堆積物が、比抵抗が１００Ω・ｃｍ未満程度の比抵抗の低い堆積物である場合においては、適切な評価値Ｚ_ａｌｌを得ることはできないが、適切な評価値Ｚ_ａｌｌが得られないということをもって、評価対象物が総合的にみて非常に腐食が進行しやすい状態であると評価することができる。

また、腐食速度を測定すると、比抵抗が１０８１１Ω・ｃｍの比較的高い堆積物が堆積した裸鋼板は０．２ｍｍ／ｙであるのに対して、比抵抗が３６Ω・ｃｍの比較的低い堆積物が堆積した裸鋼板は１．５ｍｍ／ｙと高い値になった。

以上をまとめると、まず、評価値Ｚ_ａｌｌの値がより低ければ、より腐食が進行しやすい状態であると判断できる。そして、評価値Ｚ_ａｌｌを測定できなければ、さらに腐食の進行が進みやすい状態であると判断することができる。一方で、評価値Ｚ_ａｌｌが高ければ、腐食がより進行しにくい状態であると判断することができる。

また、経時的な測定の結果、評価値Ｚ_ａｌｌが高い状態からＺ_ａｌｌの値が低下すると腐食が進行し、評価値Ｚ_ａｌｌを測定できなければさらに腐食が進行したと、腐食の進行度合いを評価することができる。

以上が、本実施形態の腐食評価装置１の構成および腐食評価方法である。本実施形態の腐食評価装置１およびこの腐食評価装置１を用いた腐食評価方法によれば、腐食の評価対象物上に堆積物が存在していても、その堆積物を除去するなどの作業は必要なく、その堆積物が存在する状態における評価対象物の腐食を総合的に評価することができる。したがって、評価対象物の腐食の進行のしやすさを簡便に、且つ、より適切に評価することができる。

次に、実施例に基づき、本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。

（腐食評価装置）
実際に作製した腐食評価装置について説明する。まず、対極には、４００ｍｍ×２００ｍｍの大きさのＳＵＳ３０４のステンレス鋼を用いた。参照電極は、飽和塩化カリウム水溶液を内部液とした銀−塩化銀電極を用いた。交流インピーダンス測定部１２を構成するポテンシオガルバノスタットは、Princeton Applied Research社製のVersaSTAT³を用いた。周波数応答解析装置は、Princeton Applied Research社製のVersaSTAT³を用いた。

（評価対象物）
上述の腐食評価装置により評価する対象物を説明する。まず、鋼板は、（１）塗膜等を形成していない裸材の状態の裸鋼板、（２）鋼板の表面の半分だけ防食効果のある塗膜が形成された半面塗装鋼板、（３）全面に（２）と同じ防食効果のある塗膜を形成した後、十字型の傷を付けたクロスカット鋼板、（４）裸鋼板の表面に塩水を塗布した後に（２）と同じ防食効果のある塗膜を形成した塩水塗布塗膜鋼板、（５）全面に（２）と同じ防食効果のある塗膜が形成された塗膜鋼板、の計５種類を用いた。なお、鋼板は４００ｍｍ×４００ｍｍである。また、塗膜を形成する塗料は、日塗化学株式会社製の３０００ＧＷを用いた。（２）〜（５）の塗膜の厚みは、１００μｍである。また、（２）の塗膜は、４００×２００ｍｍの範囲にだけ形成されている。

そして、これらの鋼板に堆積物を、鋼板の表面全体を覆うように（４００ｍｍ×４００ｍｍの範囲で）堆積させた。堆積物としては、鋼板の腐食の原因となり得る程度の電気伝導性を有する堆積物である、比抵抗が１０８１１Ωｃｍの堆積物を用いた。この堆積物を各鋼板の上に５０ｍｍの厚みで堆積させたものを評価対象物とした。

