(57)【要約】【課題】流電陽極の本体が使用時に芯金から脱落しない芯金形状を有する電気防食用流電陽極を提供すること。【解決手段】流電陽極の本体と板状芯金とを有する流電陽極であって、前記流電陽極の本体は防食対象物に設けられた固定金具を格納するための貫通孔を有しており、前記芯金は前記流電陽極の本体を防食対象物に固定するための有孔平面部と、前記有孔平面部の外周縁に対し外側方向に傾斜して接続する突起とを有し、前記流電陽極の本体と前記芯金とが一体に構成されていることを特徴とする電気防食用流電陽極。【選択図】図１
2018035435.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防食対象物に設けられた固定金具を格納するための孔を有する流電陽極の本体と、前記固定金具に接合され、前記流電陽極の本体を前記防食対象物に固定するための芯金とを備えた電気防食用流電陽極であって、
前記流電陽極の本体は、前記固定金具を格納するための、前記防食対象物に向き合う面から対向する面に貫通する貫通孔を有し、
前記芯金は前記固定金具に接合するための有孔平面部と、前記有孔平面部の外周縁に接続し、前記対向する面に伸延する突起とを有し、
前記流電陽極の本体と前記芯金とが一体に構成されていることを特徴とする電気防食用流電陽極。
【請求項２】
前記有孔平面部が有孔円盤であり、前記有孔円盤の外周縁に前記突起が複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気防食用流電陽極。
【請求項３】
前記有孔円盤の直径と、前記突起を前記有孔円盤と同一平面上に位置付けたときの前記突起の外接円の直径との比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする請求項２に記載の電気防食用流電陽極。
【請求項４】
前記突起が平板の場合、前記平板の幅と長さとの比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする請求項３に記載の電気防食用流電陽極。
【請求項５】
前記芯金の材質がステンレス鋼、チタン、炭素鋼、亜鉛めっき鋼もしくはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気防食用流電陽極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器などの電気防食に使用する電気防食用流電陽極の構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
石油化学産業などの製造業において、海水を冷却水として利用する熱交換器等は、産業上、不可欠で非常に重要な機器である。しかしながら、海水を冷却水に利用しているため、非常に厳しい腐食環境で使用されている。
そこで、熱交換器等の腐食を防ぐための有効な手段として電気防食法が用いられており、箱形の流電陽極を使用した、流電陽極方式による防食法がよく知られている。
【０００３】
ここに、流電陽極方式とは電気防食法の１つである。まず、金属のイオン化傾向の大小を利用し、鉄鋼よりもイオン化傾向の大きい金属（Ａｌ、Ｚｎ、Ｍｇ等）と鉄鋼とを電気的に導通させる。鉄鋼がイオン化（腐食）するのに代わって、鉄鋼よりもイオン化傾向の大きい金属がイオン化することにより、鉄鋼の腐食を防ぐものである。
【０００４】
すなわち、防食する鉄鋼を陰極とし、鉄鋼よりもイオン化傾向の大きい金属を陽極としてガルバニック電池を形成させる。陽極と陰極間の電位差を駆動力にして、鉄鋼が溶解する腐食電流と同等以上の防食電流を陽極から陰極に対し流すことにより、防食を行うという方法である。
【０００５】
従来、流電陽極方式の電気防食に使用する箱形の流電陽極は、流電陽極を防食対象物へ設置するための金具である芯金が、例えば、特許文献１に示すような構造であった。
【０００６】
特許文献１の芯金の要部の構造については、例えば、図３において示す。そのうち、図３ａ）は芯金の平面図であり、図３ｂ）は流電陽極の断面図である。
【０００７】
芯金６０は有孔平面部６１が円盤状で、円盤外周縁から外側方向に浅く折り曲げられた部分６４と、有孔平面部と平行に、外側方向に放射状の突起６２を有している。芯金６０は流電陽極の本体５０の防食対象物側の表層（以下、裏面と称す）に埋設され、一体化された構造を有している。
