腐食概論:鋼の腐食

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         【淡水中の局部腐食】

 ここでは,【腐食の基礎】【局部腐食とは】で解説した異種金属接触腐食すき間腐食以外に,淡水環境で観察される材料や環境の不均一が原因の局部腐食を紹介する。

【材料不均一による局部腐食】
 例えば,不適切な溶接を受けた材料の溶接部と母材,ミルスケール鋼板の傷部など材料表面に材質の不均一さがあるときの局部腐食である。腐食の基本原理異種金属接触腐食と同じである。
 従って,不均一な部位間に,腐食推進に必要な電位の差が生じた場合であっても,貴な部位(カソード部)の面積が大きく,卑な部分(アノード部)の面積が小さい条件が整わないと局部腐食は実用上で問題となるほどまで進行しない。
 淡水中の場合に,水溶液の電気抵抗率(逆数は電気導電率という)が大きいので,腐食電流の及ぶ範囲が限定(離れた個所は絶縁状態とみなされる)され,カソード部となりうる面積が大きくとも,腐食電流の及ぶ実効面積 Bはある量以上には増えないと考えてよい。
 従って,局部腐食個所の腐食量増加も限定的となり,海水中のような激しい腐食には至らない。
 
【環境不均一による局部腐食】
 この例には,さびこぶ(こぶ状の部分的な腐食生成物の堆積)の形成による局部腐食がある。
 何らかの原因で小さなさびこぶが一旦形成されると,さびこぶ内部に通気差(溶存酸素の濃度差)が発生し,通気差電池(濃淡電池)による局部腐食が進む。
 次に示す模式図のように,さびこぶが存在するとさびこぶ周辺の酸素濃度は高いが,中心部の酸素濃度が低くなり,通気差に起因する電位差が生じ,さびこぶ内部がアノード部に,周辺がカソード部になる。

さびこぶ下の腐食(通気差電池)の模式図

さびこぶ下の通気差電池(模式図)

 下表には給水管に生じたさびこぶ下の腐食事例を示す。さびこぶ下の局部腐食で孔あき(貫通)した給水管では,10年以上の平均侵食度で300μm・a-1を超える腐食が発生している。
 淡水中に曝された鋼の一般的な侵食度の範囲は,50~100μm・a-1といわれている。これに対し,さびこぶ下では3倍以上の大きい侵食度になっている。

さびこぶ下の腐食で貫通した給水管の例
出典:参考資料2)
 呼び径   肉厚(mm)   使用年   最大侵食度   μm・a-1 
  25    3.2    14    230 
  25    3.2    10    320 
  100    4.5    15    300 
貫通した事例のみを抜粋した。

【参考資料】
 1):F. Speller: Corrosion. Causes and Prevention, Mc Graw Hill. 1961
 2):松島巖,日本材料学会,腐食防食部門委員会資料,No.94, Vol.19, Part1 (1980)

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