JP6338059B2

JP6338059B2 - 犠牲陽極パネル

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Publication number: JP6338059B2
Application number: JP2014180732A
Authority: JP
Inventors: 重信貝沼; 彬兼子; 修二石原
Original assignee: Kyushu University NUC; Nippon Light Metal Co Ltd; Toyobo Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Current assignee: Kyushu University NUC; Nippon Light Metal Co Ltd; Toyobo Co Ltd; Mitsui E&S Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2018-06-06
Anticipated expiration: 2034-09-05
Also published as: JP2016056387A

Description

本発明は、鋼材の防食のための犠牲陽極パネル及び犠牲陽極材に関する。

特許文献１には、鋼材に設置して防食を行う犠牲陽極パネルが記載されている。特許文献１には、鋼材の防食に関し、鋼材に固定する磁石を有しており、犠牲陽極材本体を、鋼材に比べて電気的に卑で、且つ、多孔質性を有した金属材料で構成し、磁石を、犠牲陽極材本体と鋼材が接触する接触面に設置した犠牲陽極パネルの技術が記載されている。

特許文献２には、低温海水環境で発生電気量が大幅に低減することがなく、その環境下での電気防食に有効に用いられる低温海水環境流電陽極用アルミニウム合金の技術が記載されている。

特許５４６１０９３号公報特開２００２−０９７５３９号公報

橋梁、化学プラントの配管などの鋼材は、長期間使用することを前提として設置される。鋼材の防錆又は腐食進行遅延化のためには、塗装又は金属溶射が有効である。そして、塗装又は金属溶射には、十分な下地処理が必要である。

表面に錆が生じている鋼材に対して、下地処理を施し、塗装又は金属溶射をした場合、再度錆が生じる可能性がある。錆の進行を抑制するには、上述した特許文献１に記載の犠牲陽極パネルが有効である。

特許文献１に記載の技術とは別に、犠牲陽極パネル及び犠牲陽極材をボルトなどで取り付けた場合、犠牲陽極パネル及び犠牲陽極材には長期間応力が加わることになる。

特許文献２に記載の技術は、低温海水環境での電気防食に有効に用いられる技術であるが、鋼材の防食のための犠牲陽極パネル及び犠牲陽極材において、長期間応力が加わることが考慮されていない。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、錆又は腐食生成物の進行を抑制し、かつ応力腐食割れを抑制できる、犠牲陽極パネル及び犠牲陽極材を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、犠牲陽極パネルは、鉄よりもイオン化傾向の大きい金属材料を含み、保湿性を有する保湿材を介して鋼材に取り付けられる取付面と、前記取付面と反対側の外表面とを有する板材であって、前記取付面と前記外表面との間を貫通するボルト挿入用の固定孔を有し、前記金属材料は、亜鉛とアルミニウムとからなる合金であって、亜鉛が２質量％以上７質量％以下であり、アルミニウムが残部であることを特徴とする。なお、残部には、不可避不純物を含んでもよい。

亜鉛が２質量％以上であることで、鉄よりもアルミニウムの電位を卑とし、鋼材と犠牲陽極パネルとの電位差を保つことができる。亜鉛が７質量％以下であることで、ボルトの応力が加わっても応力腐食割れが抑制される。このため、上述した犠牲陽極パネルは、鋼材からの脱落が抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記金属材料は、亜鉛とアルミニウムとからなる合金であって、亜鉛が３質量％以上６．５質量％以下であり、アルミニウムが残部であることが好ましい。なお、残部には、不可避不純物を含んでもよい。

亜鉛が３質量％以上であることで、鉄よりもアルミニウムの電位をより卑とし、鋼材と犠牲陽極パネルとの電位差を保つことができる。亜鉛が６．５質量％以下であることで、ボルトの応力が加わっても応力腐食割れがより抑制される。このため、上述した犠牲陽極パネルは、鋼材からの脱落が抑制される。さらに、上述した犠牲陽極パネルは、取付面の面粗度の変化を抑制し、保湿材に対する接触面積を保つことができる。その結果、犠牲陽極パネルは、保湿材からの水分に接する面積が増え、錆又は腐食生成物の進行を抑制する効果を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、前記取付面と前記外表面との間を貫通する複数の水分導入用孔をさらに有していることが好ましい。

これにより、保湿材の水分が少なくなっても、水分導入用孔から水分が供給される。犠牲陽極パネルは、応力腐食割れを抑制するので、多数の水分導入用孔を備えていても、割れにくい。その結果、犠牲陽極パネルは、水分導入用孔を増やすことができるので、錆又は腐食生成物の進行を抑制する効果を高めることができる。

本発明の望ましい態様として、前記固定孔は、平面視で長孔であることが好ましい。

この構造により、作業者は、ボルトに対する犠牲陽極パネルの取付位置のずれを修正しやすくなり、取付が容易になる。このため、ボルトが取り付けられる応力分布が緩和される。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、犠牲陽極材は、貫通するボルト挿入用の固定孔があけられる板材用として、鉄よりもイオン化傾向の大きい金属材料である犠牲陽極材であって、前記金属材料は、亜鉛とアルミニウムとからなる合金であり、亜鉛が２質量％以上７質量％以下であり、アルミニウムが残部であることを特徴とする。なお、残部には、不可避不純物を含んでもよい。

亜鉛が２質量％以上であることで、鉄よりもアルミニウムの電位を卑とし、鋼材と犠牲陽極パネルとの電位差を保つことができる。亜鉛が７質量％以下であることで、ボルトの応力が加わっても応力腐食割れが抑制される。このため、上述した犠牲陽極材は、鋼材からの脱落が抑制される。

