(57)【要約】【課題】金属材の水線部の境界部分を含めた気相部の腐食を、より確実に防止することができる電気防食方法及び前記防食装置を提供することを課題とする。【解決手段】大気電気防食機構の導入を停止しかつ水中電気防食機構を導入した状態で、導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１を測定する第１の電位測定工程と、大気電気防食機構及び前記水中電気防食機構をともに導入した状態で、導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位を測定する第２の電位測定工程と、前記第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位が第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように大気電気防食機構の出力を調整する調整工程と、を備える。【選択図】図１
2015117399.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材と、
前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、
前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、
前記金属材の水中部に導入可能とされた水中電気防食機構と、
前記金属材の気相部に導入可能とされて、前記導電性塗膜から金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構とを備えて、前記金属材の気相部を電気防食する気相部の電気防食方法であって、
前記大気電気防食機構の導入を停止しかつ前記水中電気防食機構を導入した状態で、前記導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１を測定する第１の電位測定工程と、
前記大気電気防食機構及び前記水中電気防食機構をともに導入した状態で、前記導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定する第２の電位測定工程と、
前記第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２が前記第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように前記大気電気防食機構の出力を調整する調整工程と、
を備えることを特徴とする気相部の電気防食方法。
【請求項２】
前記第１、第２の電位測定工程において、前記金属材と同一材料によって形成されかつ前記金属材に導通接続されたプローブを前記導電性塗膜上の欠陥部の発生想定位置に配置して、該プローブの水中および水膜中に対する電位を照合電極と電圧計で測定することを特徴とする請求項１に記載の気相部の電気防食方法。
【請求項３】
少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さにまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材の気相部の電気防食装置であって、
前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、
前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、
前記金属材の水中部に導入可能とされた水中電気防食機構と、
前記金属材の気相部に導入可能とされて、前記導電性塗膜から金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構とを備え、
前記大気電気防食機構の導入を停止しかつ前記水中電気防食機構を導入した状態で、前記導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１を測定する第１の電位測定機構と、
前記大気電気防食機構及び前記水中電気防食機構をともに導入した状態で、前記導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定する第２の電位測定機構と、
前記第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２が前記第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように前記大気電気防食機構の出力を調整する調整機構とを備えることを特徴とする気相部の電気防食装置。
【請求項４】
少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材と、
前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、
前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、
前記金属材の気相部に導入可能とされて、前記導電性塗膜から金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構とを備えて、前記金属材の気相部を電気防食する気相部の電気防食方法であって、
前記導電性塗膜を、水中部に配置される部分及びその近傍の塗膜材料の体積抵抗率が、それ以外の気相部に配置される塗膜材料の体積抵抗率よりも大となるように、異なる塗膜材料によって構成することによって、前記大気電気防食機構から前記導電性塗膜を介して前記金属材の気相部へ防食電流を流入させる駆動力を前記水面に至る直前の位置で減衰させることを特徴とする気相部の電気防食方法。
【請求項５】
少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材と、
