腐食概論:鋼の腐食

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        【マクロ腐食とは】

 【全面腐食と局部腐食】で紹介したように,相対的に自然電位の貴な部分(カソード部)と卑な部分(アノード部)が固定化された巨視的なマクロ腐食電池を形成して,固定されたアノード部の腐食が局部的に促進される。
 アノード部とカソード部は明確に分離され,位置の移動はないのが特徴となる。このため,実用上で問題となるほどの局部的に著しい腐食になる。
 マクロ腐食の代表的なものには,異種金属接触腐食通気差電池がある。土壌中は,組成が不均一なため,鋼との接触状態が部位によって異なることが多く,マクロ腐食電池を生じやすい。
 また,アノード部からの電流流出も不均一となりので,電流密度の高い部分での孔食を生じやすい。
 マクロ腐食での腐食量(腐食度)は,【異種金属接触腐食の程度】で例示したように,アノード部とカソード部の面積比に影響される。

 次に,土壌中における主なマクロ電池作用を紹介する.
【濃淡電池作用】
 土壌中の濃淡電池の多くは,土壌の通気性の違いから生じる酸素濃淡電池である。

  • 鋼管や鋼杭などを埋設したとき,異なった土質またがって設置されると,土質が同じでも乾燥状態が異なる場合に濃淡電池を形成しやすいので注意が必要である。
  • 鋼杭など垂直に埋設される場合は,深さ方向で酸素濃度に差が出るので,酸素濃度の低い深い部分に局部腐食が生じることがある。
  • 通気性の良い土壌と通気性の悪い土壌にまたがって設置されると,通気性の悪い土壌に接している鋼表面に腐食が起きることがある。
  • 水平に設置されている鋼管でも,鋼管の上半分の通気性が良く,下半分の通気性が悪い場合には下半分に腐食が集中することがある。
  • 地中埋設された鋼管のある部分の上部が道路やコンクリート舗装されていると,その部分は空気の供給が遮断され,局部的な腐食が進むこともある。
【異種金属接触】
 土壌中で,鋼より貴な金属が接続されている場合に,局部的に鋼単独の場合より早く腐食が進むことがある。
 貴な金属として,黄銅などのバルブ部品が知られているが,同様な現象は,鋼管表面のミルスケールの不均一,旧管と新管の接続,ねじ切り部,鋼管の工具による傷部などでも生じる。
 この場合は,ミルスケールのはがれた個所,新管の接続箇所付近,ねじ部,工具の傷部など新しい鉄面の出ている個所がアノードとなり,ミルスケール表面,酸化被膜を持つ旧管,ねじ部周辺の鋼管表面,傷の周りがカソードとして作用する。
 アノード部とカソード部の面積比と土壌の抵抗率によっては,局部的に腐食が進行する。

【建築物基礎との接触】
 埋設管が建築物に入るときに,建築物のコンクリート基礎の鉄筋と接触している場合に,基礎に近い土壌中の鋼管がアノード部となり,コンクリート鉄筋がカソード部として作用し,土壌中の鋼管に局部的な腐食が発生する。
 これは,コンクリートのアルカリ性が高いため,鉄筋の電位が鋼管より貴となる上に,鉄筋の表面積が大きいことによる。
 埋設管が塗装などの被覆鋼管である場合に,建築物基礎付近の鋼管に鋼素地の露出する被覆欠陥部があると,カソード面積とアノード面積の比率が非常に大きくなり,激しい局部腐食になるので注意が必要である。

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