(57)【要約】【課題】陽極電極の取付作業の負担が小さく、しかも、鉄鋼建造物の電流密度の分布の偏りを小さくして防食性の向上を図る電気防食装置を提供すること。【解決手段】気中に露出した鉄鋼建造物１２の外表面に施された導電性塗装膜４と、この導電性塗装膜４の外表面４ａに接触させて設けられた炭素繊維帯６と、柔軟材料に磁性粉を含んで構成され、炭素繊維帯６を導電性塗装膜４の外表面４ａに押し付ける磁性体７と、炭素繊維帯６を陽極とし、鉄鋼建造物を陰極として直流電流を流す電源装置８とを備えること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気中に露出した鉄鋼建造物の外表面に施された導電性塗装膜と、該導電性塗装膜の外表面に接触させて設けられた炭素繊維帯と、柔軟材料に磁性粉を含んで構成され、前記炭素繊維帯を前記導電性塗装膜の外表面に押し付ける磁性体と、前記炭素繊維帯を陽極とし、前記鉄鋼建造物を陰極として直流電流を流す電源とを備えてなる電気防食装置。
【請求項２】
前記磁性体は、前記炭素繊維帯の長手方向の複数箇所に分散させて設けられる請求項１に記載の電気防食装置。
【請求項３】
前記磁性体は、前記導電性塗装膜に接着層を介して取り付けられる請求項１又は２に記載の電気防食装置。
【請求項４】
鉄部材の外表面に形成された導電性塗装膜に接触させて設けられた炭素繊維帯と、柔軟材料に磁性粉を含んで構成され、前記炭素繊維帯を前記導電性塗装膜の外表面に押し付ける磁性体とを備えてなる電気防食用の電極構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気防食装置及び電気防食用の電極構造に係り、具体的には、鉄鋼製のタンク、橋梁、鉄架構、配管設備、電力機器、クレーンなどの気中に露出した外表面を有する鉄鋼建造物外表面の防食技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、気中に露出した鉄鋼建造物の外表面の防食は、複数層の防食塗装膜を外表面に施すことにより行われる。しかし、防食塗装膜にはピンホールなどの細孔が無数にあることから、その細孔内に雨水や結露水等の水が浸入すると、塗装膜下の鋼材を腐食させる。
【０００３】
そこで、気中に露出した鉄鋼建造物の外表面に電気防食を適用する提案がなされている（特許文献１参照。）。これによれば、防食塗装膜の外表面に導電性の塗装膜を形成し、その導電性塗装膜を陽極とし、鉄鋼建造物を陰極として、これらの間に直流電流を流すことで、鉄鋼建造物を防食することができる。つまり、防食塗装膜の細孔に雨水や結露水等の水が混入しても、導電性塗装膜を電流経路として細孔内の水を介して鉄鋼建造物に防食電流が流れることで、鉄鋼建造物の電位を鉄鋼腐食の不活性領域に維持することができ、気中に露出した鉄鋼建造物の外表面の電気防食が可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、導電性塗装膜には、電線を介して電源と接続された複数の金属板状の陽極板が接続されている。このように複数の陽極板を導電性塗装膜に接続することで、導電性塗装膜に流れる電流の必要な電流密度が確保され、鉄鋼建造物の電位を広範囲で不活性領域に維持することができる。
【０００６】
しかし、このように複数の陽極板を用いた電極構造の場合、各陽極板をそれぞれ導電性塗装膜に接続する作業が必要になることから、大型の鉄鋼建造物では、陽極板の取付作業の負担が大きくなるといった問題がある。これに対し、陽極板の数を少なくすれば、取付作業の負担が軽減されるが、鉄鋼建造物の電流密度の分布に偏りが生じる結果、部分的に防食性が低下する領域が生じる懸念がある。
【０００７】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであり、陽極電極の取付作業の負担が小さく、しかも、鉄鋼建造物の電流密度の分布の偏りを小さくして防食性の向上を図る電気防食装置及び電気防食用の電極構造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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の電気防食装置は、気中に露出した鉄鋼建造物の外表面に施された導電性塗装膜と、この導電性塗装膜の外表面に接触させて設けられた炭素繊維帯と、柔軟材料に磁性粉を含んで構成され、炭素繊維帯を導電性塗装膜の外表面に押し付ける磁性体とを有し、炭素繊維帯を陽極とし、鉄鋼建造物を陰極として直流電流を流す電源とを備えてなることを特徴とする。
