JPH1161460A - チタン被覆された海洋構造物の電気防食方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チタン被覆された海洋構造物においてチタン
材の脆化を防ぎながら電気防食を併用する。 【解決手段】 海面上下部がチタン被覆された鋼製海洋
構造物の、チタン被覆部の下方に、外部電源装置の出力
を制御する制御装置に接続された脆化防止カソードを設
け、チタン被覆部の近傍の海中にチタン被覆部の電位を
測定する照合電極を設け、チタン被覆外の電気防食対象
範囲に流電防食用の犠性陽極を設け、照合電極で測定さ
れたチタン被覆部電位を制御装置にフィードバックして
外部電源装置の出力をチタンを脆化させない電流に制御
し、かつチタン被覆外の電気防食対象範囲に適切な電気
防食を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、少くとも一部分が
チタン被覆された海洋構造物の電気防食装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】通常、鋼材を使用した海洋構造物の電気
防食は、アルミニウム合金などの犠牲陽極を、防食対象
の海水に触れる部位に溶接等により電気的に接続して犠
牲陽極と鋼材間の電位差により発生する電流を、防食電
流として鋼材を防食状態に保つ流電陽極法と、不溶性電
極を海中に浸し、外部電源を介して防食対象鋼材と電気
的に接続して、鋼材が防食電位に保たれるように外部電
源により強制的に電流を流す外部電源法がある。これら
の電気防食には、鋼材の腐食を直接防止する重防食塗装
と併用し防食の効率を上げるものもある。

【０００３】一方、近年の５０年，１００年といった海
洋構造物の長寿命設計に対応して耐食性の良いチタンを
海洋構造物に被覆して防食する方法が注目されている。
この場合、チタン材は高価であるため、波やしぶきが当
り腐食環境の最も厳しい干満部，飛沫部に重点的に被覆
され、その他の部分は重防食塗装や電気防食が併用され
ることが多い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の電気防食方法
を、部分的にチタン被覆された海洋構造物に適用した場
合、鋼材の防食電位がチタンの脆化電位よりも卑である
ためチタンが脆化してしまうといった問題点があった。

【０００５】さらに、このような海洋構造物に重防食塗
装を併用した場合、犠牲陽極から発生した電流は、重防
食部に流入することはできないため、電気的に裸部であ
るチタン部分に集中して流入し、さらに脆化が促進され
るといった問題点があった。この対策として、流電陽極
法と重防食塗装を併用した場合において、建設初期にチ
タン部の電流密度を押さえて脆化しない電流密度となる
ように犠牲陽極の形状，配置といった設計を行っても、
重防食塗装は、経年的劣化により欠陥が増えていくため
必要とされる電流密度は運用年数と共に増加していく。
このような長期的な必要電流密度の制御は流電陽極法で
は難しい。

【０００６】また、定期的に塗装の補修を行った際、チ
タン被覆部以外では、必要とされる防食電流密度が補修
前後で急激に変化するため、適切な防食電流から外れて
良好な防食状態を保つことは難しい。さらに、チタン被
覆部においては電流集中を抑制し、脆化を阻止すること
は難しい。

【０００７】一方、防食電流量の制御が可能な外部電源
方式では、チタン部の脆化防止電流密度を保ち、鋼材部
または重防食部の防食状態を保つことが可能であり、重
防食部の経年劣化による必要防食電流の増加にも対応で
きる。また、定期的な重防食部の補修による必要防食電
流の急激な変化にも対応可能である。しかし、海洋構造
物が浮体空港のように非常に大規模なものになると、必
要とされる防食電流の総量は、非常に膨大なものであ
り、外部電源の設計容量は、非常に大きい物となる。

【０００８】また、防食電流密度を平均的に分散させる
ため外部電源装置と通電極および補助装置、これらをつ
なぐケーブルの取り廻し等の設置があり設備的に大掛か
りで複雑，高価なものとなる。

