(57)【要約】【課題】屋外で水に接触している鋼材に対する水素の侵入が、抑制できるようにする。【解決手段】屋外で水１０２に接触している鋼材１０１に、Ｆｅより貴な電位を示す所定の金属から構成された電極１０３を接続する（第１工程）。例えば、リード線１０４により、鋼材１０１と電極１０３とを接続すればよい。次に、鋼材１０１に接触している水１０２に電極１０３を接触させる（第２工程）。水１０２に電極１０３を接触させることで、鋼材１０１と電極１０３との間の電位差により鋼材１０１に対する水１０２素の侵入を抑制する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
屋外で水に接触している鋼材に、Ｆｅより貴な電位を示す所定の金属から構成された電極を接続する第１工程と、
前記鋼材に接触している前記水に前記電極を接触させて前記鋼材と前記電極との間の電位差により前記鋼材に対する水素の侵入を抑制する第２工程と
を備え、
前記電極は、前記第２工程における前記鋼材の電位が、Ｆｅの電位−ｐＨ図において水中でＦｅ（ＯＨ）3が安定に存在する範囲となる金属から構成する
ことを特徴とする水素侵入防止方法。
【請求項２】
請求項１記載の水素侵入防止方法において、
前記電極は、Ｃｕから構成することを特徴とする水素侵入防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物に用いられている鉄鋼などの鋼材における、水素脆化の原因となる水素の侵入を防止する水素侵入防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
建造物などの構造物では、遅れ破壊が問題となることがある。遅れ破壊とは、静的な負荷を受けているある条件下（自然界）で使用している鋼材などが、ある時間の経過後、外見上ではほぼ塑性変形を伴うことなく、突然脆性的に破壊する現象である。この遅れ破壊のメカニズムは十分に解明されていないが、水素が金属に侵入して延性が失われることによる水素脆性によるものと考えられている（特許文献１参照）。このような水素脆化を防ぐために、様々な技術が開発されている。
【０００３】
特許文献１に示された技術では、予め所定の処理をした鋼材を用いるようにしている。しかしながらこのような技術は、既設の建造物に用いられている鋼材には適用できない。これに対し、塗装などにより、対象となる鋼材を外界より遮断することで、水素の侵入を防止し、水素脆化を防ごうとする技術がある。このような技術により、既設の建造物に用いられている鋼材に対しても、水素侵入の防止について一定の効果が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２５６４２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、建造物によっては、水没した状態で用いられる場合もある。このように屋外で水に接触している状態では、特に、水素イオンや水の還元によって水素が発生し易い環境であり、水素が侵入し易い状態である。しかしながら、水没するなどの状態では、塗装などを施すことができないため、水素の侵入を防止することが容易ではないという問題があった。
【０００６】
本発明は、以上のような問題点を解消するためになされたものであり、屋外で水に接触している鋼材に対する水素の侵入が、抑制できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る水素侵入防止方法は、屋外で水に接触している鋼材に、Ｆｅより貴な電位を示す所定の金属から構成された電極を接続する第１工程と、鋼材に接触している水に電極を接触させて鋼材と電極との間の電位差により鋼材に対する水素の侵入を抑制する第２工程とを備え、電極は、第２工程における鋼材の電位が、Ｆｅの電位−ｐＨ図において水中でＦｅ（ＯＨ）3が安定に存在する範囲となる金属から構成する。例えば、電極は、Ｃｕから構成すればよい。
【発明の効果】
【０００８】
以上説明したことにより、本発明によれば、屋外で水に接触している鋼材に対する水素の侵入が、抑制できるようになるという優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態における水素侵入防止方法を説明するための説明図である。
【図２】図２は、Ｆｅの電位−ｐＨ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の実施の形態における水素侵入防止方法を説明するための説明図である。図１では、水素侵入防止方法が実施される状態を示している。
【００１１】
