JPH0697217B2 - 亜鉛めつき鋼の腐食寿命診断装置 - Google Patents

亜鉛めつき鋼の腐食寿命診断装置

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JPH0697217B2
JPH0697217B2 JP18079184A JP18079184A JPH0697217B2 JP H0697217 B2 JPH0697217 B2 JP H0697217B2 JP 18079184 A JP18079184 A JP 18079184A JP 18079184 A JP18079184 A JP 18079184A JP H0697217 B2 JPH0697217 B2 JP H0697217B2
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Description

【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、簡便でしかも、ほぼ非破壊で使用中の亜鉛め
っき鋼の腐食寿命を診断する装置に関する。
<従来の技術> 従来、亜鉛めっき鋼の腐食寿命を診断する装置として
は、渦電流を応用して亜鉛酸化物膜厚や亜鉛めっき膜厚
を測定するもの、あるいは亜鉛酸化物膜厚を静電容量に
より測定するものなどがある。
<発明が解決しようとする問題点> ところが、前記渦電流を利用する場合は大きな電源が必
要になるという欠点があり、また静電容量測定の場合に
は亜鉛めっき層が必ずしも平滑でないため誤差が大き
く、センサも精密なものとなるため取扱いに注意を要す
るという欠点があった。
このため、本発明は、上述の欠点に鑑み、渦電流を利用
せずまた静電容量の測定もしないで大電源を不要とし誤
差も少なく取扱いに注意を要する如きセンサも用いない
で、亜鉛めっき鋼の腐食寿命を診断する装置の提供を目
的とする。
<問題点を解決するための手段> 亜鉛めっき鋼表面に置かれた磁石と亜鉛めっき鋼との引
力に対して一定関係にあり上記亜鉛めっき鋼表面の亜鉛
酸化物膜厚と残存する亜鉛めっき膜厚との和を演算する
手段と、上記亜鉛めっき鋼表面と残存する亜鉛めっき膜
との間の電気絶縁抵抗に対して一定関係にある上記亜鉛
酸化物膜厚を演算する手段と、上記和から上記亜鉛酸化
物膜厚を差引いて上記残存する亜鉛めっき膜厚を演算す
る手段と、上記亜鉛酸化物膜厚から上記亜鉛めっき膜の
腐食速度を演算する手段と、この腐食速度にて上記残存
する亜鉛めっき膜厚を割ることによりその亜鉛めっき膜
が消失するまでの寿命を演算する手段と、この寿命を出
力する出力部とを有することを特徴とする。
<実 施 例> ここで、図を参照して本発明の実施例を説明する。第1
図は本発明実施例の構成図である。第1図において、A
は磁力センサ、Bは絶縁抵抗センサ、Cは磁力センサA
による膜厚計算部、Dは絶縁抵抗センサBによる膜厚計
算部、Eは各膜厚計算部C、D及び入力部Fからの信号
にて腐食速度と寿命を計算する寿命計算部、Gは出力部
である。かかる各部の構成、機能については以下に述べ
る。
第2図は磁力センサAの構成例および亜鉛めっき鋼を示
す断面図である。亜鉛めっき鋼のうち1は亜鉛の酸化物
膜(層)、2は亜鉛めっき膜(層)、3は鉄素地であ
り、磁力センサAのうち4はガイド用円筒、5は永久磁
石、6はワイヤ、7はロードセル、8は回転つまみ、9
