| 【発明の名称】 |
塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置 |
| 【発明者】 |
【氏名】若林 元
【氏名】中山 元
【氏名】松田 泰英
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| 【要約】 |
【課題】塗装された陸上鋼構造物の長寿命化を図る。
【解決手段】塗装された陸上鋼構造物７に絶縁体５を介してアノード電極４を固着するとともに、該アノード電極４と離間してアース２ａを取り付け、電源装置１のプラス極とマイナス極をそれぞれアノード電極４とアース２ａとに接続してなり、降雨などにより水膜１０が形成されたときに塗膜８の欠陥部９を通してアノード電極４とアース２ａとの間に防食電流６が流れるようにした。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 塗装された陸上鋼構造物に絶縁体を介してアノード電極を固着するとともに、該アノード電極と離間してアースを取り付け、電源装置のプラス極とマイナス極をそれぞれアノード電極とアースとに接続してなり、降雨などにより水膜が形成されたときに塗膜の欠陥部を通してアノード電極とアースとの間に防食電流が流れるようにしたことを特徴とする塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置。
【請求項２】 電源装置は、太陽電池と蓄電池を組み合わせたものとする請求項１記載の塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置に係り、特に橋梁，ＬＮＧタンク，クレーンなどの通常は水に接していない塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】金属の防食方法として、電気防食方法が知られている。この電気防食方法は、電流の作用で金属の電位を変化させて腐食を防止しようとするもので、電解質を通じて金属表面に外部から直流電流（防食電流）を流し、分極作用によって表面に形成している電位差（局部電池）を消滅させて防食状態を達成し維持しようとするものである。この電気防食方式には、流電陽極方式と外部電源方式とがある。
【０００３】図９は通電方式の模型図で、外部電源方式を示す図である。図に示す外部電源方式は、１００Ｖあるいは２００Ｖの交流を降圧整流して防食電流を供給し続けるもので、電源装置のプラス極に電極を、マイナス極に被防食体を接続し、電極体から電解質を通じて防食電流を被防食体に流す方式である。
【０００４】図１０は塗膜欠陥による塗装鋼板の腐食過程を示す図で、（Ａ）はピンホールの存在を示す図、（Ｂ）は腐食因子の侵入を示す図、（Ｃ）は腐食の発生を示す図、（Ｄ）腐食の進行状況を示す図である。図において、ａは塗装鋼板、ｂは塗膜、ｃは塗膜ｂに発生したピンホール、ｅは塗装鋼板ａ上に発生したさびである。
【０００５】このように、塗膜ｂにピンホールｃが発生すると、Ｈ2 Ｏ，Ｏ2 ，Ｎa Ｃｌなどの腐食因子ｄが侵入することによって、さびｅが発生し、さびｅが拡大していくと塗膜ｂは剥離し、さびｅはますます拡大する。
【０００６】一般に、鉄鋼が腐食する要因としては、第１に水分の存在、第２に酸素の存在がある。相対湿度が高い値をとるほど環境大気中の水分が大きくなり、さびが発生しやすくなる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題および知見】従来の外部電源方式や流電陽極方式の電気防食方式によると、土中や水中の鋼構造物のように電気を通す媒体がある場合には、防食電流を塗装された鋼構造物に流すことができるが、橋梁，ＬＮＧタンク，クレーンなどのように通常は水に接していない塗装された陸上鋼構造物の場合には、電気を通す媒体がないので、塗装された鋼構造物に防食電流を流すことができないという問題がある。しかし、欠陥部の腐食は、欠陥部が濡れた状態のときに進行するものなので、降雨時や結露時などに塗膜上に形成された水膜を媒体として陸上鋼構造物の塗膜の欠陥部に微小の防食電流を流すようにすれば、塗装の欠陥部も防食できるはずである。
【０００８】本発明は、上記課題および知見に鑑み創案されたもので、外部電源方式の電極を利用して塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置を提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため、本発明によれば、塗装された陸上鋼構造物に絶縁体を介してアノード電極を固着するとともに、該アノード電極と離間してアースを取り付け、電源装置のプラス極とマイナス極をそれぞれアノード電極とアースとに接続してなり、降雨などにより水膜が形成されたときに塗膜の欠陥部を通してアノード電極とアースとの間に防食電流が流れるようにした塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置が提供される。
