JPH10183385A - 地表及び土中包気帯用耐食性鋼材及びその製造方法 - Google Patents
地表及び土中包気帯用耐食性鋼材及びその製造方法Info
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- JPH10183385A JPH10183385A JP34868196A JP34868196A JPH10183385A JP H10183385 A JPH10183385 A JP H10183385A JP 34868196 A JP34868196 A JP 34868196A JP 34868196 A JP34868196 A JP 34868196A JP H10183385 A JPH10183385 A JP H10183385A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L—PIPES; JOINTS OR FITTINGS FOR PIPES; SUPPORTS FOR PIPES, CABLES OR PROTECTIVE TUBING; MEANS FOR THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16L58/00—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation
- F16L58/02—Protection of pipes or pipe fittings against corrosion or incrustation by means of internal or external coatings
- F16L58/04—Coatings characterised by the materials used
- F16L58/08—Coatings characterised by the materials used by metal
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Protection Of Pipes Against Damage, Friction, And Corrosion (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Prevention Of Electric Corrosion (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 地下燃料タンク、地上タンク底板、鉄塔類脚
部、鋼構造物土中基礎等の地表及び土中包気帯で土壌に
接触させて使用される鋼材の腐食を防止する簡易な耐食
性鋼材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 母材の鋼材よりも電位的に卑な金属を用
いて４０〜５００μmの厚さに被膜を形成させてなる耐
食性鋼材であって、前記被膜表面の中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）が０．０５〜２であることを特徴とする。鋼材より
も電位的に卑な金属としては、亜鉛、亜鉛−アルミニウ
ム合金あるいはアルミニウム等が有効であり、これらの
金属を溶射により被膜を形成するのが好適である。かく
して、従来の方法に比べて簡易に、かつ低コストで地表
及び土中包気帯で土壌に接触させて使用される鋼材の耐
用年数を大幅に向上することができる。
部、鋼構造物土中基礎等の地表及び土中包気帯で土壌に
接触させて使用される鋼材の腐食を防止する簡易な耐食
性鋼材およびその製造方法を提供する。 【解決手段】 母材の鋼材よりも電位的に卑な金属を用
いて４０〜５００μmの厚さに被膜を形成させてなる耐
食性鋼材であって、前記被膜表面の中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）が０．０５〜２であることを特徴とする。鋼材より
も電位的に卑な金属としては、亜鉛、亜鉛−アルミニウ
ム合金あるいはアルミニウム等が有効であり、これらの
金属を溶射により被膜を形成するのが好適である。かく
して、従来の方法に比べて簡易に、かつ低コストで地表
及び土中包気帯で土壌に接触させて使用される鋼材の耐
用年数を大幅に向上することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、地下燃料タンク、
地上タンク底板、鉄塔類脚部、鋼構造物土中基礎等の地
表及び土中包気帯で土壌に接触させて使用される耐食性
鋼材およびその製造方法に関するものである。
地上タンク底板、鉄塔類脚部、鋼構造物土中基礎等の地