【０００９】また、５０年，１００年といった長寿命設
計が増えている中で、メンテナンスがほとんど不要であ
る流電陽極方式に比べ、外部電源方式では、構造物全体
に分散させた通電極およびそれらと電源をつなぐケーブ
ルの電気的腐食や機械的破損に対する定期的メンテナン
ス、および突発的な修理といった保守の手間がかかる。
しかし、構造物が浮体空港といった非常に大規模な物
になると、安全上の問題から作業員が浮体構造の下部に
進入して作業を行うことが困難で、メンテナンスは事実
上不可能であるといった問題点がある。さらに、外部電
源方式では機器を運用するための電力を供給し続けるラ
ンニングコストがかかるといった問題点がある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１）以上のような問題を解決するため、本発明では、
海面近くの海中部がチタン被覆された鋼製海洋構造物の
チタン被覆部の下方に、外部電源装置の出力を制御する
制御装置に接続された脆化防止カソードを設け、チタン
被覆部の電位を測定する照合電極を、チタン被覆部の近
傍の海中に設け、 前記鋼製海洋構造物のチタン被覆外
の電気防食対象範囲に流電防食用の犠牲陽極を設け、前
記照合電極で測定されたチタン被覆部電位を前記制御装
置にフィードバックして前記外部電源装置の出力をチタ
ンを実質上脆化させない電流に制御し、かつチタン被覆
外の電気防食対象範囲に電気防食を施す。

【００１１】

【発明の実施の形態】

（２）チタン被覆外の電気防食対象範囲に設置する脆化
防止カソード近傍の犠牲陽極は、外部電源から脆化防止
カソードに供給される電流の影響を考慮して、成分調整
されたものである。

【００１２】（３）脆化防止カソード近傍の犠牲陽極は
アルミ合金製とし、通常用いられるアルミ陽極の、飽和
カロメル電極に対する電位−1.100mVより貴になるよう
に合金成分調整したものである。

【００１３】（４）前記チタン被覆の電位を制御して脆
化を防止するカソードは、銅または銅を主成分とする合
金、または導電性防汚処理の施された電極である。

【００１４】図面を参照して、より具体的に説明する。
本発明により、図１に示す如く、チタン被覆部２を有す
る浮体海洋構造物１の水中部に犠牲陽極８，９と、脆化
防止カソード３を設けると、防食電流は、アルミ合金等
の犠牲陽極８，９と鋼材の電位差により発生して、電位
の高い鋼材露出部や重防食欠陥部および被覆チタンに向
かって流れ、重防食部の損傷部等の鋼材露出部や重防食
欠陥部に流入して、鋼材露出部を防食状態にする。通常
適切な防食電位は、飽和カロメル電極に対する電位−７
８０ｍＶ以下にする必要がある。なお、以下において電
位の値は、飽和カロメル電極に対する電位である。

【００１５】一方、防食電流は、チタン部やその近傍の
脆化防止カソード３方向へも流入する。脆化防止カソー
ド３は、外部電源装置７によりチタン被覆部２よりも貴
にしておけば、チタン被覆部２の方向に流れた防食電流
は、脆化防止カソード３の貴の電位にひかれ優先的に脆
化防止カソード３に流入する。このため、チタン被覆部
２に流入する電流は減少してチタン被覆部２は脆化電位
を越える値に保つことが可能となる。チタン−７５０ｍ
Ｖ以下になると脆化するといわれており、この場合、脆
化電位は−７５０ｍＶ以下である。したがってチタンの
脆化を実質上防止するには、チタン被覆部２の電位を−
７５０ｍＶを越える値に制御する必要がある。

【００１６】本発明ではこれを実現するために、照合電
極４により測定したチタン部の電位をフィードバック信
号として、それが脆化電位を越えるように、制御装置６
により脆化防止カソード３の電流制御を行う。なお、こ
の電流制御は、経年的な重防食塗装の劣化によるアルミ
合金等の犠性陽極８，９の防食電流の増加や、定期的な
重防食塗装の補修に対する犠性陽極８，９の防食電流の
急激な変化にも、装置６による脆化防止カソード３の電
流制御で対応でき、チタン被覆部２を常に脆化電位を越
える値に保ち脆化を防止することができる。

【００１７】図４は、上述の電流制御を実施したとき
の、犠性陽極８，９を設けた重防食部とチタン被覆部２
付近の電位分布測定結果を、測定部位の位置（水平方向
ｘおよび垂直方向ｚ）を一直線に展開して示したもので
ある。これによれば、チタン被覆部分２の電位は脆化電
位−７５０ｍＶを越える値であり、また、重防食部分で
は−８００ｍＶ〜−１０００ｍＶを示し防食電位−７８
０ｍＶ以下が保たれていることがわかる。即ち、チタン
の脆化が防止され、かつ重防食部に適切な防食電流が供
給されることが分かる。

【００１８】脆化防止カソード３を、銅または導電性の
防汚処理された電極を使用することにより、脆化防止カ
ソード３への海洋生物の付着を防止することができる。
このことにより海洋生物の付着による脆化防止カソード
３表面の接水面の減少による接水抵抗の増加が押さえら
れ、外部電源装置７から脆化防止カソード３への電流供
給が安定し、制御装置６の上述の電流制御が安定する。
また、脆化防止カソード３の表面劣化が軽減する。

