(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材に設置して防食を行う犠牲陽極パネルにおいて、前記犠牲陽極パネルが、犠牲陽極材本体と、前記犠牲陽極パネルを前記鋼材に固定する磁石を有しており、前記犠牲陽極材本体を、前記鋼材に比べて電気的に卑で、且つ、多孔質性を有した金属材料で構成し、前記磁石を、前記犠牲陽極材本体と前記鋼材が接触する接触面に設置したことを特徴とする犠牲陽極パネル。
【請求項２】
前記犠牲陽極パネルを、前記犠牲陽極材本体に設置した磁石と、前記鋼材に固定した磁石により、前記鋼材に対して取り外し自在に構成することを特徴とする請求項１に記載の犠牲陽極パネル。
【請求項３】
前記犠牲陽極材本体が、毛細管現象により液体を吸収、及び保持できる構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の犠牲陽極パネル。
【請求項４】
前記犠牲陽極材本体を、金属粉体の焼結により成型し、且つ、空隙率が２０〜４０％となるように成型したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の犠牲陽極パネル。
【請求項５】
前記犠牲陽極材本体が、前記犠牲陽極材本体の前記接触面と反対の面に亜鉛板を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の犠牲陽極パネル。
【請求項６】
前記犠牲陽極材本体が、前記接触面に吸水材を有しており、前記吸水材が、前記鋼材の表面の凹凸に沿って変形する変形性を有していることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の犠牲陽極パネル。
【請求項７】
鋼材に比べて電気的に卑で且つ多孔質性を有した金属材料で構成する犠牲陽極本体と、
この犠牲陽極本体と前記鋼材とが接触する接触面に設置される磁石とを備えた犠牲陽極パネルを利用した鋼材の防食方法であって、前記鋼材に磁石を固定する準備ステップと、この磁石と前記犠牲陽極パネルに固定した磁石により、前記犠牲陽極パネルを前記鋼材に固定する設置ステップを有していることを特徴とする防食方法。
【請求項８】
鋼材に比べて電気的に卑で且つ多孔質性を有した金属材料で構成する犠牲陽極本体と、この犠牲陽極本体と前記鋼材とが接触する接触面に設置される磁石とを備えた犠牲陽極パネルを利用した鋼材の防食方法であって、既にサビの発生した前記鋼材の一部を研磨して地金を露出する研磨ステップと、前記地金に磁石を固定する準備ステップと、この磁石と前記犠牲陽極パネルに固定した磁石により、前記犠牲陽極パネルを前記鋼材に固定する設置ステップを有していることを特徴とする防食方法。
【請求項９】
前記鋼材と前記犠牲陽極パネルの間に、前記鋼材の表面の凹凸に沿って変形する変形性を有する吸水材を設置する吸水材設置ステップを有していることを特徴とする請求項７又は８に記載の防食方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材の防食を実現する犠牲陽極パネル、及びこの犠牲陽極パネルを利用した防食方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材の防食方法として、鋼材に塗装を行う方法や、犠牲陽極材料を利用する方法が一般的に利用されている。
【０００３】
まず、塗装による防食方法に関して説明する。塗装による防食方法は、鋼材の表面に塗装被膜を形成し、サビ（腐食）の原因となる酸素や水などと鋼材の接触を抑制して、防食を実現している。しかしながら、この塗装による防食方法は、いくつかの問題を有している。
【０００４】
第１に、塗装時における塗装ムラや、気泡の発生により、塗装被膜に穴が開き、鋼材が水や酸素などの腐食原因物質と接触してしまい、サビが塗装被膜の内部から発生、成長するという問題を有している。