表及び土中包気帯で土壌に接触させて使用される耐食性
鋼材およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】経済の発達と共に、安価で信頼性高く構
造を支える材料としての鋼材の使用量は大きく伸びてき
た。その中で、例えば、地下燃料タンク、地上タンク底
板、鉄塔類脚部、鋼構造物土中基礎等の地表及び土中包
気帯で土壌に接触させて使用されるケースが多数存在す
る。鋼材は、特殊な環境を除くと腐食することが欠点の
一つであるが、土壌と接触する場合には土壌腐食が問題
となる。従来、鋼杭に関する調査研究等の結果による
と、地下水位より上になる包気帯での腐食は比較的小さ
いとされていた。しかし、地上タンクの底板などの例で
は、必ずしも常に腐食は小さいとは限らないことが知ら
れている。また、その他の場合でも、より長期間メンテ
ナンスフリーな状態を求めて多くの技術開発が重ねられ
ている。
造を支える材料としての鋼材の使用量は大きく伸びてき
た。その中で、例えば、地下燃料タンク、地上タンク底
板、鉄塔類脚部、鋼構造物土中基礎等の地表及び土中包
気帯で土壌に接触させて使用されるケースが多数存在す
る。鋼材は、特殊な環境を除くと腐食することが欠点の
一つであるが、土壌と接触する場合には土壌腐食が問題
となる。従来、鋼杭に関する調査研究等の結果による
と、地下水位より上になる包気帯での腐食は比較的小さ
いとされていた。しかし、地上タンクの底板などの例で
は、必ずしも常に腐食は小さいとは限らないことが知ら
れている。また、その他の場合でも、より長期間メンテ
ナンスフリーな状態を求めて多くの技術開発が重ねられ
ている。
【０００３】鋼材の土壌腐食を防ぐために広く使用され
てきたのは、電気防食法である。しかし、包気帯ではそ
の下の飽和水帯に比較すると土壌中の水分濃度が必ずし
も高くないために、鋼材面全面にわたって均一な電流分
布が得られず、全面的な防食には必ずしも万全ではない
こと、またカソード反応によって水素が発生し、鋼板の
水素脆性等の問題が懸念されることなどいくつかの問題
点を有している。この他、塗覆装による方法もあるが、
欠陥部に対する懸念から電気防食と併用する必要がある
など必ずしも簡易な防食方法であるとはいい難い。
てきたのは、電気防食法である。しかし、包気帯ではそ
の下の飽和水帯に比較すると土壌中の水分濃度が必ずし
も高くないために、鋼材面全面にわたって均一な電流分
布が得られず、全面的な防食には必ずしも万全ではない
こと、またカソード反応によって水素が発生し、鋼板の
水素脆性等の問題が懸念されることなどいくつかの問題
点を有している。この他、塗覆装による方法もあるが、
欠陥部に対する懸念から電気防食と併用する必要がある
など必ずしも簡易な防食方法であるとはいい難い。
【０００４】近年、例えば特開昭５７−１７１６５８号
公報、特開平０５−３３９６９号公報、等には、アルミ
ニウムや亜鉛＋アルミニウム亜鉛被覆等を溶射によって
施す方法が公開されている。これらは、被覆をすれば例
えば電気防食などが必須ではなく簡易な方法と考えられ
るが、より長期のメンテフリーの観点からはさらに寿命
をのばす方法が必要とされる。溶射被膜を使用する方法
としては、この他に特開平０６−３３２７６号公報に、
亜鉛溶射をし、土壌中の水分濃度（含水比）を制御する
方法も公開されている。しかしながら、この方法も接触
する土壌が周囲から切り放されていない環境では使用で
きない。
公報、特開平０５−３３９６９号公報、等には、アルミ
ニウムや亜鉛＋アルミニウム亜鉛被覆等を溶射によって
施す方法が公開されている。これらは、被覆をすれば例
えば電気防食などが必須ではなく簡易な方法と考えられ
るが、より長期のメンテフリーの観点からはさらに寿命
をのばす方法が必要とされる。溶射被膜を使用する方法
としては、この他に特開平０６−３３２７６号公報に、
亜鉛溶射をし、土壌中の水分濃度（含水比）を制御する
方法も公開されている。しかしながら、この方法も接触
する土壌が周囲から切り放されていない環境では使用で
きない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】前記したように、地表
及び土中包気帯で土壌に接触させて使用される鋼材を防
食する従来の方法では、簡易であることと長期間信頼性
を保つ点で不完全なのが現状である。本発明の目的は、
前記の既存防食法の欠点を解決し、地表及び土中気包帯
で使用される鋼材に対し、従来法のコスト以下でより長
期間信頼性を保ちメンテフリー期間を延長可能な耐食性
鋼材及びその製造方法を提供することにある。
及び土中包気帯で土壌に接触させて使用される鋼材を防
食する従来の方法では、簡易であることと長期間信頼性