この方法では、まず、屋外で水１０２に接触している鋼材１０１に、鉄（Ｆｅ）より貴な電位を示す所定の金属から構成された電極１０３を接続する（第１工程）。鋼材１０１は、既設の建造物を構成するものである。例えば、リード線１０４により、鋼材１０１と電極１０３とを接続すればよい。
【００１２】
次に、図１に示すように、鋼材１０１に接触している水１０２に電極１０３を接触させる（第２工程）。水１０２に電極１０３を接触させることで、鋼材１０１と電極１０３との間の電位差により鋼材１０１に対する水素の侵入を抑制する。ここで、電極１０３は、第２工程における鋼材１０１の電位が、Ｆｅの電位−ｐＨ図において水１０２中でＦｅ（ＯＨ）3が安定に存在する範囲となる状態の金属から構成することが重要となる。例えば、電極１０３は、銅（Ｃｕ）から構成すればよい。
【００１３】
屋外における水１０２は、例えば、雨水がもととなるものであり、中性から弱酸性を示す。このとき、図２に示すＦｅの電位−ｐＨ図（Pourbaix Diagram）より、鋼材の主成分であるＦｅは、水と共存するとイオン化し、図２に示す「水素発生腐食域」で水素を発生する。このようにして発生する水素の一部が、鋼材に侵入してしまう。
【００１４】
上述した状態に対し、Ｆｅより貴な電位を示す所定の金属から構成された電極１０３を鋼材１０１に電気的に接続し、電極１０３も水１０２に接触させると、雨水などの水１０２中では，電極１０３がカソードとなり、鋼材１０１はアノードとなる。この結果、水素は電極１０３で発生するようになり、鋼材１０１の表面における水素の発生が防止できるようになる。
【００１５】
ここで、水１０２に接触して鋼材１０１と電極１０３との間に電位差が生じている状態で、鋼材１０１の電位が図２のＦｅ（ＯＨ）3が安定な領域に入るように、電極１０３の金属を選択すればよい。鋼材１０１の電位が図２のＦｅ（ＯＨ）3が安定な領域に入る状態とするためには、上記電位差が０．４Ｖ程度であることが好ましい。鋼材１０１の主成分はＦｅであるので、電極１０３は、例えばＣｕから構成すればよい。なお、鋼材１０１と電極１０３の間隔は、近づけすぎると、電極１０３で発生した水素が、鋼材１０１に拡散して到達することが考えられる。このため、鋼材１０１と電極１０３との間隔は、１ｍｍ以上とし、電極１０３で発生した水素を、鋼材１０１に到達する前に水１０２より外気中に拡散させることが好ましい。
【００１６】
ところで、鋼材１０１が水没すると、電極１０３も同様に水没することが重要となる。ここで、一部の領域の鋼材１０１の近傍に電極１０３を配置した状態では、他の一部の領域の鋼材１０１が水没した状態では、電極１０３が水没しない場合が発生する。このため、電極１０３は、対象となる鋼材１０１の周囲に、一様に設けられているとよい。例えば、網状の形状とした電極１０３を、鋼材１０１の周囲に一様に配置すればよい。
【００１７】
上述した実施の形態によれば、鋼材１０１は、アノードとして電流を流失するが、水素の侵入を免れることになる。アノードとして流失する電流についても、実際にはＦｅ（ＯＨ）3が安定な被膜となるので、値としての電流は極めて小さい。電極１０３をＣｕから構成した場合、実験上、鋼材１０１において流失する電流は、０．１μＡ・ｃｍ-2以下であり，平均的には年に１μｍ程度以下の腐食速度であった。
【００１８】
Ｃｕから構成した電極１０３を用い、既設の建造物を構成している鋼材１０１に対して本発明の水素侵入防止を実施した実験で、７２時間経過した段階で、鋼材１０１に含まれる水素を分析した。この結果、鋼材１０１と同じ新品の比較材と同じ値であり、鋼材１０１中の水素量は全く増加していなかった。
【００１９】
以上に説明したように、本発明によれば、屋外で水に接触している鋼材に、Ｆｅより貴な電位を示す所定の金属から構成された電極を接続するようにしたので、屋外で水に接触している鋼材に対する水素の侵入が、抑制できるようになる。特に、鋼材が、既設の建造物を構成しているものである場合であっても、上記電極を接続すればよいので、非常に簡便に実施することができる。
【００２０】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想内で、当分野において通常の知識を有する者により、多くの変形および組み合わせが実施可能であることは明白である。
【符号の説明】
【００２１】
１０１…鋼材、１０２…水、１０３…電極、１０４…リード線。
【図１】
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【図２】
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