【０００９】
これによれば、炭素繊維帯を導電性塗装膜に押し付けることで、炭素繊維帯と導電性塗装膜との接触面積が広く確保され、鉄鋼建造物の電流密度の分布の偏りを小さくできるから、鉄鋼建造物の防食性の向上を図ることができる。また、磁性体は、柔軟性を有しているため、炭素繊維帯の外側から鉄鋼建造物に吸引させることで、炭素繊維帯を導電性塗装膜に押し付けるように変形し、しかも、着脱が容易であるから、陽極電極である炭素繊維帯の取付作業の負担を小さくすることができる。
【００１０】
また、炭素繊維帯は陽極であるため、陽極酸化反応生成物としての酸素ガス、塩素ガス等のガスが発生する可能性が高く、その生成ガスを速やかに大気中に逃がすためにも下地に直接接着剤を用いて強固に固着させるのではなく、発生ガスの圧力である程度の変形を許容できうる、磁性体による固着が好適であるといえる。
【００１１】
この場合において、磁性体は、炭素繊維帯の長手方向の複数箇所に分散させて設けられることが好ましい。これによれば、磁性体を所定の間隔で取り付ければよいから、陽極電極の取付作業の負担を一層軽減することができる。
【００１２】
また、磁性体は、導電性塗装膜に接着層を介して取り付けられていてもよい。これによれば、磁性体が炭素繊維帯を押し付ける格好で導電性塗装膜に接着されるから、炭素繊維帯の保持力を高めることができる。
【００１３】
また、上記課題を解決するため、本発明の電気防食用の電極構造は、鉄部材の外表面に形成された導電性塗装膜に接触させて設けられた炭素繊維帯と、柔軟材料に磁性粉を含んで構成され、炭素繊維帯を前記導電性塗装膜の外表面に押し付ける磁性体とを備えてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、陽極電極の取付作業の負担が小さく、しかも、鉄鋼建造物の電流密度の分布の偏りを小さくして防食性の向上を図る電気防食装置及び電気防食用の電極構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明が適用される電気防食装置の一実施形態の構成図である。
【図２】図１の炭素繊維帯を保持する構造を拡大して示す断面図である。
【図３】炭素繊維帯を磁性体によって保持する構造の正面図である。
【図４】鉄鋼製タンクに取り付けられた炭素繊維帯の外観斜視図である。
【図５】炭素繊維帯を磁性体によって保持する他の構造の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明が適用される実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、鉄鋼建造物である円筒状の鉄鋼製タンクの外表面を電気防食する電気防食装置について説明する。この鉄鋼製タンクには、液体や気体などの流体が貯留される。なお、本実施形態では、電気防食が施される鉄鋼建造物として鉄鋼製タンクを例に説明するが、鉄鋼建造物は、これに限られるものではなく、例えば、鉄鋼製の橋梁、鉄架構、配管設備、電力機器、クレーンなどの気中に露出した外表面などにも適用することができる。
【００１７】
図１は、鉄鋼製タンクの側壁１の一部分の断面及び防食電源の系統構成を示す図である。図では、左右方向が鉄鋼製タンクの上下方向となっている。鉄鋼製タンクの側壁１の外表面１ａには、下塗りの防食塗装膜２、上塗りの防食塗装膜３、導電性塗装膜４が順次重ねて形成されている。防食塗装膜２は、周知の例えばエポキシ系防食塗料を塗布等して形成され、防食塗装膜３は、周知の例えば撥水性塗料を塗布等して形成される。導電性塗装膜４は、周知の導電性塗料を塗布等して形成され、後述する防食電流が通電可能であれば、組成や分子構造等が限定されるものではない。
【００１８】
本実施形態の電気防食装置５は、図１に示すように、導電性塗装膜４と、この導電性塗装膜４の外表面に接触させて設けられた帯状の炭素繊維帯６と、炭素繊維帯６を導電性塗装膜４の外表面に押し付けて保持する磁性体７と、炭素繊維帯６を陽極とし、鉄鋼製タンクの側壁１を陰極として直流電流を流す電源装置８とを備えて構成される。
【００１９】
炭素繊維帯６は、可撓性を有しており、導電性塗装膜４の外表面４ａと接触させて、外表面４ａを周方向に取り巻くように湾曲させて設けられる。炭素繊維帯６は、その長手方向に延びる複数の炭素繊維の配向を揃えて重ね合せ、帯状に一体形成された周知の炭素繊維の束であるが、炭素繊維の構造は、必ずしも配向を揃える必要はなく、例えば、炭素繊維帯６の長手方向に延びる複数の炭素繊維が互いに絡み合って形成されていてもよい。
