JPS5858430B2 - 海洋環境下における鋼構造物の防食方法 - Google Patents

海洋環境下における鋼構造物の防食方法

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JPS5858430B2
JPS5858430B2 JP55023618A JP2361880A JPS5858430B2 JP S5858430 B2 JPS5858430 B2 JP S5858430B2 JP 55023618 A JP55023618 A JP 55023618A JP 2361880 A JP2361880 A JP 2361880A JP S5858430 B2 JPS5858430 B2 JP S5858430B2
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potential
coating
corrosion
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steel structures
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JP55023618A
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信和 鈴木
隆之 神林
静雄 山中
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、海洋環境下の鋼管杭を始めとする鋼構造物の
腐食防止方法に関する。
海洋環境は、塩分濃度が高く、鋼構造物にとっては極め
て苛酷な環境となる。
しかも、その腐食はといえば、塩分ばかりでなく波浪や
干満などの影響を受けるため、複雑な様相を呈し、対策
が非常に難しい。
海洋に釦ける鋼構造物の腐食形態を第1図に示す。
腐食が最も激しいのは、同図に示すように、干満部から
飛沫部にかけての範囲で、大気部はもとより海中部分よ
りも遥かに大きい腐食速度を示す。
これは、干満部釦よび飛沫部が海水に間欠的に曝され、
多量の湿分とともに豊富な酸素が供給されて、腐食に好
適な環境をつくりだすためである。
方、防食対策から見てもこれらの部分は問題が多い。
常時海水に漬浸する海中部が外部電源法や犠牲陽極法と
いった電気防食法を利用できるのに対し、干満部釦よび
飛沫部は表面が乾湿を繰り返し、電気防食法の効力を充
分に発揮できないため、いきかい塗装や樹脂被覆、ある
いは金属被覆といった物理的方法に頼ることになる。
しかしながら、物理的な防食方法は、電気防食法のよう
に腐食を根本から抑えるものでないから、それほど大き
な効果は期待できない。
たとえば、干満部釦よび飛沫部に塗装や樹脂被覆を施し
た場合、有効期間は10年程度に過ぎない。
また、耐食性の高い金属材料としてAlが知られている
が、これを被覆した場合は被覆Alが犠牲防食を釦こし
、この場合はこれが逆に災して被覆Alを自ら溶出させ
るという厄介な問題がある。
本発明は、斯かる状況に鑑みなされたもので、海洋環境
下にある鋼構造物の全体がむらなく安定に保護できる防
食方法を提供するものである。
本発明の方法は、海洋に訃ける鋼構造物の、少なくとも
干満部を中心とする腐食の激しい部分に、純度が99.
7%以上のAlを被覆し、Al被覆部より下の海中部に
対しては、前記Alの電位よりも0〜100 mV卑な
る電位の金属を、第1の犠牲陽極としてA[被覆部の下
方100100O以内の範囲に設け、更に必要に応じて
Al被覆部の下方1000M、を超える部分に、当該鋼
構造物を構成する金属の電位よりも卑なる電位の金属を
、第2の犠牲陽極として設けることを特徴とする。
すなわち、本発明の方法は、基本的にばAl被覆による
干満部付近の保護と、犠牲陽極法による海中部の電気防
食とを組み合せたもので、これだけでもかなり大きな効
果をあげることができるが、更に重要なことば、Al被
覆を行なった場合に問題となる被覆Alの溶出を、海中
部の防食に用いる犠牲陽極を利用して積極的に抑止する
点にある。
本発明の方法に釦いて、第1の犠牲陽極の電位を被覆A
[の電位よりもO〜100 mV卑なる電位とした理由
、訃よびその取り付は位置をAl被覆部の下方1000
w以下に規制した理由も1さにここにある。
電位から説明すれば、Al被覆部より下の海中部に被覆
Alの電位より卑なる電位の犠牲陽極を設ければ、両者
の電位関係は海中に卦いても成立し、その結果、被覆A
lは上記犠牲陽極により防食される。
また、Alは鋼より卑であるから、被覆Alより卑なる
犠牲陽極は鋼構造物に対しても犠牲陽極作用を示し、A
l被覆部より下の部分は当然、上記犠牲陽極の防食対象
となる。
ただ、この場合、注意しなければならないのは、1つは
、表面が乾湿を繰り返す干満部ち・よび飛沫部に釦いて
、犠牲防食は、表面乾燥期が無効期間となるから、直接
の防食手段とはなり得ないが、高度の耐食性を有するA
lに対しては、湿潤期に通じる防食電流がA[の腐食を
側面から阻止し、これによって補助的にしてしかも充分
な防食効果を発揮できることである。
今1つは、Al被覆部より下の海中部、すなわち鋼構造
物の露呈部分に対する過剰な卑の電位は、いわゆる過防
食を生じるだけで、防食効果を弱める心配はないが、被
覆A[に対する過剰な卑の電位は、被覆A[を溶出させ
る原因となり得ることである。
すなわち、過防食は、一般に無益な防食電流を通じるだ
けで、防食効果そのものに影響を及ぼすことはないと云
われているが、殊、この被覆A[に関しては、過剰な過
防食がA[近傍の溶液のpHを下げ、Alの活性溶解を
増大させて被覆A[を逆に溶出させることが本発明者ら
の調査によって明らかとなった。
電位に下限(被覆Alの電位よりも100 mV卑なる
電位)を設定したのはこのためであり、被覆A[が過剰
な過防食によって溶出し始める電位をその下限値として
いる。
第2図は、本発明者らが行なった調査の結果を示したグ
ラフで、50mX50mx 3Mの5S41鋼板の表面
の半分に純度が99.9%のAlをガス溶射により0.