前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、
前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、
前記金属材の気相部に導入可能とされて、前記導電性塗膜から金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構とを備え、
前記導電性塗膜を、水中部に配置される部分及びその近傍の塗膜材料の体積抵抗率が、それ以外の気相部に配置される塗膜材料の体積抵抗率よりも大となるように、異なる塗膜材料によって構成したことを特徴とする気相部の電気防食装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大気環境と水中両方にまたがる鋼材等の金属材において、水中に接する可能性のある気相部の電気防食方法及び電気防食装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
大気環境下で塗装や被覆が施された鋼製構造物の塗装や被覆の欠陥部において、鋼面が露出している箇所（以下、単に欠陥部という。）では、雨水や結露などによって形成される水膜と水膜中の溶存酸素によって腐食が進行する。このような欠陥部の腐食抑止をする技術の一つとして、外部電源の通電極から直流電流（防食電流）を、水膜を介して欠陥部に流入させて、欠陥部の鋼面を不活性状態に保つ電気防食法（以下、大気電気防食法という。）が知られている。
【０００３】
前記大気電気防食法では、防食電流の経路が水膜のみだと、水膜が通電極から欠陥部まで連続でない場合に防食電流の供給回路が切断されるといった問題がある。
また、水膜が連続であっても、通電極から欠陥部までの距離が長くなる場合に水膜での電圧降下が大きくなり、防食電流を供給する駆動力である欠陥部と欠陥部直上の水膜との電位差が小さくなり、その結果、欠陥部に防食電流が流入できないといった問題がある。 これら２つの問題を解決するため、下記の特許文献１には、鋼面に施される塗装や被覆といった絶縁層の上に導電層を設け、通電極から欠陥部手前までは導電層を、欠陥部直前から欠陥部の鋼面までは水膜を、それぞれ防食電流の経路とすることによって、防食電流の欠陥部への確実な流入と防食効果範囲の拡大を図った技術が開示されている。
【０００４】
この技術によれば、欠陥部に直流電流が流入し、該欠陥部が水膜中に溶存する酸素を鋼表面で全て消費し続ける防食電流密度となれば、腐食は完全に抑止される。このときの鋼面の水膜に対する電位を防食電位という。欠陥部の防食状態の確認は、欠陥部の腐食の有無を目視で確認する他、欠陥部周辺の電流方向が欠陥部への流入方向であること、欠陥部鋼面の水膜に対する電位が防食電位であるかどうかを照合電極と電圧計で測定することによって行われる。 
【０００５】
このような大気電気防食法を導入する代表的な手法として、欠陥部の防食電位を測定しながらその防食電位をフィードバックし、自動若しくは手動で最適な防食電位になるように防食電流の出力を調整するものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６８３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、各種タンクや容器など閉塞された鋼製空間に水分が存在する場合、腐食防止のため、内部空間全体すなわち水中部と気相部に接する内面をともに塗装することが一般的である。また、これに加え、水中部には犠牲陽極法による電気防食法を導入する場合も多い。 
この場合、塗装には、施工時の不具合や供用期間中に付加された機械的損傷および吸湿や温度変化による塗膜自体の経時劣化などの理由から欠陥部が生じがちである。水中部の欠陥部は、犠牲陽極による電気防食によって防食されるが、気相部の欠陥部は、水中部に導入した電気防食法の効果が期待できないため、腐食が進行してしまう。この気相部の欠陥部の腐食程度は、常時濡れ環境であるといった厳しい腐食環境にあるため、一般的な大気中の腐食よりも著しく大きい。その中でも水線部は最も激しい腐食を示す。 
【０００８】
そこで、水線部を含む気相部の塗膜欠陥部の防食のため、気相部に大気電気防食法を導入することが考えられる。なお、水中部の塗膜欠陥部には犠牲陽極による電気防食が導入されているものとする。 
いま、前記特許文献１に開示された大気電気防食法を、前記の気相部にそのまま導入しようとすると、気相部に施されている既存の絶縁塗膜上に導電性塗膜を施すこととなるが、この導電性塗膜の塗布範囲は、最も腐食が激しい水線部にも防食電流が流入するように、水線部まで施すことが必要となる。 
【０００９】
例えば、導電性塗膜の端部が水には触れずに、水面ギリギリのところまで塗布されていれば、導電性塗膜塗布範囲に生じる塗膜欠陥部（導電性塗膜とその下部の絶縁塗膜が損傷し、鋼面が露出している部分）に関しては、すべて大気電気防食の効果範囲内となるため防食が可能である。一方、水中部は、犠牲陽極による電気防食の効果範囲になるため、水中の絶縁塗膜欠陥部も防食が可能である。 
しかしながら、水線部の境界部では、水中部を対象にした犠牲陽極による電気防食効果も、水線部境界より上部を対象にした大気電気防食法による電気防食効果も期待することができない。 
【００１０】
また、水線部が上下に移動する場合、すなわち水位が変動する場合には、水位が最も下がったときを想定し、その位置まで導電性塗膜が塗布されていなければ、水位が変動したときに大気電気防食と水中電気防食のどちらにもカバーされない腐食範囲が生じてしまう。 
したがって、最も腐食が厳しい水線部を確実に防食する対策として、水位が最も下がったときより、若干の余裕を持たせて、最下位水線部の位置より少し下側の水中の位置まで、導電性塗膜を絶縁塗膜上に塗布し、水位が変動しても水中電気防食あるいは大気中電気防食のどちらかによって、水線部が確実に電気防食されるような導電性塗膜の塗布方法が考えられる。 
