(57)【要約】【課題】腐食を識別しかつ管理するためのシステムと、それに関連する方法とを提供する。【解決手段】この発明は、「相対腐食指数」（ＲＣＩ）を測定することによって、アセンブリについての構造上の腐食電位を識別および管理するためのシステムを提供する。腐食を起こすパラメータが識別され、腐食の促進に対するそれらの相対的な寄与が、容易に分散されるコンピュータベースのシステムに組込まれている。たとえば、コンピュータプログラムは、ユーザが単一のツールを用いてアセンブリについてのＲＣＩ（相対腐食指数）を算出することを可能にし得る。材料のすべての組合せについてＲＣＩの概要が提供され得るが、これは、ユーザが入力する材料および環境のデータに基づいて算出され得る。【選択図】図１
2008051817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
腐食電位を予測するための方法であって、
アセンブリを設けるステップを含み、前記アセンブリは、
１からｉの材料と、
０からｊの界面とを含み、各々の界面はいずれかの２つの材料間の接点であり、前記方法はさらに、
式Ｉに従って各々の材料についてのＲＣＩMaterial値を算出するステップを含み、
【数１】
2008051817.tif 000011
ここで、ＲＣＩBaseは、実数または材料に固有の実数を得るよう評価され得る関数であり、
ｆMは第１のスカラ関数であり、
Ｆ1M〜ＦnMは、実数の組または実数を得るよう評価され得る関数の組から選択される材料腐食係数であり、前記方法はさらに、
式ＩＩに従って各々の界面についてのＲＣＩInterface値を算出するステップを含み、
【数２】
2008051817.tif 000012
ここで、
【数３】
2008051817.tif 000013
は、式Ｉに従って算出されるとおり、界面における材料の最大のＲＣＩMaterialであり、
ｆIは第２のスカラ関数であり、
Ｆ1I〜ＦmIは、実数の組または実数を得るよう評価され得る関数の組から選択される界面腐食係数であり、前記方法はさらに、
式ＩＩＩに従ってＲＣＩAssembly値を算出するステップを含み、
【数４】
2008051817.tif 000014
ここで、ｆAは第３のスカラ関数であり、
各々のＲＣＩMaterial値は式Ｉに従って算出され、
各々のＲＣＩInterface値は式ＩＩに従って算出され、
ＲＣＩAssemblyの大きさは前記アセンブリの腐食電位に基づいている、方法。
【請求項２】
前記材料腐食係数および前記界面腐食係数は保護腐食係数および悪条件腐食係数を含み、前記保護腐食係数は、実数または実数を得るよう評価され得る関数を含む第１の組から選択され、前記悪条件腐食係数は、実数または実数を得るよう評価され得る関数を含む第２の組から選択され、前記第１の組および前記第２の組は直交している、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１の組は１以下の実数を含み、前記第２の組は１以上の実数を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のスカラ関数は乗算であり、前記第２のスカラ関数は乗算である、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第３のスカラ関数は最大関数である、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
Ｆ1Iは、界面の材料間における電気化学ポテンシャルの差に基づいている、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
ＲＣＩMaterial＝ＲＣＩBase×ＦProhibit×ＦST×Ｆ′Coating×ＦMoisture×ＦProtective×ＦAdverseであり、
ＦProhibitは、材料が禁止されているかどうかに基づいて経験的に割当てられる約１から約１００の間の値であり、
ＦSTは、表面処理の存在および種類に基づいて経験的に割当てられる約０から約１の間の値であり、
Ｆ′Coatingは、コーティングの存在および種類に基づいて経験的に割当てられる約０から約１０の間の値であり、
ＦMoistureは、材料が水分に晒されているかどうかに基づいて経験的に割当てられる約０から約１０の間の値であり、
ＦProtectiveは、材料が保護条件に晒されているかどうかに基づいて経験的に割当てられる約０から約１の間の値であり、
ＦAdverseは、材料が悪条件に晒されているかどうかに基づいて経験的に割当てられる約０から約１０の間の値である、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
Ｆ′Coatingは、材料上のプライマの存在および種類と、アセンブリにおける材料の位置と、材料が前記位置で被る損傷の種類とにさらに基づいて経験的に割当てられる、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
ＦMoistureは、アセンブリにおける材料の位置と、排水が前記位置にあるかどうかと、材料が締結具として機能しているかどうかとにさらに基づいて経験的に割当てられる、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
ＦProtectiveは、材料が油に浸されているか、燃料に浸されているか、加圧された環境にあるか、または保護された環境にあるかどうかに基づいて経験的に割当てられる、請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
ＦAdverseは、塩、紫外線、除氷液、廃水、排気ガスまたは熱に晒されているかどうかに基づいて経験的に割当てられる、請求項７に記載の方法。
【請求項１２】
ＦProtectiveまたはＦAdverseのうちの少なくとも１つは１に等しい、請求項７に記載の方法。
【請求項１３】
【数５】
2008051817.tif 000015
