JP4146637B2 - 港湾鋼構造物の防食方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、護岸等に設けられる鋼矢板、橋梁或いは桟橋等の鋼管杭のように、少なくとも一部が海水中に没して設けられる港湾鋼構造物の防食方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
護岸等に設けられる鋼矢板、橋梁或いは桟橋等に設けられる鋼管杭等の港湾鋼構造物は、その一部が海水中に水没した状態で設けられており、このような港湾鋼構造物は錆が発生し易い環境に晒されている。
【０００３】
従って、このような港湾鋼構造物では、長期間の使用により錆が発生し減肉して強度が低下することが考えられる。そのため、このような港湾鋼構造物は補強工事或いは取替工事等を行う必要が生じる。
【０００４】
しかし、上記補強工事或いは取替工事には多大の費用が掛かるために、何らかの方法にて防食することにより、港湾鋼構造物の寿命延長を図ることが望まれている。
【０００５】
このため、現状では殆ど実施されてはいないが、例えば図８、図９に示すような既存の護岸１に設けられる港湾鋼構造物である鋼矢板２の防食を実施しようとする場合には、次のような方法が考えられる。
【０００６】
先ず、鋼矢板２の表面に生じた錆を除去する除錆作業を実施する。この時、鋼矢板２の干潮時水位Ｗ１より上部の大気露出部Ａに対してはショットブラスト等による除錆を行い、又、干潮時水位Ｗ１より下部の水没部Ｂに対しては、作業員が水中に潜水した状態でショットブラスト或いはジェット水流を吹付けることにより除錆を行う。
【０００７】
そして、水位が満潮時水位Ｗ２から干潮時水位Ｗ１に下った時の鋼矢板２の大気露出部Ａには、干潮時水位Ｗ１に近い位置まで、有機或いは無機の防食性樹脂塗料等を吹付けることによってライニングを形成する。
【０００８】
一方、常時海水中に没している水没部Ｂの鋼矢板２の表面には、例えばアルミニウム、亜鉛等にて形成した犠牲アノード３を溶接等により固定して、公知の電気防食法を実施することが考えられる。即ち、図１０に示すように、板状の犠牲アノード３に備えた脚部３ａを、鋼矢板２の表面に溶接することにより固定する。
【０００９】
この犠牲アノード３は消耗電極成分であり、水素やＦｅよりもイオン化傾向が大きな金属から電子が奪われ、その金属がイオン化して海水中に溶出する。犠牲アノード３からイオン化して海水中に溶出した金属イオンは、海水中に溶存するカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）やマグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺）等の陽イオンと一緒に、カソードである鋼矢板２へ向かって海水中を泳動する。その後、上記した金属イオン等は、鋼矢板２において電子を得ることにより、鋼矢板２の水没部Ｂの表面に、ＣａＣＯ₃ 、及びＭｇ（ＯＨ）₂ 等を主成分とする防食析出膜（エレクトロコーティング層）を形成する。この防食析出膜により鋼矢板２の水没部Ｂが防食される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来の電気防食法を実施する場合、鋼矢板２の水没部Ｂ表面に防食に有効な防食析出膜を形成するには、鋼矢板２に、清浄海域で１００ｍＡ／ｍ²程度、汚染海域で１３０〜１５０ｍＡ／ｍ²程度の設計防食電流密度の電流が流れるようにする必要があるとされており、この設計防食電流密度を保持するためには、図８、図９に示すように、犠牲アノード３を狭い設置間隔で多数設置する必要があり、更に犠牲アノード３を水中で鋼矢板２に溶接固定するための設置作業数も増加し、よって犠牲アノード３の設置コストが大幅に増大するという問題がある。
【００１１】
又、清浄海域で１００ｍＡ／ｍ²程度、汚染海域で１３０〜１５０ｍＡ／ｍ²程度の設計防食電流密度が保持されるように犠牲アノード３を設置しても、水没部Ｂに形成される防食析出膜は、薄くしかも不均一なものとなるため均一な防食効果を得ることが難しく、最も錆が発生し易くしかも波の影響を受け易い干満帯域Ｃを効果的に防食するようなことは困難である。
【００１２】
本発明は、上述の実情に鑑み、港湾鋼構造物の水没部を防食するために設置する犠牲アノードの設置数を大幅に削減することができ、且つ港湾鋼構造物の干満帯域を効果的に防食できるようにした港湾鋼構造物の防食方法を提供することを目的として成したものである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の港湾鋼構造物の防食方法は、少なくとも一部が海水に水没した水没部を有する港湾鋼構造物の大気露出部に防食被膜を形成した後、港湾鋼構造物の前記水没部に対し所要の間隔を有して電極を設け、該電極に直流電流を通電することにより港湾鋼構造物の水没部表面に防食析出膜を形成し、その後、港湾鋼構造物の水没部表面に犠牲アノードを固定し、電気防食法により前記水没部の防食析出膜を修復することを特徴とする。