【０００８】
流電陽極は、必要に応じてゴムシートなどにて被覆された防食対象物の表面に取り付けられ用いられてきた。流電陽極の裏面はゴムシートやエポキシ樹脂等で被覆されている。その結果、流電陽極は、防食対象物と対向する反対側の表層（以下、表面と称す）から順次溶解し、熱交換器等の防食対象物の腐食抑制に大きな成果を上げてきた。
【０００９】
そして、芯金は、流電陽極の表面からの溶解に伴って芯金が露出し、防食電流が芯金に流入してロス電流となることを回避するためにも、流電陽極の本体の裏面に埋設させることが好ましい。
【００１０】
また、芯金の材料としては炭素鋼や亜鉛めっき鋼等を用いてもよい。例えば、熱交換器等の防食対象物に二相ステンレス鋼やチタンが用いられている場合については、陽極電位が−７５０ｍＶ vs．ＳＣＥより卑電位（マイナス）になると水素脆化を生じる恐れがある。
よって、オーステナイト系ステンレス鋼製の芯金を用いることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開平１０−１４７８９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１には、図示された流電陽極の構造を採用することにより、流電陽極内部の腐食を確実に防止することができるとある。しかしながら、特許文献1の提案では、依然として流電陽極の使用に伴って流電陽極の裏面のゴムシートの脱落やエポキシ樹脂の剥離等が起きるので、流電陽極の裏面の素地金属も海水と接触することとなる。例えば、陽極電位が−７５０ｍＶ ｖｓ．ＳＣＥより貴電位（プラス）を示すアルミニウム合金と、ステンレス鋼製の従来の芯金形状で構成される流電電極を用いて電気防食を行った際にも、流電陽極の裏面からも溶解が進行する。すなわち、流電陽極の本体の残量が十分あるにも拘わらず、芯金周囲のアルミニウム合金の溶解が進行し、芯金から流電陽極の本体が脱落するという問題があった。
このような流電陽極の本体の脱落は、熱交換器等の防食不良や緊急の開放点検等が必要となるため、非常に不経済なものになるという問題があった。
【００１３】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、流電陽極の本体が使用途中に芯金から脱落しない芯金形状を有する電気防食用流電陽極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】
【００１４】
本発明は、前記課題を解決するために、以下１）〜５）に記載の手段によりなる。
すなわち、
１）防食対象物に設けられた固定金具を格納するための孔を有する流電陽極の本体（２０）と、前記固定金具に接合され、前記流電陽極の本体（２０）を前記防食対象物に固定するための芯金（３０）とを備えた電気防食用流電陽極（１０）であって、
前記流電陽極の本体（２０）は、前記固定金具を格納するための、前記防食対象物に向き合う面から対向する面に貫通する貫通孔（２１）を有し、
前記芯金（３０）は、前記固定金具に接合するための有孔平面部（３１）と、前記有孔平面部（３１）の外周縁に接続し、前記対向する面に伸延する突起（３２）とを有し、
前記流電陽極の本体（２０）と前記芯金（３０）とが一体に構成されていることを特徴とする電気防食用流電陽極（１０）。
２）前記有孔平面部が有孔円盤（３１）であり、前記有孔円盤（３１）の外周縁に前記突起（３２）が複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
３）前記有孔円盤（３１）の直径と、前記突起（３２）を前記有孔円盤（３１）と同一平面上に位置付けたときの前記突起（３２）の外接円の直径との比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする請求項２に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
４）前記突起（３２）が平板の場合、前記平板の幅と長さとの比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする請求項３に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