は膜厚計算部Cへの信号線である。亜鉛めっき鋼は腐食
すると表面に亜鉛の酸化物層1が形成される。その下部
には残存する亜鉛めっき層2、鉄素地3が存在する。こ
のような状態である亜鉛めっき鋼表面上に磁力センサ
A、すなわちガイド用円筒4中に永久磁石5、ワイヤ
6、ロードセル7、回転つまみ8、信号線9を有する磁
石センサAを接触させる。永久磁石5はワイヤ6を介し
てロードセル7と直結されており、ロードセル7の外周
にはねじが切ってある。ロードセル7の外周のねじは回
転つまみ8の内周に切られたねじと対になっていて、回
転つまみ8がガイド用円筒4に回転だけ可能なように取
付けられているから、回転つまみ8を回転させることで
ロードセル7は円筒4中を上下に移動する。このような
磁力センサAを亜鉛めっき鋼に接触させるにあたって
は、つまみ8を回転させて第2図の下方へロードセル7
を移動させる。永久磁石5はガイド用円筒4中にあって
その動きはガイド用円筒4の円筒軸方向に規制されるも
のの固定されてはいないので、磁石5を下向きにしてお
けば、ロードセル7を下方に移動することで磁石5は円
筒下部4から出てくる。この出てきた磁石5の部分を持
って測定を行う亜鉛めっき鋼上に置けば、鉄素地3が強
磁性体であるために磁石5はその位置に固定される。ガ
イド用円筒4を磁石5にそって亜鉛めっき鋼上に押しつ
けると、ワイヤ6がたるんだ状態で第2図に示したよう
な状況となる。ここで、回転つまみ8をロードセル7が
亜鉛めっき鋼から遠のく方向へ移動するように回転させ
てやると、ワイヤ6はたるんだ状態から張りつめた状態
となり、回転つまみ8の回転力は、ロードセル7を上へ
引き上げる力となり、その力はワイヤ6を通して磁石5
を鉄素地3の表面から引き離す力となる。この時、磁石
5が引き合う力Fは、磁石5の磁界の強さをm1とし、亜
鉛酸化物層1の厚さと亜鉛めっき層2の厚さとの和をd
としてやると次の(1)式で示される。
ここで、εは真空の誘電率、μは鉄の透磁率であ
る。すなわち、引力Fは亜鉛酸化物層1と亜鉛めっき層
2のそれぞれの厚さの和(d)の二乗に反比例する。し
たがって、ロードセル7が上に移動しようとする力が、
磁石5が鉄素地3と引き合う力以上になると磁石5は亜
鉛めっき鋼表面から離れる。第3図はこの時のロードセ
ル7の出力を示した概念図であって、回転つまみ8を一
定速度で回転させた時のロードセル7の示す荷重値を縦
軸に、時間を横軸にとったものである。最初t1で示した
時間の間ロードセル7の示す値はしばらくほとんど0を
示す。これはワイヤ6のたるみがなくなるまでの期間で
ある。つづいて荷重が一定の割合で増加する期間t2があ
る。これはワイヤ6のたるみがなくなり、磁石5を上に
持ち上げようとする力がロードセル7に加っていること
を示している。なおこの間のロードセル7の第2図上方
への変位は、ほとんどがワイヤ6の弾性変形分に相当し
ている。t2の期間中荷重値は増加するが、(1)式で示
した引力を越えると、磁石5はガイド用円筒4上方に変
位していくため、荷重値は鉄素地3と磁石5との距離の
自乗に反比例して減少し(期間t3)、やがて一定値Pmag
を示す(期間t4)。t4の時点では、鉄素地3と磁石5が
離れすぎていて引力がほとんどなく、磁石5の重量に相
当するPmagのみが観察される。以上説明したようにロー
ドセル7の示す荷重値は変化するから、最大荷重値Pmax
を測ることで鉄素地3と磁石5が亜鉛めっき鋼表面上に