ここで、Ｆgalvanicは、界面の２つの材料間の電気化学ポテンシャルの差に基づいて経験的に割当てられる約０から約１０の間の値であり、
ＦSealantは、材料のうちのいずれかがシーラントによって電気化学的に分離されているかどうかに基づいて経験的に割当てられる約０から約１の間の値であり、
Ｆsmallは、材料の大きさの相対的な差に基づいて経験的に割当てられる約１から約１
０の間の値である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
ＲＣＩAssemblyは約０から約１００である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
約１００に等しいＲＣＩAssemblyを有するアセンブリは、約０に等しいＲＣＩAssemblyを有するアセンブリよりも腐食する可能性が高いと予測される、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
材料腐食係数および界面腐食係数は電子形式で記憶される、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記アセンブリは航空宇宙機の構成要素である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
コンピュータ読取可能媒体上で実現され、腐食電位を予測するためのマイクロプロセッサによって実行可能であり、以下のステップを実行するためのコンピュータ命令を含むコンピュータプログラムプロダクトであって、前記ステップは、
アセンブリを設けるステップを含み、前記アセンブリは、
１からｉの材料と、
０からｊの界面とを含み、各々の界面はいずれかの２つの材料間の接点であり、前記ステップはさらに、
式Ｉに従って各々の材料についてのＲＣＩMaterial値を算出するステップを含み、
【数６】
2008051817.tif 000016
ここで、ＲＣＩBaseは、実数または材料に固有の実数を得るよう評価され得る関数であり、
ｆMは第１のスカラ関数であり、
Ｆ1M〜ＦnMは、実数の組または実数を得るよう評価され得る関数の組から選択される材料腐食係数であり、前記ステップはさらに、
式ＩＩに従って各々の界面についてのＲＣＩInterface値を算出するステップを含み、
【数７】
2008051817.tif 000017
ここで、
【数８】
2008051817.tif 000018
は、式Ｉに従って算出されるとおり、界面における材料の最大のＲＣＩMaterialであり、
ｆIは第２のスカラ関数であり、
Ｆ1I〜ＦmIは、実数の組または実数を得るよう評価され得る関数の組から選択される界面腐食係数であり、前記ステップはさらに、
式ＩＩＩに従ってＲＣＩAssembly値を算出するステップを含み、
【数９】
2008051817.tif 000019
ここで、ｆAは第３のスカラ関数であり、
各々のＲＣＩMaterial値は式Ｉに従って算出され、
各々のＲＣＩInterface値は式ＩＩに従って算出され、
ＲＣＩAssemblyの大きさは前記アセンブリの腐食電位に基づいている、コンピュータプログラムプロダクト。
【請求項１９】
前記材料腐食係数および前記界面腐食係数は保護腐食係数および悪条件腐食係数を含み、前記保護腐食係数は、実数または実数を得るよう評価され得る関数を含む第１の組から選択され、前記悪条件腐食係数は、実数または実数を得るよう評価され得る関数を含む第２の組から選択され、前記第１の組および前記第２の組は直交している、請求項１８に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２０】
前記第１の組は１以下の実数を含み、前記第２の組は１以上の実数を含む、請求項１９に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２１】
前記材料腐食係数および前記界面腐食係数は電子形式で記憶される、請求項１８に記載のコンピュータプログラムプロダクト。
【請求項２２】
航空宇宙機を検査する方法であって、
請求項１に記載の方法に従って航空宇宙機の構成要素についてのＲＣＩを決定するステップと、
腐食について前記構成要素を検査するステップと、その後、
腐食について前記構成要素を再検査するステップとを含み、前記検査するステップと前記再検査するステップとの間の時間の量は、前記構成要素についてのＲＣＩの大きさに基づいている、方法。
【請求項２３】
航空宇宙機についてのメンテナンススケジュールを準備する方法であって、
請求項１に記載の方法に従って前記航空宇宙機の構成要素についてのＲＣＩ値を算出し、前記ＲＣＩ値に基づいて前記構成要素の予定された検査またはメンテナンスの頻度を割当てるステップを含む、方法。
【請求項２４】
請求項１に記載の方法に従って構成要素についてのＲＣＩ値を算出し、航空宇宙機の製造または修理の際に使用するための前記ＲＣＩ値に基づいて前記構成要素を選択するステップを含む方法。
【請求項２５】
前記ＲＣＩ値は所定の範囲内である、請求項２４に記載の方法。
【請求項２６】
複数の構成要素を有する航空宇宙機であって、各々の構成要素は、請求項１に従って算出される所定の範囲内のＲＣＩ値を有する、航空宇宙機。
【請求項２７】
請求項１に従って算出されるＲＣＩ値を有する、航空宇宙機のための構成要素。
【請求項２８】
前記アセンブリは、飛行機、油掘削設備、外航貨物船、鉄道もしくは鉄道車両、自動車、橋、建物、圧力容器、石油化学プラント、エンジンまたはタンクの構成要素である、請求項１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
この発明は、腐食を識別および管理するためのシステムと、それに関連する方法とに向けられる。特に、この発明は、「相対腐食指数」（″ＲＣＩ″）を測定することによってアセンブリについての構造上の腐食電位を識別および管理するためのシステムを提供する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