を保つ点で不完全なのが現状である。本発明の目的は、
前記の既存防食法の欠点を解決し、地表及び土中気包帯
で使用される鋼材に対し、従来法のコスト以下でより長
期間信頼性を保ちメンテフリー期間を延長可能な耐食性
鋼材及びその製造方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るための本発明は、地表及び土中包気帯で土壌に接触さ
せて使用される、鋼材よりも電位的に卑な金属を４０〜
５００μｍの厚さの被膜として形成した耐食性鋼材であ
って、前記被膜表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０
５〜２であることを特徴とする地表及び土中包気帯用耐
食性鋼材を要旨とする。
るための本発明は、地表及び土中包気帯で土壌に接触さ
せて使用される、鋼材よりも電位的に卑な金属を４０〜
５００μｍの厚さの被膜として形成した耐食性鋼材であ
って、前記被膜表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０
５〜２であることを特徴とする地表及び土中包気帯用耐
食性鋼材を要旨とする。
【０００７】鋼材よりも電位的に卑な金属は、亜鉛、ア
ルミニウムあるいは亜鉛−アルミニウム合金のいずれか
とすることが好ましい。特に、亜鉛あるいは亜鉛−アル
ミニウム合金のいずれかがより望ましい。また、本発明
は、鋼材よりも電位的に卑な金属を鋼材表面に溶射して
被膜を形成することを特徴とする上記耐食性鋼材の製造
方法である。
ルミニウムあるいは亜鉛−アルミニウム合金のいずれか
とすることが好ましい。特に、亜鉛あるいは亜鉛−アル
ミニウム合金のいずれかがより望ましい。また、本発明
は、鋼材よりも電位的に卑な金属を鋼材表面に溶射して
被膜を形成することを特徴とする上記耐食性鋼材の製造
方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下に本発明につき詳細に説明す
る。本発明者らは、包気帯で土壌と接触させた場合の鋼
材の腐食を土壌中の土壌との接触状態に着目して研究し
た。その結果、腐食は土壌の粒と鋼材が接触する部分で
の局部腐食であることを見出した。すなわち、土壌中に
含まれる水分が、毛管現象をおこし易い小さな隙間であ
る土壌と鋼材の接触部で水膜を形成し、鋼材表面の水膜
部分と土壌との接触部分の間にミクロな通気差腐食セル
を生じ腐食が進展するものと考えられる。この機構から
すると鋼材に対し、電位的に卑な金属をミクロなセル以
内の位置で電気的に接触することで犠牲防食作用により
鋼材が腐食から守られることになる。しかし、例えば単
純に電位的に卑な金属を被覆しただけでは、その金属が
この環境中で腐食される期間のみしか鋼材に対する防食
効果は期待できないことになる。
る。本発明者らは、包気帯で土壌と接触させた場合の鋼
材の腐食を土壌中の土壌との接触状態に着目して研究し
た。その結果、腐食は土壌の粒と鋼材が接触する部分で
の局部腐食であることを見出した。すなわち、土壌中に
含まれる水分が、毛管現象をおこし易い小さな隙間であ
る土壌と鋼材の接触部で水膜を形成し、鋼材表面の水膜
部分と土壌との接触部分の間にミクロな通気差腐食セル
を生じ腐食が進展するものと考えられる。この機構から
すると鋼材に対し、電位的に卑な金属をミクロなセル以
内の位置で電気的に接触することで犠牲防食作用により
鋼材が腐食から守られることになる。しかし、例えば単
純に電位的に卑な金属を被覆しただけでは、その金属が
この環境中で腐食される期間のみしか鋼材に対する防食
効果は期待できないことになる。
【０００９】そこで、本発明者らは、鋼材に対し電位的
に卑な金属を用い、特に被膜表面のミクロな形状に着目
し、さらに種々研究を重ねた。その結果、表面のミクロ
な凹凸即ち表面粗度の影響が非常に大きく、これがある
適当な範囲にあるときに非常に優れた耐食性を示すとい
う新規な事実を知見した。この表面粗度の作用メカニズ
ムについては明確にはわからない。しかし、有効な表面
凹凸のサイズと土壌の粒径とがほぼ同じオーダーである
と考えられることから、被膜表面と土壌との物理的な接
触によって生成されるミクロな腐食セルの生成形態が表
面粗度の違いに影響されて腐食速度が大きく低下するも
のと思われる。
に卑な金属を用い、特に被膜表面のミクロな形状に着目
し、さらに種々研究を重ねた。その結果、表面のミクロ
な凹凸即ち表面粗度の影響が非常に大きく、これがある
適当な範囲にあるときに非常に優れた耐食性を示すとい
う新規な事実を知見した。この表面粗度の作用メカニズ
ムについては明確にはわからない。しかし、有効な表面
凹凸のサイズと土壌の粒径とがほぼ同じオーダーである
と考えられることから、被膜表面と土壌との物理的な接
