JPH062171A - 土中埋設式防食用電極システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 土中に埋設する防食用電極では通電に伴う該
電極表面部のｐＨの低下と該電極から発生する酸素ガス
等による該電極の劣化が生じやすく、頻繁な交換や補修
が必要となる。本発明では液を積極的に電極近傍部に供
給することにより、前記ｐＨの低下を抑制するとともに
前記発生ガスを土中に拡散させて該ガスと前記電極の接
触を抑制して該電極の寿命を延ばせるようにしたシステ
ムを提供することを目的とする。 【構成】 防食用電極３の近傍に液供給管９を設置し、
該液供給管９から前記防食用電極３の近傍部に液を供給
する。該液を供給することにより該電極近傍部のｐＨ低
下を緩和し、更に該液の供給圧により前記防食用電極３
から発生するガスを該電極３の周囲へ拡散させて前記ガ
スが防食用電極３と接触することを防止し、これにより
前記電極３の劣化を抑制して、長期間に亘って防食用電
極３の交換や補修を行うことなく被防食金属の陰極防食
を実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部電源方式による陰
極防食法に用いる土中埋設式電極システムに関する。

【０００２】

【従来技術とその問題点】従来から土中に埋設された金
属構造物の腐食を防止するために、防食塗装やコーティ
ング、ライニングといった絶縁部材を金属構造物表面に
被覆して環境から遮断する防食方法が採用されている
が、被覆材の経年劣化や外傷等により被覆に欠陥部が生
ずると金属面が露出して腐食が生ずるため、長期間にわ
たり完全な防食を行うことができなかった。近年では該
防食を完全に行うために陰極防食法が単独に、あるいは
前記被覆と併用して採用されている。該陰極防食法は例
えば鋼構造物等の被防食体に直流電流を流入させて卑に
分極させることにより電気化学的に安定化させる方法で
あり、この状態が続くかぎり防食作用は継続し、しかも
被防食体の電位を監視することにより防食状態を確認す
ることが可能であるため非常に重要な防食手段である。

【０００３】前記陰極防食法は被防食体に流入せしめる
直流電流の供給方式により、流電陽極方式と外部電源方
式の２種類に大別される。前者の流電陽極方式は被防食
体より卑な電位を示すＭｇ合金等を被防食体の近傍部に
埋設して被防食体と電気的に接続するものであり、イオ
ン化傾向の大きい該流電陽極が選択的にイオン化して消
耗することにより微弱な直流電流を被防食体に流入させ
るものである。後者の外部電源方式は耐久性電極を土中
に埋設し、被防食体との間に直流電源装置を接続し通電
することにより被防食体に直流電流を流入させるもので
ある。該外部電源方式は被防食体の電位状況に応じて出
力電流を任意に調製することができるほか、被防食体の
電位を一定値に保つよう自動調製することも可能である
という利点を有するため、設備が大がかりになるにもか
かわらず広く採用されている。

【０００４】土中鋼構造物に外部電源法を適用する場
合、前記耐久性電極として従来から黒鉛、磁性酸化鉄、
フェライト、高珪素鋳鉄、白金メッキしたチタン等の難
溶性材料が用いられているが、近年ではより耐久性の優
れたチタンまたはチタン合金基体上に白金族金属の酸化
物を被覆したものが主流を占めるようになっている。該
外部電源法においては他埋設金属体に対する干渉を軽減
する目的で土中深くに電極を接地することが望ましく、
通常ではφ１００ｍｍないしφ４００ｍｍの口径で地下
数十ｍないし百数十ｍのボーリングを行い、該ボーリン
グ孔内に前記耐久性電極を設置し、更に該電極の設置抵
抗を低減させる目的で該電極の周囲にバックフィルと称
する粉末あるいは粒状の黒鉛等が充填される。