腐食は、環境と反応することで材料またはその特性が劣化することであり、結果として、典型的には構造の完全性が損なわれてしまう。先進国のＧＮＰの約３〜４％に匹敵する量が、材料の損失、構造上の破損、在庫の損失、製造工場のダウンタイム、保証および保険の請求、効率性の低下、汚染、ならびに構造および構成要素の過剰設計に起因する腐食による経済的損失に関連していると推定される。軍用および商業用の航空機のメンテナンスに関連付けられるライフサイクル費用の約２０％は、腐食の検査や修理に関連している。腐食により、重要安全部品が突発的に劣化および故障してしまうので、身体の負傷、物的損害および環境汚染がもたらされる可能性もある。加えて、腐食は、エネルギ資源および物質資源を含む天然資源の使用の増加による潜在的に有害で不必要な環境開発を招く。
【０００３】
現在の製造および設計は、材料・工程技術者（Material & Process Engineers）の個人の知識、技術および専門技術に依拠して部分ごとに図面および明細書を審査し、起こり得る腐食の問題を識別するよう実施されている。この工学技術分野は体系的でなく、工学技術工程には腐食パラメータについての共通の基準セットが欠如している。腐食が起こり得る場所を識別し、特徴付けしかつ管理するための定量的ツールが必要とされる。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の概要
腐食は、化学反応または電気化学反応によって起る可能性があり、通常、材料とその環境との間の界面のプロセスである。単に浸食、摩損または擦過などの物理的手段による劣化は一般には腐食とは考えられていないが、これらのプロセスによってもたらされる表面の損傷が腐食を促進させるおそれがある。化学的腐食は不均一反応であり得、材料／環境の界面に発生し、反応物の１つとして（金属または複合材料などの）材料自体を関与させる。腐食がこのように発生するものとして、酸性またはアルカリ性溶液中の材料、高温の酸化環境における材料、または大気酸素および周囲水の存在下での材料が含まれ得る。電気化学腐食は、電子または電荷の転送を伴う２つ以上の部分的な反応からなる。電気化学反応は、流体の電解液を含み得る陽極、陰極および完全な電気回路を必要とする。たとえば、塩酸における金属の反応時に、金属が酸化され、電子が陽極で生成される。同時に、水素の陽イオンが還元され、電子が消費されて陰極で水素ガスが発生する。一般に、酸化は陽極で起り、還元は陰極で起る。腐食は、通常、材料（たとえば、金属または合金）が酸化される陽極で起り、これにより、溶解、損耗、材料への浸透、および構造完全性の低下が引起こされる。
【０００５】
材料の陽極酸化反応が起る場合、還元が同時に起るはずである。腐食しているアセンブ
リにおいては、陽極および陰極の半反応は相互に依存しており、ガルバニ電池を形成する。材料は、その環境に対して電位または起電力を設定し、電解質のイオン強度および組成、温度、材料（たとえば、金属または合金）自体、ならびに他の要因に依存している。プラスに帯電している陽イオンの放出により、溶液中の陽極に材料の電位が生じる。材料の標準的な電位は、当該技術において周知のとおり、単位活性時に可逆的な標準状態（１大気圧、２５℃）下でそのイオンの平衡濃度を固定することによって規定される。その電位、すなわち電気化学反応の熱力学的駆動の影響の基準は、絶対項で評価することはできないが、それと別の参照電極との間の差によって決定される。使用される一般的な標準の参照電極は飽和カロメル電極および飽和されたＣｕ／ＣｕＳＯ4であり、その電位は、定義上、標準状態下では０．０００Ｖである標準水素電極に対して測定される。ガルバニ電池の電位は、囲まれている環境における陽極および陰極の半電池の電位の合計である。
【０００６】
金属構成要素でアセンブリを設計する場合、一般的な工学技術の実務として、図１に示されるような定性的材料適合性のチャートを参照する。図１は、海水（１０６）中における第１の金属（１０２）と第２の金属（１０４）との適合性を示す。環境が異なる場合の同様の適合性チャートが当業者には公知である。図１においては、金属構成要素の２つのベクトルが、活性金属（１１２）からより活性の低い金属（１１４）の順で三角形（１１０）の２つの側面に沿って整列している。金属Ａ〜Ｔは表（１２０）において識別される。技術者は、このようなチャートを用いて、白金（１２２）と亜鉛（１２４）とが海水環境においては互いに対して「不適合」（１２６）であるのに対して、カドミウム（１３２）と亜鉛（１２４）とが「適合」（１３８）することを判断し得る。このチャートは、電解液中の２つの金属構成要素の適合性に関する情報、すなわち電気化学腐食の可能性についての情報だけを提供しているが、互いに直接接触している２つの金属の適合性を予測することを意図するものではない。さらに、この情報は定量的ではない。２つの金属の電気化学反応性の名目上の定量的評価は、図２を参照することによって決定され得る。図２は、海水中の金属および合金の電位列（２００）である。たとえば、白金（２１４）、カドミウム（２１２）および亜鉛（２１０）についての電気化学ポテンシャル対標準的なカロメル参照電極が示される。当該列（２００）における金属の対についての電位差を用いて、海水中における白金と亜鉛の対またはカドミウムと亜鉛の対などの金属の電気化学腐食に関連付けられる単純な熱力学値を算出し得る。
【０００７】
しかしながら、最先端の方法には、任意に複雑なアセンブリを分析するための、特に、表面保護、材料間の直接接触、熱、紫外線、水分、構成要素の大きさおよび位置、ならびに他の関連するパラメータの影響の定量的評価のための包括的なツールが欠如している。この発明は、この明細書中に記載のとおり、相対腐食指数の形での材料適合性の定量的評価のためのこのようなツールを提供する。
【０００８】