【０００５】
第２に、既にサビの発生した鋼材に対しては、塗装被膜の耐久性を十分に確保するためには、塗装被膜及びサビを鋼材から全て落とし、再塗装を行う必要がある。このサビを除去する作業は、グラインダーやブラストを使用して行うが、例えば、橋梁等の設置箇所から移動できない鋼部材は、この現場で処理を行う必要があり、この現場での処理は困難を極めるとうい問題を有している。
【０００６】
第３に、サビや劣化した塗装被膜を十分に除去せずに、再塗装を繰り返していくと、防食効果が低下していくという問題を有している。例えば、再塗装の数週間後からサビが再び発生するという事態も発生している。
【０００７】
次に、犠牲陽極材料を利用する防食方法に関して説明する。この犠牲陽極材料を利用する防食方法は、鋼材の表面等に、鋼材よりも自然電位が卑な金属（例えば、亜鉛、アルミニウムやマグネシウム、又はこれらの合金）を設置し、この電池作用によって防食電流を供給する方法である。つまり、この犠牲陽極材料を積極的にサビさせることにより、鋼材のサビの発生を防止する方法である（例えば特許文献１参照）。しかしながら、この犠牲陽極材料を利用する防食方法は、いくつかの問題を有している。
【０００８】
第１に、鋼材を犠牲陽極材料で覆ってしまうため、鋼材の状態を確認する等のメンテナンス時には、犠牲陽極材料を取外す作業が必要となり、このメンテナンス作業に多大な時間がかかるという問題を有している。メンテナンス作業は、防食の効果を確認するために非常に重要な作業であり、いかに効果的な防食方法であったとしても、長期間にわたり放置しておくことはできない。
【０００９】
第２に、既にサビの発生した鋼材に対しては、サビを鋼材から全て落とし、犠牲陽極材料を設置する必要がある。これは鋼材と犠牲陽極材料の十分な電気的接触を確保するために必要な作業である。このサビを落とす処理は、前述したように困難を極めるという問題を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００２−２２６９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上記の状況を鑑みてなされたものであり、その目的は、高い防食効果を有し、メンテナンス性がよく、また、既にサビの発生している（腐食している）鋼材に対しても、容易に適用することができる犠牲陽極パネル、及びこの犠牲陽極パネルを利用した防食方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明に係る犠牲陽極パネルは、鋼材に設置して防食を行う犠牲陽極パネルであって、前記犠牲陽極パネルが、犠牲陽極材本体と、前記犠牲陽極パネルを前記鋼材に固定する磁石を有しており、前記犠牲陽極材本体を、前記鋼材に比べて電気的に卑で、且つ、多孔質性を有した金属材料で構成し、前記磁石を、前記犠牲陽極材本体と前記鋼材が接触する接触面に設置したことを特徴とする。
【００１３】
この構成により、犠牲陽極パネルの鋼材に対する着脱が容易になるため、メンテナンス性が向上する。また、犠牲陽極パネルを、空隙を有する金属（粉体焼結金属等）で構成するため、非常に軽く、作業員による取り外し作業が容易にできる。
【００１４】
また、犠牲陽極材本体に、多孔質性を有する金属材料を採用することで、サビの原因となる雨等の水の効率的な吸水を利用して、積極的に防食効果を高めることができる。つまり、雨等により犠牲陽極材本体が濡れると、犠牲陽極材本体は、内部の空隙にこの雨水を保持し、これにより犠牲陽極材本体の導電性が向上し、電子が鋼材から犠牲陽極材本体に積極的に移動するため、鋼材の防食効果を向上することができる。
【００１５】
上記の犠牲陽極パネルにおいて、前記犠牲陽極パネルを、前記犠牲陽極材本体に設置した磁石と、前記鋼材に固定した磁石により、前記鋼材に対して取り外し自在に構成することを特徴とする。