【００１４】
上記手段において、前記港湾鋼構造物の大気露出部に対する防食被膜の形成を、犠牲防食効果を有する金属の溶射により行うことができ、又、前記港湾鋼構造物の大気露出部に防食被膜を形成するに先立ち、大気露出部表面の除錆を行うことができる。
【００１５】
上記手段において、前記港湾鋼構造物の水没部表面に防食析出膜を形成するに先立ち、水没部表面の除錆を行うことができる。
【００１６】
上記手段において、前記電極は、網目構造とすることができ、又、前記犠牲アノードは、防食析出膜を修復するのに必要な最小数を配置することができる。
【００１７】
本発明によれば、以下のように作用する。
【００１８】
港湾鋼構造物の水没部に対し所要の間隔を有して設けた電極に直流電流を通電することにより港湾鋼構造物の水没部表面に防食析出膜を形成し、その後、港湾鋼構造物の水没部表面に犠牲アノードを固定して電気防食法により防食析出膜を修復するようにしたので、犠牲アノードは防食析出膜を修復するのに必要な最少数を設置すればよく、従って、犠牲アノードの設置数を大幅に減少できると共に、水中で港湾鋼構造物に犠牲アノードを溶接固定するための設置作業数も減少し、従って、犠牲アノードの設置コストを大幅に低減できる。
【００１９】
更に、大気露出部に犠牲防食効果を有する金属を溶射して防食被膜を形成した後に、水没部に所要の厚さで防食析出膜を形成することにより、干満帯域に防食被膜と防食析出膜とを重ねて形成することができ、更に、防食被膜と防食析出膜の両者が犠牲防食効果を発揮することになるので、最も錆が生じ易い厳しい条件にある干満帯域を、極めて効果的に防食することができる。
【００２０】
又、網目構造の電極を用いて防食析出膜の形成を行うことにより、電極の設置作業、電流密度の均一化が容易に可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の港湾鋼構造物の防食方法の一例を示すフローチャート、図２、図３は装置の一例を示したものであり、図２、図３中、図８〜１０と同一のものには同じ符号を付して詳細な説明は省略し、本発明の特徴部分についてのみ詳述する。
【００２３】
図２及び図３に示す港湾鋼構造物である鋼矢板２は、その上部が大気に露出した大気露出部Ａとなっており、下部は海水に水没した水没部Ｂとなっている。
【００２４】
上記した既存の鋼矢板２を防食するには、先ず、図１に示すように鋼矢板２表面の錆を除去する除錆作業を実施する。この時、鋼矢板２の干潮時水位Ｗ１より上部の大気露出部Ａに対してはショットブラスト等による除錆を行い、又、干潮時水位Ｗ１より下部の水没部Ｂに対しては、作業員が水中に潜水した状態でショットブラスト或いはジェット水流を吹付けることにより除錆を行う。
【００２５】
上記したように除錆を行った鋼矢板２の大気露出部Ａに、図４に示すように防食被膜４を形成する。この防食被膜４の形成は、鋼矢板２の表面に、犠牲防食効果を有する金属を溶射することによって行うことができる。
【００２６】
続いて、図２、図３の水没部Ｂに対する防食を、以下のようにして行う。
【００２７】
前記鋼矢板２の水没部Ｂ表面に対し所要の間隔を有するように、護岸１の上部から電極５を吊り下げて設ける。図２、図３の電極５はロッド状を有しており、従って横方向（図３の左右方向）に所定の等距離を有して複数配置するようにしている。各電極５は、電源線６を介して護岸１の上部に設けた電源装置７に接続している。
【００２８】
尚、図２、図３ではロッド状の電極５とした場合を示したが、図５に示すように網目構造の電極８としてもよい。この時、前記したロッド状の電極５は、鋼矢板２に対する電流密度を保持するために、電極５の相互間隔を比較的密にして多数配置する必要があるが、図５の網目構造の電極８の場合には、大きな面積のものを配置できるので電極８の配置が容易であり、又大きな面積の電極８を一本の電源線６にて電源装置７に接続すればよいので、設置作業も容易となる。
【００２９】
又、ロッド状の電極５の場合は、間隔を狭めて多数設置しても、鋼矢板２はその形状が凹凸を有しているために鋼矢板２に対する電流密度が均一になるようにすることはできないが、網目構造の電極８は、図６に示すように鋼矢板２の凹凸に沿うように形状を折り曲げて設置することが容易に可能であり、よって鋼矢板２に対する電流密度を均一にすることは容易である。