この発明の有利な実施例は、パーソナルコンピュータなどのコンピュータによって実行されるコンピュータプログラムの形をとる。この発明は知識ベースのシステムを含み、当該知識ベースのシステムは、材料・工程技術者の個人の知識、技術および専門技術を含む、１人以上の専門家の特定分野別知識を含む。当該システムは、システムのユーザによって供給される特定クラスの材料についての情報を分析する１組のルールからなるプログラムであり、問題の分析を提供し、いくつかの実施例においては、腐食電位を軽減するように補正を実現するためにユーザのとるべき行動を推奨する。このようなシステムは、他の部材に容易に転送できない高レベルの知識および専門技術を有する組織にとっては有益であるだろう。この発明は、問題を解決する目的で、専門家の知力に見出される知能および情報を伝達し、企業または政府機関などの組織の他のメンバーにこの知識を与えるためのメカニズムを提供する。この発明から利益を得ることのできるいくつかの事業は、航空機の製造およびメンテナンス、パイプラインおよび海洋掘削プラットフォームを含む石油の掘削および輸送、外航貨物船、（鉄道車両を含む）鉄道および自動車およびこれに関連付
けられるエンジンの製造およびメンテナンス、橋の建設および検査、建物建築、圧力容器（たとえば、ボイラー）の製造および稼動、石油化学プラントの稼動、ならびに、中でも、有毒材料を貯蔵および輸送するためのタンクの製造、稼動および検査を含む。
【０００９】
この発明の実施例においては、腐食を起こすパラメータが識別され、腐食の促進に対するそれらの相対的な寄与が、容易に分散されるコンピュータベースのシステムに組込まれている。たとえば、コンピュータプログラムは、ユーザが単一のツールを用いてアセンブリについてのＲＣＩ（相対腐食指数）を算出することを可能にし得る。材料のすべての組合せについてＲＣＩの概要が提供され得るが、これは、ユーザが入力する材料および環境のデータに基づいて算出され得る。
【００１０】
別の局面においては、この発明はさらに、点検中に、ＲＣＩを、腐食についての電位を有する既存の構造のための検査間隔に変換する方法を提供する。たとえば、構成要素についてのＲＣＩが算出されてもよく、より腐食し易いと判断されるこれらの構成要素がより頻繁に検査される検査計画が実現されてもよい。すなわち、所与の構成要素のための検査間の期間は、その構成要素についてのＲＣＩの大きさに基づき（たとえば、比例し）得る。この態様で、航空宇宙機内のさまざまな構成要素の検査に関連付けられる時間とコストとが管理され得る。したがって、この発明の実施例は航空宇宙機を検査する方法を含み、当該方法は、航空宇宙機の構成要素についてのＲＣＩを決定するステップと、腐食について当該構成要素を検査するステップと、その後、腐食について当該構成要素を再検査するステップとを含む。この場合、再検査前に経過した間の時間の量は構成要素についてのＲＣＩの大きさに基づいている。便宜上、構成要素およびアセンブリという語はこの明細書中では同義で用いられてもよく、例として、ウイングフラップ、コックピットの計器盤、化粧室および洗面所設備、エンジンマウント、着陸装置、燃料システム、外部および内部の胴体、アンテナ、照明設備、窓およびドアの枠または固定具、ならびに飛行機などの航空宇宙機についての同等物が含まれる。
【００１１】
別の局面においては、この発明は、航空宇宙機のためのメンテナンススケジュールを準備する方法に関し、当該方法は、航空宇宙機の構成要素についてのＲＣＩ値を算出し、当該ＲＣＩ値に基づいて当該構成要素の予定された検査またはメンテナンスの頻度を割当てるステップを含む。
【００１２】
この発明のさらに別の実施例は、構成要素についてのＲＣＩ値を算出し、当該ＲＣＩ値に基づいて構成要素を選択することによって航空宇宙機の製造または修理時に使用される構成要素を選択する方法を含む。この場合、たとえば、ＲＣＩ値は所定の範囲内にある。この発明の他の実施例は、複数の構成要素を有する航空宇宙機を含み、各々の構成要素は所定の範囲内にあるＲＣＩ値を有する。この発明のさらに別の実施例は、この明細書中に記載される方法に従って算出されるＲＣＩ値を有する航空宇宙機のための構成要素を含む。
【００１３】
ある実施例においては、この発明は構造についてのＲＣＩを計算するための方法を含み、当該方法は、（１）如何なる有機表面処理、無機表面仕上げ、コーティング損傷可能性、環境条件、および水分侵入可能性をも含む、使用される材料を識別するステップと、（２）接合材料の電位に基づいてガルバニ結合指数を算出するステップと、（３）係数を記録および変更するシステムに基づいて腐食電位を算出するステップと、（４）所定のＲＣＩスケールに適合するよう腐食電位を正規化してＲＣＩ値を生成するステップとを含む。当該発明はまた、（５）ＲＣＩを検査間隔に変換するか、または、（６）たとえばデータベースにおけるような電子形式で、入力もしくは算出されたデータもしくは結果を記憶する任意の付加的なステップを含む。
【００１４】
別の実施例においては、この発明は、１からｉの材料と０からｊの界面とを含むアセンブリについての腐食電位を予測するための方法を含む。この場合、各界面はいずれかの２つの材料間の接点である。当該方法は、以下の式に従ってｉのＲＣＩMaterial値を各材料について１つの値ずつ算出するステップを含む。
【００１５】
【数１】
2008051817.tif 000003
【００１６】
ここでは、ＲＣＩBaseは、実数、または、材料に固有の実数を得るよう評価され得る関数であり、ｆMは第１のスカラ関数（たとえば乗算）であり、Ｆ1M〜ＦnMは、実数の組または実数を得るよう評価され得る関数の組から選択された材料腐食係数である。当該方法はまた、以下の式に従って、ｊのＲＣＩInterface値を各界面について１つの値ずつ算出するステップを含む。
【００１７】
【数２】
2008051817.tif 000004
【００１８】
ここで、
【００１９】
【数３】
2008051817.tif 000005
【００２０】
は、式Ｉに従って算出されたとおり、界面における材料の最大のＲＣＩMaterialであり、ｆIは第２のスカラ関数（たとえば乗算）であり、Ｆ1I〜ＦmIは、実数の組または実数を得るよう評価され得る関数の組から選択された界面腐食係数である。当該方法はさらに、以下の式に従ってＲＣＩAssembly値を算出するステップを含む。
【００２１】
【数４】
2008051817.tif 000006
【００２２】