【００１１】
しかしながら、導電性塗膜の塗布範囲が水中にまで及ぶ状態で、水線部より上側の気相部に大気電気防食法を導入しようとすると、防食電流の殆どは、気相部の塗膜欠陥に流入せずに、水中の導電性塗膜の欠陥部や絶縁塗膜欠陥部に流入するといった問題が生じる。
【００１２】
前記問題が発生する原因は、導電性塗膜を水中部分まで塗布することによって、水中に防食電流が導かれ、かつ、水中の導電性塗膜の欠陥部や絶縁塗膜欠陥部の漏れ抵抗が、気相部の導電性塗膜欠陥部の漏れ抵抗より非常に小さいので、防食電流のほとんどが、漏れ抵抗が小さい、水中の導電性塗膜の欠陥部や絶縁塗膜欠陥部に流入してしまうからである。
つまり、水線部の境界部分では、単に大気電気防食法を導入しようとしても、防食効果が期待できない問題があった。
【００１３】
本発明は、前記事情に鑑みてなされたものであって、金属材の水線部の境界部分を含めた気相部の腐食を、より確実に防止することができる気相部の電気防食方法及び電気防食装置を提供することを課題とする。
【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、以下の手段を採用する。
すなわち、請求項１の発明は、少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材と、前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、前記金属材の水中部に導入可能とされた水中電気防食機構と、前記金属材の気相部に導入可能とされた大気電気防食機構とを備えて、前記金属材の気相部を電気防食する気相部の電気防食方法であって、前記大気電気防食機構の導入を停止しかつ前記水中電気防食機構を導入した状態で、前記導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の水中における電位すなわち第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１を測定する第１の電位測定工程と、前記大気電気防食機構及び前記水中電気防食機構をともに導入した状態で、前記導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の表面に水膜が形成されたとき、その水膜中における塗膜欠陥模擬傷の電位すなわち第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定する第２の電位測定工程と、前記第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２が前記第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように前記大気電気防食機構の出力を調整する調整工程と、を備えることを特徴とする。
【００１５】
この発明の気相部の電気防食方法の場合、気相部の絶縁塗膜の表面側に形成する導電性塗膜は、空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成されているため、水線部の位置が上下動しても、導電性塗膜を施していない部位が気相部に露呈することを防止できる。
そして、導電性塗膜から塗膜欠陥部に露呈する金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構は、導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２が、前記導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように、その出力が調整される。
そのため、大気電気防食機構によって導電性塗膜に供給される防食電流が、水中部に逃げずに、気相部に位置する導電性塗膜上に留まり、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材に確実に供給される。従って、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材は、大気電気防食機構から供給される防食電流によって不活性状態に保たれることとなり、該金属材の気相部の腐食、特に従来技術では困難であった、水線部の境界部分の腐食を、より確実に防止することができる。
なお、金属材の水中部における絶縁塗膜の欠陥部には、水中電気防食機構により防食電流が供給されて、欠陥部に露呈する金属材が不活性状態に保たれるため、該金属材の水中部においても、確実に腐食を抑止することができる。
【００１６】
請求項２の発明は、請求項１に記載の気相部の電気防食方法において、前記第１、第２の電位測定工程において、前記金属材と同一材料によって形成されかつ前記金属材に導通接続されたプローブを前記導電性塗膜上の欠陥部の発生想定位置に配置して、該プローブが水中に置かれた場合の該プローブの水中に対する電位すなわちプローブ対水電位は、プローブからの測定線を電圧計のプラス側に照合電極からの測定線を電圧計のマイナス側に接続し、照合電極を水中のプローブの表面に接近させ、前記電圧計によって測定する。
また、該プローブが水面直上の気中に置かれた場合の該プローブの表面に形成された水膜中における該プローブの水膜に対する電位すなわちプローブ対水電位は、前記同様プローブからの測定線を電圧計のプラス側に照合電極からの測定線を電圧計のマイナス側に接続し、水を吸収させた高分子吸収シート、脱脂綿、スポンジなどでプローブ表面を覆い擬似的な水膜を形成させ、この水膜に照合電極を押しつけて、前記電圧計によって測定することを特徴とする。
