取水塔制水ゲートの腐食原因と対策工検討
Corrosion causes and countermeasures method of steel gate of intake tower
鈴 木稔（SUZUKI Minoru）

調査の結果，錆こぶがSS材とSUS材の接続部付近を

I. はじめに農業水利施設のゲート等鋼構造施設の腐食要因は多様であり，その要因解明と長寿命化対策は今日的課題と中心に点在していた(写真-1，写真-2)。発錆箇所は特に40 部材縁端部に多く見られ，深さ1.0mm程度の孔食や，部材先端部が部分的に欠損している箇所もあった。発錆箇なっている。
5

所以外の塗装は比較的に健全な状態を維持していた。

北海道の内陸部に位置する，竣工後27年を経過した

2. 水質調査

農業用ダムの取水塔制水ゲートの扉体に，多数の錆こぶ等の発生が認められた。そこで腐食原因を解明するためにダムの定期点検に合わせてゲートの調査を実施し，対ダム湖の取水塔地点での電解質を確認するため水質45 調査を行った。鋼材の腐食に関する指標は機械設備設計に用いられている水質基準値1)を参考にした。

策工を検討したのでその概要を報告する。
10II.

表-1 水質調査結果

取水設備の概要

調査した取水設備は，独立塔機械式シリンダータイプで，底部にローラー式の制水ゲートが設置されている。
取水設備は冬期肥培用水(牛のふん尿に加水、曝気して肥料として牧草地に還元する)供給のため通年湛水の条15 件下で運転されており，ゲートは常時水中におかれている。ゲートの構成部材は，取水塔本体はステンレス鋼材

調 査 項 目
計測値
酸化還元電位 ORP (mV)510
水素イオン濃度 pH7.350 溶存酸素濃度 DO (mg/L)
11.0
電気伝導度
EC (mS/cm) 0.101
硫化物(mg/L)<0.4
塩化物イオン Cl- (mg/L)
3.5
2硫酸イオン
30.6
SO4 (mg/L)
硝酸イオン(mg/L)
0.30
NO3SUS304(以下SUS材という)が使用され，スクリーンには強 55

目安とする基準値＞400mV 無腐食
6.8～8.0
水道水0.5～4.0mg/L
0.3mS/cm以下
検出されないこと
50mg/L以下

酸化還元電位ORPは400mV以上のため腐食環境で化プラスチック材FRPが使用されている。制水ゲートは扉は無い。溶存酸素量DOは数値が高いと腐食速度が速く

体に一般構造用圧延鋼材SS400(以下SS材という)，ローなるといわれており，計測値は環境基準AAの7.5mg/L以

20 ラー部およびボルト･ナットはSUS材が使用され，エポキ上あり，水質に問題は無いが水道水と対比すると酸素量が高い。

シ樹脂で塗装されている。
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III. 現地調査

塩化物，硫酸，硝酸イオン濃度の測定値からは，これらが金属腐食に関する影響は小さいと考えられる。

1. 近接目視調査

これらより取水塔地点の水質については，鋼材腐食に腐食原因を特定するため，定期点検に合わせて制水関係する電解質等の影響は少ないと考えられる。

25 ゲートを引き上げて目視調査を実施した。

3. 電位差計測65

扉体部(背面)
サイドローラー

制水ゲートの構成部材にはSS材とSUS材が使用されている。電解質液中で異種金属の接触によりマクロ電池が形成される，異種金属腐食が考えられたため，ゲート錆こぶを水没させて自然電位を計測した。
電位の測定は海水塩化銀電極とデジタルマルチテス

30
錆こぶ70 ターを用い，図-1に示す測線で計測した。

5.0cm

測定結果を表-2に示す。中性環境中での自然電位は，ガイドレール
主ローラー

SS材の-450～-650mVに対し，SUS材(鉄FeとニッケルNi，クロムCrの合金)は-280mmV程度2)と貴である(相対的に3517cm

写真-1 扉体部(背面)電位が高い)。計測結果はSUS材とSS材が合成された電75 位差を計測したものであるが，SUS軸がSS軸に対して貴写真-2 ローラー部となる傾向が認められた。
1要する。現場塗装では膜厚管理とともに，狭小部の素地調整や，塗装むらの懸念も想定される。腐食箇所がSUS材に近い部材縁端部に集中していること，電位差が比較的小さく，腐食電流も小さいこと，さらに経済性，施工性よ50 り，電源設備が不要である電気防食工法(流電陽極方式)