ここで、ｆAは第３のスカラ関数（たとえば乗算）であり、各々のＲＣＩMaterial値は式Ｉに従って算出され、各々のＲＣＩInterface値は式ＩＩに従って算出される。
【００２３】
この発明の原理は、単にコンピュータプログラムとしてその実現例を限定するものではなく、この発明は、代替的な技術を用いて等しい有効性および値で実施され得る。
【００２４】
この発明の他の特徴および利点は、この発明の原理を一例として示している添付の図面に関連して、好ましい実施例についての以下のより詳細な説明から明らかとなるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
発明の詳細な説明
図３を参照すると、フローチャート（３１８）に図示のとおり、アセンブリについての全体的なＲＣＩ（３５０）は、アセンブリにおける各材料についてのＲＣＩMaterial値（３２０）の算出（３２５）と、アセンブリにおける材料間の各界面についてのＲＣＩInterface値（３３０）の算出（３３５）との段階的な実行から始まる。当該ステップはいかなる順序で完了してもよい。ＲＣＩMaterialおよびＲＣＩInterfaceの値がすべて算出された後、以下に記載されるとおり、アセンブリについての全体的なＲＣＩが算出される（３４５）。アセンブリについてのＲＣＩは、ＲＣＩMaterial（３２５）およびＲＣＩInterface（３３５）の値の最大ＲＣＩ値である。全体的なＲＣＩ値（３５０）は、ＲＣＩMaterial（３２５）およびＲＣＩInterface（３３５）の値の関数（３４０）、すなわち、材料および界面の最大ＲＣＩである。
【００２６】
さらに図３を参照すると、一例として示される３構成要素のアセンブリ（３１０）は、金属締結具（３１３）によって接合される平坦な金属薄板（３１１）と角度の付いた金属薄板（３１２）とを含む。この３構成要素のアセンブリ（３１０）の例は、３つの金属構成要素（３１１，３１２，３１３）と、これにより３つのＲＣＩMaterial値（３２０）とを有する。３構成要素のアセンブリ（３１０）はまた、個々の金属構成要素が互いに接触している３つの金属間界面と、これにより３つのＲＣＩInterface値（３３０）とを有する。このアセンブリ（３１０）の例においては、ＲＣＩは、（ＲＣＩMaterial）1、（ＲＣＩMaterial）2、（ＲＣＩMaterial）3、（ＲＣＩInterface）1-2、（ＲＣＩInterface）1-3、および（ＲＣＩInterface）2-3のうちの最大値である。図示されるアセンブリ（３１０）は金属製の構成要素を有しているが、この発明はまた、腐食し易い可能性のある他の材料、たとえば、グラファイトエポキシパネルをアルミニウムパネルに接合する金属締結具に関する。
【００２７】
この発明の実施例は、図３に示される３構成要素のアセンブリの分析に関するが、この発明の他の実施例は、各々の構成要素についての１〜ｉのＲＣＩMaterial値と、材料間の接点の各々についての０からｊのＲＣＩInterface値とを有する任意に大型のアセンブリの検討を含む。構成要素を１つしかもたないアセンブリには界面がない。全体的なＲＣＩ値は約０から約１００の範囲であり、ここでは、ＲＣＩ＝０が最も好ましく、ＲＣＩ＝１００は望ましくない。
【００２８】
図４は、ＲＣＩMaterial値（３２０）がいかに算出されるかを示しており、フローチャート（４００）に示されるステップを含む。各材料について、材料の種類は、さまざまな材料についてのランク付けされたリストを参照することによって識別され（４１０）、ＲＣＩBase値（４１２）が割当てられる。ＲＣＩBase値（４１２）は、各材料について半経験的に決定される。材料と対応するＲＣＩBase値との例として２０２４−Ｔ３が挙げられ、この場合、ＲＣＩBaseは９０である。
【００２９】
さらに図４を参照すると、材料がいずれも禁止された（４２０）場合、算出されたＲＣＩMaterial値（３２０）が１００になる、すなわち最大になるように、任意に高いＦProhibit値（４２２）が割当てられる。材料が禁止されていない場合、ＦProhibit＝１である。
【００３０】
さらに図４を参照すると、材料の表面が或るプロセスによって処理または準備されていた（４３０）場合、ＦST値（４３２）は、さまざまな表面処理についてのランク付けされたリストを参照することによって割当てられる。ＦST値（４３２）は約０から約１の範囲であり、各々の表面処理について半経験的に決定される。材料が表面処理されていなければ、ＦST＝１となる。表面処理の例としてニッケルめっきが挙げられ、この場合、ＦSTは
０．１５である。
【００３１】
さらに図４を参照すると、材料の表面がコーティングされていた（４４０）場合、ＦCoating値（４４２）は、プライマ、トップコートおよびインヒビタについてのランク付けされたリストを参照することによって算出され、ＦCoating値（４４２）はこれらのパラメータのうちの３つすべての関数となる。具体的には、ＦCoating＝ｆ（ＦPrimer，ＦTopcoat，ＦInhibitor）であり、この場合、関数は乗算である。ＦPrimer（４４４）、ＦTopcoat（４４６）およびＦInhibitor（４４８）の値は約０〜約１の範囲であり、各々のプライマ、トップコートおよびインヒビタについて半経験的に決定される。材料にプライマ、トップコートまたはインヒビタがない場合、対応するＦPrimer、ＦTopcoatまたはＦInhibitorの値は１となる。材料がコーティングされていない場合、ＦCoating＝１となる。この場合、材料は、別の材料と電気的に接触していてもよい。プライマと対応するＦPrimer値との例としてエポキシプライマが含まれ、この場合、ＦPrimerは０．９０である。トップコートと対応するＦTopcoat値との例としてポリウレタンが含まれ、この場合、ＦTopcoatは０．２０である。インヒビタの例として六価クロムが挙げられ、この場合、ＦInhibitorは０．５０である。
【００３２】