これにより、金属材が新しく、金属材の表面に形成された絶縁塗膜や導電性塗膜に欠陥部の無い状態であっても、プローブを導電性塗膜上の欠陥部の発生想定位置に配置し、該プローブの水中や擬似水膜中における電位、すなわちプローブ対水電位を照合電極と電圧計で測定することで、真の欠陥部をわざわざ形成することなく、第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１や第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定することができ、測定される第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２が第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように、大気電気防食機構の出力を調整することが可能になる。
【００１７】
請求項３の発明は、少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さにまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材の気相部の電気防食装置であって、前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、前記金属材の水中部に導入可能とされた水中電気防食機構と、前記金属材の気相部に導入可能とされて、前記導電性塗膜から金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構とを備え、前記大気電気防食機構の導入を停止しかつ前記水中電気防食機構を導入した状態で、前記導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の電位すなわち第1の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ1を測定する第１の電位測定機構と、前記大気電気防食機構及び前記水中電気防食機構をともに導入した状態で、前記導電性塗膜の水面の直上部に設けた配置した第２の塗膜欠陥模擬傷の電位すなわち第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定する第２の電位測定機構と、前記第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２が前記第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように前記大気電気防食機構の出力を調整する調整機構とを備えることを特徴とする。
これにより、請求項１に記載の気相部の電気防食方法の実施が可能になり、金属材の気相部の腐食を、より確実に防止することが可能になる。
【００１８】
また、請求項４の発明は、少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材と、前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、前記金属材の気相部に導入可能とされて、前記導電性塗膜から塗膜欠陥部に露呈する金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構とを備えて、前記金属材の気相部を電気防食する気相部の電気防食方法であって、前記導電性塗膜を、水中部に配置される部分及びその近傍の塗膜材料の体積抵抗率が、それ以外の気相部に配置される塗膜材料の体積抵抗率よりも大となるように、異なる塗膜材料によって構成することによって、前記大気電気防食機構から前記導電性塗膜を介して前記金属材の気相部へ防食電流を流入させる駆動力を前記水面に至る直前の位置で減衰させることを特徴とする。
ここで、水中部に配置される部分及びその近傍の塗膜材料とは、導電性塗膜が水中部に配置される部分の塗装材料の他、水位が変動することを想定してその変動時における水位の最上位置より下側の塗装材料の意味である。
【００１９】
この発明の気相部の電気防食方法の場合、気相部の絶縁塗膜の表面に形成する導電性塗膜を、水中部に配置される部分及びその近傍の塗膜材料の体積抵抗率が、それ以外の気相部に配置される塗膜材料の体積抵抗率よりも大となるように、異なる塗膜材料によって構成し、水中部に配置される部分及びその近傍の塗膜材料の体積抵抗率を大に設定することによって、大気電気防食機構から前記導電性塗膜を介して前記金属材の気相部へ防食電流を流入させる駆動力を前記水面に至る直前の位置で減衰させる。
このため、導電性塗膜の下部が水中部に浸されているにも拘わらず、大気電気防食機構から導電性塗膜を介して金属材の気相部へ流れる防食電流が、水中部に逃げずに、気相部に位置する導電性塗膜上に留まり、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材に確実に供給される。従って、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材は、大気電気防食機構から供給される防食電流によって不活性状態に保たれて、金属材の腐食を、より確実に防止することができる。
【００２０】
また、請求項５の発明は、少なくとも片面が高さ方向途中の所定高さまで水中に配置されるとともに所定高さよりも上側は空気中に露出される金属材と、前記金属材の少なくとも片側の表面全域に形成された絶縁塗膜と、前記絶縁塗膜の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置まで至るように形成された導電性塗膜と、前記金属材の気相部に導入可能とされて、前記導電性塗膜から金属材へ直流電気を流す大気電気防食機構とを備え、前記導電性塗膜を、水中部に配置される部分及びその近傍の塗膜材料の体積抵抗率が、それ以外の気相部に配置される塗膜材料の体積抵抗率よりも大となるように、異なる塗膜材料によって構成したことを特徴とする。
