腐食概論:腐食の基礎

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 鋼の腐食とは

 鋼などの実用的な金属(合金)の腐食(corrosion)は,その金属の特性に加えて,金属の曝される環境(environment)の影響を強く受ける。
 ここでは,橋梁,建築物など多くのインフラ(infrastructure)の実用環境として,淡水中,海水中,大気中,及び土壌中での鋼の腐食を下記の要領で紹介する。

 【サイトの構成について】

 鋼の腐食に関連して,鋼腐食(corrosion of steel)の基礎,淡水(fresh water environment)における鋼腐食,海洋環境(marine environment)における鋼腐食,大気環境(atmospheric environment)における鋼腐食,及び土壌環境(soil environment)における鋼腐食に分けて解説する。なお,一般論として紹介した【腐食の基礎】と重複する内容もあるが,便宜を考慮して再掲することとした。
 それぞれについて,記載内容は次の通りである。
「鋼腐食の基礎」
 鋼構造物に用いる鋼材として,鋼橋に用いる鋼材の変遷,鋼材選定時の留意点,耐候性鋼(atmospheric corrosion resisting steel , weathering steel)を適用する際の要点などを紹介する。
 主な腐食形態では,「乾食(dry corrosion)」,「湿食(wet corrosion)」,「全面腐食(general corrosion)と局部腐食(local corrosion)」,「濃淡電池腐食(concentration cell corrosion)」,「異種金属接触腐食(bimetallic corrosion, galvanic corrosion)」,「すき間腐食(crevice corrosion)」,「孔食(pitting corrosion)」,「粒界腐食(intergranular corrosion )」を解説する。
 機械特性に直接影響する腐食現象として,「応力腐食割れ(SCC;stress corrosion cracking)」,「水素脆性(hydrogen embrittlement)」,「腐食疲労(corrosion fatigue)」,「エロージョン・コロージョン(erosion corrosion)」,「キャビテ-ション・コロージョン(cavitation corrosion)」,「フレッティング・コロージョン(fretting corrosion)」を紹介する。
 最後に,鋼の腐食生成物では,鋼の腐食で生成する鉄さび構成成分(酸化鉄,水酸化鉄,オキシ水酸化鉄など)を紹介する。

「淡水環境の腐食」
 淡水とはでは,淡水の分類や代表的な水質例について,淡水中の金属腐食についてでは,銅,亜鉛,ステンレス鋼,アルミニウム及び鋼の淡水腐食に関する一般的な特徴を解説する。
 淡水中の鋼腐食に影響する要因として,「溶存酸素濃度の影響」,「流速の影響」,「水質の影響」を紹介する。
 さらに,淡水中の局部腐食では,局部腐食の一般論と“さびこぶ発生”について紹介する。

「海洋環境の腐食」
 海水の特徴では,海水の組成や一般的性質を紹介する。
 腐食環境区分では,金属腐食の観点からの海洋環境の区分と概要を紹介する。
 海洋環境での腐食の特徴では,「海洋環境区分別の腐食性」,「各種金属の腐食度比較」で耐食性金属の腐食の特徴を解説し,過去に実施された長期暴露試験の例を「暴露試験例」で紹介する。
 腐食に影響する要因では,海水の流速の影響,圧力の影響,漏れ電流の影響,表面付着物の影響について解説する。

「大気環境の腐食」
 大気腐食の分類では,鋼表面に形成される水膜厚みによる腐食の分類を解説する。
 大気中の水分についてでは,大気中の水分量を規定するために用いられる「相対湿度(relative humidity)」と「絶対湿度(absolute humidity)」の定義を解説する。
 鋼表面の水膜形成では,濡れ現象理解のため「清浄表面への水分子吸着」,「放射冷却(radiational cooling)」,「結露(dew formation)の発生」など,濡れに至る様々の過程の基本に加え,表面の濡れを助長する環境因子として「大気汚染物質の影響」を紹介する。
 飛来塩分(flying salinity)についてでは,鋼腐食への影響が大きい「海塩粒子(sea salt particle)」や「凍結防止剤(antifreezing agent)」などを解説する。
 鉄鋼の大気腐食について「屋内の腐食」と「屋外での腐食」に分けて紹介する。
 また,「大気の腐食性評価」に用いる環境因子(environmental factor)や「 ISO 9223」などでの腐食環境分類について紹介する。

「土壌環境の腐食」
 土壌の分類を「土壌について」で解説し,土壌中の腐食現象を「ミクロ(電池)腐食(micro-galvanic cell corrosion)」,「マクロ(電池)腐食(macro-galvanic cell corrosion)」,「迷走電流腐食(stray current corrosion)」で解説する。

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