【０００５】このようにして設置された前記耐久性電極
から直流電流を通電すると、バックフィル粒子間の空隙
部に存在する地下水が電気分解されて該電極の表面から
酸素ガスと塩素ガスが発生すると共に、該電極近傍部の
地下水のｐＨはＯＨ^- イオンの放電に伴いＨ⁺ が過剰と
なるため強酸性となる。該ガスが発生して該電極表面に
対流すると局部的に電流密度が上昇するため該電極の消
耗率は増大し、かつ該電極表面に強酸が生成することに
より該電極の劣化が促進されるため、電極寿命は大幅に
低下するのみならず、該ガスの対流が進んだ場合には電
極接地抵抗が上昇して所定の電流を通電することができ
なくなり、長期間にわたり安定して通電することが困難
であった。

【０００６】

【発明の目的】本発明は、前述の従来の防食システムつ
まり土中に埋設された防食用電極から直流電流を供給す
ることにより被防食金属の防食を行うシステムにおける
前記電極の劣化を効果的に抑制し、長期間前記被防食金
属の防食を行いうるようにした防食システムを提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【問題点を解決するための手段】本発明は、土中に埋設
した防食用電極から被防食金属に通電して該被防食金属
の防食を行う土中防食システムにおいて、その一端が前
記防食用電極の近傍部に達するように液供給管を設置
し、該液供給管の他端から液を積極的に供給することに
より、前記電極から発生するガスを周囲に分散させ、か
つ通電に伴う該電極表面部のｐＨ低下を緩和させること
を特徴とする土中防食システムである。

【０００８】以下本発明を詳細に説明する。本発明の防
食システムは、土中に埋設された防食用電極から発生す
る酸素および塩素ガスを該防食用陽極の周囲に液を供給
することにより該液に溶解させあるいは該液の水圧によ
り前記防食用電極の周囲へ拡散させて前記ガスと前記防
食用電極の接触を抑制するとともに、前記防食用電極表
面部に生成する強酸を希釈してｐＨ低下を緩和すること
により該防食用電極の劣化を抑制することを特徴とす
る。これにより土中に埋設された防食用電極の交換ある
いは再設置という多大な労力とコストを要する作業を最
小限に抑えることができる。

【０００９】本発明に使用できる防食用電極は特に限定
されず、従来から使用されている各種難溶性電極例えば
高珪素鉄電極や白金族金属酸化物被覆チタン電極をその
まま使用することができる。形状も特に限定されず、他
端が直流電源装置を介して被防食体に接続されているケ
ーブルに接続され土中に埋設される。該防食用電極によ
り防食される被防食体も特に限定されず、パイプライ
ン、基礎杭、コンクリート中の鉄筋等の防食が必要な各
種金属を対象とする。該液供給管はその一端が前記防食
用電極の近傍に位置するように埋設される。該液供給管
と前記防食用電極の給電ケーブルは互いに近接して位置
する必要はないが、土中深くに埋設する際の手間を軽減
するために接着テープ等で一体として土中に埋設するこ
とが好ましい。該液供給管の他端は地上に位置し、電動
ポンプを内蔵した液供給装置を介して例えば水道の蛇口
や井戸等に接続される。該液供給管により前記防食用電
極の近傍へ供給される液の種類は限定されず、水道水、
井戸水、雨水等を制限なく使用することができ、水酸化
ナトリウム等により塩基性に調製して供給してもよい。

【００１０】該液供給管は土中に埋設されかつ高圧が掛
かることが多いため、硬質ＰＶＣ、ＡＢＳ等の比較的強
度の高い材料で成形することが好ましく、電極近傍部に
位置する部分にはフッソ樹脂被覆等を施して耐酸性、耐
酸化性を向上させることが望ましい。該液供給管による
前記防食用電極への液供給は連続的に行っても間欠的に
行ってもよく、電極近傍部のｐＨあるいは電極接地抵抗
に応じて自動的に液供給をコントロールしてもよい。防
食用電極近傍に供給される液は通常は水であり、発生ガ
ス例えば酸素ガスの溶解度はさほど高くないため、前記
発生ガスの多くは液の圧力により前記防食用電極の周囲
へ分散して前記防食用電極と接触しなくなり、同時に前
記防食用電極近傍部に生成する強酸は希釈され、従って
該防食用電極の劣化が抑制される。