【００１６】
この構成により、たとえ既に錆びた鋼材であっても、磁石を固定する箇所のみ、サビを除去することで、犠牲陽極パネルを設置することができる。そのため、既に錆びた鋼材に対して、簡単な下処理（磁石の固定）により、防食処理を実現することができる。
【００１７】
上記の犠牲陽極パネルにおいて、前記犠牲陽極材本体が、毛細管現象により液体を吸収、及び保持できる構造であることを特徴とする。この構成により、犠牲陽極材本体に雨等が接触すると、犠牲陽極材本体は、水を内部に吸収し、比較的長い時間保持するため、防食効果を向上することができる。
【００１８】
上記の犠牲陽極パネルにおいて、前記犠牲陽極材本体を、金属粉体の焼結により成型し、且つ、空隙率が２０〜４０％となるように成型したことを特徴とする。
【００１９】
上記の犠牲陽極パネルにおいて、前記犠牲陽極材本体が、前記犠牲陽極材本体の前記接触面と反対の面に亜鉛板を有していることを特徴とする。この構成により、防食効果を高めることができる。なお、亜鉛板の設置量が多くなると、犠牲陽極材本体の吸水性、吸湿性が低下するため、この両者のバランスにより、適宜設計することが望ましい。
【００２０】
上記の犠牲陽極パネルにおいて、前記犠牲陽極材本体が、前記接触面に吸水材を有しており、前記吸水材が、前記鋼材の表面の凹凸に沿って変形する変形性を有していることを特徴とする。この構成により、サビにより表面が滑らかでない鋼材と、犠牲陽極材本体と
の電気的接触を十分に確保することができる。
【００２１】
上記の目的を達成するための本発明に係る防食方法は、前記犠牲陽極パネルを利用した鋼材の防食方法であって、鋼材に磁石を固定する準備ステップと、前記磁石と前記犠牲陽極パネルに固定した磁石により、前記犠牲陽極パネルを前記鋼材に固定する設置ステップを有していることを特徴とする。
【００２２】
上記の目的を達成するための本発明に係る防食方法は、前記犠牲陽極パネルを利用した鋼材の防食方法であって、既にサビの発生した鋼材の一部を研磨して地金を露出する研磨ステップと、前記地金に磁石を固定する準備ステップと、前記磁石と前記犠牲陽極パネルに固定した磁石により、前記犠牲陽極パネルを前記鋼材に固定する設置ステップを有していることを特徴とする。
【００２３】
この構成により、サビは大雑把に除去すればよく、完全に除去する必要がないため、犠牲陽極パネルの設置が容易となる。また、磁石を利用して、鋼材と犠牲陽極パネルを固定する構成のため、パネルの着脱が容易となる。このため、鋼材のサビの進行状況等を確認するメンテナンス作業を、定期的に、短時間に、且つ容易な作業で行うことが可能となり、メンテナンスコストを抑制することができる。
【００２４】
上記の防食方法において、前記鋼材と前記犠牲陽極パネルの間に、前記吸水材を設置する吸水材設置ステップを有していることを特徴とする。この構成により、鋼材と犠牲陽極パネルの接触を、電気的に密接にすることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係る犠牲陽極パネル、及びこの犠牲陽極パネルを利用した防食方法によれば、防食効果を向上することができ、また、犠牲陽極パネルを設置対象である鋼材から容易に取外して、鋼材の状態を確認する等のメンテナンス作業を容易に行うことができ、更に、既にサビの発生している鋼材に対しても、容易に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る実施の形態の犠牲陽極パネルの設置時の様子を示した図である。
【図２】本発明に係る実施の形態の犠牲陽極パネルを示した図である。
【図３】本発明に係る実施の形態の犠牲陽極パネルの設置作業の概略を示した図である。
【図４】吸水材を採用した場合の犠牲陽極パネルの設置作業の概略を示した図である。