触によって生成されるミクロな腐食セルの生成形態が表
面粗度の違いに影響されて腐食速度が大きく低下するも
のと思われる。
【００１０】耐食性を得るために鋼材表面の中心線平均
粗さ（Ｒａ）は０．０５〜２とする。この範囲を外れる
と耐食性は低下する。次に鋼材よりも電位的に卑な金属
の被膜厚みは４０〜５００μｍとする。被膜厚みは、厚
いほど効果が期待できるが、実験からは膜厚が４０μｍ
以上であると効果が顕著となるので４０μｍを下限とす
る。これも腐食セルのサイズと関連しているものと思わ
れる。一方、膜厚があまり厚くなると、必要な密着力が
得られなくなるために上限は５００μｍとする。
粗さ（Ｒａ）は０．０５〜２とする。この範囲を外れる
と耐食性は低下する。次に鋼材よりも電位的に卑な金属
の被膜厚みは４０〜５００μｍとする。被膜厚みは、厚
いほど効果が期待できるが、実験からは膜厚が４０μｍ
以上であると効果が顕著となるので４０μｍを下限とす
る。これも腐食セルのサイズと関連しているものと思わ
れる。一方、膜厚があまり厚くなると、必要な密着力が
得られなくなるために上限は５００μｍとする。
【００１１】次に、鋼材よりも電位的に卑な金属として
は、亜鉛あるいは亜鉛−アルミニウ合金等が好適であ
る。また、鋼材よりも電位的に卑な金属としてアルミニ
ウムを用いても効果がある。前記被膜の形成方法として
は、溶射法で行うのが好適である。溶射法は、溶滴を飛
ばして被膜を形成する方法であり、本発明に従った被膜
を形成するために極めて好都合な方法である。溶射方法
としては、通常のアーク溶射（線材、粉体）、フレーム
溶射、プラズマ溶射等いずれの方法によってもよい。被
膜の表面粗度の制御方法としては、前記各方法の通常の
パラメーターを制御することにより容易に実施できる。
例えばフレーム溶射では、材料サイズと熱源パワーによ
り溶滴サイズを整え、熱源からの距離を変化させること
で最適条件を設定できる。
は、亜鉛あるいは亜鉛−アルミニウ合金等が好適であ
る。また、鋼材よりも電位的に卑な金属としてアルミニ
ウムを用いても効果がある。前記被膜の形成方法として
は、溶射法で行うのが好適である。溶射法は、溶滴を飛
ばして被膜を形成する方法であり、本発明に従った被膜
を形成するために極めて好都合な方法である。溶射方法
としては、通常のアーク溶射（線材、粉体）、フレーム
溶射、プラズマ溶射等いずれの方法によってもよい。被
膜の表面粗度の制御方法としては、前記各方法の通常の
パラメーターを制御することにより容易に実施できる。
例えばフレーム溶射では、材料サイズと熱源パワーによ
り溶滴サイズを整え、熱源からの距離を変化させること
で最適条件を設定できる。
【００１２】なお、本発明の耐食性鋼材と電気防食との
併用はとくには問題ない。
併用はとくには問題ない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説
明する。被膜の組成、総膜厚および中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）を変化させた種々の試験材を作製した。試験材の母
材は、普通鋼でサイズは１００×５０×３ｍｍを用い
た。この母材に表１に示すような条件で金属を溶射し被
膜を形成させた。その後、試験材を土壌中に埋設して耐
食性を調査した。土壌中への埋設条件は、土壌の含水比
を１２％と一定にし、該土壌中５０ｍｍのところに試験
材を埋設し、４０℃の環境で４年間経過させた。その後
試験材を取り出し、目視で耐食性を評価した。耐食性は ☆：腐食ほとんど認められず ◎：一部極軽微な腐食あり ○：一部軽微な腐食あり △：腐食あり ×：一部鉄の溶出あり で評価した。
明する。被膜の組成、総膜厚および中心線平均粗さ（Ｒ
ａ）を変化させた種々の試験材を作製した。試験材の母
材は、普通鋼でサイズは１００×５０×３ｍｍを用い
た。この母材に表１に示すような条件で金属を溶射し被
膜を形成させた。その後、試験材を土壌中に埋設して耐
食性を調査した。土壌中への埋設条件は、土壌の含水比
を１２％と一定にし、該土壌中５０ｍｍのところに試験
材を埋設し、４０℃の環境で４年間経過させた。その後
試験材を取り出し、目視で耐食性を評価した。耐食性は ☆：腐食ほとんど認められず ◎：一部極軽微な腐食あり ○：一部軽微な腐食あり △：腐食あり ×：一部鉄の溶出あり で評価した。
【００１４】結果を表１に示す。比較例Ｎｏ．５〜８は
それぞれ総膜厚が本発明の値未満あるいは中心線平均粗
さ（Ｒａ）が本発明の範囲外であり耐食性は劣る。これ
に対し、Ｎｏ．１〜４およびＮｏ．９〜１６の本発明例
ではほとんど腐食が認められず、比較例に比べて著しく
優れた防食効果を示していた。
