JP6299794B2 - 腐食センサの設計方法および腐食センサの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、腐食センサの設計方法および腐食センサの製造方法に関する。

社会資本である、橋梁、港湾、建築物などの鋼構造物や、自動車、列車などの鋼構造体を安全に長期間使用することは極めて重要なことであるが、これらの鋼構造物、鋼構造体には、劣化などの問題がある。劣化の主な原因の１つに腐食があり、腐食に対する耐久性は、耐食材料設計、防食仕様・方法、保守管理により決まる。鋼構造物、鋼構造体の劣化を防ぐまたは遅らせるために、これらを適切に行うには、鋼構造物、鋼構造体の腐食量を正確に把握することが重要となる。
腐食量を測定する技術としては、電気抵抗式の腐食センサが知られている（例えば、非特許文献１を参照）。電気抵抗式の腐食センサは、センサ部の鉄または鉄合金として腐食量の評価対象を用い、腐食による電気抵抗値の増加量から腐食量を求める。

Ｔ．Ｐｒｏｓｅｋ、外２名、「Ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ」、２０１４年５月、第６５巻、第５号、ｐ．４４８−４５６

本発明者らが電気抵抗式の腐食センサについて検討した結果、センサ部として用いる鉄または鉄合金の当初厚さを適切に設定することが困難な場合があることを見出した。すなわち、センサ部の当初厚さが薄すぎるとセンサ部が全て腐食して測定が不能になってしまう場合があり、その一方で、センサ部の当初厚さが厚すぎると測定精度が劣る場合があることを見出した。

本発明は、以上の点を鑑みてなされたものであり、電気抵抗式の腐食センサにおけるセンサ部の当初厚さとして適切な厚さを設定できる、腐食センサの設計方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、特定の定数を用いることで、センサ部の当初厚さを適切に設定できることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下の［１］〜［２］を提供する。
［１］腐食センサの設計方法であって、上記腐食センサが、任意の環境に曝露されて腐食により厚さ方向に減肉する鉄または鉄合金からなるセンサ部、および、上記任意の環境から遮断される鉄または鉄合金からなる参照部を備え、上記参照部の電気抵抗値、および、上記センサ部の電気抵抗値に基づいて上記センサ部の腐食量を測定する、電気抵抗式の腐食センサであり、上記センサ部の当初厚さとして後述する式（Ｉ）を満たす厚さを設定する、腐食センサの設計方法。
［２］任意の環境に曝露されて腐食により厚さ方向に減肉する鉄または鉄合金からなるセンサ部、および、上記任意の環境から遮断される鉄または鉄合金からなる参照部を備え、上記参照部の電気抵抗値、および、上記センサ部の電気抵抗値に基づいて上記センサ部の腐食量を測定する、電気抵抗式の腐食センサを製造する、腐食センサの製造方法であって、上記［１］に記載の腐食センサの設計方法よって上記センサ部の当初厚さを設定する、腐食センサの製造方法。

本発明によれば、電気抵抗式の腐食センサにおけるセンサ部の当初厚さとして適切な厚さを設定できる、腐食センサの設計方法を提供することができる。

図１（Ａ）は、電気抵抗式の腐食センサの一例を模式的に示す平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図２（Ａ）は、鉄Ａ（当初厚さ：２５μｍ）の測定結果を示すグラフであり、図２（Ｂ）は、鉄Ｂ（当初厚さ：２５０μｍ）の測定結果を示すグラフである。 図３は、実験例Ｉの湿度環境を示すグラフである。 図４は、実験例Ｉの腐食深さの経時変化を示すグラフである。 図５（Ａ）は、実験例Ｉ−１の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図５（Ｂ）は、実験例Ｉ−１の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフである。 図６（Ａ）は、実験例Ｉ−２の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、実験例Ｉ−２の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフである。 図７（Ａ）は、実験例Ｉ−３の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、実験例Ｉ−３の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフである。 図８（Ａ）は、実験例Ｉ−４の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、実験例Ｉ−４の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明は、腐食センサの設計方法の説明だけでなく、腐食センサの製造方法の説明も兼ねる。
まず、電気抵抗式の腐食センサの構造について、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に基づいて説明する。なお、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に基づいて説明する腐食センサは一例であり、腐食センサはこれに限定されるものではない。