【００２１】
これにより、請求項４に記載の気相部の電気防食方法の実施が可能になり、金属材の気相部の腐食を、より確実に防止することが可能になる。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１の発明によれば、大気電気防食機構によって導電性塗膜に供給される防食電流が、水中部に逃げずに、気相部に位置する導電性塗膜上に留まり、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材に確実に供給される。従って、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材は、大気電気防食機構から供給される防食電流によって不活性状態に保たれることとなり、該金属材の気相部の腐食、特に従来技術では困難であった、水線部の境界部分の腐食を、より確実に防止することができる。
なお、金属材の水中部における絶縁塗膜の欠陥部には、水中電気防食機構により防食電流が供給されて、欠陥部に露呈する金属材が不活性状態に保たれるため、該金属材の水中部においても、確実に腐食を抑止することができる。
【００２３】
請求項２の発明によれば、金属材が新しく、金属材の表面に形成された絶縁塗膜や導電性塗膜に欠陥部の無い状態であっても、プローブを導電性塗膜上の欠陥部の発生想定位置に配置し、該プローブの水中や擬似水膜中における電位、すなわちプローブ対水電位を照合電極と電圧計で測定することで、本当の欠陥部を形成することなく、第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１や第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定することができる。
【００２４】
請求項３の発明によれば、請求項１に記載の気相部の電気防食方法の実施が可能になり、金属材の気相部の腐食、特に従来技術では困難であった、水線部の境界部分の腐食を、より確実に防止することができる。
【００２５】
また、請求項４の発明によれば、導電性塗膜の下部が水中部に浸されているにも拘わらず、大気電気防食機構から導電性塗膜を介して金属材の気相部へ流れる防食電流が、水中部に逃げずに、気相部に位置する導電性塗膜上に留まり、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材に確実に供給される。従って、気相部の塗膜欠陥部に露呈する金属材は、大気電気防食機構から供給される防食電流によって不活性状態に保たれて、金属材の腐食を、より確実に防止することができる。
【００２６】
また、請求項５の発明によれば、請求項４に記載の気相部の電気防食方法の実施が可能になり、鋼製の容器壁の気相部の腐食を、より確実に防止することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る第１実施形態における気相部の電気防食方法において、大気電気防食機構の導入を停止しかつ水中電気防食機構を導入した状態で、導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の電位すなわち第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１を測定する状態の模式図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態における気相部の電気防食方法において、大気電気防食機構及び前記水中電気防食機構をともに導入した状態で、導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の電位すなわち第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定する状態の模式図である。
【図３】本発明に係る第２実施形態における気相部の電気防食方法の模式図である。
【図４】図３の第２実施形態における導電性塗膜上の対水電位を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明に係る気相部の電気防食方法および電気防食装置の各実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００２９】
「第１実施形態」
まず、本発明に係る気相部の電気防食方法及び電気防食装置の第１実施形態について、図１及び図２を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第１実施形態における気相部の電気防食方法において、大気電気防食機構の導入を停止しかつ水中電気防食機構を導入した状態で、導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の電位すなわち第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１を測定する状態の模式図である。図２は、本発明に係る第１実施形態における気相部の電気防食方法において、大気電気防食機構及び前記水中電気防食機構をともに導入した状態で、導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の電位すなわち第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定する状態の模式図である。
【００３０】
本発明の第１実施形態における気相部の電気防食方法は、液体１を貯留する鋼製の容器壁１１の内面全域に防食用の絶縁塗膜１２が形成された鋼製容器１０において、容器壁１１の内面の気相部１１ａの腐食を防止するものである。
【００３１】
容器壁１１は、例えば、構造用鋼板、ステンレス鋼板、耐海水ステンレス鋼板、ステンレスよりもＮｉの含有率を高めたＮｉ合金鋼板などで形成される。