【００１９】本発明で用いる犠性陽極は、脆化防止カソ
ード３との設置間隔に応じて防食電位を調整する必要が
ある。すなわち、脆化防止カソード３の近傍に設ける犠
性陽極８は、外部電源装置７より強制的に電位制御され
る脆化防止カソード３の影響を大きく受け過剰な防食電
流を発生しやすくなるためこれを抑制する必要がある。
この影響度は脆化防止カソード３と犠性陽極間の距離お
よび海水の導電率等により定まる。本発明では、犠性陽
極８に使用するアルミ合金は、通常のアルミ陽極の電位
-1、100mVよりも貴な状態に保たれるように合金成分を
調整して-850mVとしたものを用い、外部電源装置７によ
る強制的な電位低下に対しても、必要な防食電流以上の
電流を発生しないようにした。

【００２０】また、脆化防止カソード３から遠方にある
犠性陽極９は、貴電位に制御された脆化防止カソード３
の影響をあまり受けないため、通常の犠性陽極が使用で
きる。なお、脆化防止カソード３から距離が離れるに従
い段階的に電位が卑になるようにアルミ合金の成分を徐
々に変化させるようにすると一層望ましい。

【００２１】重防食塗覆装を併用する場合には、使用す
る犠性陽極８は、全て貴電位タイプを犠性陽極としても
よい。

【００２２】

【実施例】以下、実施例を通じて本発明を説明してい
く。図１の（ａ）は、浮体海洋構造物１に対する本発明
の一実施態様を示す。図２は浮体海洋構造物１の底面を
示し、図３は外観を示す。チタン被覆部２は、浮体海洋
構造物１の外周側面の飛沫部（海水のしぶきが当る部
位）から平均海水面より１ｍ下まで施されており、その
他の海中部分は重防食タールエポキシ系の塗料で重防食
塗装されている。

【００２３】この重防食部分には、重防食塗装の欠陥率
の経年変化と耐用年数を考慮して設計されたアルミ合金
犠性陽極８，９が多数配置され、これらにより重防食部
分が電気防食される。

【００２４】電気防食装置は、銅製の脆化防止カソード
３，外部電源装置７，電位制御装置６，チタン電位測定
用照合電極４およびこれらを接続するケーブル１０、な
らびに、−1100mVよりも貴電位となるように成分調整さ
れた２種類または数種類のアルミ合金製の犠性陽極８，
−1100mV以上の卑電位を発するアルミ合金製の犠性陽極
９より構成される。

【００２５】脆化防止カソード３は棒状の銅を使用して
おりその長さは１０ｍである。脆化防止カソード３には
通電用のケーブル１０が取り付けられている。脆化防止
カソード３の取り付け位置は、海中部にあるチタン部分
と重防食部分境界線から0.5mほど重防食部分に入った部
分に境界線と平行に浮体鋼材とは絶縁して取り付けてい
る。チタン被覆２は、浮体全周にわたり取り付けられて
いるため、脆化防止カソード３も浮体全周にわたり５ｍ
間隔で取り付けられている。

【００２６】脆化防止カソード３は、図３に示すよう
に、数本を一まとめにして各々ターミナルボックス５を
介して外部電源装置７に接続されている。本実施例で
は、浮体側面の約５００ｍを１ブロックとして３３本の
カソードを１つの外部電源装置７に接続している。

【００２７】それぞれのカソードより立ち上げた通電用
のケーブル１０は、浮体上部に数箇所設置されたターミ
ナルボックス５に引き込んでいる。各通電ケーブル１０
は、局所的なカソードの電流，電位の偏りを調整するた
め、図１の（ｂ）に示すように、可変抵抗器１１を介し
て外部電源装置７と接続されている。また、ケーブル１
０には、各カソードの流入電流を測定するためのシャン
ト抵抗器を取付けられるようにターミナル１２が設けら
れている。シャント抵抗器はチタン被覆部２の電位を調
整する時のみ取り付けて測定しても良いし、常時モニタ
リングするために据え付けとしても良い。

【００２８】脆化防止カソード３に接続している外部電
源装置７は、電位制御装置６により照合電極４の電位が
チタンの脆化電位（本実施例では−７５０ｍＶ以下）よ
り貴（電位低）になるように、カソ−ド３に流す電流の
制御を行う。照合電流４により測定したチタン部と重防
食境界部の電位は、外部電源装置７の制御装置６にフィ
ードバック信号として入力される。