図１（Ａ）は、電気抵抗式の腐食センサの一例を模式的に示す平面図である。図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。電気抵抗式の腐食センサ１は、任意の環境に曝露されるセンサ部１１と、センサ部１１が曝露される任意の環境から遮断される参照部２１とを有する。センサ部１１および参照部２１は、共に鉄または鉄合金からなり、平板状の基板３１の一面上に、絶縁シート４１を介して、並列配置されている。

なお、センサ部１１が曝露される「任意の環境」は、センサ部１１が腐食するような環境である「腐食環境」を含む、各種の環境を内包した概念である。すなわち、腐食センサ１は、センサ部１１が腐食する腐食環境で使用されることはもちろん、センサ部１１が腐食しない環境で使用されてもよい。

図１（Ｂ）に示すように、センサ部１１および参照部２１の断面は、所定の厚さを有する矩形（正方形を含む）である。センサ部１１および参照部２１の両側面は、絶縁性の樹脂５１で覆われ、さらに、参照部２１の上面は、絶縁性のカバー６１で覆われている。

すなわち、図１（Ｂ）に示すように、腐食センサ１を断面視した場合、矩形である参照部２１の両側面および上下面は各部材で覆われている。このため、腐食センサ１が任意の環境下にあっても、参照部２１は、この任意の環境から遮断される。
その一方で、センサ部１１の上面は、カバー６１で覆われていない。すなわち、図１（Ｂ）に示すように、腐食センサ１を断面視した場合、矩形であるセンサ部１１の両側面および下面は各部材で覆われているが、上面は露出している。このため、腐食センサ１が任意の環境下にある場合、センサ部１１の上面は、この任意の環境に曝露される。腐食センサ１が特に腐食環境下にある場合は、上面が曝露されたセンサ部１１は、その厚さ方向（上面側から下面側に向かう方向）に腐食が進行する。

なお、基板３１としては、例えば、ステンレス鋼板が挙げられるが、これに限定されるものではない。
基板３１上に配置される絶縁シート４１の材料としては、特に限定されず、従来公知の材料を使用でき、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等のポリエステルが挙げられる。絶縁シート４１の厚さ（図１（Ｂ）中の上下方向の長さ（以下、同様））は、例えばステンレス鋼板である基板３１と鉄または鉄合金であるセンサ部１１および参照部２１とを絶縁できる厚さであればよく、例えば、２０〜２００μｍが挙げられる。

樹脂５１の材料としては、特に限定されず、従来公知の材料を使用でき、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロンなどが挙げられる。樹脂５１の厚さは、センサ部１１および参照部２１の厚さに準ずる。

カバー６１の材料としては、特に限定されず、従来公知の材料を使用でき、例えば、ゴム、塗料などが挙げられ、耐候性を有するものが好ましい。カバー６１の厚さは、特に限定されないが、例えば、０．１〜１０ｍｍが挙げられる。

センサ部１１を構成する鉄または鉄合金は、腐食量を測定する対象から選択され、特に限定されるものではない。なお、参照部２１を構成する鉄または鉄合金としては、センサ部１１を構成する鉄または鉄合金と同じ材料であることが好ましい。

センサ部１１および参照部２１を構成する鉄または鉄合金は、電気抵抗値の変化が測定されるため、一定の長さを持った長尺状の形状であることが好ましく、例えば、図１（Ａ）に示すように、一定間隔で屈曲した蛇行形状が挙げられる。
このとき、センサ部１１の長さ（全長）は、例えば、３０〜５００ｍｍが挙げられる。また、図１（Ｂ）に示すようにセンサ部１１を断面視した場合において、その幅は、例えば、１〜１０ｍｍが挙げられる。なお、これら数値範囲の下限は腐食センサ１の測定精度の観点から、上限は腐食センサ１の取り扱いの利便性の観点からそれぞれ決定される。厚さについては後述する。
参照部２１の形状は、センサ部１１と同形状であることが好ましい。
そして、センサ部１１と参照部２１とは、例えば、図１（Ａ）に示すように、連続した一連の長尺状の鉄または鉄合金であってもよい。この場合、センサ部１１および参照部２１を構成する一連の鉄または鉄合金の両端に電流源７１が接続され、センサ部１１の両端に電圧測定部８１が接続され、参照部２１の両端に電圧測定部９１が接続される。