【００２０】
炭素繊維帯６の長手方向の途中又は一端部には、電線（又はケーブル）９が接続され、この電線９を介して電源装置８の直流電源８ａの陽極側と電気的に接続されている。また、直流電源８ａの陰極側には、電線（又はケーブル）１０を介して鉄鋼製タンクの側壁１が電気的に接続されている。
【００２１】
電源装置８は、電流計８ｂ及び電圧計８ｃを有しており、電流計８ｂ及び電圧計８ｃが検出した値に基づいて、所定の電位差を生じさせ、所望の電流（防食電流）を出力するようになっている。
【００２２】
磁性体７は、柔軟材料（例えば合成ゴムなど）に磁性粉を含んで構成され、例えばシート状又は平板状に成形された市販のゴム磁石を方形に切断して形成される。磁性粉には、好ましくはネオジム系等の周知の磁性粉が使用される。磁性体７は、図２に示すように、導電性塗装膜４の外表面４ａとの間に炭素繊維帯６を位置させ、炭素繊維帯６に厚み方向に被せて張り付けられる。すなわち、本実施形態の磁性体７は、炭素繊維帯６の幅方向（図２の左右方向）の寸法Ｌよりも大きな幅寸法（例えば、寸法Ｌの３倍以上）を有しており、幅方向の両側がそれぞれ鉄鋼製タンクの側壁１との間に生じる磁力によって変形し、導電性塗装膜４に吸引されることで、炭素繊維帯６を導電性塗装膜４に押し付ける。
【００２３】
磁性体７は、導電性塗装膜４の外表面４ａに磁力だけで固定することもできるが、本実施形態では、磁性体７と外表面４ａとの間に接着層１１が介在され、接着層１１を介して外表面４ａに張り付けられる。すなわち、炭素繊維帯６は、導電性塗装膜４に接着された磁性体７によって導電性塗装膜４に押し付けられて保持される。接着層１１には、耐候性に優れた周知の例えばアクリル樹脂系の接着剤が使用されるが、これに限定されるものではなく、両面テープ等を使用することもできる。
【００２４】
次に、磁性体７を用いて炭素繊維帯６を鉄鋼製タンクに取り付ける施工方法の一例について説明する。図３は、磁性体７によって炭素繊維帯６が導電性塗装膜４と電気的に接続する一例を示す平面図であり、図４は、鉄鋼製タンク１２に取り付けられた炭素繊維帯６の外観斜視図である。
【００２５】
炭素繊維帯６は、例えば芯材にロール状に巻き回された状態から所定の長さだけ引き出される。そして、導電性塗装膜４の外表面４ａ上に炭素繊維帯６を位置させ、その炭素繊維帯６の厚み方向から被さるように磁性体７が外表面４ａに張り付けられる。このとき、磁性体７の吸引面には、予め接着剤等が塗布されており、磁性体７が外表面４ａに接着される。このようにして、鉄鋼製タンク１２の周方向に順次引き延ばされた炭素繊維帯６に磁性体７を所定の間隔で順次張り付けていくことで、鉄鋼製タンク１２を周方向に取り巻く陽極電極が形成される。これによれば、陽極電極の取付作業を連続的に行うことができるから、例えば複数の陽極板から構成される従来の陽極電極と比べて、作業員による取付作業の負担を軽減することができる。
【００２６】
次に、本実施形態の電気防食装置５の作用について説明する。なお、本実施形態では、鉄鋼製タンク１２の外表面１ａの電気防食を例に説明するが、本発明は、鉄鋼製タンク１２の天板に適用することができるのは言うまでもない。
【００２７】
一般に、塗装膜には、ピンホールなどの細孔が無数に存在し、その細孔に雨水や凝縮した結露水等の水が浸入すると、塗装膜下の鋼材が腐食することがある。特に、細孔内に浸入する水に海塩が含まれていると、鋼材の腐食を速めることになる。例えば、図１に模式的に示したように、下塗りの防食塗装膜２、上塗りの防食塗装膜３、導電性塗装膜４をそれぞれ貫通する細孔１３が、鉄鋼製タンク１２の側壁１の外表面１ａに達しているものとする。なお、細孔１３は無数に存在しているが、図では１つのみを示す。この細孔１３に雨水や結露水等の水が浸入して外表面１ａに達すると、側壁１の鉄がイオン化されて細孔１３内に溶出し、腐食が進行する。
【００２８】
この点、本実施形態では、炭素繊維帯６に電線９を介して直流電源８ａから陽極電圧が印加される一方、鉄鋼製タンク１２の側壁１に電線１０を介して直流電源８ａの陰極電圧が印加される。このとき、細孔１３に雨水や結露水等の水が浸入して外表面１ａに達していると、一般に水は導電性を有しているから、直流電源８ａから電線９、炭素繊維帯６、導電性塗装膜４、細孔１３内の水、鉄鋼製タンク１２の側壁１に至る電流経路に直流電流が流れ、この直流電流により、鉄鋼製タンク１２の側壁１の電位が鉄鋼腐食の周知の不活性領域に低下する。これにより、細孔１３内の水へ側壁１の鉄がイオン化して溶出するのを抑制或いは阻止できるから、鉄鋼の腐食を防ぐことができる。なお、電源装置８では、側壁１の電位が鉄鋼腐食の不活性領域を維持するように、直流電圧が調整され、所定の防食電流が流される。