図４をさらに参照すると、たとえば砂、砂利、燃焼による排気ガスなどがある状態でコーティングが損なわれる可能性のある（４５０）位置または環境に、コーティングされた材料が位置している場合、Ｆ′Coating値（４５２）が算出される。Ｆ′Coating値は、約０〜約１０以上の範囲である。材料がコーティングされていない場合、Ｆ′Coating＝１となる。材料がコーティングされている場合、Ｆ′Coating（４５２）は、構成要素が環境またはメンテナンスによる損傷にどれほど晒されるかについての基準となる構成要素の位置（４５４）と、その位置で発生し得る損傷、たとえば、ジェットエンジン排気ガスからの熱による損傷、砂との衝突による磨耗、または、定期的なメンテナンス中のツールの偶発的な接触による衝突による損傷などの種類（４５６）との関数である。Ｆ′Coating（４５２）は、特定の位置（４５４）および種類（４５６）についてのランク付けされ半経験的に決定された値の表を参照することによって割当てられる係数をＦCoating（４４２）に掛けることで算出される。この文脈においては、「位置」は、アセンブリにおいて構成要素が位置している場所（上部、底部など）を指しており、位置はその配列を指すものではない。
【００３３】
さらに図４を参照すると、水分侵入の可能性がある（４６０）位置または環境に材料がある場合、ＦMoisture値（４６２）が算出される。ＦMoisture値は約０〜ほぼ１０以上の範囲である。水分に晒されることが起こりそうにないかまたはＲＣＩの算出に重要ではないと考えられる場合、ＦMoisture＝１となる。材料が水分に晒される可能性がある場合、ＦMoisture（４６２）は、構成要素の位置、ＦLocation（４６４）と、その位置の排水特徴、ＦDrainage（４６６）と、材料が締結具として機能している場合、ＦFastener（４６８）との関数（乗算）である。
【００３４】
さらに図４を参照すると、ＦProtective値（４７２）またはＦAdverse値（４８２）を算出するために、材料が保護環境（４７０）にあるかまたは悪条件（４８０）下にあるかどうかについての査定が、以下に詳細に説明されるとおりなされる。これらの２つの条件は相互に排他的である。すなわち、材料が保護環境にある（たとえば、油中に入れられている）と考えられる場合、ＦProtective値（４７２）が算出され、ＦAdverse＝１となる。同様に、材料が悪条件（たとえば、海水）に晒されていると考えられる場合、ＦAdverse値（４８２）が算出され、ＦProtective＝１となる。ＦAdverse値が約０〜ほぼ１０以上の範囲であるのに対して、ＦProtective値は約０〜約１の範囲である。保護作用または悪影響がない場合の係数は単一である（１に等しい）。
【００３５】
図４をさらに参照すると、ＲＣＩBase、ＦProhibit、ＦST、Ｆ′Coating、ＦMoisture、ＦProtectiveおよびＦAdverseの値が決定された後、これらを掛け合わせて、最後のステップ（４９０）における構成要素についてのＲＣＩMaterial値（３２０）を得る。フローチャート（４００）に概略されるプロセスが、評価中にアセンブリの各構成要素のために繰返される。ＲＣＩMaterial値は約０〜約１００の範囲である。
【００３６】
図５は、点検時に材料が遭遇する環境に基づいてＦProtective値（４７２）がいかに算出されるかを示す。フローチャート（５００）を参照して、材料が油に浸されているかどうか（５１０）が判断される。この場合、油についてのランク付けされたリストを参照することによってＦoil値（５１２）が割当てられる。Ｆoil値（５１２）は、各々の油について半経験的に決定される。例として作動油が挙げられ、この場合、Ｆoilは０．１０である。
【００３７】
さらに図５を参照すると、材料が燃料に浸されているかどうか（５２０）が判断される。この場合、燃料についてのランク付けされたリストを参照することによってＦfuel値（５２２）が割当てられる。Ｆfuel値（５２２）は各々の燃料について半経験的に決定される。例としてジェット燃料が挙げられ、この場合、Ｆfuelは０．１０である。
【００３８】
さらに図５を参照すると、材料が加圧された環境にあるかどうか（５３０）、たとえば、構成要素が飛行機の与圧された客室にあるかどうかがさらに判断される。この場合、圧力条件についてのランク付けされたリストを参照することによってＦpressure値（５３２）が割当てられる。Ｆpressure値（５３２）は、各々の圧力条件について半経験的に決定される。例として、コクピットの与圧が挙げられ、この場合、Ｆpressureは０．２０である。
【００３９】
さらに図５を参照すると、材料が保護された環境にあるかどうか（５４０）、たとえば、構成要素が密閉された区画にあるかどうかがさらに判断される。この場合、保護条件についてのランク付けされたリストを参照することによってＦProtected値（５４２）が割当てられる。ＦProtected値（５４２）は各々の条件について半経験的に決定される。例として、封止された貨物用コンテナが挙げられ、この場合、ＦProtectedは０．０１である。
【００４０】
図５に示される計算を実行する際に、Ｆoil、Ｆfuel、ＦpressureおよびＦprotectedの条件は、この明細書中において、相互に排他的なものとして規定されてもよい。すなわち、約０〜約１の範囲のＦProtectiveは、１．０、Ｆoil、Ｆfuel、ＦpressureまたはＦprotectedである。
【００４１】
図６は、約０から約１０以上の範囲であり得るＦAdverse値（４８２）の算出に含まれるステップを示す。当該ステップは、フローチャート（６００）に示されており、材料が或る悪条件に晒される可能性があるかどうかを確かめることから始まる。各々の悪条件については、半経験的に決定されたＦ値が各条件に対して割当てられ、いずれのコーティングの影響によってもオフセットされ、次に、乗算されてＦAdverse値（４８２）を生成する。このような悪条件と対応するＦ値との例には、塩（Ｆsalt＝４）（６１２）、紫外線（ＦUV＝２）（６５０）、航空機除氷液（ＦAnti-Ice＝１０）（６６０）、航空機洗面所（「青い」）廃水（ＦBlue＝８）（６７０）、航空機エンジン排気ガス（ＦExhaust＝２）（６８０）、および、約２５０°Ｆを上回る熱（ＦHeat＝２）（６９０）に晒されることが含まれる。これらの悪条件のうちの１つが存在しないと判断された場合、それはＦAdverseの計算から省かれてもよい。同様に、付加的な悪条件が存在する場合、それらの条件についての対応するＦ値がＦAdverseの計算に加えられてもよい。航空機産業に関連して悪条件をこの明細書中に説明してきたが、当該悪条件が変更可能であり、多種多様な技