５）前記芯金（３０）の材質がステンレス鋼、チタン、炭素鋼、亜鉛めっき鋼もしくはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
【発明の効果】
【００１５】
本発明により、流電陽極内部の芯金周囲に欠陥を生じず、その結果、芯金周囲から流電陽極が溶解することがなく、芯金から流電陽極の本体が脱落を起こすことのない電気防食用流電陽極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施の形態に適用される電気防食用流電陽極の芯金形状（平面図）と芯金を含む電気防食用流電陽極（側面図）を示したものである。
【図２】実施の形態に適用される芯金を含む電気防食用流電陽極（側面図）であって、芯金を電気防食用流電陽極の内部へ設けたものである。
【図３】従来の電気防食用流電陽極の芯金形状（平面図）と芯金を含む電気防食用流電陽極（断面図）を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明に係る電気防食用流電陽極を実施するための好適な実施形態について説明する。
【００１８】
芯金から流電陽極の本体が脱落を起こす流電陽極について、更に詳細に調査したところ、従来の芯金の形状では、流電電極の本体と芯金との密着性の悪さから隙間が生じ易いことを見出した。さらに、生じた隙間が空気の通り道となって外部から空気を引き込むため、芯金周囲に欠陥を生じさせ、この欠陥が流電陽極の脱落を招いていたことを見出した。
【００１９】
すなわち、図３に示される従来の芯金６０の１例では、ボルト孔を有し外周に花びら状の放射状突起を有する円盤状の部材が、まず、折り曲げ個所６３にて流電陽極側に折り曲げられ、浅い容器形状となる。さらに、その外周の突起６２が折り曲げ個所６４にて防食対象側に折り曲げられた構造を有する。そのため、芯金６０の流電陽極の本体５０内部への入り込みが浅く、前述のような欠陥が発生すると、芯金６０と周囲の流電陽極とがガルバニックカップル腐食を起こし、芯金６０周囲の流電陽極が優先して溶解する。その結果、流電陽極の本体５０が芯金６０から切り離され、流電陽極４０の設置から短期間で流電陽極４０が脱落することを見出したのである。
特に、アルミニウム合金製の流電陽極の本体５０とステンレス鋼製芯金６０との間では、芯金６０周囲の欠陥の発生が顕著であった。
なお、従来の芯金の放射状突起を単純に延長させた構成をとっても、前述の芯金周囲の流電陽極４０の溶解は変わらず起こるため、流電陽極４０の脱落は避けられない。
【００２０】
本実施形態について、以下、図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
芯金の構造について、有孔平面部の外周縁に対して設けた流電陽極埋設部は、芯金周囲に欠陥を生じ、芯金周囲から溶解する。よって、芯金の流電陽極埋設部は、流電陽極の本体が脱落しないように、有孔平面部の外周縁から流電陽極の本体内部を表面方向に傾斜して直線的に深く入り込むように構成した。特に、流電陽極埋設部を複数の縦長突起として放射状に配置し、芯金と流電陽極の本体の接触面積の増大を図った。その結果、気泡が芯金周囲に生じた際にも、流電陽極の脱落を防止し、従来の課題を解決したものである。
なお、鋳造方法の変更は行っていない。
【００２２】
図１は、本実施の形態に適用される芯金３０と流電陽極１０の構成を示すもので、芯金３０の平面図（図１ａ））と流電陽極１０の側面図（図１ｂ））とからなる。
芯金３０の役割は防食対象に流電陽極の本体を固定しておくことで、これは有孔平面部である有孔円盤３１が担う。有孔円盤３１は、流電陽極１０を防食対象に取り付けた時の流電陽極の裏面に位置している。予め防食対象側に取り付けられている段付ボルトに、有孔円盤３１を貫通させ、平座金、ばね座金およびナットを用いて締め付け固定する。固定した後、流電陽極１０の貫通孔２１に樹脂等を充填する。これは貫通孔２１に海水が流入し、段付ボルトとナット等の嵌合部と周囲の流電陽極の本体２０とのガルバニックカップル腐食の防止を図るためである。
