腐食概論:鋼の腐食

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           【大気汚染物質の影響】

 鋼の大気腐食では,硫黄化合物(硫黄酸化物や硫化水素など)や塩化物(飛来海塩粒子や道路凍結防止塩など)が,腐食促進に影響する環境因子として知られている。
 大気汚染物質の付着が,鋼表面に形成される水膜の厚みや導電性に影響する。すなわち,塩類の付着で,鋼表面に形成される水膜の厚みが増えること,水膜の液抵抗(電気抵抗)が減少することが腐食の促進に影響していると考えられる。
 ここでは,鋼表面に大気汚染物質・浮遊物質が付着したときの影響について解説する。
 下図は,清浄空気中の鋼と汚染環境におかれた鋼の相対湿度と腐食度の関係を示す模式図である。

相対湿度と腐食度に影響する大気汚染(模式図)

相対湿度と腐食度に影響する大気汚染(模式図)

 清浄空気の場合は,【清浄表面への水分子吸着】の項で解説したように,鋼表面に水分子が吸着し,液相として作用する水膜の形成する相対湿度80%以上で腐食度の増加が見られる。
 
 大気が塵埃等で汚染されている場合は,鋼表面にも塵埃が付着する。水分子の付着は,鋼表面の他に,塵埃表面や塵埃と鋼の間に形成したすき間にも吸着するため,清浄な鋼表面に比較し,同じ相対湿度でも多くの水分子が付着する。このため,相対湿度70RH%程度から腐食度が増加し始める。
 
 腐食促進因子とされる腐食性ガス(硫黄酸化物,硫化水素など)や塩類(海塩など)で汚染された大気では,これらが付着した鋼表面で,付着する水分量が増加するとともに,液抵抗の低下により腐食量も増加する。汚染程度が激しい場合には,相対湿度50~60%でも腐食度の増加が観察される。
 なお,海塩が付着した場合については,【海塩粒子の影響】で紹介する。
 
 腐食度が急激に増加する湿度を,臨界湿度(Critical humidity)という。臨界湿度は,金属種,金属表面の状態,大気の汚染状態などにより異なるが,一般的には 50~70%の範囲にある。
 言い換えると,特殊な環境を除き,相対湿度50%以下の環境では,鋼腐食が著しく小さくなるともいえる。

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