【００３２】
容器壁１１の内面の気相部１１ａは、容器壁１１内に貯留している液体１の表面位置である水線部１１ｂよりも上方で、容器内の雰囲気と接触する部位である。
容器壁１１の水線部１１ｂより下方に位置して、貯留している液体と接触する部位は、水中部１１ｃである。また、水線部１１ｂの直下で、水中部１１ｃの上縁の所定幅の領域は、水中部上縁域１１ｄと呼称する。
【００３３】
本実施形態の鋼製容器１０は、容器壁１１の水中部１１ｃに、水中電気防食機構１５を備えている。水中電気防食機構１５は、水中部１１ｃの容器壁１１に導通接続された犠牲陽極部材１５ａによって、水中部１１ｃにおける絶縁塗膜１２の欠陥部に露出した容器壁面に直流電流を供給して、欠陥部に露出する容器壁１１の腐食を防止する。鋼製容器１０を防食する場合、犠牲陽極部材１５ａとしては、アルミニウム合金陽極や亜鉛合金陽極、マグネシウム合金陽極が用いられる。
また、ここでは、水中電気防食機構１５として、犠牲電極法を導入した例を示しているが、これに限られることなく、外部電源法を導入して水中電気防食機構１５を構成しても良い。
【００３４】
第１実施形態における気相部の電気防食方法は、図１および図２に示す気相部の電気防食装置２０によって実施される。
この第１実施形態の気相部の電気防食装置２０は、前記絶縁塗膜１２と、絶縁塗膜１２の表面側であって空気中への露出部分並びにそこから水面より下側の水面近傍所定深さ位置つまり水中部上縁域１１ｄまで至るように形成された導電性塗膜１３と、容器壁１１の水中部１１ｃに導入可能とされた前記水中電気防食機構１５と、容器壁１１の気相部１１ａに導入可能とされて、導電性塗膜１３から容器壁１１へ直流電気を流す大気電気防食機構２１とを備える。
【００３５】
気相部の電気防食装置２０は、さらに、大気電気防食機構２１の導入を停止しかつ水中電気防食機構１５を導入した状態で、導電性塗膜１３の水中部に設けた第１プローブ（第１の塗膜欠陥模擬傷）２４Ａの対水電位Ｅｐ１を測定する第１の電位測定機構２５と、図２に示すように、大気電気防食機構２１及び水中電気防食機構１５をともに導入した状態で、導電性塗膜１３の水面の直上部１３Ａに設けた第２プローブ（第２の塗膜欠陥模擬傷）２４Ｂの対水電位Ｅｐ２を測定する第２の電位測定機構３０と、前記第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２が前記第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように前記大気電気防食機構の出力を調整する調整機構３５とを備える。
【００３６】
本実施形態の導電性塗膜１３は、容器壁１１の気相部１１ａと、水線部１１ｂを含む水中部上縁域１１ｄとにおいて、絶縁塗膜１２の上を覆うように、装備されている。言い換えると、気相部１１ａの絶縁塗膜１２の上に積層形成される導電性塗膜１３は、その下縁部が、水線部１１ｂを越えて、水中部上縁域１１ｄを覆うまで延長されている。水中部上縁域１１ｄは、水線部１１ｂが下方に変動する範囲を包含するように設定されている。
【００３７】
前記大気電気防食機構２１は、−側のリード線２２ａが容器壁１１に導通接続され、＋側のリード線２２ｂが導電性塗膜１３に断続スイッチ２３を介して導電性塗膜１３に導通接続される直流の外部電源２２を備える。この外部電源２２は、断続スイッチ２３によって、導電性塗膜１３への出力がオン・オフ操作される。また、外部電源２２は、出力が可変に構成されていて、後述する制御処理部３６によって出力調整可能である。
また、リード線２２ａ、若しくは２２ｂには電流計２３Ａが介装されていて、この電流計２３Ａによって外部電源２２から導電性塗膜１３に流入する電流を検出することができる。
【００３８】
前記第１の電位測定機構２５は、電圧計２６Ａを備え、この電圧計２６Ａの−極に接続された照合電極２７ａを導電性塗膜１３の水中部つまり水中部上縁域１１ｄに設けた第１プローブ２４Ａに、また＋極に接続されたリード２５ｂを容器壁１１にそれぞれ接続し、照合電極２７ａを第1プローブの２４Ａの表面に接触させずに極力接近させて設置することで、前記第1プローブ２４Ａの対水電位を測定する。
【００３９】
図２に示すように、前記第２の電位測定機構３０は、電圧計２６Ｂを備え、この電圧計２６Ｂの−極に接続された照合電極２７ｂを導電性塗膜１３の導電性塗膜１３の水面の直上部１３Ａに設けた第２プローブ２４Ｂの表面に接触しないように注意しながら、第２プローブ２４Ｂ表面に形成される水膜中に設置する。また、電圧計２６Ｂの＋極に接続されたリード２５ｂを容器壁１１にそれぞれ接続することで、前記第２のプローブ２４Ｂの対水電位を測定する。
【００４０】
なお、気相部１１ａに配置した第２のプローブ２４Ｂの表面には、液体１の蒸発によって形成される水滴によって水膜１ａが形成される。しかし、この水膜１ａは常時形成されていないこと、水膜自体が薄いため、照合電極２７ｂを、第２プローブ２４Ｂ表面に接触させずに、第２プローブ２４Ｂ表面に形成される水膜中に設置するのは困難であることの２つの理由から、実際の水膜を利用するのではなく、水を吸収させた高分子吸収シート、脱脂綿、スポンジなどでプローブ表面を覆った擬似水膜を利用する。実際にはこの擬似水膜に照合電極２７ｂを押しつけて、前記電圧計２６Ｂによって、第２プローブ２４Ｂの対水電位を測定することができる。
【００４１】
第１、第２のプローブ２４Ａ、２４Ｂは、容器壁１１と同一材料によって作製された金属小片からなっており、リード線２４ａ、２４ｂによって、容器壁１１に導通接続される。これら第１、第２のプローブ２４Ａ、２４Ｂを配置することで、該第１、第２のプローブ２４Ａ、Ｂの配置箇所が、擬似的に容器壁１１が露出した欠陥部となり、この欠陥部を前記擬似的水膜によって覆い、この擬似的水膜に照合電極２７ｂを押しつけることで、欠陥部の対水電位が測定される。
【００４２】