（評価値Ｚ_ａｌｌの測定）
まず、（１）〜（５）のそれぞれの鋼板について、同じ堆積物を堆積させて、堆積物の上に対極を配置した。対極は、平面視において堆積物の半分を覆うように対極を配置した。そして、参照電極を堆積物中に差し込んで固定した。参照電極の先端は、堆積物の下の鋼板に接触しないように配置した。そして、鋼板を作用電極として、ポテンシオガルバノスタットに作用電極接続用導線を介して接続し、対極および参照電極もそれぞれ導線を介してポテンシオガルバノスタットの所定の端子に接続する。

以上のようにして対極等の配置が完了した後、腐食評価装置の機能により、それぞれの評価対象物に対して交流インピーダンスを測定し、評価値Ｚ_ａｌｌをそれぞれ求めた。測定は、周波数応答解析装置とポテンシオガルバノスタットの機能により、振幅１０ｍＶの交流電圧を周波数範囲２×１０^−２〜１×１０^５Ｈｚの間で１桁あたり１０点のプロットがされるように周波数を変化させて測定した。なお、振幅１０ｍＶの交流電圧の印加は、各電極の配置が完了した状態で、参照電極に対する評価対象物の鋼板の電位を測定し、その電位を中心として−５ｍＶ〜＋５ｍＶの範囲で電位を変化させることにより行った。そして、第１の周波数Ｆ_１を０．０２Ｈｚ、第２の周波数Ｆ_２を１ｋＨｚに設定し、Ｆ_１におけるインピーダンスＺ_１からＦ_２におけるインピーダンスＺ_２を差し引いて得られる評価値Ｚ_ａｌｌを求めた。評価値Ｚ_ａｌｌは、堆積物を鋼板に載せてすぐに求めた値と、堆積物を載せて２週間後の値と、３か月後の値の計３回の測定により求め、経時での腐食評価も行った。なお、第１の周波数Ｆ_１と、第２の周波数Ｆ_２は、この値に限定されず、腐食評価装置を構成する機器の種類や評価対象物の状態に応じて、安定して交流インピーダンスを測定できる値を設定すればよい。たとえば、第１の周波数Ｆ_１と第２の周波数Ｆ_２とが、１〜２桁程度離れていれば、得られる評価値Ｚ_ａｌｌによって十分に安定的に腐食評価が可能である。好ましくは、腐食評価装置において安定して交流インピーダンスを測定できる周波数範囲の下限の周波数を第１の周波数Ｆ_１とし、当該周波数範囲の上限の周波数を第２の周波数Ｆ_２とすればよい。

図５には、（１）〜（５）の鋼板について、堆積物をそれぞれ載せて測定した評価値Ｚ_ａｌｌを示したグラフを示す。図５に示すように、健全な防食塗膜が形成されている（５）の塗膜鋼板の場合には、Ｚ_ａｌｌが比較的高い値を示した。したがって、（５）の鋼板の場合は、堆積物が表面に堆積している状態でも腐食が進行しにくい状態が維持されていることが確認できた。そして、（５）から（１）の順番で、評価値Ｚ_ａｌｌが低下していることが確認できた。

また、経過時間が増加すると評価値Ｚ_ａｌｌが低下することから、腐食の進行度合いを評価することも可能である。例えば、初期の塗膜のＺ_ａｌｌは１０^４〜１０^５程度あったが、腐食の進行により１０〜１０^２程度まで低下した場合は塗膜の半分が剥離したことが推察され、腐食の進行度合いを評価することができる。

以上のように、本発明の実施例によれば、評価対象物の上に堆積物が堆積していても、正確に評価対象物の腐食の評価（腐食の進行のしやすさや腐食の進行度合いといった腐食に関する評価）が可能であることがわかる。
（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態を説明する。図６、本実施形態の腐食評価装置１００の構成を示す図である。図７は、（ａ）が図６に示した腐食評価装置１００の平面視（矢印Ａ方向視）における図であり、（ｂ）が図７（ａ）に示す矢印Ｂ−Ｂ位置での断面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。なお図７においては、交流インピーダンス測定部１２は表示していない。第１の実施形態で説明した構成と同じ構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施径形態の腐食評価装置１００は、対極４の構造が第１の実施形態と異なる。具体的には、本実施形態の対極４には、支持部としての４本の脚４２が配置されている。この脚４２は、インピーダンス測定時に、対極４と、作用極である鋼板５０と、の距離を所定距離において一定に保つために設けられる。