2Mの厚みに被覆した試料の、海水中にわける飽和せコ
ウ電極(S、 C!、 E )に対する電位(以下、単
に電位とだけ云う)と被覆Alの溶出量の関係を示して
いる。
電位の付加釦よび測定にはポテンショスタット(定電位
電解装置)を使用し、電解液、対極あ−よび参照電極に
はそれぞれ海水、piち−よびS、 C,Eを用いた。
純度が99.9%のAl(被覆1 )は海水中に釦いて
−1,05V(VSS、C!、B)の電位を示すから、
試料の電位がこれより大きいとき(図では下方)、すな
わち貴のとき、被覆Alは試料に対して卑となり、犠牲
防食を起こして自身を溶出させる。
反対に、試料の電位が被覆Alの電位(−1,05V)
より小さいとき(図では上方)、すなわち責のときは、
被覆A[は試料への付加電位によって電気防食される。
しかしながら、試料の電位が小さくなり過ぎると活性溶
解により溶出が始渣り、被覆Alとの電位差に応じて溶
出量を増大させる。
被覆A[の溶出が完全に防止されるのは、試料の電位が
−1,05Vから、−1,15Vの範囲で、これは被覆
Alの電位より0〜100mV卑なる電位に相当し、こ
れにより第1の犠牲陽極の電位範囲の妥当なことが理解
される。
また、この陽極の取り付は位置をAl被覆部の下方10
0100O11以内の範囲に規制したのは、陽極がこれ
より下がるとAl被覆部の近傍で被覆Alの電位より責
なる箇所が生じ、斌つかくの陽極を無意味なものにする
からである。
第3図は、本発明者らが実施で調査した、Al被覆部か
ら犠牲陽極1での距離とその間の電位分布の関係を示し
たもので、調査条件は後記の実施例に示すとも・りであ
る。
先ず、被覆A[の電位(−1゜05V(VS S、C,
E))よりも50 mV卑なる電位の陽極、すなわち電
位が−1,10Vの陽極を用いた場合(図に太線で示す
)、陽極がAl被覆部の下方50ONの位置にあると、
実線で示すように、陽極からA[被覆部の間は全て−1
,05V以下(図では上方)、すなわち被覆Alより卑
の電位に維持され、問題はない。
1000mのときも破線で示すとおり同じことがいえる
しかしながら、一点鎖線で示す2000wttO例に見
るように、1000mを超えたときは、鋼構造物の電位
(−0,6V程度)の影響が大きくなって陽極から離れ
たとこで−1,05V以上(図では下方)、すなわち被
覆A[より責の電位を生じる。
このことは陽極の電位が被覆Alの電位よりも100
mV卑なる場合にもいえ(図に細線で示す)、被覆Al
の溶出を抑止するには、第1の犠牲陽極の電位を被覆A
lの電位よりも0〜100 mV卑とするとともに、そ
の取り付は位置をA[被覆部の下方100071g1以
内に選択しなければならないことが理解される。
被覆Alの電位よりも0〜100 mV卑なる電位をも
つ犠牲陽極用金属としてはたとえば次のようなものがあ
げられる。
被覆Alの電位、すなわち純度が99.7%以上Alの
電位は、純度によって若干具なるが、実質的には上述し
た純度が99.9%のAlと同程度、すなわち−1,0
0〜−1,05V(VSS、0.B)と考えてよい。
最も一般な金属は(1)で、−1,10V(VSS、0
.E)の電位を示し、(2)〜(4)は実験室的なもの
ではあるけれどもいずれも−1,15V(VSS、O,
E)の電位を示すことが確められている。
第2の犠牲陽極は、第1の犠牲陽極の鋼構造物に対する
防食効果が海中部の全域に行きわたらない場合に設ける
すなわち、犠牲陽極の防食範囲は、鋼管杭を例にとれば
10m程度と、限度があるから、海水部の長さが数〜1
0数藺を超える場合にはその長さに応じて犠牲陽極をふ
やしていく。
この場合の犠牲陽極は海中部、すなわち鋼構造物の露呈
部分の防食のみを行なうから、電位は鋼構造物の構成金
属より卑であればよい Alは鋼より卑であるから、第
1の犠牲陽極に使用可能な金属、たとえば上記金属(1
)〜(4)などは全て第2の犠牲陽極として用いること
ができる。
次に、犠牲防食と組み合せるA[被覆について簡単に説
明して公く。
被覆材料にlを選択したのは、他でもなく、Alの持つ
高度の耐食性を期待してのことであり、その純度を99