なお、この実施形態では、第１、第２プローブ２４Ａ、２４Ｂと電圧計２６Ａ、２６Ｂをそれぞれ別個に設けたが、それらプローブ及び電圧計を共通とし、プローブの配置箇所を移動することで、該プローブが配置された塗膜欠陥模擬傷の対水電位を測定するようにしてもよい。
【００４３】
前記調整機構３５は、前記第２のプローブ２４Ｂの対水電位Ｅｐ２が第１のプローブ２４Ａの対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように前記外部電源２２の出力を調整する制御処理部３６を備える。
【００４４】
以上説明した気相部の電気防食装置２０を用いた気相部の電気防食方法を説明する。
まず、大気電気防食機構２１の導入を停止しかつ水中電気防食機構１５を導入した状態で、図１に示すように、導電性塗膜１３の水中部に設けた、第１の塗膜欠陥模擬傷に相当する第１のプローブ２４Ａの対水電位Ｅｐ１を測定する（第１の電位測定工程）。
次に、大気電気防食機構２１及び水中電気防食機構１５をともに導入した状態で、図２に示すように、導電性塗膜１３の水面の直上部１３Ａに設けた、第２の塗膜欠陥模擬傷に相当する第２のプローブ２４Ｂの対水電位Ｅｐ２を測定する（第２の電位測定工程）。
【００４５】
第１、第２のプローブ２４Ａ、２４Ｂの対水電位を測定することは、それら第１、第２のプローブ２４Ａ、２４Ｂが配置された箇所に仮想的に容器壁１１が露出する塗装欠陥部を生じさせることとなり、それら仮想的な塗装欠陥部の対水電位を測定することを意味する。
そして、前述のようにして測定した、前記第２のプローブ２４Ｂの対水電位Ｅｐ２が前記第１のプローブ２４Ａの対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように大気電気防食機構２１の外部電源２２の出力を調整する（調整工程）。
【００４６】
以上に説明した第１実施形態の気相部の電気防食方法の場合、前記第２のプローブ２４Ｂの対水電位Ｅｐ２が前記第１のプローブ２４Ａの対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように調整されているため、大気電気防食機構２１の外部電源２２によって導電性塗膜１３に供給される防食電流が、水中部１１ｃに逃げずに、気相部１１ａに位置する導電性塗膜１３上に留まり、気相部１１ａの欠陥部に露呈する容器壁１１に確実に供給される。従って、気相部１１ａの欠陥部に露呈する容器壁１１は、外部電源２２から供給される防食電流によって不活性状態に保たれて、容器壁１１の腐食、特に従来技術では困難であった、水線部の境界部分の腐食を、より確実に防止することができる。
【００４７】
なお、容器壁１１の水中部１１ｃにおける絶縁塗膜１２の欠陥部には、水中部１１ｃの容器壁１１に導通接続された犠牲陽極部材１５ａを有する水中電気防食機構１５から防食電流が供給されて、欠陥部に露呈する容器壁面が不活性状態に保たれるため、容器壁１１の水中部１１ｃにおいても、確実に腐食を抑止することができる。
【００４８】
また、前記気相部の電気防食方法の場合、導電性塗膜の水中部に設けた第１の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ１を測定したり、導電性塗膜の水面の直上部に設けた第２の塗膜欠陥模擬傷の対水電位Ｅｐ２を測定したりするにあたり、容器壁１１と同一材料によって形成されて容器壁１１に導通接続された金属小片であるプローブ２４Ａ、２４Ｂを用いて測定している。そのため、容器壁１１が新しく、容器壁１１の内面に形成された絶縁塗膜１２や導電性塗膜１３に欠陥部の無い状態であっても、プローブ２４Ａ、２４Ｂを導電性塗膜１３上の欠陥部の発生想定位置に配置し、該プローブ２４Ａ、２４Ｂの水中および水膜中の対水電位を電圧計２６Ａ、２６Ｂと照合電極２７ａ、２７ｂでそれぞれ測定することができる。この結果、容器壁１１が欠陥部の無い新品の場合であっても、第２のプローブ２４Ｂの対水電位Ｅｐ２が前記第１のプローブ２４Ａの対水電位Ｅｐ１と同じかあるいはプラス側になるように外部電源２２の出力を調整して、防食を図ることが可能になる。
【００４９】
「第２実施形態」
次に、本発明に係る気相部の電気防食方法、及び電気防食装置の第２実施形態について、図３及び図４を参照して説明する。
図３は、本発明に係る第２実施形態における気相部の電気防食方法の模式図である。図４は、図３の第２実施形態における導電性塗膜上の対水電位を示すグラフである。
【００５０】
第２実施形態の気相部の電気防食方法により防食する鋼製容器１０Ａは、第１実施形態に示した鋼製容器１０から水中電気防食機構１５を省いた構成である。すなわち、鋼製容器１０Ａは、液体１を貯留する鋼製の容器壁１１の内面全域に防食用の絶縁塗膜１２が形成された構成になっている。容器壁１１の材質は、第１実施形態の鋼製容器１０と同一のものが用いられる。
なお、説明の便宜上、前記第１の実施形態で用いた構成要素と同一の構成要素を第２の実施形態で用いる場合、同一符号を付してのその説明を省略する。
【００５１】
第２実施形態の気相部の電気防食方法は、図３に示す気相部の電気防食装置４０により実施される。
この第２実施形態の気相部の電気防食装置４０は、図３に示すように、容器壁１１に内面に形成された絶縁塗膜１２と、該絶縁塗膜１２の上に積層形成される導電性塗膜１３Ｂと、容器壁１１の気相部に導入可能とされて、導電性塗膜１３Ｂから容器壁１１へ直流電流を流す大気電気防食機構２１とを備える。
【００５２】
気相部の電気防食装置４０を構成する導電性塗膜１３Ｂは、容器壁１１の気相部１１ａと、水線部１１ｂを含む水中部上縁域１１ｄとにおいて、絶縁塗膜１２の上に積層形成されている。すなわち、導電性塗膜１３Ｂは、その下縁部が、水線部１１ｂを越えて、水中部上縁域１１ｄを覆うまで、延長されている点では、第１実施形態の導電性塗膜１３と同様である。
【００５３】