このような腐食センサ１において、電流源７１から定電流を流し、電圧測定部８１および電圧測定部９１で電圧を測定することにより、センサ部１１および参照部２１の各々の電気抵抗値を求める。
このとき、センサ部１１は、任意の環境に曝露されることにより次第に腐食が進行した場合、センサ部１１の電気抵抗値は、当初の値から次第に増大する。一方で、参照部２１はセンサ部１１が曝露されている任意の環境から遮断されているため、腐食は進行せず、参照部２１の電気抵抗値は、基本的には当初の値から不変である。

なお、センサ部１１の腐食の進行と電気抵抗値の増大とが関係している理由は、一般的には、以下のように考えられている。
センサ部１１を構成する鉄または鉄合金は、腐食が進行するに伴い、任意の環境に曝露されている領域を起点にして厚さ方向に減肉する。減肉分の鉄または鉄合金は、表面から失われるか、または、腐食生成物に置き換わって表面に残存する。この腐食生成物は、不導体、または、導電体であったとしても元の鉄または鉄合金と比較して導電性が非常に低いものとなることが多い。結果として、腐食による電気抵抗値の増大は、センサ部１１を構成する鉄または鉄合金の減肉によるものと見なされることが一般的である。

このようにして、腐食センサ１においては任意の一定間隔でセンサ部１１および参照部２１の電気抵抗値を求め、求めた電気抵抗値に基づいてセンサ部１１の腐食量（腐食深さ）を測定（換算）する。より詳細には、腐食量の換算式は、下記式（１）で表される。
ＣＤ＝ｔ_ｉｎｉｔ｛（Ｒ_{ｒｅｆ，ｉｎｉｔ}／Ｒ_{ｓｅｎｓ，ｉｎｉｔ}）−（Ｒ_ｒｅｆ／Ｒ_ｓｅｎｓ）｝ … （１）
ＣＤ：腐食量（腐食深さ）［μｍ］
ｔ_ｉｎｉｔ：センサ部の当初厚さ［μｍ］
Ｒ_{ｒｅｆ，ｉｎｉｔ}：参照部の当初の電気抵抗値［Ω］
Ｒ_{ｓｅｎｓ，ｉｎｉｔ}：センサ部の当初の電気抵抗値［Ω］
Ｒ_ｒｅｆ：参照部の測定時の電気抵抗値［Ω］
Ｒ_ｓｅｎｓ：センサ部の測定時の電気抵抗値［Ω］

次に、鉄または鉄合金からなるセンサ部１１の当初厚さについて説明する。
まず、センサ部１１の当初厚さの下限値について説明する。センサ部１１の当初厚さが薄いと、腐食量がセンサ部１１の当初厚さに達する（つまり、センサ部１１が全て腐食する）ことで腐食量の測定が不能になってしまう場合があることから、厚い方が好ましい。

本発明者らが検討した結果、鉄または鉄合金の腐食には、その鉄または鉄合金が曝露される任意の環境の平均気温および海塩粒子量が、他の要因よりも大きな影響を与えることを見出した。
ここで、海塩粒子量は、ＩＳＯ９２２３で規定されている環境因子の１種であり、下記第２表に示すように、Ｓ_０〜Ｓ_３の４つのカテゴリに分類される。なお、海塩粒子とは、大気中に含まれるエアロゾル粒子の一種であって、海洋や塩湖の水（海水）に由来する塩分からなる微粒子のことである。