【図５】本発明に係る異なる実施の形態の犠牲陽極パネルの設置時の様子を示した図である。
【図６】本発明に係る異なる実施の形態の犠牲陽極パネルの設置時の様子を示した図である。
【図７】本発明に係る異なる実施の形態の犠牲陽極パネルの設置時の様子を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る実施の形態の犠牲陽極パネルについて、図面を参照しながら説明する。図１に、鋼材６の特に腐食しやすい端部に、犠牲陽極パネル１を設置している様子を示している。例えば、鋼構造一般に使用する鋼材６は、雨水、高温、多湿、塩分などの腐食因子により、腐食しやすい場所がある。このサビの発生しやすい（腐食しやすい）場所に、犠牲陽極パネル１を設置して、効果的な防食を実現することができる。
【００２８】
図２に、犠牲陽極パネル１の実施例の１つである平板用パネル１Ａを示しており、図２Ａは表面、図２Ｂは裏面（鋼材６との接触面１０）の様子を示している。平板用パネル１Ａの接触面１０に、複数の磁石３ａと亜鉛板５を有している。
【００２９】
まず、犠牲陽極材本体２の構成に関して説明する。この犠牲陽極材本体２は、鋼材６に比べて電気的に卑であり、且つ、多孔質性を有している金属材料で構成している。この鋼材６に対して電気的に卑である金属材料とは、具体的には、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム又はこれらの合金、擬合金等を利用することができる。この他の金属材料であっても、鋼材６に対して電気的に卑である金属材料であれば、本発明に利用することができる。
【００３０】
また、この犠牲陽極材本体２は、多孔質性を有しており、例えば、全体の体積に対して１０〜４０％の空隙を有するように構成する。そして、この空隙は、毛細管現象により雨水等の液体を保持することが可能な性質（保水性）を有するように構成する。また、この多孔質性を有する金属は、粉体焼結金属と呼ばれることもあり、非常に軽く、取り扱いが容易である。
【００３１】
なお、上記の空隙率は、保水性等を考慮すると高いほうが望ましいが、高すぎると犠牲陽極材本体２の製造上の問題や強度低下を招くため、この強度と吸水性、保水性のバランスから空隙率を決定することが望ましい。
【００３２】
次に、この犠牲陽極材本体２の製造方法の１例を説明する。まず、中心粒径が１０から７０μｍ程度のアルミニウムまたはアルミニウム合金粉末と中心粒径１０から１００μｍ程度の亜鉛の粉末の混合粉末を出発原料とする。型に亜鉛板５を配置し混合粉末を充填し、５から１００ＭＰａの面圧力を加えながら２５０から４００℃に加熱するいわゆる焼結加工を行い相対密度で６０から９０％の範囲の連続気孔を持つ多孔質性を有した金属材料を得る。もしくは冷間等方圧プレスを含むプレス成形体と亜鉛板５を配置した状態で２５０から４００℃にヒーター加熱などで焼結加工を行い相対密度で６０から９０％の範囲の連続気孔を持つ多孔質性を有した金属材料を得る。焼結方法の選択、温度の選択などの製造条件は原料粉末の粒度、犠牲陽極材本体の吸水性、吸湿性、防食効果、亜鉛板５の設置量により適宜選択することが望ましい。
【００３３】
なお、犠牲陽極材本体２は、軽石より密であり、一見すると空隙を有さない金属材料と大差のないイメージである。
【００３４】
また、犠牲陽極材本体２の裏面に設置した亜鉛板５は、この亜鉛板５を積極的に錆びさせることで、平板用パネル１Ａ自体の劣化（腐食）を遅らせることができる。更に、犠牲陽極材本体２の犠牲陽極作用を向上することができる。この亜鉛板５の固定は、接着剤等でも可能であり、犠牲陽極材本体２を成型する際に固定しても良い。
【００３５】
なお、この亜鉛板５を設置することで、平板用パネル１Ａの防食材料としての寿命を延ばすことができるが、犠牲陽極材本体２の全面に設置すると、雨水等の吸水性、吸湿性が低下するため、防食効果が低下する可能性がある。このため、この亜鉛板５の設置量は、平板用パネル１Ａの寿命と、吸水性、吸湿性とのバランスから適宜決定する必要がある。