ただし、本実施形態の導電性塗膜１３Ｂは、水線部１１ｂに接触せずに気相部１１ａのみに位置する上部導電性塗膜１３１と、水線部１１ｂを含むように該上部導電性塗膜１３１の下縁に連なって形成される下部導電性塗膜１３２と、から構成されている。下部導電性塗膜１３２は、具体的には、水線部１１ｂの接する水中部上縁域１１ｄの範囲と、水線部１１ｂの直上となる水線部直上部１１ｅの範囲に形成されている。この下部導電性塗膜１３２が形成された範囲は、水線部１１ｂが上下変動する範囲を含むように設定される。そして、下部導電性塗膜１３２は、上部導電性塗膜１３１よりも体積抵抗率が高い導電性塗膜で形成されている。
【００５４】
つまり、導電性塗膜１３Ｂは、水中部１１ｃに配置される部分及びその近傍の塗膜材料の体積抵抗率が、それ以外の気相部１１ａに配置される塗膜材料の体積抵抗率よりも大となるように、異なる塗膜材料によって構成されている。
具体的には、上部導電性塗膜１３１には、例えば体積抵抗率が１Ωｃｍ未満の塗膜を使用する場合に、下部導電性塗膜１３２には、体積抵抗率が１〜１００Ωｃｍ、より好ましく１〜１０Ωｃｍの塗膜が使用される。
【００５５】
本実施形態では、図１に示すものと同様に、電圧計２６Ａを用いて、導電性塗膜１３Ｂ上に配置した第１のプローブ２４Ａの対水電位を照合電極２７ａによって測定する。
【００５６】
ここでは、導電性塗膜１３Ｂの下端、つまり、水線部１１ｂの直下部に配置した第１のプローブ２４Ａの対水電位Ｅｐ３を測定する。その位置に配置した第１のプローブ２４Ａの対水電位は、容器壁１１の気相部１１ａにおける絶縁塗膜１２の欠陥部が同位置に生じた時の、大気電気防食機構２１の外部電源２２が容器壁１１に供給する防食電流によって生じる鋼露出面の対水電位と同じである。
【００５７】
そして、この電位Ｅｐ３が、防食電位の下限値（例えば、−０．８ｖ）となるように、外部電源２２の出力を調整する。この理由はこれ以上出力を上げても、外部電源２２からの電流が水中部に流れてしまい、外部電力の出力が無駄になるからである。
【００５８】
図４は、外部電源２２から直流電流が供給される状態において、上部導電性塗膜１３１及び下部導電性塗膜１３２上での対水電位を示している。図４において、縦軸は導電性塗膜の対水電位（Ｖ）を示し、横軸は外部電源２２の給電ポイントからの離間距離を示している。
図４において、特性線ｆ１は、上部導電性塗膜１３１上での対水電位を示し、下部導電性塗膜１３２側に向かって徐々に値が減少する直線になっている。また、特性線ｆ２は、下部導電性塗膜１３２上での対水電位を示し、上部導電性塗膜１３１の下端部における対水電位（特性線ｆ１上の最小値）から、徐々に値が減少する直線になっている。なお、下部導電性塗膜１３２は上部導電性塗膜１３１よりも体積抵抗率が高いため、特性線ｆ２は特性線ｆ１よりも傾きが大きな直線になっている。
【００５９】
気相部の電気防食装置４０により実施される気相部の電気防食方法によれば、導電性塗膜１３Ｂを、水中部１１ｃに配置される部分１１ｄとその近傍である水線部直上部１１eの塗膜材料の体積抵抗率が、それ以外の気相部１１ａに配置される塗膜材料の体積抵抗率よりも大となるように、異なる塗膜材料によって構成しており、これにより、大気電気防食機構２１から導電性塗膜１３Ｂを介して容器壁１１の気相部へ防食電流を流入させる駆動力を前記水面に至る直前の位置で減衰させているので、防食電流が、水中部の絶縁塗膜欠陥部の鋼露出面に漏洩するのを抑制することができる。
【００６０】
その結果、導電性塗膜１３Ｂの下部が水中部１１ｃに浸されているにも拘わらず、大気電気防食機構２１から導電性塗膜１３Ｂを介して容器壁１１の気相部へ流れる防食電流が、水中部の絶縁塗膜欠陥部の鋼露出面に漏洩することなく、気相部に位置する導電性塗膜１３Ｂ上に留まり、気相部の塗膜欠陥部に露呈する容器壁１１に確実に供給される。従って、気相部の塗膜欠陥部に露呈する容器壁１１材は、大気電気防食機構２１から供給される防食電流によって不活性状態に保たれて、該容器壁１１の腐食がより確実に防止される。
【００６１】
なお、本発明の気相部の電気防食方法及び電気防食装置は、前述した各実施形態に限定されるものでなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、適宜な変形，改良等が可能である。
前記実施形態では、液体１を貯留する鋼製容器を例に挙げて本発明を説明したが、本発明は、これに限られることなく、容器以外の構造物であっても、また、鋼製に限らず、他の金属を防食する場合にも適用可能である。
また、第２実施形態では、導電性塗膜１３Ｂを上部導電性塗膜１３１と下部導電性塗膜１３２と２つの塗膜から構成しているが、これに限られることなく、３以上の複数の塗膜によって構成してもよく、さらに、下部導電性塗膜１３２を下方に向かいに従い無段階的に体積抵抗率が大きくなる塗膜によって構成しても良い。
また、この明細書で言う「水」は「海水」も含まれる。
【符号の説明】
【００６２】
１  液体
１ａ  自然水膜，若しくは擬似水膜
１０，１０Ａ  鋼製容器
１１  容器壁（金属材）
１１ａ  気相部
１１ｂ  水線部
１１ｃ  水中部
１１ｄ  水中部上縁域
１１ｅ  水線部直上部
１２  絶縁塗膜
１３，１３Ａ，１３Ｂ  導電性塗膜
１５  水中電気防食機構
１５ａ  犠牲陽極部材
２０  気相部の電気防食装置
２１  大気電気防食機構
２２  外部電源
２３  断続スイッチ
２４Ａ  第１プローブ
２４Ｂ  第２プローブ
２５  第１の電位測定機構
２６Ａ、２６Ｂ  電圧計
２７ａ、２７ｂ  照合電極
３０  第２の電位測定機構
３５  調整機構
３６  制御処理部
１３１  上部導電性塗膜
１３２  下部導電性塗膜
【図１】
2015117399.tif 000003
【図２】
2015117399.tif 000004
【図３】
2015117399.tif 000005
【図４】
2015117399.tif 000006