【００３０】
更に、前記した網目構造の電極８は、図７に示すように、港湾鋼構造物が橋梁或いは桟橋等に設けられる鋼管杭９の場合に、その鋼管杭９を取り巻くように設置することができ、よって設置作業を更に簡略化できると共に、鋼管杭９に対する電流密度を均一にすることができる。尚、前記したロッド状或いは網目構造の電極５，８は、図５に示すように、下部に重り１０を取付けることにより波による揺動を抑えるようにしてもよい。
【００３１】
続いて、前記電極５に、略１〜２０Ｖ程度、略０．５〜５Ａ／ｍ²程度の直流電流を通電し、この状態で少なくとも３日（７２時間）〜７日（１６８時間）程度保持する。すると、直流電流により電極からイオン化して海水中に溶出した金属イオンは、海水中に溶存するカルシウムイオン（Ｃａ²⁺）やマグネシウムイオン（Ｍｇ²⁺）等の陽イオンと一緒に、カソードである鋼矢板２へ向かって移動し、金属イオンが鋼矢板２において電子を得ることにより、図４に示すように、鋼矢板２の水没部Ｂの表面に、ＣａＣＯ₃ 、及びＭｇ（ＯＨ）₂ 等を主成分とする防食析出膜１１が所要の厚さで形成される。
【００３２】
この時、図４に示したように、大気露出部Ａに既に犠牲防食効果を有する金属の溶射により防食被膜４が形成されているので、干満帯域Ｃにおいて、前記防食被膜４の上に重なって防食析出膜１１が形成されることになる。干満帯域Ｃは上部ほど水没時間が短いので、防食被膜４は上部ほど厚さが薄くなるように形成される。
【００３３】
前記電極５，８に供給する直流電流の電圧、電流は高いほど、防食析出膜１１の形成時間を短縮できるが、反面、形成される防食析出膜１１の強度が低下し鋼矢板２の金属表面から剥がれ易くなる問題があるので、電源装置７による直流電流は、前記したように略１〜２０Ｖ程度、略０．５〜５Ａ／ｍ²程度の範囲で選定して調節することが好ましい。
【００３４】
本発明者らは、略２０Ｖ、略２Ａ／ｍ²の直流電流を電極５，８に供給して５日間に亘り防食析出膜を形成する試験を実施したところ、好適な硬度と、接着性に優れた防食析出膜１１を形成することができた。
【００３５】
前記したように、鋼矢板２の水没部Ｂ表面に防食析出膜１１が形成された状態では、鋼矢板２の金属表面はアルカリに保持されており、このアルカリは防食機能を有しており、従って、前記防食析出膜１１が形成されている限り鋼矢板２の水没部Ｂの腐蝕は防止される効果がある。
【００３６】
従って、前記したように鋼矢板２の水没部Ｂ表面に所要の厚さの防食析出膜１１を形成した後は、前記電極５，８や電源装置７は除去して、水上交通、陸上交通の邪魔にならないようにする。
【００３７】
しかし、鋼矢板２の水没部Ｂの防食を維持するためには、水没部Ｂ表面に形成された防食析出膜１１を、保持し続けるようにする必要がある。
【００３８】
このために、前記電極５，８や電源装置７を除去した後に、図１０に示した方法により、図３に示すように鋼矢板２の水没部Ｂ表面に、犠牲アノード３を固定する。このように鋼矢板２の水没部Ｂ表面に犠牲アノード３を固定すると、電気防食法によって前記防食析出膜１１が修復されることになる。即ち、前記防食析出膜１１には穴等が存在したり、或いは部分的に剥離する箇所が生じることがあるが、前記犠牲アノード３による修復作用によって防食析出膜１１が修復され、これにより防食析出膜１１による防食効果が長期に亘って持続されるようになる。
【００３９】
この時、犠牲アノード３は、防食析出膜１１を修復して保持できるだけの設計防食電流密度を有していればよく、従って略２０ｍＡ／ｍ²〜５０ｍＡ／ｍ²程度の低い設計防食電流密度を有していればよい。
【００４０】
このため、図３に示すように、鋼矢板２の水没部Ｂ表面に設置する犠牲アノード３は、設置間隔を広げてその設置数を図９の場合の１／３〜１／５以下に減少することができる。更に、犠牲アノード３の設置数が減少することにより、水中で鋼矢板２に犠牲アノード３を溶接固定するための設置作業数も減少することになる。従って、犠牲アノード３の設置コストを大幅に低減できることになる。又、犠牲アノード３は、使用により経年的に減肉するので、鋼矢板２の目的防食耐用年数に応じてその重量等を選定して設置する。
【００４１】
図４に示したように、大気露出部Ａに犠牲防食効果を有する金属を溶射して防食被膜４を形成した後に、水没部Ｂに所要の厚さで防食析出膜１１を形成しているので、干満帯域Ｃには防食被膜４と防食析出膜１１とが重なって形成されることになり、更に、防食被膜４と防食析出膜１１の両者が犠牲防食効果を発揮することになるので、最も錆が生じ易い厳しい条件にある干満帯域Ｃを、効果的に防食できることになる。
【００４２】