術工学の分野と産業とに適合可能であることを当業者は認識するだろう。
【００４２】
さらに図６を参照すると、材料が塩に晒される可能性がある（６１０）場合、いずれのコーティングの影響も評価される（６２０）。たとえば、材料が塩に晒される場合、Ｆ′salt（６１３）の値が、図４に関連して上述されＦsalt（６１２）が掛けられた同じＦPrimer（４４４）、ＦTopcoat（４４６）およびＦInhibitor（４４８）の係数を用いて算出される。当該プロセスは、Ｆ′UV（６５２）、Ｆ′Anti-Ice（６６２）、Ｆ′Blue（６７２）、Ｆ′Exhaust（６８２）およびＦ′Heat（６９２）を算出するために他の悪条件について繰返される（６３０）。悪条件の係数がすべていずれかのコーティングに関して算出された後、これらを掛け合わせてＦAdverse（４８２）を生成する（６４０）。
【００４３】
ＲＣＩInterface値（３３０）の算出が図７のフローチャート（７００）に示される。界面における各々の材料について、ガルバニ群（７１２）は、材料の種類（７１４）および表面処理（７１６）に従って分類されたさまざまな材料についてのランク付けされたリストを参照することによって、決定され（７１０）、値が割当てられ、ＲＣＩBase値が割当てられる。Ｎgalvanic値（７１２）は、各々の材料についての電気化学ポテンシャルに関連しており、特定の材料についてのＮgalvanic値（７１２）の例には、アルミニウムとステンレス鋼との間の２つのＮgalvanicが含まれる。
【００４４】
さらに図７を参照すると、ガルバニック作用の電位、Ｆgalvanic（７２２）は、界面についての２つのＮgalvanic値（７１２）の差の関数である（７２０）。たとえば、Ｎgalvanic＝２であれば、Ｆgalvanicは６であり得る。
【００４５】
さらに図７を参照すると、分離係数、ＦSealant（７３２）が算出されて（７３０）、界面における材料が、構成要素のいずれかにおけるコーティング（７３４）によって互いから電気化学的に分離されているかどうかが説明される。ＦSealant値（７３２）は各々の条件について半経験的に決定され、このような条件と対応する値との例には多硫化物シーラントが含まれ、この場合、ＦSealantは０．１である。
【００４６】
さらに図７を参照すると、いずれかのアセンブリの界面における構成要素の相対的な大きさについてさらに考慮される（７５０）。この係数、Ｆsmall（７５２）の目的は、小さな構成要素がかなり大きな構成要素と接触している状況について説明することである。２つの異なる構成要素のサイズの大きな差（７５４）（たとえば、質量の差または表面積の差）が、より小さな構成要素の陽極容量を上回る（より小さな構成要素が完全に酸化され得る）可能性があり、結果として、過度の腐食作用がもたらされる可能性がある。小さなリベットまたは締結具が犠牲陽極として機能する場合、これらは完全に腐食する可能性がある。構成要素の相対的な大きさがＲＣＩInterface値（３３０）の計算にとって重要でない場合、Ｆsmall＝１となる。Ｆsmallの値の例として２．０が挙げられる。
【００４７】
さらに図７を参照すると、材料間の直接的な接点が存在している界面について考慮される（７６０）。このような状況では、電子が一方の導電性構成要素から他方の導電性構成要素に流れる完全な電気回路が存在し得る。界面が構成要素間に電気的結合を形成する場合、ＦSealant（７３２）およびＦCoating（４４２）は１に等しくなるはずである。
【００４８】
最後に、図７を参照すると、界面に含まれる材料の最大のＲＣＩMaterial（７７５）をＦsmall（７５２）、ＦSealant（７３２）およびＦgalvanic（７２２）に掛けることによって、各々の界面についてのＲＣＩInterface値（３３０）が算出される。これらのステップはアセンブリに存在する各々の界面のために繰返される。
【００４９】
この発明の実現例はコンピュータプログラムプロダクトを含み、当該コンピュータプロ
グラムプロダクトは、コンピュータ読取可能媒体上で実現され、腐食電位を予測するためのマイクロプロセッサによって実行可能であり、この明細書中に記載される方法のステップを実行するためのコンピュータ命令を組込む。制御アルゴリズムがコンピュータプログラムにおいて実現され、マイクロプロセッサによって実行されることが好ましいが、当該制御アルゴリズムが、当業者によってデジタルまたはアナログハードウェアを用いて実現および実行され得ることが理解されるべきである。図８は、ユーザがコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムを用いてこの発明を利用し得るグラフィカルユーザインターフェイス（８００）を示す。当該インターフェイスにより、ユーザが、材料の種類（８１０）、表面処理（８２０）、コーティングなどの表面仕上げ（８３０）、および起こり得る損傷にこのようなコーティングが晒されること（８４０）、環境（８５０）、ならびに水分（８６０）についての情報を入力することが可能となる。ユーザは、ドロップダウンメニューとチェックボックスとによってデータを入力する。コンピュータプログラムは、この明細書中に記載のとおりＲＣＩ（８７０）を算出する。ＲＣＩ（８７０）は、起こり得る腐食の問題のために工学的青写真、設計プランおよび仕様書を評価する際に用いられてもよい。加えて、既存の構造についてのＲＣＩは、より高いＲＣＩをもつアセンブリがより頻繁に検査され、より低いＲＣＩをもつアセンブリがさほど頻繁に検査されないといった検査計画を設計するのに用いられてもよい。