【００２９】
本実施形態によれば、このようにして防食塗装膜２，３の細孔１３に雨水や結露水等の水が浸入しても、炭素繊維帯６と導電性塗装膜４を電流経路にして細孔１３内の水から鉄鋼製タンク１２の側壁１に防食電流が流れ、側壁１の電位が鉄鋼腐食の不活性領域に維持される。したがって、鉄鋼製タンク１２の側壁１の電気防食を行うことができる。
【００３０】
ところで、鉄鋼製タンク１２の側壁１を流れる防食電流は、例えば、陽極電極が側壁１の周方向に分散して設けられると、側壁１の電流密度の分布に偏りが発生し、その結果、電流密度が相対的に小さい部位の電位が鉄鋼腐食の不活性領域から腐食領域に移行して、腐食が発生する虞がある。
【００３１】
この点、本実施形態の陽極電極である炭素繊維帯６は、図４に示すように、鉄鋼製タンク１２を周方向に取り巻くように配置され、且つ、長手方向に亘って導電性塗装膜４と連続的に接触して設けられるから、導電性塗装膜４には周方向に亘って防食電流が流され、側壁１の電流密度の分布の偏りが抑制される。その結果、側壁１のすべての領域の電位が鉄鋼腐食の不活性領域となることから、側壁１の腐食を防ぐことができる。
【００３２】
また、炭素繊維帯６は、金属製の電極板のように腐食することがないから、導電性塗装膜４と陽極電極との接触信頼性を長時間維持することができる。さらに本実施形態では、炭素繊維帯６が帯状に形成され、導電性塗装膜４と接触する面が平らに形成されるから、導電性塗装膜４と炭素繊維帯６との接触面積を広く確保することができ、導電性塗装膜４と陽極電極との接触信頼性を一層高めることができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、炭素繊維帯６が、鉄鋼製タンク１２を周方向に取り巻いて陽極電極を構成する例を説明したが、鉄鋼製タンク１２の高さ方向に位置をずらして、別の陽極電極を同様に設けることもできる。これにより、鉄鋼製タンク１２の側壁１の電流密度の分布の偏りを一層小さくすることができる。
【００３４】
また、本実施形態の磁性体７は、柔軟性を有しており、炭素繊維帯６を包み込むように、磁力によって変形しながら、導電性塗装膜４に張り付けられるから、炭素繊維帯６を導電性塗装膜４に押し付けることができる。この種の磁性体７は、磁性粉の種類や添加量を調整することで、所望の磁力を得ることができ、例えば、磁力を優先する場合は、ネオジム系の磁性粉が使用され、コストを優先する場合は、フェライト系の磁性粉が使用される等、用途に応じた設計変更が容易である。加えて、磁性体７は、炭素繊維帯６の幅寸法Ｌや断面形状に応じて所望の大きさに切断する等して使用できるから、炭素繊維帯６の大きさに応じた設計変形も容易に行うことができる。なお、磁性体７は、接着層１１を介して導電性塗装膜４に張り付けられるから、磁性体７と導電性塗装膜４との間に砂埃等が進入して磁性体７が劣化するのを抑制することができる。
【００３５】
以上、本発明を実施するためのいくつかの形態について説明したが、これらは代表的な例に過ぎず、本発明は、その趣旨を逸脱することのない範囲で様々な形態で実施することができる。
【００３６】
例えば、本実施形態では、炭素繊維帯６を鉄鋼製タンク１２の周方向に分散して配置された複数の磁性体７によって支持しているが、図５に示すように、隣り合う磁性体７の側面同士を互いに接触させ、或いは、隣り合う磁性体７を互いに重ね合せて配置することもできる。これによれば、炭素繊維帯６を磁性体７で完全に覆うことができるから、導電性塗装膜４と炭素繊維帯６との接触部分に砂埃等の異物が浸入して炭素繊維帯６が劣化するのを防ぐことができるから、陽極電極の接触信頼性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３７】
１  側壁
１ａ，４ａ  外表面
４  導電性塗装膜
５  電気防食装置
６  炭素繊維帯
７  磁性体
８  電源装置
８ａ  直流電源
９，１０  電線
１１  接着層
１２  鉄鋼製タンク
１３  細孔
【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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