【００１１】次に本発明の防食用電極システムの例を添
付図面に基づいてより詳細に説明するが、本発明の防食
用電極システムはこれに限定されるものではない。図１
は本発明の防食用電極システムの例を示す概略断面図で
ある。１はボーリング孔、２は該ボーリング孔内に設置
された円筒形の樹脂製ケーシングであり、その下部側面
は多数の孔を有している。該ケーシング２の有孔部の中
には白金族金属酸化物被覆チタン材等から成る防食用電
極３が設置されて、更に該ケーシング２の内側および該
ケーシング２の有孔部の外側には黒鉛を主成分とする粒
状のバックフィル４が充填され、該ケーシング２の有孔
部の外側の上部には砂利５が充填されている。該電極３
は直流電源装置６を介して他端が土中に埋設された被防
食体７に接続された電線８の一端に接続されている。９
は、下端が前記防食用電極３の近傍部に位置し上端が地
上に達している液供給管で、該液供給管９の地上側端部
に送水ポンプを内蔵した液供給装置10を接続し、該液供
給装置から水道水等を圧送して前記電極３の近傍部に液
供給を行うようにしている。該電極３と被防食体７との
間に通電して防食を行うと、通常の水電解と同様に前記
防食用電極３から酸素ガスが発生し、地下水中に塩化物
イオンが含まれている場合には塩素ガスも発生し、同時
に該電極３の近傍部のｐＨは低下する。該酸素ガスおよ
び該塩素ガスは前記液供給管９の下端側面から供給され
る液の圧力により該電極３から周囲に拡散して前記電極
３と接触しなくなり、同時に前記電極３の近傍部のｐＨ
低下も緩和され該電極３の劣化は抑制される。

【００１２】

【実施例】内径20ｍｍ外径26ｍｍ長さ４ｍの硬質塩化ビ
ニル管の端部にキャップを装着して閉塞し、該端部から
１ｍの部分にＰＶＤＦ製の熱収縮チューブを被覆したう
えφ１ｍｍの液放出孔を10ｍｍ間隔で600 箇所穿孔した
液供給管を製作した。口径270 ｍｍ、深度16ｍのボーリ
ングを行い、該ボーリング孔内に下端より７ｍの部位の
側面全周部にφ32ｍｍの電流通過孔を852 ケ設けた外径
159 ｍｍ内径146 ｍｍのＡＢＳ樹脂製ケーシングを孔底
から地上まで挿入設置した。８ｍｍ² ＰＶＤＦ被覆ケー
ブルを一端に接続した直径10ｍｍで露出長さ500 ｍｍの
白金メッキチタンである棒状の防食用電極を、前記液供
給管の液供給孔部にビニルテープで固定したのち該硬質
塩化ビニル管をカップリングで接続しながら前記ＰＶＤ
Ｆ被覆ケーブルとともに前記ＡＢＳ樹脂ケーシング内の
下端より３ｍの位置まで効果して仮固定し、引き続きケ
ーシング内外にバックフィルを孔底から９ｍの部位まで
充填したのち、前記ケーシングの外側には地上まで砂利
を充填した。前記ＰＶＤＦケーブルの他端は直流電源装
置を介してボーリング孔から50ｍ離れた地点に埋設した
鋼管（被防食体）に接続した。前記液供給管の他端を送
水用ポンプに接続し、タイマーにより１日に２回、各２
時間該ポンプを作動させて10ｋｇ／ｃｍ²の圧力で水道
水が前記電極近傍へ供給されるようにした防食用電極シ
ステムを構成した。