それぞれ総膜厚が本発明の値未満あるいは中心線平均粗
さ（Ｒａ）が本発明の範囲外であり耐食性は劣る。これ
に対し、Ｎｏ．１〜４およびＮｏ．９〜１６の本発明例
ではほとんど腐食が認められず、比較例に比べて著しく
優れた防食効果を示していた。
【００１５】
【表１】
【００１６】
【発明の効果】本発明に従い、通常の溶射方法のパラメ
ーターを通常の範囲で制御することにより、鋼材の土壌
への接触面を、鋼材よりも電位的に卑な金属を用い、被
膜表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０５〜２である
被膜を４０〜５００μｍ厚さに溶射法によって被覆する
ことにより、従来の方法に比べて簡易に、かつ低コスト
で地表及び土中包気帯で土壌に接触させて使用する鋼材
の耐用年数を大幅に向上させることができる。
ーターを通常の範囲で制御することにより、鋼材の土壌
への接触面を、鋼材よりも電位的に卑な金属を用い、被
膜表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０５〜２である
被膜を４０〜５００μｍ厚さに溶射法によって被覆する
ことにより、従来の方法に比べて簡易に、かつ低コスト
で地表及び土中包気帯で土壌に接触させて使用する鋼材
の耐用年数を大幅に向上させることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ３２Ｂ 15/20 Ｂ３２Ｂ 15/20
Claims (3)
- 【請求項１】 地表及び土中包気帯で土壌に接触させて
使用される、鋼材よりも電位的に卑な金属を４０〜５０
０μｍの厚さの被膜として形成した耐食性鋼材であっ
て、前記被膜表面の中心線平均粗さ（Ｒａ）が０．０５
〜２であることを特徴とする地表及び土中包気帯用耐食
性鋼材。 - 【請求項２】 鋼材よりも電位的に卑な金属が、亜鉛、
アルミニウムあるいは亜鉛−アルミニウム合金であるこ
とを特徴とする請求項１記載の耐食性鋼材。 - 【請求項３】 鋼材よりも電位的に卑な金属を鋼材表面
に溶射して被膜を形成することを特徴とする請求項１、
２のいずれかに記載の地表及び土中包気帯用耐食性鋼材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34868196A JPH10183385A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 地表及び土中包気帯用耐食性鋼材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34868196A JPH10183385A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 地表及び土中包気帯用耐食性鋼材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10183385A true JPH10183385A (ja) | 1998-07-14 |
Family
ID=18398650
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34868196A Withdrawn JPH10183385A (ja) | 1996-12-26 | 1996-12-26 | 地表及び土中包気帯用耐食性鋼材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10183385A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20160374A1 (en) * | 2016-03-03 | 2017-09-04 | Vetco Gray Scandinavia As | System and method for cathodic protection by distributed sacrificial anodes |
-
1996
- 1996-12-26 JP JP34868196A patent/JPH10183385A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NO20160374A1 (en) * | 2016-03-03 | 2017-09-04 | Vetco Gray Scandinavia As | System and method for cathodic protection by distributed sacrificial anodes |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040302 |