ある時の引力Fを測定できる。この引力は(1)式のF
に相当するので(1)式を用いることでdの値、即ち亜
鉛酸化物層1と亜鉛めっき層2との厚さの和dを求める
ことができる。(1)式は5の永久磁石の磁化の強さm1
によっても異る。第4図は本発明における磁力センサA
による引力(F=Pmax)測定の実施例であって、縦軸は
測定した引力F、横軸は和dの値を示している。第4図
関係を用いることで、本発明における磁石センサAによ
って亜鉛酸化物層1と亜鉛めっき層2の厚さの和dを求
めることができる。
第1図に示す膜厚計算部Cは磁力センサAにより得られ
た引力F=Pmaxを(1)式に代入して亜鉛酸化物層1と
亜鉛めっき層2のそれぞれの厚さの和dを演算する手段
である。磁力センサAによるロードセル7の出力値Pか
ら亜鉛酸化物層1と亜鉛めっき層2の厚さの和dを求め
るフローチャートを第5図に示す。スタート時にPo、Pm
ax、この初期値を設定し、ある時間間隔ごとにロードセ
ル7の出力値Piを読み取る。すなわち、一定時間ごとに
i=i+1となって次次とPiを読んでいく。(この一定
時間は第3図に示す時間t1、t2、t3より充分短い時間で
ある。)ある時点で読み取った出力値PiとPmaxとを比較
しPmaxの方が小さければPiをPmaxととし次のPiの読み取
りに移る。PmaxがPiより大きければ、PiがPmagと等しい
かを判定し、等しくなければ次のPi値読取りへ、等しけ
れば第4図の関係を用いてdの値を計算しその値を寿命
計算部Eへ送信する。すなわち、第3図に示す波形の山
Pmaxを得て立下がり、PmagになったときPmaxにより厚さ
の和dの計算を行なうものである。ここで、第5図のス
テップ中係数Kは であって磁気センサA個々に固有の値である。
第6図は絶縁抵抗センサBの実施例および亜鉛めっき鋼
を示す断面図であってセンサBのうち10は電極板、11は
絶縁性のバネ、12はナイフエッジ付電極、13は直流電
源、14は電流計、15は電流計の出力線である。亜鉛酸化
物1は基本的には絶縁物であるが、水和物等を形成して
いるために見掛け上の比抵抗が存在する。一方、亜鉛め
っき層2および鉄素地3も導体であるために比抵抗が存
在するが、亜鉛酸化物1が10Ω・cm程度てあるのに対
し、亜鉛と鉄は10-6Ω.cmと6ケタも異っている。その
ため、第6図の電極板10とナイフエッジ付の電極12との
間で抵抗値を測定すると、抵抗値はほとんどが亜鉛酸化
物層1の抵抗となる。ナイフエッジ付の電極12は先端が
ナイフエッジとなっていてこれに手で圧力をかけること
で容易に亜鉛めっき層2に接触する構造となっている。
第7図は1cm2の広さをもつ電極板10を用いて測定した時
の実施例であって、縦軸に抵抗値、横軸に亜鉛酸化物層
1の厚さを示している。この関係は亜鉛酸化物層1の表
面に水滴が付着していない場合にのみ成立する。従っ
て、電極板10をバネ11によって表面に押しつけ、ナイフ
エッジ付の電極12を手でおさえつけて亜鉛めっき層1に
接触させ直流定電圧電源13により電極板10と電極12の間
に電圧をかけ電流計14の出力を読むことで抵抗値が求ま
り、第7図の関係から亜鉛酸化物1の厚さd1が求められ
る。
第1図に示す膜厚計算部Dは絶縁抵抗センサBにより得
られた抵抗値を第7図に示す特性にあてはめ膜厚d1を演
算する手段である。このとき、第7図の特性は一実験例
であり、他の実験方法によれば別の係数(第7図では5.