芯金３０のもう１つの役割は芯金３０からの流電陽極の本体２０の脱落を防止することで、これは突起３２が担う。有孔円盤３１の外周縁から複数の突起３２が流電陽極の本体２０の内部を表面方向に傾斜して直線的に深く入り込むように構成し芯金３０と流電陽極の本体２０とを強固に接続している。
【００２３】
図２は、芯金３０の有孔平面部３１が流電陽極１１の内部に位置する例を示している。図１と同じ構成要素には同じ番号を付している。流電陽極１１の芯金３０の有孔平面部３１を、流電陽極１１の裏面側から表面側までの流電陽極内部に適宜設ければよい。
【００２４】
さらに、芯金の有孔平面部である有孔円盤の直径と、傾斜した突起を有孔円盤と同一平面上に位置付けたときの外接円の直径（すなわち、有孔円盤に対し同一平面にて突起を設けた際の外接円の直径）との比を、１：１．５〜１０の範囲にすることが望ましく、この範囲で特に優れた効果を奏するものである。
芯金の有孔円盤の直径と、突起の外接円の直径との比が１：１．５未満では、その効果は限定的であり、また、１：１０を超えると効果が飽和するため、１：１．５〜１０を望ましい範囲とした。
なお、必要以上に芯金長が長い場合には、流電陽極の表面から溶解が進んだ際に芯金が露出し、芯金と流電陽極間でガルバニック電池が形成され、防食電流が芯金に流入してロス電流となり不経済となる場合があるので、留意が必要である。
【００２５】
突起の幅と長さの比は、１．５未満では、その効果は限定的であり、また、１０を超えると効果が飽和するため、特に優れた効果を発揮する１．５〜１０の範囲と規定した。
【００２６】
また、芯金の有孔平面部と突起とがなす角度は２０°未満では、従来の芯金形状で構成された流電陽極と同様に、流電陽極の本体の裏面からの溶解が進行し、芯金から流電陽極の本体が脱落することがあり、また、６０°を超えて必要以上に角度を持たせても効果が飽和するため、２０°〜６０°の範囲と規定した。
【００２７】
また、芯金の有孔平面部の形状については、特に、円盤状以外に、正方形や長方形、多角形状のものを用いてもよい。
また、芯金の流電陽極埋設部の傾斜部については、縦長の直線形状の突起に拘ることはなく、どのような形状のものでもよく、また、複数の縦長突起を放射状に配置した平板同士が適宜繋がった構造のものとしてもよい。さらには、突起が有孔平面部の外周縁から流電陽極表面に向かい、切れ目なく連続した面形状の構造としてもよい。
また、従来型の芯金形状であっても前述の傾斜部を伸長させ流電陽極の本体の内部に芯金が深く入り込む構造としてもよい。
【００２８】
また、芯金の材質についてはすでに述べたが、ステンレス鋼、チタン、普通鋼、亜鉛めっき鋼、アルミニウム合金等を用いてもよい。
なお、本発明に用いる芯金は、一体形として板材から打ち抜いた後、突起部を曲げ加工して製造してもよいし、また、有孔平面部に対し、突起部を溶接することにより製造するなど従来公知の成形法及び溶接法などを適宜用いることにより製造することができる。
また、本発明に適用される流電陽極は鋳包みなどの鋳造法を用いるのが一般的であるが、製品内部の欠陥を防ぐという意味で、より理想的には低圧鋳造、真空鋳造あるいは圧力鋳造（ダイキャスト）を採用すれば効果は上がる。
【００２９】
本発明は、流電陽極の本体が使用時に芯金から脱落しない芯金形状を有する電気防食用流電陽極を提供することを目的とするものであり、前述の通り実施形態について説明を行ったが、さらに、その効果の確認を試み、流電陽極の芯金形状を種々変えて鋳造を行い、強制通電試験および実機試験により、新たな芯金形状を有する流電陽極の鋳造性および溶解状態等の検証を行った。その結果、次のような知見を得た。
【実施例】
【００３０】
（１）流電陽極の断面観察
本発明に係る芯金を用い鋳造により作製した流電陽極の供試体と、図３に示す従来の芯金を用い本発明と同じ鋳造条件にて作製した流電陽極とをそれぞれ切断して、流電陽極本体と芯金との付着性を確認した。従来品では、折り曲げ個所６４において折り曲げられた先端部に空隙が生じているのに対し、各供試体では、欠陥は全く認められなかった。
なお、鋳造方法は、特許第２６２９７０１号に記載された鋳包み法を参考に実施した。
【００３１】
（２）強制通電試験および実機試験