又、前記した鋼矢板２の水没部Ｂの除錆を行うに先立って、以下のような前処理を行うこともできる。
【００４３】
前記図２、図３、図５に示した電極５，８及び電源装置７を鋼矢板２の前面に設置し、電極５，８に略１０Ｖ以上、略３Ａ／ｍ²以上の直流電流を作用させ、この状態で少なくとも１日（２４時間）保持する。このように電極５，８に電流を流した状態に保持すると、水の電気分解によって鋼矢板２の水没部Ｂの金属表面から水素の気泡が発生し、これにより錆が浮いた状態となる。
【００４４】
従って、上記したように鋼矢板２の金属表面から錆が浮いた状態になった状態でジェット水流を吹付けると、錆は容易に除去することができ、よって水中での除錆作業を短時間に行うことができる。
【００４５】
尚、本発明は、前記した鋼矢板２、鋼管杭９以外の種々の港湾鋼構造物の防食にも適用することができること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ること、等は勿論である。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、港湾鋼構造物の水没部に対し所要の間隔を有して設けた電極に直流電流を通電することにより港湾鋼構造物の水没部表面に防食析出膜を形成し、その後、港湾鋼構造物の水没部表面に犠牲アノードを固定して電気防食法により防食析出膜を修復するようにしたので、犠牲アノードは防食析出膜を修復するのに必要な最少数を設置すればよく、従って、犠牲アノードの設置数を大幅に減少できると共に、水中で港湾鋼構造物に犠牲アノードを溶接固定するための設置作業数も減少し、従って、犠牲アノードの設置コストを大幅に低減できる効果がある。
【００４７】
更に、大気露出部に犠牲防食効果を有する金属を溶射して防食被膜を形成した後に、水没部に所要の厚さで防食析出膜を形成することにより、干満帯域に防食被膜と防食析出膜とを重ねて形成することができ、更に、防食被膜と防食析出膜の両者が犠牲防食効果を発揮することになるので、最も錆が生じ易い厳しい条件にある干満帯域を、極めて効果的に防食できる効果がある。
【００４８】
又、網目構造の電極を用いて防食析出膜の形成を行うことにより、電極の設置作業、電流密度の均一化が容易にできる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の港湾鋼構造物の防食方法の一例を示すフローチャートである。
【図２】本発明の方法を実施する装置の一例を示す切断側面図である。
【図３】図２をＩＩＩ方向から見た正面図である。
【図４】本発明により鋼矢板の表面に形成した防食被膜及び防食析出膜の切断側面図である。
【図５】本発明に用いられる網目構造の電極の正面図である。
【図６】図５の網目構造の電極を鋼矢板の凹凸面に沿って配置した例を示す切断平面図である。
【図７】図５の網目構造の電極を鋼管杭に適用した例を示す切断平面図である。
【図８】鋼矢板を防食する場合の方法を想定して示した切断側面図である。
【図９】図８をＩＸ方向から見た正面図である。
【図１０】鋼矢板に犠牲アノードを固定する例を示す側面図である。
【符号の説明】
２ 鋼矢板（港湾鋼構造物）
３ 犠牲アノード
４ 防食被膜
５ 電極
８ 電極
９ 鋼管杭（港湾鋼構造物）
１１ 防食析出膜
Ａ 大気露出部
Ｂ 水没部

Claims (6)

1. 少なくとも一部が海水に水没した水没部を有する港湾鋼構造物の大気露出部に防食被膜を形成した後、港湾鋼構造物の前記水没部に対し所要の間隔を有して電極を設け、該電極に直流電流を通電することにより港湾鋼構造物の水没部表面に防食析出膜を形成し、その後、港湾鋼構造物の水没部表面に犠牲アノードを固定し、電気防食法により前記水没部の防食析出膜を修復することを特徴とする港湾鋼構造物の防食方法。
2. 前記港湾鋼構造物の大気露出部に対する防食被膜の形成が、犠牲防食効果を有する金属の溶射により行われることを特徴とする請求項１に記載の港湾鋼構造物の防食方法。
3. 前記港湾鋼構造物の大気露出部に防食被膜を形成するに先立ち、大気露出部表面の除錆を行うことを特徴とする請求項１、又は２に記載の港湾鋼構造物の防食方法。
4. 前記港湾鋼構造物の水没部表面に防食析出膜を形成するに先立ち、水没部表面の除錆を行うことを特徴とする請求項１に記載の港湾鋼構造物の防食方法。
5. 前記電極は、網目構造を有していることを特徴とする請求項１に記載の港湾鋼構造物の防食方法。
6. 前記犠牲アノードは、防食析出膜を修復するのに必要な最小数を配置することを特徴とする請求項１に記載の港湾鋼構造物の防食方法。

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