【００５０】
さらに別の実施例においては、この発明は、１からｉの材料と０からｊの界面とを含むアセンブリについての腐食電位を予測するための一般的な方法を含む。この場合、各々の界面はいずれかの２つの材料の間の接点である。当該方法は、以下の式に従ってｉのＲＣＩMaterial値を各材料について１つの値ずつ算出するステップを含む。
【００５１】
【数５】
2008051817.tif 000007
【００５２】
ここで、ＲＣＩBaseは、実数、または材料に固有の実数を得るよう評価され得る関数であり、ｆMは第１のスカラ関数（たとえば乗算）であり、Ｆ1M〜ＦnMは、実数の組、または実数を得るよう評価され得る関数の組から選択される材料腐食係数である。当該方法はまた、以下の式に従ってｊのＲＣＩInterface値を各界面について１つの値ずつ算出するステップを含む。
【００５３】
【数６】
2008051817.tif 000008
【００５４】
ここで、
【００５５】
【数７】
2008051817.tif 000009
【００５６】
は、式Ｉに従って算出されたとおり、界面における材料の最大のＲＣＩMaterialであり、ｆIは第２のスカラ関数（たとえば乗算）であり、Ｆ1I〜ＦmIは、実数の組、または実数
を得るよう算出され得る関数の組から選択される界面腐食係数である。当該方法はさらに、以下の式に従ってＲＣＩAssembly値を算出するステップを含む。
【００５７】
【数８】
2008051817.tif 000010
【００５８】
ここで、ｆAは第３のスカラ関数（たとえば、最大値）であり、各々のＲＣＩMaterial値は式Ｉに従って算出され、各々のＲＣＩInterface値は式ＩＩに従って算出される。当該方法に従うと、ＲＣＩAssemblyの大きさは当該アセンブリの腐食電位に基づいている。「スカラ関数」という語は、１つ以上のオペランドを評価して単一の無次元数値を生成する乗算などの如何なる数学的関数をも含むことを意図している。
【００５９】
ある実施例においては、材料腐食係数および界面腐食係数は、保護腐食係数および悪条件腐食係数を含む。保護腐食係数は、実数または実数を得るよう評価され得る関数であり得る。同様に、悪条件腐食係数は、実数または実数を得るよう評価され得る関数であり得る。好ましい実施例においては、保護腐食係数および悪条件腐食係数は、直交する組、すなわち、共通した点を１つしかもたない組、から選択される。たとえば、保護腐食係数は０から１であってもよく、悪条件腐食係数は１から約１００であってもよく、したがって、２つの組は共通の値１を共有する。この発明の原理は、０および負の数から選択される保護腐食係数、ならびに、０および正の数であり得る悪条件腐食係数などの他の組を含むよう適合されてもよい。
【００６０】
好ましい実施例に関連してこの発明を説明してきたが、この発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更が可能であり、その要素の代わりに同等物が代用可能であることを当業者は理解するだろう。たとえば、この明細書中に記載される特定の数値計算は特定の範囲にスケール変更され、たとえば、アセンブリについてのＲＣＩは約０〜約１００であり、この場合、０では腐食する可能性が低く、１００では腐食する可能性が極めて高くなる。この明細書中に記載されるように、「有益な」係数（たとえば、材料上にシーラントまたはコーティングが存在すること）が、１未満の値を有する係数としてＲＣＩ計算に組込まれる。同様に、「不利益な」係数（たとえば、塩が存在すること）が、１よりも大きな値を有する係数としてＲＣＩ計算に組込まれる。当業者であれば、これらの範囲および計算が特定の必要性に適合するよう変更可能であることを容易に認識するだろう。たとえば、この明細書中に記載される計算は、負の値から正の値にわたるＲＣＩスケールを生成するよう容易に変更され得る。このようなさらなる変更例は当業者に容易に認識されるだろう。加えて、その本質的な範囲から逸脱することなく特定の状況または材料をこの発明の教示に適合させるよう多くの変更を行なうことが可能である。したがって、この発明が、この発明を実行するために企図された最適なモードとして開示された特定の実施例に限定されないが、この発明が添付の特許請求の範囲に収まるすべての実施例を含むことが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】海水環境における２つの異なる金属についての定性的腐食適合性チャートの例を示す図である。
【図２】海水中の或る金属および合金の電位列の例を示す図である。
【図３】ＲＣＩMaterial値およびＲＣＩInterface値からいかにＲＣＩが算出されるかを示す図である。
【図４】ＲＣＩMaterial値がいかに算出されるかを示す図である。
【図５】ＦProtective値を算出するのに用いられるパラメータを示す図である。
【図６】ＦAdverse値を算出するのに用いられるパラメータを示す図である。
【図７】ＲＣＩInterface値がいかに算出されるかを示す図である。
【図８】さまざまな入力パラメータに基づいてＲＣＩ値を算出するコンピュータプログラムのグラフィカルユーザインターフェイスを示す図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０２  第１の金属、１０４  第２の金属、１０６  海水、１１０  三角形、１１２  活性金属、１１４  より活性の低い金属、１２０  表、１２２  白金、１２４  亜鉛、１３２  カドミウム。
【図１】
2008051817.tif 000020
【図２】
2008051817.tif 000021
【図３】
2008051817.tif 000022
【図４】
2008051817.tif 000023
【図５】
2008051817.tif 000024
【図６】
2008051817.tif 000025
【図７】
2008051817.tif 000026
【図８】
2008051817.tif 000027