ここで、脚４２を備える理由について説明する。堆積物５２は一定量（例えば、塗膜に傷があれば、その傷が覆われる程度の量）以上堆積していれば腐食の進行に寄与する。しかし、一定量以上の堆積物５２が堆積している場合においては、堆積量がさらに増えたとしても堆積量の増大に伴って腐食がより進行しやすくなるわけではない。したがって、堆積物５２が一定量以上あれば、堆積物５２の厚みが厚くても薄くても、腐食の進行のしやすさにほとんど影響が及ばない。

一方で、対極４と鋼板５０との間の堆積物５２の堆積量が増えて対極４と鋼板５０との距離が離れれば離れるほど、交流インピーダンスは大きくなる。したがって、同じ堆積物５２が一定量以上堆積している場合においては、堆積物５２に起因する腐食の進行のしやすさは変わらないにも関わらず、堆積物５２の厚みに応じて対極４と鋼板５０との距離が変わってしまうと、測定される評価値Ｚ_ａｌｌに違いが生じてしまい、評価対象物の腐食評価を適切に行うことができない。

また、同じ条件で評価値Ｚ_ａｌｌを測定しないと、Ｚ_{ａｌｌ----}によって腐食の進行度合いを評価することも困難である。

そこで堆積物５２の上に配置される対極４が、鋼板５０（塗膜５０ａ）の表面から常に一定の距離の位置で支持されるように、本実施形態では対極４に脚４２を備える。この脚４２が配置されることにより、例えば、堆積物５２が脚４２の長さよりも厚く堆積していても、脚４２の先端が鋼板５０の表面に着くように対極４を押さえ付けるなどして対極４を設置すれば、堆積物５２の堆積量（厚み）によらず、常に対極４と鋼板５０との距離を一定に保つことができる。これにより、堆積物５２の多少に関わらず、評価対象物の腐食の進行のしやすさをより適切に評価することができる。

脚４２は、対極４と鋼板５０とが導通しないように絶縁体で形成されることが好ましい。また、上述のように、脚４２は対極４と鋼板５０との距離を一定に保つために配置されるので、評価対象物の鋼板５０と対極４が平行になるように形成されることが好ましい。また、図７（ａ）においては脚４２は円柱形状として示しているが、このような形状や構造に限定されず、角柱状でもよいし、テーパー形状でもよい。また、脚４２が延びる方向は、対極４に対して垂直方向でなくてもよい。また、脚４２の本数は、図７（ａ）においては、４本であるとして説明したが、これに限られず、対極４を支持できれば何本でもよい。脚４２は、少なくとも３本あれば、対極４を鋼板５０に対して一定の距離で支持することができる。

以上、本実施形態によれば、対極４に脚４２が配置されることにより、対極４を堆積物５２の上に配置した場合に、鋼板５０との距離が一定になるように配置することができる。したがって、堆積物５２の堆積量の多少に関わらず、適切に鋼板５０の腐食を評価（腐食の進行のしやすさや腐食の進行度合いといった腐食に関する評価を）することができる。
（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図８は、本実施形態の腐食評価装置１１０の構成を示す図である。図９は、（ａ）が図８に示した腐食評価装置１１０の平面視（矢印Ａ方向視）における図であり、（ｂ）が図９（ａ）に示す矢印Ｂ−Ｂ位置での断面図（Ｂ−Ｂ矢視図）である。なお図９においては、交流インピーダンス測定部１２は表示していない。第１および第２の実施形態で説明した構成と同じ構成については、同じ符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の腐食評価装置１１０は、第２の実施形態の腐食評価装置１００の変形例である。具体的には、本実施形態の腐食評価装置１１０は、対極４を鋼板５０から所定距離の位置において支持する支持部として、枠状の部材である囲い４４を備える。対極４を鋼板５０から所定距離の位置で支持する理由については、第２の実施形態において説明した理由と同様であるため、説明を省略する。