【００１０】本発明の好ましい実施形態によれば、電源装置は、太陽電池と蓄電池を組み合わせたものとするのがよい。
【００１１】次に本発明の作用を説明する。本発明によれば、電源装置は外部電源方式とし、電源装置のアノード電極を、塗装された陸上鋼構造物に絶縁体を介して固着するとともに、アースをアノード電極と離間して取り付ける。電源装置のプラス極とマイナス極をそれぞれアノード電極とアースとに接続し、降雨や結露などにより水膜が形成されたときに塗膜の欠陥部を通してアノード電極とアースとの間に微小の防食電流が流れるようにする。このように、塗装された陸上鋼構造物に、降雨や結露などにより水膜が形成されると、水膜を媒体として欠陥部に微小の防食電流が流れることにより、鉄がイオン化する化学反応が阻害されて防食を達成する。したがって、特に塗装された陸上鋼構造物のコーナー部や狭あい部などの塗膜劣化し易い個所の防食には最適となり、陸上鋼構造物の長寿命化を図ることができる。また、電源装置は、太陽電池と蓄電池を組み合わせたものを用いることにより、ランニングコストを低減することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態について、図面に基づいて説明する。図１ないし図３は本発明の一実施形態を示すもので、図１は本発明による塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置の概要図、図２は橋梁の側面図で、本発明の塗装された陸上鋼構造物の電気防食装置の適用個所の一例を示す図である。図３は橋梁の一部拡大図である。
【００１３】図１において、１は電源装置である。２は電源装置１のマイナス極と陸上鋼構造物７の一部に取り付けたアース２ａとを連結した導線である。３は電源装置１のプラス極とアノード電極４とを連結した導線である。アース２ａとアノード電極４とは離間して取り付けられている。５はアノード電極４の下面に装着した絶縁体で、接着シートにより固着されている。６はアノード電極４とアース２ａとの間に流れる防食電流である。８は陸上鋼構造物７上に塗られた塗膜である。９は塗膜８に発生したピンホールなどの欠陥部である。１０は塗膜８上に降雨や結露などにより形成された水膜である。なお、この防食装置は、既設の陸上鋼構造物７にも、新設の陸上鋼構造物７にも用いることもできる。
【００１４】図２において、１１は陸上鋼構造物７の一例を示す橋梁で、基礎１３上に立設された橋脚１４上に架けられている。なお、図２に示す矢印は、湿気のたまりやすい部位を示している。１２は橋梁１１の橋桁で、図３に示すように、主要部をウエブ材１２ａ、上フランジ材１２ｂ、下フランジ材１２ｃで構成している。
【００１５】図３は橋梁１１の一部を拡大した図であるが、電源装置１は、例えば、図に示すように、橋桁１２の下フランジ材１２ｃの上面に固着し、アノード電極４はウエブ材１２ａの表面に固着している。
【００１６】図３に示すＡ部は、アース２ａの取付部を拡大したものである。アース２ａは、下フランジ材１２ｃの下面に固着されたボルト１２ｄに取り付けている。なお、ボルト１２ｄは降雨や結露などによる故障を回避するため、内部にグリース等の充填材（図示せず）を充填した塩化ビニール樹脂製のボルトキャップ１５により水分の侵入を防止している。なお、図ではボルトキャップ１５は、一部切り欠いて示している。
【００１７】図３に示すＢ部は、アノード電極４を拡大した図で、塗膜８上に絶縁体５を介して接着シートにより固着した状態を示している。
【００１８】次に実施形態に基づく作用について説明する。本発明によれば、電源装置１は外部電源方式とし、電源装置１のアノード電極４を、塗装された陸上鋼構造物７に絶縁体５を介して固着するとともに、アース２ａをアノード電極４と離間して取り付ける。電源装置１のプラス極とマイナス極をそれぞれアノード電極４とアース２ａとに接続し、降雨や結露などにより水膜１０が形成されたときに塗膜８の欠陥部９を通してアノード電極４とアース２ａとの間に微小の防食電流６が流れるようにする。このように、塗装された陸上鋼構造物７に、降雨や結露などにより水膜１０が形成されると、水膜１０を媒体として欠陥部９に微小の防食電流が流れることにより、鉄がイオン化する化学反応が阻害されて防食を達成する。したがって、特に塗装された陸上鋼構造物７のコーナー部や狭あい部などの塗膜劣化し易い個所の防食には最適となり、陸上鋼構造物７の長寿命化を図ることができる。また、電源装置に太陽電池と蓄電池を組み合わせたものを用いることにより、ランニングコストを低減することができる。なお、塗膜表面の水膜の比抵抗が大きく、アノード電極１個あたりの防食範囲が狭くなるような場合には、塗装された陸上鋼構造物７に導電性塗料を上塗りし、微小防食電流６の到達範囲を大きくすることもできる。