次に、実海水が使用できる試験設備で、流電陽極の強制通電試験を行った。強制通電試験は、（社）腐食防食協会（現（公社）腐食防食学会）規格の流電陽極試験法（ＪＳＣＥ Ｓ-９３０１）に準拠して行った。流電陽極の残質量が外観上、初期質量の２０％となるまで溶解させ、芯金の一部が露出するまで溶解を進めた。その結果、従来品はおよそ半数が試験途中に脱落し、一方、各供試体は１枚も脱落しなかった。
また、別途石油化学工場の熱交換器に対して２年間の実機試験を行ったので、試験結果として以下表１に示す。
【００３２】
【表１】
2018035435.tif 000003
【００３３】
表１から明らかな通り、従来品は半数が試験途中に脱落したが、一方、本発明にかかる供試体では、ほぼ脱落は見られず、特に芯金の有孔平面部である有孔円盤の直径と、有孔円盤に対し同一平面にて突起を設けた際の外接円の直径との比が、１：１．５以上の好適な範囲で構成された流電陽極では全く脱落はみられなかった。
これらの結果より、芯金の流電陽極内部への入り込みについては、芯金の断面形状からみて、放射状の突起が直線的な形状でかつ流電陽極内部に深く入り込む形状とすることや、そのために、芯金の有孔平面部の内接円もしくは有孔円盤の直径と、突起外接円の直径との比を規定すること等により、流電陽極の脱落を防止できることを確認することができた。
【００３４】
また、流電陽極が脱落しないことにより、熱交換器を非常停止することなく操業を行えることから、経済的効果が大きい。さらに、従来と同じ鋳造方法を用いて欠陥の少ない製品を製造することができ、製造作業性を損なうことなく製品の歩留まり（使用率）を向上できる。
【符号の説明】
【００３５】
１０  （電気防食用）流電陽極
１１  （電気防食用）流電陽極
２０  流電陽極の本体
２１  貫通孔
３０  芯金
３１  （有孔平面部である）有孔円盤
３２  突起
４０  （電気防食用）流電陽極
５０  流電陽極の本体
６０  芯金
６１  有孔平面部
６２  突起
６３  折り曲げ個所
６４  折り曲げ個所
【図１】
2018035435.tif 000004
【図２】
2018035435.tif 000005
【図３】
2018035435.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成28年9月9日(2016.9.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は、前記課題を解決するために、以下１）〜５）に記載の手段によりなる。
すなわち、
１）防食対象物に設けられた固定金具を格納するための孔を有する流電陽極の本体（２０）と、前記固定金具に接合され、前記流電陽極の本体（２０）を前記防食対象物に固定するための芯金（３０）とを備えた電気防食用流電陽極（１０）であって、
前記流電陽極の本体（２０）は、前記固定金具を格納するための、前記防食対象物に向き合う面から対向する面に貫通する貫通孔（２１）を有し、
前記芯金（３０）は、前記固定金具に接合するための有孔平面部（３１）と、前記有孔平面部（３１）の外周縁に接続し、前記対向する面に伸延する突起（３２）とを有し、
前記流電陽極の本体（２０）と前記芯金（３０）とが一体に構成されていることを特徴とする電気防食用流電陽極（１０）。
２）前記有孔平面部が有孔円盤（３１）であり、前記有孔円盤（３１）の外周縁に前記突起（３２）が複数配置されていることを特徴とする前記１）に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
３）前記有孔円盤（３１）の直径と、前記突起（３２）を前記有孔円盤（３１）と同一平面上に位置付けたときの前記突起（３２）の外接円の直径との比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする前記２）に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
４）前記突起（３２）が平板の場合、前記平板の幅と長さとの比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする前記３）に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