8)となるが、抵抗値Rと膜厚d1とは比例関係になるこ
とは判明している。
第8図は抵抗センサBによる亜鉛酸化物1の膜厚計算の
フローチャートを示す。抵抗センサBによる測定を開始
すると、直流定電圧電源13(電圧V)をオンにする。こ
の時の電流計14の出力値(I)を読み取り、R=V/Iに
より抵抗値Rを求める。このRの値から、第7図の関係
を用いて、d1=S×R/5.8(Ω)、(但しSは10の電極
板の面積である)の式で亜鉛酸化物層の厚さd1を求め、
d1を寿命計算部Eに送信する。
寿命計算部Eには、入凌部Fから測定しようとする亜鉛
めっき鋼の設置年数yが入力され、また膜厚計算部C、
Dからは亜鉛酸化物層1と亜鉛めっき層2の厚さの和d
と、亜鉛酸化物層1の厚さd1とが入力される。そして、
この寿命計算部Eでは、係数をかけた前述の年数で亜鉛
酸化物層1を割ることで腐食速度vを得る機能と、この
腐食速度vで残存する亜鉛めっき層の厚さd2を割ること
で残存寿命lを得る機能とを有する。
第9図に寿命計算部Eの計算フローチャートを示す。計
算は膜厚部からの送信を受けたかの確認からはじまり受
信すると入力部から測定しようとする亜鉛めっき鋼の設
置年数yを要求する。この値を受けとると、v=d1/1.1
yからこれまでの腐食速度を計算する。ここで係数1.1を
用いるのは亜鉛が腐食すると厚さが1.1倍に膨張するた
めである。一方、残存している亜鉛めっき層2の厚さを
d2とすれば、d2=d−d1であるから、亜鉛めっき層2が
消耗するまでの寿命lはl=d2/vで求められる。亜鉛め
っき鋼ではめっき層がなくなると急激に腐食速度が速く
なるから、このlを亜鉛めっき鋼の寿命と考えてよい。
ここで求めた、v、lを出力部に表示して本装置の動作
は終了する。
<発明の効果> 以上説明したように本発明によれば、渦電流による大電
源も用いず、静電容量測定の如き誤差も生ぜずセンサも
精密で取扱いに注意を要するものも不要となり、簡便に
寿命を得ることができかつほぼ非破壊で求められるとい
う利点がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第9図は本発明の実施例で、第1図は全体
の構成を示すブロック図、第2図は磁力センサを主に示
す断面図、第3図はロードセル出力の経時変化を示す波
形図第4図は引力と厚さとの特性線図、第5図は膜厚計
算部のフローチャート、第6図は絶縁抵抗センサを主に
示す断面図、第7図は抵抗値に対する特性線図、第8図
膜厚計算部のフローチャート、第9図は寿命計算部のフ
ローチャートである。 図中、 Aは磁力センサ、 Bは絶縁抵抗センサ、 C、Dは膜厚計算部、 Eは寿命計算部、 Fは入力部、 Gは出力部、 1は酸化物層、 2は亜鉛めっき層、 3は鉄素地、 7はロードセル、 5は永久磁石、 10は電極板、 12はナイフエッジ付電極、 vは腐食速度、 lは残存寿命である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 増田 順一 東京都武蔵野市緑町3丁目9番11号 日本 電信電話公社武蔵野電気通信研究所内 (72)発明者 有田 紀史雄 東京都武蔵野市緑町3丁目9番11号 日本 電信電話公社武蔵野電気通信研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】亜鉛めっき鋼表面に置かれた磁石と亜鉛め
    っき鋼との引力に対して一定関係にあり上記亜鉛めっき
    鋼表面の亜鉛酸化物膜厚と残存する亜鉛めっき膜厚との
    和を演算する手段と、上記亜鉛めっき鋼表面と残存する
    亜鉛めっき膜との間の電気絶縁抵抗に対して一定関係に
    ある上記亜鉛酸化物膜厚を演算する手段と、上記和から
    上記亜鉛酸化物膜厚を差引いて上記残存する亜鉛めっき
    膜厚を演算する手段と、上記亜鉛酸化物膜厚から上記亜
    鉛めっき膜の腐食速度を演算する手段と、この腐食速度
    にて上記残存する亜鉛めっき膜厚を割ることによりこの
    亜鉛めっき膜が消失するまでの寿命を演算する手段と、
    この寿命を出力する出力部とを有する亜鉛めっき鋼の腐
    食寿命診断装置。
JP18079184A 1984-08-31 1984-08-31 亜鉛めつき鋼の腐食寿命診断装置 Expired - Fee Related JPH0697217B2 (ja)

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JP5833536B2 (ja) * 2012-12-19 2015-12-16 日本電信電話株式会社 腐食速度測定方法
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