本発明者らは更に検討を重ねることで、鉄または鉄合金が曝露される任意の環境の平均気温と、その任意の環境の海塩粒子量のカテゴリ（Ｓ_０〜Ｓ_３）と応じて決定される、下記第１表に示す定数ｋを見出した。
なお、この定数ｋは、本発明者らが、腐食センサ１を用い、約１０箇所の地域（海岸や、海から１００ｋｍ程度離れた山中など）でサンプリングした結果得られた数値である。このサンプリングは、１箇所につき１０分間隔で行い、その期間は、３ヶ月から最長で２年間に渡った。また、１箇所でのサンプル数は、複数（例えば２０サンプル）であった。

本発明者らは、上記第１表に示す定数ｋと、腐食量の測定を予定している期間（測定期間）（Ｔ_ｄ［日］）とを掛け合わせることで得られる数値（＝ｋＴ_ｄ）以上の値を、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ［μｍ］）として設定した。そして、検討を重ねた結果、このように設定することで、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ［μｍ］）を、測定期間（Ｔ_ｄ）の終了時点における腐食量（腐食深さ）よりも厚くできることを見出した。

次に、センサ部１１の当初厚さの上限値について説明する。
上記式（１）では、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）に電気抵抗値の変化分を掛け合わせているため、センサ部１１の当初厚さが厚いほど測定精度が劣る（誤差が大きくなる）。このような観点からは、センサ部１１の当初厚さは、できる限り薄く設定することが好ましい。

ここで、本発明者らは、図１（Ａ）および図１（Ｂ）に基づいて説明した電気抵抗式の腐食センサ１を用いて、測定結果のバラツキを調査した。センサ部１１および参照部２１の鉄または鉄合金として、鉄Ａ（当初厚さ：２５μｍ）、および、鉄Ｂ（当初厚さ：２５０μｍ）を用い、気温３０℃で相対湿度３０％である乾燥環境（すなわち、センサ部１１の腐食が進行せず測定結果のバラツキのみ調査可能な環境）に腐食センサ１を曝露した。腐食センサ１のその他の条件等は、後述する実験例Ｉに準ずる。なお、測定期間（Ｔ_ｄ）は１８０分間（１／８日）、測定間隔（Ｔ_ｉ）は１分間（１／１４４０日）とした。結果を、図２（Ａ）〜図２（Ｂ）のグラフに示す。

図２（Ａ）は、鉄Ａ（当初厚さ：２５μｍ）の測定結果を示すグラフであり、図２（Ｂ）は、鉄Ｂ（当初厚さ：２５０μｍ）の測定結果を示すグラフである。横軸に測定期間（Ｔ_ｄ［ｍｉｎ］）を示し、左縦軸に腐食深さ（ＣＤ［μｍ］）を示し、右横軸にバラツキを示している。バラツキは、測定される腐食深さ（ＣＤ［μｍ］）の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ［μｍ］）に対する割合（（ＣＤ／ｔ_ｉｎｉｔ）×１００）であり、単位は「％」である。
図２（Ａ）〜図２（Ｂ）のグラフに示す結果から、鉄または鉄合金の当初厚さに依らず、測定結果のバラツキは約±０．１％ということが分かる。

ところで、腐食深さの測定結果にバラツキがあったとしても、少なくとも、測定間隔（Ｔ_ｉ）ごとに測定される腐食深さ（ＣＤ［μｍ］）が経時的に減少しないこと、換言すれば、任意の測定期間（Ｔ_ｄ）で腐食速度が負の値にならないことが望まれる。
本発明者らは、上記バラツキに基づく値「１０００」に、上記第１表に示す定数ｋと腐食量の測定間隔（Ｔ_ｉ［日］）との積を掛け合わせることで得られる数値（＝１０００ｋＴ_ｉ）以下の値を、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ［μｍ］）として設定した。そして、検討を重ねた結果、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ［μｍ］）を、このように設定することで、測定される腐食深さ（腐食量）が経時的に減少せずに測定精度に優れることを見出した。