【００２９】外部電源装置７のマイナス側は浮体鋼材本
体に電気的に接続している。チタン被覆部２の電位を測
定する照合電極４は、亜鉛照合電極を使用し、図３に示
すように１つの外部電源装置７に対応する制御ブロック
の水平中心部のチタン被覆部２の海中部近傍に設置して
いる。また、照合電極４は複数取付けてもよい。

【００３０】なお、本発明は浮体海洋構造物に限らず着
底式の海洋構造物に適用できることはいうまでもない。

【００３１】

【発明の効果】以上、本発明によれば従来問題であった
チタン被覆を施した海洋構造物の電気防食において、外
部電源により電流制御された脆化防止カソードを使用す
ることにより、チタン被覆部の脆化を抑制し、かつ、そ
の他の鋼材露出部や重防食部の電気防食を両立させるこ
とが可能となる。

【００３２】さらに、鋼材露出部や重防食部の電気防食
に流電陽極法を適用することにより設計期間内では犠性
陽極による防食部分はほとんどメンテナンスフリーとな
るため作業員によるメンテナンスが難しい超大規模浮体
空港基盤にも適用が可能となる。

【００３３】なお、メンテナンスが必要となる部分は浮
体側面の脆化防止カソード３および照合電極４であり、
これらのメンテナンスはそれほど難しくはない。また、
外部電源装置およびその補助設備は、チタン被覆部が採
用されている浮体周辺部のみに適用すればよく、従来の
ように浮体全体に外部電源方式を適用したときのような
大掛かりな外部電源装置や通電用ケーブルの引き廻し
や、大規模な補助設備を必要とせず、運転に必要な電力
も少なく押さえられるため設備コストおよび運転コスト
も従来に比べ大幅に低減することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）は、浮体海洋構造物１と、本発明の実
施のために構造物１に装備した電気防食装置とを示すブ
ロック図、（ｂ）は（ａ）に示すタ−ミナルボックス５
の電気回路を示す電気回路図である。

【図２】 図１に示す浮体海洋構造物１の底面図であ
る。

【図３】 図１に示す浮体海洋構造物１の斜視図であ
る。

【図４】 （ａ）は、図１に示す浮体海洋構造物１の海
中部分を示すブロック図、（ｂ）は、海中部分の防食電
位を示すグラフである。

【符号の説明】

１：浮体海洋構造物 ２：チタン被覆部 ３：脆化防止カソード ４：照合電極（亜
鉛電極） ５：ターミナルボックス ６：電位制御装置 ７：外部電源装置 ８：犠性陽極（貴
電位タイプ） ９：犠性陽極（卑電位タイプ） １０：ケーブル １１：可変抵抗器 １２：シャント取
付用ターミナル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ Ｅ０４Ｂ 1/64 Ｅ０４Ｂ 1/64 Ｚ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少くとも一部がチタン被覆された鋼製海洋
   構造物の、海水に接触するチタン被覆部の下方に、外部
   電源装置の出力を制御する制御装置に接続された脆化防
   止カソードを設け、 チタン被覆部の電位を測定する照合電極を、チタン被覆
   部の近傍の海中に設け、 前記鋼製海洋構造物のチタン
   被覆外の電気防食対象範囲に流電防食用の犠牲陽極を設
   け、 前記照合電極で測定されたチタン被覆部電位を前記制御
   装置にフィードバックして前記外部電源装置の出力をチ
   タンを実質上脆化させない電流に制御し、かつチタン被
   覆外の電気防食対象範囲に電気防食を施す、 チタン被覆された海洋構造物の電気防食方法。
2. 【請求項２】チタン被覆外の電気防食対象範囲に設置す
   る脆化防止カソード近傍の犠牲陽極は、外部電源から脆
   化防止カソードに供給される電流の影響を考慮して、成
   分調整されたものである請求項１記載のチタン被覆され
   た海洋構造物の電気防食方法。
3. 【請求項３】脆化防止カソード近傍の犠牲陽極はアルミ
   合金製とし、通常用いられるアルミ陽極の、飽和カロメ
   ル電極に対する電位−1.100mVより貴になるように合金
   成分調整したものである請求項２記載のチタン被覆され
   た海洋構造物の電気防食方法。
4. 【請求項４】前記チタン被覆の電位を制御して脆化を防
   止するカソードは、銅または銅を主成分とする合金、ま
   たは導電性防汚処理の施された電極である請求項１，請
   求項２又は請求項３記載のチタン被覆された海洋構造物
   の電気防食方法。