.7%以上に限定したのもこのことによる。
Alの被覆範囲は、前述したと釦り、少なくとも干満部
を中心とする腐食の激しい部分とし、具体的には干満部
の下方300藺程度の海中部から飛沫部の上部にかけて
の範囲が適当である(第1図参照)。
必要以上に被覆範囲を拡げることはコストの上昇につな
がり、望1しくない。
被覆Alの厚みについては、0.15〜0.25mがよ
い。
また、被覆手段としては、溶射、メッキなどの常法が全
て使用できるが、鋼管杭を始めとする海洋構造物の大き
さや形状を考えるなら、溶射が好適である。
最後に、本発明の実施例をあげてその効果を明らかにす
る。
外径が101611g1、肉厚が161mの鋼管杭(S
TK41)の、干満部の下方300Mに相当する位置か
ら干満部、飛沫部会よび大気部にかけて99.9%のA
lをガス溶射により0.2Mの厚みに被覆するとともに
、A[被覆部の下方800m卦よびsooomの海中部
には前記金属(1)を第1および第2の犠牲陽極として
取り付け、これを海面下12mの海底に打ち込んだ。
鋼管杭各部の腐食速度を調査した結果を第1表に本発明
例として示す。
同表には更に、犠牲陽極を設けなかった場合、すなわち
Al被覆だけで干満部から大気部を保護した場合の結果
(同1)、卦よびAl被覆を行なわずに通常の犠牲防食
だけで海中部を保護し−た場合の結果(同2)も併せて
示している。
なお、表中の太線で囲む範囲はAl被覆部を示し、数字
は被覆Alの腐食速度を表わしている。
第1表に明らかなように、本発明は、被覆Alの溶出を
抑えるのに極めて有効で、これによって干満帯を中心と
する腐食の激しい部分が被覆Alによって安定に保護さ
れ、犠牲防食による海中部の保護と相俟って海洋環境下
にかける鋼構造物の寿命を延ばすのに大きな効果を発揮
するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は海洋に釦ける鋼構造物の腐食形態図、第2回分
よび第3図は本発明の説明図で、第2図ばAl被覆材の
材料電位と被覆Alの溶出量の関係を示し、第3図は同
村のAl被覆部から犠牲陽極會での距離とその間の電位
分布の関係を示している。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 海洋に卦ける鋼構造物の、少なくとも干満部を中心
    とする腐食の激しい部分に、純度が99.7%以上のA
    lを被覆し、Al被覆部より下の海中部に対しては、前
    記A[の電位よりもO〜100mV卑なる電位の金属を
    、犠牲陽極としてAl被覆部の下方1000m以内の範
    囲に設けることを特徴とする海洋環境下にかける鋼構造
    物の防食方法。 2 海洋にかける鋼構造物の、少なくとも干満部を中心
    とする腐食の激しい部分に、純度が99.7%以上のA
    lを被覆し、Al被覆部より下の海中部に対しては、前
    記Alの電位よりもO〜100mV卑なる電位の金属を
    、第1の犠牲陽極としてAl被覆部の下方100100
    O以内の範囲に設けるとともに、Al被覆部の下方10
    007/g1を超える範囲に、当該鋼構造物を構成する
    金属の電位よりも卑なる電位の金属を、第2の犠牲陽極
    として設けることを特徴とする海洋環境下に勢ける鋼構
    造物の防食方法。
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FR2713244B1 (fr) * 1993-10-29 1996-01-12 France Etat Armement Anode consommable de protection cathodique en alliage à base d'aluminium.
JP6937490B2 (ja) * 2016-10-20 2021-09-22 国立研究開発法人 海上・港湾・航空技術研究所 鋼材の防食工法

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