腐食概論:鋼の腐食

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         【海水の特徴】

 塩分濃度で水を分類すると,淡水(fresh water:0.05%以下),汽水(brackish water:淡水と塩水の混合0.05~3.0%),塩を含んだ水(saline water:3.0~5.0%),塩水(brine:5.0%以上の飽和に近い又は飽和塩水)になる。
 一般的な認識では,海水を塩水に分類しがちであるが,学術的には,海水は“塩を含んだ水”に分類される。

 海水の一般的な性質は,次の通りである。
  pH : 8.1~8.9(海表面),7~8(深海)
  氷点 : -1.9℃
  密度 : 1.02~1.035×106(g・m-3
  比抵抗(電気抵抗率): 20~30Ω・cm(20℃)(導電率で33~50mS・cm-1
  (参考:平均的河川水の導電率は0.1 mS・cm-1程度)
  塩分濃度 : 3.1~3.8%(地域差,河口付近では汽水化

【海水成分】
 海水中の塩分濃度は海域で異なるが,海水中の塩分組成比は,海域が異なってもほぼ一定で,塩化ナトリウム(NaCl)77.9%,塩化マグネシウム(MgCl2)9.6%,硫酸マグネシウム(MgSO4)6.1%,硫酸カルシウム(CaSO4)4%,塩化カリウム(KCl)2.1%,残分がその他成分となっている。
 海水に含まれる主なイオン量の代表値を下表に示す。


海水に含まれる主要なイオン
出典:参考資料1)
  成 分     化 学 式     質 量 (%)  
  ナトリウムイオン    Na+    1.0556 
  マグネシウムイオン    Mg2+    0.1272 
  カルシウムイオン    Ca2+    0.04 
  カリウムイオン    K+    0.038 
  ストロンチウムイオン    Sr2+    0.0008 
  塩化物イオン    Cl    1.898 
  硫酸イオン    SO42−    0.2649 
  炭酸水素イオン    HCO3    0.014 
  臭化物イオン    Br    0.0065 
  ふっ化物イオン    F    0.0001 

【溶存酸素濃度】
 海水に含まれる溶存酸素濃度は,海表面からの距離で異なる。海表面は,大気との混合でほぼ飽和濃度となるが,水深と共に急激に低下し,水深400~800mで最小値(ゼロに近い値)となる。深海では,水深と共に溶存酸素濃度の増加があると考えられているが,深海の水質に関する調査事例が少ないため明確ではない。
 
【温度】
 海水温は,太陽光の影響を受ける海表面で最も高く,水深50m程度までに急激な低下がある。例えば,海表面の水温が17~20℃の場合に,水深50mで10℃程度まで低下する。それより深い個所は,水深と共に徐々に低下すると考えられている。
 
【地域差】
 金属の腐食が問題となる海水は,主に海表面の海水,陸地に近い海水であることが多い。これらの海水は地形により性質が大きく変わる。特に,淡水の流入する河口付近や湾内の海水は,地域差が大きい。このため,腐食を考慮する場合は,当該地の海水の性質を把握する必要がある。

【参考資料】
 1)松井義人,一国雅巳 訳『メイスン 一般地球化学』(岩波書店1970年)

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