囲い４４は、対極４の縁部に沿って、対極４の縁部から対極４の厚み方向に延びるように形成される。囲い４４は、脚４２と同様に対極４と鋼板５０との導通を防ぐために絶縁体で形成されることが好ましい。

対極４を鋼板５０から所定距離の位置で支持する手段としての囲い４４は、対極４の下方に存在する堆積物５２全体を覆うことができる。そのため、たとえば、堆積物５２が流動性を有する場合など、外力によって堆積状態が極めて変化しやすいものである場合や、可塑性を有するものである場合にも、堆積物を一定の厚みで対極４の下方に保持できることにより、安定して交流インピーダンス測定ができるという効果が得られる。

以上、本実施形態によれば、第２の実施形態と同様に、対極４に囲い４２が配置されることにより、対極４を堆積物５２の上に配置した場合に、鋼板５０との距離が一定になるように配置することができる。したがって、堆積物５２の堆積量の多少に関わらず、適切に鋼板５０の腐食を評価（腐食の進行のしやすさや腐食の進行度合いといった腐食に関する評価を）することができる。

１、１００、１１０ 腐食評価装置
４ 対極
８ 参照電極
１２ 交流インピーダンス測定部
１４ ポテンシオガルバノスタット
１６ 周波数応答解析装置
１８ パーソナルコンピュータ
４２ 脚
４４ 囲い
５０ 鋼板
５０ａ 塗膜
５２ 堆積物

Claims (8)

1. 評価対象物上に堆積した堆積物上に第１の電極を配置し、前記堆積物中における前記評価対象物と接触しない位置に第２の電極を配置し、
   前記評価対象物と前記第１の電極との間に前記評価対象物と前記第２の電極との電位差に基づいて決定される交流電圧を印加し、前記評価対象物と前記第１の電極との間に流れる電流値から、前記評価対象物および前記堆積物の全体におけるインピーダンス値を求め、
   求められた前記インピーダンス値により前記評価対象物の腐食を評価することを特徴とする腐食評価方法。
2. 第１の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第１のインピーダンス値から、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第２のインピーダンス値を差し引いた値により、前記評価対象物の腐食を評価することを特徴とする請求項１に記載の腐食評価方法。
3. 前記インピーダンス値において、所定の周波数よりも高周波数領域におけるインピーダンス値が周波数の増加に伴って増加する場合は、周波数の増加に伴ってインピーダンス値が減少する場合に比べて、前記評価対象物の腐食が進行しやすい状態であると評価することを特徴とする請求項１または２に記載の腐食評価方法。
4. 評価対象物上に堆積した堆積物の上に配置される第１の電極と、
   前記堆積物中であって前記評価対象物に接触しない位置に配置される第２の電極と、
   前記評価対象物と前記第１の電極との間に前記評価対象物と前記第２の電極との電位差に基づいて決定される交流電圧を印加し、前記評価対象物と前記第１の電極との間に流れる電流値から前記評価対象物および前記堆積物の全体におけるインピーダンス値を求めるインピーダンス算出部と、
   前記インピーダンス算出部によって求められた前記インピーダンス値により、前記評価対象物の腐食の評価値を求める評価値算出部と、
   を備えることを特徴とする腐食評価装置。
5. 第１の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第１のインピーダンス値から、前記第１の周波数よりも高い第２の周波数の前記交流電圧を前記評価対象物と前記第１の電極との間に印加した際に求められる第２のインピーダンス値を差し引いた値が前記評価値であることを特徴とする請求項４に記載の腐食評価装置。
6. 前記第１の電極は、前記第１の電極の前記評価対象物に対向する対向面を前記評価対象物から所定距離の位置で支持する支持部を備えることを特徴とする請求項４または５に記載の腐食評価装置。
7. 前記支持部は、前記対向面から突き出た突出部材であることを特徴とする請求項６に記載の腐食評価装置。
8. 前記突出部材は、前記第１の電極の縁部から全周にわたって突き出る枠状の部材であることを特徴とする請求項７に記載の腐食評価装置。

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