５）前記芯金（３０）の材質がステンレス鋼、チタン、炭素鋼、亜鉛めっき鋼もしくはアルミニウム合金であることを特徴とする前記１）〜４）のいずれか一つに記載の電気防食用流電陽極（１０）。
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月14日(2017.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
防食対象物に設けられた固定金具を格納するための孔を有する流電陽極の本体と、前記固定金具に接合され、前記流電陽極の本体を前記防食対象物に固定するための芯金とを備えた電気防食用流電陽極であって、
前記流電陽極の本体は、前記固定金具を格納するための、前記防食対象物に向き合う面から対向する面に貫通する貫通孔を有し、
前記芯金は前記固定金具に接合するための有孔平面部と、前記有孔平面部の外周縁に接続し、前記有孔平面部の外周縁から前記流電陽極の本体内部に、前記対向する面方向に傾斜して入り込む突起とを備え、
前記流電陽極の本体と前記芯金とが一体に構成されていることを特徴とする電気防食用流電陽極。
【請求項２】
前記有孔平面部が有孔円盤であり、前記有孔円盤の外周縁に前記突起が複数配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電気防食用流電陽極。
【請求項３】
前記有孔円盤の直径と、前記突起を前記有孔円盤と同一平面上に位置付けたときの前記突起の外接円の直径との比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする請求項２に記載の電気防食用流電陽極。
【請求項４】
前記突起が平板の場合、前記平板の幅と長さとの比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする請求項３に記載の電気防食用流電陽極。
【請求項５】
前記芯金の材質がステンレス鋼、チタン、炭素鋼、亜鉛めっき鋼もしくはアルミニウム合金であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の電気防食用流電陽極。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
本発明は、前記課題を解決するために、以下１）〜５）に記載の手段によりなる。
すなわち、
１）防食対象物に設けられた固定金具を格納するための孔を有する流電陽極の本体（２０）と、前記固定金具に接合され、前記流電陽極の本体（２０）を前記防食対象物に固定するための芯金（３０）とを備えた電気防食用流電陽極（１０）であって、
前記流電陽極の本体（２０）は、前記固定金具を格納するための、前記防食対象物に向き合う面から対向する面に貫通する貫通孔（２１）を有し、
前記芯金（３０）は、前記固定金具に接合するための有孔平面部（３１）と、前記有孔平面部（３１）の外周縁に接続し、前記有孔平面部（３１）の外周縁から前記流電陽極の本体（２０）内部に、前記対向する面方向に傾斜して入り込む突起（３２）とを備え、
前記流電陽極の本体（２０）と前記芯金（３０）とが一体に構成されていることを特徴とする電気防食用流電陽極（１０）。
２）前記有孔平面部が有孔円盤（３１）であり、前記有孔円盤（３１）の外周縁に前記突起（３２）が複数配置されていることを特徴とする前記１）に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
３）前記有孔円盤（３１）の直径と、前記突起（３２）を前記有孔円盤（３１）と同一平面上に位置付けたときの前記突起（３２）の外接円の直径との比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする前記２）に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
４）前記突起（３２）が平板の場合、前記平板の幅と長さとの比が、１：１．５〜１：１０であることを特徴とする前記３）に記載の電気防食用流電陽極（１０）。
５）前記芯金（３０）の材質がステンレス鋼、チタン、炭素鋼、亜鉛めっき鋼もしくはアルミニウム合金であることを特徴とする前記１）〜４）のいずれか一つに記載の電気防食用流電陽極（１０）。