【００１３】液供給管と送水ポンプを設置しないこと以
外は同一の防食用電極システムを別個に設置した。両防
食システムの電極と被防食体の間に直流定電流電源装置
を接続し、それぞれ３Ａの通電を行い、電源電圧を監視
した。両システムの電源電圧はともに当初21Ｖであり、
液供給管を設置しなかったシステムでは該電源電圧は通
電開始とともに徐々に上昇し、２年経過後には45Ｖに達
した。一方液供給管を設置したシステムでは２年経過後
も電源電圧は約22Ｖに維持されていた。２年経過後に前
記ケーシング内に水道水を圧送循環して前記バックフィ
ルをオーバーフローさせて排出し、前記電極を回収して
重量減と通電電気量から白金メッキの消耗率を求めた結
果、液供給管を設置しなかったシステムで通電した電極
の消耗率は105 ｍｇ／Ａ・Ｙｒであったが液供給管を設
置したシステムで通電した電極の消耗率は28ｍｇ／Ａ・
Ｙｒであった。

【００１４】

【発明の効果】本発明は、土中に埋設した防食用電極と
被防食金属構造物の間に直流電源装置を接続し、該防食
用電極から該金属構造物に直流電源を通電して防食を行
う陰極防食システムにおいて、その一端が前記防食用電
極の近傍に達する液供給管を土中に埋設し該液供給管の
他端から液を供給することを特徴とする土中埋設式防食
用電極システムである。従来の防食システムでは土中に
埋設される防食用電極から酸素ガスや塩素ガスが発生
し、これらのガスは土中を拡散しにくいため該防食用電
極付近に滞留して電流密度は上昇し、また通電に伴いＯ
Ｈ^- イオンが消費されてＨ⁺ イオンが過剰になり該防食
用電極の近傍部は強酸性になるため、該防食用電極の劣
化が進行して早期に該防食用電極の補修や交換が必要に
なり該防食用電極は土中に埋設されるためその補修や交
換には多くの労力とコストを必要とし、その経済的負担
は多大であった。

【００１５】本発明システムによると、前記防食用電極
から発生する酸素ガス等が主として液供給管から供給さ
れる液の圧力により前記防食用電極から周囲へ拡散し該
防食用電極との接触が防止され、更に該電極近傍部に生
成される強酸が希釈されるため、前記防食用電極の劣化
を確実に低減することができる。従って防食用電極の耐
用年数は高まり、労力とコストを要するその補修や交換
を行うことなく長期間に亘って被防食金属構造物の防食
を行うことが可能になる。該防食用電極としてチタンや
チタン合金基体上に白金族金属を被覆した電極を使用す
ると該電極自体の耐久性が高くなり、この電極に本発明
システムを適用すると更に電極寿命を延ばすことができ
る。なお本発明の防食用電極システムは、防食用電極の
周囲がバックフィルに限定されるわけではなく、種々の
水溶液や土壌であっても同様な効果を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる深埋式土中防食システムを実施
の一例を示す概略断面図。

【符号の説明】

１・・・ボーリング孔 ２・・・樹脂ケーシング ３・
・・防食用電極 ４・・・バックフィル ５・・・砂利
６・・・直流電源装置 ７・・・被防食体 ８・・・電線 ９・・・液供給管 10・・・液供給装置

フロントページの続き (72)発明者 神田 慶昭 東京都千代田区丸の内一丁目６番４号 日 本防蝕工業株式会社内 (72)発明者 阿久津 光男 東京都千代田区丸の内一丁目６番４号 日 本防蝕工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 土中に埋設した防食用電極と被防食金属
   構造物の間に直流電源装置を接続し、該防食用電極から
   該金属構造物に直流電流を通電して防食を行う陰極防食
   システムにおいて、その一端が前記防食用電極の近傍に
   達するように液供給管を設置し、該液供給管の他端から
   液を供給することを特徴とする土中埋設式防食用電極シ
   ステム。
2. 【請求項２】 防食用電極がチタン又はチタン合金基体
   上に白金族金属を被覆したものである請求項１に記載の
   防食システム。