5が妥当な対策工と判断した。流電陽極方式は，金属のイオン化傾向の高低を利用したもので，鉄よりイオン化傾向の高い金属を鉄とつなぎ，鉄がイオン化（腐食）するの
10

図-1 電位計測の測線に代わって，それらの金属がイオン化することにより鋼材

表-2 自然電位計測結果55 の腐食を防ぐものである。電気防食工法の外部電源方式

SUS軸 ASUS軸 ①

貴 -525SS軸 B＞

卑 -529＜∨SS軸②卑 -533

め比較工法から除外した。
本取水塔地点の水質は淡水(高抵抗環境：抵抗率

卑 -538∧15は電源設備，配線等の構成部品が多く，高コストとなるた

貴 -528∨卑 -560SUS軸 ③ 卑 -545※(単位:mV)SUS軸 C

9900Ω･cm)であるため陽極材にはMg合金陽極が有効と∧＜貴-523卑＜貴 -51960 なる3)。Mg合金陽極は小型のものでは1個2,000円程度と電流は，電位の高いSUS材から電位の低いSS材に流安価である。陽極材の寿命は環境条件や塗装グレードれ，続いて金属表面より電解質中に電流が流れて金属等により変化する。比較的単純な構造物では設計段階で表面で腐食回路を形成しているものと考えられる。(図-2)。

寿命設定している場合もあるが，取水塔のように複雑な

なお現地計測結果では一部にSUS軸と，SS軸の電位差構造で，扉体もSUS材のボルト･ナットが使用されているこ

20 傾向が異なる結果も得られ(表-2の※印)，これはSS材の65 とを考え，設置位置はSUS材の周辺に設定するのが効果影響を受けたものと推察されるが，原因は確認できてい的であると判断した。流電陽極電池の設置位置はローラない。

ー(SUS材)位置近傍の8箇所を選定した。

VI. おわりに通年使用の農業用ダムの取水塔で発生した錆こぶに

25

70 ついての，腐食要因の解明調査と対策工について述べた。現状においてゲート機能に支障は無いが，放置すると劣化が進行し，機能に支障をきたす可能性があると考えられる。今後の課題として，取水塔のような複雑な構造

図-2 腐食の電気化学モデル概念図
30IV. 原因の推定

体の内部で電位を計測する場合は，電位計測の測線を75 増やし精度の向上を図る必要があると考えている。

前章の結果から，錆こぶの発生には，異種金属腐食と鋼製ゲートの錆こぶ対策として流電陽極材を用いた防水質環境が影響している可能性があると判断される。電食計画としたが，設置位置や個数の決定についてはモ解質の影響は少ないが，溶存酸素濃度DOが多く，一度ニタリングを通して，検証する必要があろう。モニタリング

発錆すると拡大しやすい傾向にある。このような環境を踏は錆こぶの成長度合い，流電陽極電池の消耗度合いを35 まえると，錆こぶの発生は異種金属による電位差が主要 80 確認しながら，実施する必要がある。

因であり，微細な腐食の発生後に溶存酸素により腐食が引 用 文 献進行して，こぶ状に発達するという複合的な要因であるも

1) 腐食防食学会：腐食防食ハンドブック，p161(2000)2) 電気学会：新版･電食･土壌腐食ハンドブック，p8(1986)
3) ダム･堰施設技術協会：ダム･堰施設技術基準，p770 (2011)のと推察される。また，今回調査対象としたゲートは通年で使用しているため，電気回路の形成が長期間にわたり40 継続していたものと思われる。

〔2015.2.24 受稿〕

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V.対策工の検討

鈴木

鋼材の防食法は塗覆装防食と電気防食に分類できる。

顔写真
縦:23mm
横:19mm

塗覆装防食は，腐食の要因である電解質と鋼材を絶縁して，腐食電流の回路を形成させない工法である。塗覆装45 防食の内，工場塗装は仮設が大規模となり多大な費用を2

稔略歴

1959 年 北海道に生まれる
1982 年 北見工業大学卒業
2004 年 (株)アルファ技研入社
現在に至る