以上のことから、センサ部１１の当初厚さとして下記式（Ｉ）を満たす厚さを設定する。これにより、センサ部１１の当初厚さとして適切な厚さを設定できる。
ｋＴ_ｄ≦ｔ_ｉｎｉｔ≦１０００ｋＴ_ｉ …（Ｉ）
ｔ_ｉｎｉｔ：センサ部の当初厚さ［μｍ］
Ｔ_ｄ：センサ部の腐食量を測定する測定期間［日］
Ｔ_ｉ：センサ部の腐食量を測定する測定間隔［日］
ｋ：センサ部が曝露される任意の環境における平均気温と海塩粒子量のカテゴリＳ_０〜Ｓ_３（ＩＳＯ９２２３）とに応じて決定される上記第１表に記載の定数

以下に、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実験例Ｉ＞
図１（Ａ）および図１（Ｂ）に基づいて説明した電気抵抗式の腐食センサ１を作製し、腐食深さの経時変化を測定した。
センサ部１１および参照部２１を構成する一連の鉄または鉄合金としては、鉄Ａ（当初厚さｔ_ｉｎｉｔ：２５μｍ）および鉄Ｂ（当初厚さｔ_ｉｎｉｔ：２５０μｍ）を用いた。その他の条件として、幅：３ｍｍ、全長：７０ｍｍとした。
腐食センサ１の作製は、まず、ステンレス鋼板である基板３１（５０ｍｍ×７０ｍｍ）上に、ポリエチレンテレフタレートからなる絶縁シート４１（デュポン社製のマイラーシート、厚さ：３０μｍ）を配置し、その上に、センサ部１１および参照部２１を配置した。絶縁シート４１上に、エポキシ樹脂である樹脂５１を、センサ部１１および参照部２１の厚さ分だけ平坦に敷き詰めて、センサ部１１および参照部２１の両側面を覆った。さらに、参照部２１の上面を覆うようにして、耐候性のゴム製のカバー１６１（厚さ：３ｍｍ）を配置した。

作製した腐食センサ１を、気温５０℃に保持され、かつ、３時間ごとに相対湿度が図３のグラフに示すように段階的に下がる湿度環境（恒温恒湿器により与えられる）に３０時間曝露した。
図３は、実験例Ｉの湿度環境を示すグラフであり、横軸に測定期間（Ｔ_ｄ［ｈ］）を示し、縦軸に相対湿度（ＲＨ［％］）を示している。腐食センサ１には、事前に、人工海塩をスプレー噴霧により１００ｍｇ／ｍ^２付着させた。上記付着量は、海塩粒子量のカテゴリ（ＩＳＯ９２２３）のＳ_１に相当する。

気温５０℃で海塩粒子量のカテゴリがＳ_１であるから、上記第１表に記載の定数ｋとして「３」が選択される。また、測定期間（Ｔ_ｄ）は、３０時間であるから、３０／２４［日］となる。
したがって、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）の下限値としては、上記式（Ｉ）の左辺から、ｋ×Ｔ_ｄ＝３×（３０／２４）＝３．７５μｍが設定される。鉄Ａおよび鉄Ｂの当初厚さ（２５μｍおよび２５０μｍ）は、いずれも、このように設定された下限値（３．７５μｍ）以上の厚さである。

図４は、実験例Ｉの腐食深さの経時変化を示すグラフであり、横軸に測定期間（Ｔ_ｄ［ｈ］）を示し、縦軸に腐食深さ（ＣＤ［μｍ］）を示している。鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）と鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）とで、腐食深さの大まかな変化は一致しているが、鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）と比較して、鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）は、アーティファクト（ａｒｔｉｆａｃｔ）が少ないことが見て取れる。

次に、実験例Ｉについて、腐食深さの測定間隔（Ｔ_ｉ［日］）を１／１４４０（１分間）、１／１４４（１０分間）、１／２４（１時間）、および、１／８（３時間）の４種に変化させた際の、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）の上限値について検討した。