【００３６】
また、図２Ｂに示した磁石３ａは、平板用パネル１Ａを鋼材６に固定するためのものである。この磁石３ａは、犠牲陽極材本体２に接着剤等で固定しても良いし、本体２を成型する際に埋め込んで固定してもよい。
【００３７】
図３に、既にサビの発生した鋼材６に、犠牲陽極パネル１を設置する作業工程を示す。図３Ａは、鋼材６にサビが発生し、腐食部８が形成されている様子を示している。この鋼材６に対して、まず、図３Ｂに示す様に、グラインダー等で鋼材６の一部を研磨して、鋼材６の地金を露出させる（研磨ステップ）。ここで、腐食部８の表面のサビを除去するが、完全に除去する必要はない。
【００３８】
次に、露出した地金に、磁石３ｂを接着剤等で固定する（準備ステップ）。次に、図３Ｃに示す様に、鋼材６に固定した磁石３ｂと、犠牲陽極パネル１の磁石３ａを対応させる。最後に、図３Ｄに示す様に、犠牲陽極パネル１を鋼材６に、磁石３ａ、３ｂで固定して（設置ステップ）、犠牲陽極パネル１の設置を完了とする。
【００３９】
この構成により、サビを全て除去しなくても、防食を行うことができる。また、磁石３ａ、３ｂにより犠牲陽極パネル１を設置しているため、取り外しが容易となる。メンテナンス作業の際には、作業員が犠牲陽極パネル１の端部等を引っ張り、腐食部８を目視で確認し、犠牲陽極パネル１を元の位置に戻す作業を行えばよい。このため、メンテナンス作業が容易となり、短時間で行うことができ、定期的に腐食部８の様子を確認することが容易となる。また、部分的に消耗劣化した犠牲陽極パネル１を、容易に交換することができる。
【００４０】
ここで、橋梁やプラント等で鋼材６を管理する管理者は、サビの成長の状態を把握する必要があり、いかに優れた防食材料であっても、設置したまま放置することはできない。これは、定期的に腐食部８の確認を行い、場合によっては、鋼材６を交換する等の手配が必要となるからである。
【００４１】
ここでは、既にサビの発生している鋼材６に、犠牲陽極パネル１を設置する作業工程について説明したが、サビの発生していない鋼材６に対しても同様に、犠牲陽極パネル１を設置することができる。但し、この犠牲陽極パネル１の裏面と、鋼材６が接触するように設置することが望ましいため、腐食部８がない場合は、鋼材６に磁石３ｂを設置せず、パネル１側の磁石３ａで、鋼材６に直接固定するとよい。若しくは、パネル１側の磁石３ａを犠牲陽極材２に深く埋め込み、鋼材６側の磁石３ｂが、パネル内に収まるように構成してもよい。
【００４２】
図４に、鋼材６と犠牲陽極パネル１の間に、吸水材７を設置した実施例を示している。図４Ａに示す様に、吸水材７を設置する場合は、保水性の高い吸湿、吸水材７に開口部９を設け、磁石３ｂが貫通可能となるように設置する。そして、吸水材７は、図４Ｂに示す様に、腐食部の凹凸、部材の溶接部や接手部の凹凸等に対応するように変形する。
【００４３】
次に、吸水材７に関して説明する。この吸水材７は、保水性、保湿性に優れた材料であればよく、例えば、ポリビニルアルコール製シートや、高分子吸水ゲル等の吸湿性、及び吸水性を有する材料を利用して構成する。更に、腐食部８の凹凸や溶接部に追従して変形する変形性を有していることが望ましい。
【００４４】
この吸水材７を設置する構成により、雨水等で犠牲陽極パネル１が濡れる場合には、犠牲陽極材本体２の有する空隙と、吸水材７により水を保持し、鋼材６から犠牲陽極パネル１へ電気が流れやすい状態を維持することができる。この電気の流れにより、犠牲陽極材本体２及び亜鉛板５が積極的に錆びるため、防食効果を向上することができる。特に、吸水材７を変形しやすい材料とすることで、腐食部８との電気的接触の状態が良くなり、防食効果を向上することができる。
【００４５】
また、犠牲陽極パネル１に対して、面積の大きい吸水材７を設置し、この吸湿材７で広