【００１９】図７は電源装置の一実施形態を示すもので、（Ａ）は蓄電池等の直流電源と太陽電池を組み合わせた電源装置の例を示し、（Ｂ）は交流電源と交流から直流に変換する交流変換器を用いた電源装置の例を示している。
【００２０】図８は塗膜上に複数の欠陥部がある場合の、防食電流の流れを示す図である。電源装置１のプラス極とマイナス極をそれぞれアノード電極４とアース２ａとに接続し、降雨や結露などにより水膜１０が形成されたときに塗膜８の複数の欠陥部９を通してアノード電極４とアース２ａとの間に微小の防食電流６が流れるようになている。
【００２１】
【実施例】本願発明の発明者らは、本発明の効果を実証するため、次のような実証試験を行った。実施例１では、図４に示すように、陸上鋼構造物を模擬した長さ１００ｃｍ，幅１０ｃｍの塗装鋼板を用い、アノード電極から一番離れた所に１ｍｍのピンホール９ａを１個設け、本実験では，このピンホール９ａとＳＣＥ（飽和カロメル電極）をつないで測定し、データ処理の際にＳＨＥ（標準水素電極）に換算したものである。塩水を噴霧して塗装鋼板上に水膜を作り、直流電源を使用し、アノード電極とアースとの間に１５Ｖの電圧をかけた。
【００２２】図５は試験結果を示す図である。図は本電気防食装置を使用した場合としなかった場合の電極電位と電流値の時間的変化を示すもので、横軸に時間（Ｈｒ．），左縦軸に電極電位（ mＶ Vs.SHE ），右縦軸に電流値（μＡ）を示している。図において、３点鎖線は防食装置を使用しない場合の電極電位を示し、実線は防食装置を使用した場合の電極電位を示し、点線は防食装置を使用した場合の防食電流を示している。本試験は、塩水噴霧；０．５Ｈｒ，湿潤；相対温度９５％，温度；３０℃で行った。
【００２３】この試験の結果、防食装置を使用しない場合には、試験開始時から１００Ｈｒ．まで、電極電位はほぼ−５００ mＶと横ばいに推移している。一方、防食装置を使用した場合には、電極電位は試験開始時のほぼ−５００ mＶから直ちに−１０００ mＶに移行し、１００Ｈｒ．まで、−１０００ mＶから−８００ mＶの間で変動しており、電流値は８〜１５μＡで推移しており、防食効果のあることがわかる。
【００２４】実施例２では、実施例１と同様に、陸上鋼構造物を模擬した長さ２００ｃｍ，幅１０ｃｍの塗装鋼板を用い、その塗装鋼板を沖縄県の沿岸部に設置して自然環境のもとで試験を行った。
【００２５】図６は本電気防食装置による防食効果の電極電位と相対湿度との相関関係を示すもので、横軸に時間(days)，左縦軸に電極電位（ mＶ Vs.SHE ），右縦軸に相対湿度（％）を示している。図において、点線は電極電位を示し、実線は相対湿度（％）を示している。
【００２６】この試験の結果、相対湿度が５０〜７０％の間では電極電位が−２００〜−６００ mＶであるのに対し、相対湿度が７０〜１００％をとる時間で、電極電位は−７００〜−１０００ mＶを示している。これは相対湿度が高いほど厚い水膜が生成し、オームの法則から厚い水膜の方が電流が流れやすいので、電極電位が下がるためと考えられる。したがって、相対湿度が高いほど電気防食装置は高い効果を発揮する。
【００２７】本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更し得ることは勿論である。
【００２８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、降雨や結露などによって塗装した陸上鋼構造物上に形成された水膜を媒体として塗膜の欠陥部に微小の防食電流を流すようにしたので、特に塗装した陸上鋼構造物のコーナー部や狭あい部などの塗膜劣化し易い個所の防食ができ、陸上鋼構造物の長寿命化を図ることができるなどの優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００００９９
【氏名又は名称】石川島播磨重工業株式会社
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| 【出願日】 |
平成９年（１９９７）１０月１４日 |
| 【代理人】 |
【弁理士】
【氏名又は名称】島村 芳明
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| 【公開番号】 |
特開平１１−１１７０８２ |
| 【公開日】 |
平成１１年（１９９９）４月２７日 |
| 【出願番号】 |
特願平９−２８０５５４ |
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