＜実験例Ｉ−１：Ｔ_ｉ＝１／１４４０（１分間）の場合＞
実験例Ｉ−１では、上記式（Ｉ）の右辺から、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）の上限値として、１０００×３×（１／１４４０）＝２．１μｍが設定されるが、鉄Ａおよび鉄Ｂの当初厚さ（２５μｍおよび２５０μｍ）は、いずれもこの値を超えている。
ここで、測定間隔Ｔ_ｉ＝１／１４４０で測定される腐食深さの変化から、腐食速度（ＣＲ［ｍｍｙ^−１］）を算出した。腐食速度が負の値になった場合には、測定された腐食深さが、その前に測定された腐食深さよりも小さいことになり、腐食現象として矛盾しており、測定精度の点で不十分と判断される。
図５（Ａ）は、実験例Ｉ−１の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図５（Ｂ）は、実験例Ｉ−１の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、横軸に測定期間（Ｔ_ｄ［ｈ］）を示し、縦軸に腐食速度（ＣＲ［ｍｍｙ^−１］）を示している（以下同様）。
図５（Ａ）および図５（Ｂ）に示すように、両グラフともに、腐食速度が負の値を示す期間があり、腐食現象として矛盾し、測定精度が不十分であることが分かった。特に、図５（Ｂ）に示すように、鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）を用いた場合においては、腐食速度の相対湿度依存性すら見て取れなかった。

＜実験例Ｉ−２：Ｔ_ｉ＝１／１４４（１０分間）の場合＞
実験例Ｉ−２では、上記式（Ｉ）の右辺から、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）の上限値として、１０００×３×（１／１４４）＝２１μｍが設定されるが、鉄Ａおよび鉄Ｂの当初厚さ（２５μｍおよび２５０μｍ）は、いずれもこの値を超えている。
図６（Ａ）は、実験例Ｉ−２の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図６（Ｂ）は、実験例Ｉ−２の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフである。
図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、両グラフともに、腐食速度が負の値を示す期間があり、測定精度が不十分であることが分かる。ただし、図６（Ａ）に示すように、鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）を用いた場合においては、腐食速度が非常に小さい領域において腐食速度が負の値になるのみに留まった。

＜実験例Ｉ−３：Ｔ_ｉ＝１／２４（１時間）の場合＞
実験例Ｉ−３では、上記式（Ｉ）の右辺から、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）の上限値として、１０００×３×（１／２４）＝１２５μｍが設定される。鉄Ｂの当初厚さ（２５０μｍ）は１２５μｍを超えているが、鉄Ａの当初厚さ（２５μｍ）は１２５μｍ以下を満たしている。
図７（Ａ）は、実験例Ｉ−３の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図７（Ｂ）は、実験例Ｉ−３の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフである。
図７（Ｂ）に示すように、鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）を用いた場合においては、腐食速度が負の値を示す期間があった。これに対して、図７（Ａ）に示すように、鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）を用いた場合においては、測定期間（Ｔ_ｄ）中、腐食速度は負の値を示さず、測定精度に優れるものと評価できる。

＜実験例Ｉ−４：Ｔ_ｉ＝１／８（３時間）の場合＞
実験例Ｉ−４では、上記式（Ｉ）の右辺から、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）の上限値として、１０００×３×（１／８）＝３７５μｍが設定されるが、鉄Ａおよび鉄Ｂの当初厚さ（２５μｍおよび２５０μｍ）は、共に、３７５μｍ以下を満たしている。
図８（Ａ）は、実験例Ｉ−４の鉄Ａ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５μｍ）の腐食速度を示すグラフであり、図８（Ｂ）は、実験例Ｉ−４の鉄Ｂ（ｔ_ｉｎｉｔ＝２５０μｍ）の腐食速度を示すグラフである。
図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、両グラフともに、測定期間（Ｔ_ｄ）中、腐食速度は負の値を示さず、測定精度に優れるものと評価できる。

なお、実験例Ｉ−１〜Ｉ−４では、測定期間（Ｔ_ｄ）である３０時間経過後においても、センサ部１１は残存しており、測定期間（Ｔ_ｄ）の途中で全て腐食して測定不能になってしまうことはなかった。