い範囲の腐食部８を覆うように構成してもよい。この構成により、犠牲陽極パネル１の有している面積よりも、広い範囲の防食を行うことができる。つまり、吸水材７の接触している腐食部８から、吸水材７を経由して犠牲陽極パネル１に電気が流れるため、広い範囲で防食効果を得ることができる。
【００４６】
また、配管の曲り部分に対しては、犠牲陽極材本体２の厚さを薄く成形して、シート状に貼り付けて、防食することができる。
【００４７】
図５に、異なる実施の形態の犠牲陽極パネル１である角用パネル１Ｂを示す。図５では、この鋼材６の角部を覆うように、板状部と、２つの側壁部を組み合わせて構成した角用パネル１Ｂを設置し、底部に平板用パネル１Ａを設置する様子を示している。
【００４８】
図５に示す様に、鋼材６の角部を平板用パネル１Ａと角用パネル１Ｂで覆う構成により、従来は困難であった鋼材６の角部の防食を、効果的に行うことが可能となる。なお、この角部は、例えば塗装による防食では、平滑部と同様な被膜厚を確保することが困難であったため、錆びやすい場所として問題となっていた。
【００４９】
図６に、異なる実施の形態の犠牲陽極パネル１である円柱用パネル１Ｃを示す。図６には、プラントのパイプ等の円柱状鋼材６Ｃに、円柱用パネル１Ｃを設置した様子を示している。この円柱用パネル１Ｃは、円柱状犠牲陽極材本体２Ｃで構成している。この円柱用パネル１Ｃも、裏面（鋼材６Ｃとの接触面）に磁石３ａを有しており、円柱状鋼材６Ｃに対して、取り外し自在に構成している。
【００５０】
図７に、異なる実施の形態の犠牲陽極パネル１であるボルト用キャップ１Ｄを示す。図７には、構造物等で使用するボルト１１に、ボルト用キャップ１Ｄを設置した様子を示している。このボルト用キャップ１Ｄは、例えば、金属の粉体をキャップ形状に焼結して、製造することができる。このボルト用キャップ１Ｄにより、ボルト１１の防食を行うことができる。
【００５１】
以上、本発明の犠牲陽極パネル１の実施の形態として、平板用パネル１Ａ、角用パネル１Ｂ、円柱用パネル１Ｃ、ボルト用キャップ１Ｄに関して説明をしたが、本発明はこれらの形状に限定されるものではなく、パイプ同士を連結するフランジ部等にも適宜形状を変更して適用することができる。
【００５２】
また、防食を必要とする構造物等の各部材及び部位の腐食環境は、場所により大きく異なる場合が多い。そのため、犠牲陽極材本体２を構成するアルミニウム、亜鉛、マグネシウム等の配合の割合は、犠牲陽極材本体２の防食性と耐久性のトレードオフ関係を考慮して決定する。つまり、防食性を向上するために、マグネシウムの割合を増やし、亜鉛の割合を減らすと、耐久性が低下してしまうということである。
【００５３】
また、本発明は塗装を必要としない耐候性鋼材の防食に特に効果がある。この耐候性鋼材は、鋼材の表面に保護性のサビを形成するように設計されており、無塗装で使用することも多い。しかし、何らかの事由で、塗装等の防食を行う必要が発生した場合、この保護性のサビは硬度が高いため、グラインダーをかけて、塗装を行うという作業が極めて困難となる。
【００５４】
これに対して、本発明は、磁石３ｂを設置する箇所のみ、サビを落とせばよいため、グラインダー等による研磨作業を必要とする箇所は限定的であり、比較的容易に防食を行うことができる。
【符号の説明】
【００５５】
１  犠牲陽極パネル
１Ａ  平板用パネル
１Ｂ  角用パネル
１Ｃ  円柱用パネル
２  犠牲陽極材本体
２Ｃ  円柱状本体
３ａ、３ｂ  磁石
５  亜鉛板
６  鋼材
６Ｃ  円柱状鋼材
７  吸水材
８  腐食部
９  開口部
１０  接触面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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