以上のことから、センサ部１１の当初厚さとして上記式（Ｉ）を満たす厚さを設定することで、測定精度に優れ、かつ、測定期間（Ｔ_ｄ）の経過終了時点で残存する適切な厚さにできることが分かった。

＜実験例ＩＩ＞
実験例Ｉ（実験例Ｉ−１〜Ｉ−４）では定数ｋを固定した条件で検討したが、次に、測定期間Ｔ_ｄ、および、測定間隔Ｔ_ｉを固定した条件で、定数ｋを変化させた場合について検討を行った。結果を下記第３表〜第８表に示す。
腐食センサ１が曝露される環境の気温として７℃、１２℃、１７℃、２３℃、２７℃および３５℃を選択し、各気温で腐食センサ１には事前に海塩粒子量のカテゴリがＳ_０〜Ｓ_３になるように人工海塩をスプレー噴霧し、鉄または鉄合金として、鉄Ａ（当初厚さｔ_ｉｎｉｔ：２５μｍ）および鉄Ｂ（当初厚さｔ_ｉｎｉｔ：２５０μｍ）以外に、鉄Ｃ（当初厚さｔ_ｉｎｉｔ：１０μｍ）および下記第９表に示す化学組成（残部はＦｅ）の鉄合金（当初厚さｔ_ｉｎｉｔ：２５０μｍ）を用いた。
上記以外は、実験例Ｉ−４と同様にして、腐食速度を測定した。測定期間（Ｔ_ｄ）中に腐食速度が負の値を示さなかった場合には、測定精度に優れるものとして下記表中の「精度」の欄に「○」を記載し、測定期間（Ｔ_ｄ）中に腐食速度が負の値を示した場合には、測定精度が不十分であるものとして「×」を記載した。
また、測定期間（Ｔ_ｄ）である３０時間経過後において、センサ部１１が残存していた場合には下記表中の「残存」の欄に「○」を記載し、残存していなかった場合には「×」を記載した。

上記第３表〜第８表に示す結果からも、センサ部１１の当初厚さ（ｔ_ｉｎｉｔ）として上記式（Ｉ）を満たす厚さを設定することで、測定精度に優れ、かつ、測定期間（Ｔ_ｄ）の経過終了時点で残存する適切な厚さにできることが分かった。

１：腐食センサ
１１：センサ部
２１：参照部
３１：基板
４１：絶縁シート
５１：樹脂
６１：カバー
７１：電流源
８１：電圧測定部
９１：電圧測定部

Claims (2)

1. 腐食センサの設計方法であって、
   前記腐食センサが、任意の環境に曝露される鉄または鉄合金からなるセンサ部、および、前記任意の環境から遮断される鉄または鉄合金からなる参照部を備え、前記参照部の電気抵抗値、および、前記センサ部の電気抵抗値に基づいて前記センサ部の腐食量を測定する、電気抵抗式の腐食センサであり、
   前記センサ部の当初厚さとして下記式（Ｉ）を満たす厚さを設定する、腐食センサの設計方法。
   ｋＴ_ｄ≦ｔ_ｉｎｉｔ≦１０００ｋＴ_ｉ …（Ｉ）
   ｔ_ｉｎｉｔ：前記センサ部の当初厚さ［μｍ］
   Ｔ_ｄ：前記センサ部の腐食量を測定する測定期間［日］
   Ｔ_ｉ：前記センサ部の腐食量を測定する測定間隔［日］
   ｋ：前記センサ部が曝露される任意の環境における平均気温と海塩粒子量のカテゴリＳ_０〜Ｓ_３（ＩＳＯ９２２３）とに応じて決定される下記第１表に記載の定数
   
2. 任意の環境に曝露される鉄または鉄合金からなるセンサ部、および、前記任意の環境から遮断される鉄または鉄合金からなる参照部を備え、前記参照部の電気抵抗値、および、前記センサ部の電気抵抗値に基づいて前記センサ部の腐食量を測定する、電気抵抗式の腐食センサを製造する、腐食センサの製造方法であって、
   請求項１に記載の腐食センサの設計方法よって前記センサ部の当初厚さを設定する、腐食センサの製造方法。