本発明の望ましい態様として、前記金属材料は、亜鉛とアルミニウムとからなる合金であって、亜鉛が３質量％以上６．５質量％以下であり、アルミニウムが残部であることが好ましい。

亜鉛とアルミニウムとからなる合金であって、亜鉛が３質量％以上６．５質量％以下であり、アルミニウムが残部であるとは、残部に不可避不純物を含んでもよい。亜鉛が３質量％以上であることで、鉄よりもアルミニウムの電位をより卑とし、鋼材と犠牲陽極パネルとの電位差を保つことができる。亜鉛が６．５質量％以下であることで、ボルトの応力が加わっても応力腐食割れがより抑制される。このため、上述した犠牲陽極材は、鋼材からの脱落が抑制される。さらに、上述した犠牲陽極材は、取付面の面粗度の変化を抑制し、保湿材に対する接触面積を保つことができる。その結果、犠牲陽極材は、保湿材からの水分に接する面積が増え、錆又は腐食生成物の進行を抑制する効果を高めることができる。

本発明によれば、錆又は腐食生成物の進行を抑制し、かつ応力腐食割れを抑制できる犠牲陽極パネル及び犠牲陽極材を提供することができる。

図１は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルが鋼材へ設置される例を示す説明図である。図２は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルの平面図である。図３は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルを鋼材に取り付けた場合の図２に示すＡ１−Ａ２線断面図である。図４は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルを鋼材に取り付けた場合の図２に示すＢ１−Ｂ２線断面図である。図５は、本実施形態の変形例１に係る犠牲陽極パネルを鋼材に取り付けた場合の図２に示すＢ１−Ｂ２線断面図である。図６は、本実施形態の変形例２に係る犠牲陽極パネルの平面部分拡大図である。図７は、本実施形態の変形例３に係る犠牲陽極パネルの平面部分拡大図である。図８は、本実施形態の変形例４に係る犠牲陽極パネルが鋼材へ設置される例を示す説明図である。図９は、本実施形態の変形例５に係る犠牲陽極パネルが鋼材へ設置される他の例を示す説明図である。図１０は、実施例２の大気暴露試験後の外表面の外観写真である。図１１は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の外観写真である。図１２は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の拡大外観写真である。図１３は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の３Ｄ解析写真である。図１４は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の拡大写真である。図１５は、比較例２の大気暴露試験後の外表面の外観写真である。図１６は、比較例２の大気暴露試験後の取付面の外観写真である。図１７は、比較例５の大気暴露試験後の外表面の外観写真である。図１８は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の外観写真である。図１９は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の拡大外観写真である。図２０は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の３Ｄ解析写真である。図２１は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の拡大写真である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。更に、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

図１は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルが鋼材へ設置される例を示す説明図である。鋼材６は、例えば橋梁用の桁材であって、下フランジ（突縁）６ＮＳ、上フランジ６ＵＳ、ウェブ（腹板）６ＷＳを備えるＨ型鋼である。鋼材６は、鋼製の構造物であれば、Ｈ型鋼に限られず、Ｉ型鋼であってもよく、化学プラントの配管などの鋼材であってもよい。なお、本実施形態において、鉛直方向をＺ方向とし、鉛直方向に直交する面をＸ方向、Ｙ方向で定義されるＸＹ平面で表している。図１において、鋼材６は、長手方向をＹ方向とし、短手方向をＸ方向とし、ウェブ６ＷＳがＺ方向に延びている。

鋼材６は、鉄（Ｆｅ）を主成分とする、例えば一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ規格：ＳＳ４００等）などの金属材料で形成されている。このため、鋼材６は、雨水、大気中の水分、塩分を含む潮風などの腐食因子により、腐食しやすい（錆が発生しやすい）場所がある。鋼材６は、長期間使用することを前提として設置される。このため腐食しやすい（錆が発生しやすい）場所に対して鋼材６の防錆又は腐食進行遅延化のため、塗装又は金属溶射が施される。そして、塗装又は金属溶射には、十分な下地処理が必要である。しかしながら、錆が進行している場所では、ケレン又はブラストなどにより錆を完全に除去するには、工数がかかり過ぎる。

本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、ウェブ６ＷＳの表面に取り付けることにより、鋼材６の腐食の進行を遅らせることができる。犠牲陽極パネル１は、鋼材６の主成分である鉄（Ｆｅ）よりもイオン化傾向が大きい（電気的に卑である）金属材料を含む。鉄（Ｆｅ）よりもイオン化傾向が大きい（電気的に卑である）金属材料とは、具体的には、亜鉛、アルミニウム、マグネシウム又はこれらの合金等である。

本実施形態に係る犠牲陽極パネル１の金属材料（犠牲陽極材）は、亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とからなる合金（ＡｌＺｎ合金）であって、亜鉛（Ｚｎ）が２質量％以上７質量％以下である。亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とからなる合金であって、亜鉛（Ｚｎ）が２質量％以上７質量％以下であるとは、不可避の不純物を含んでもよい。本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、ＡｌＺｎ合金である場合、亜鉛（Ｚｎ）に比較して、アルミニウム（Ａｌ）の成分が異種金属接触腐食に起因しない自己腐食を抑制し、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１の寿命が延び、異種金属接触腐食に起因しない腐食生成物の発生を抑制することができる。

亜鉛が２質量％以上であることで、鉄（Ｆｅ）よりもアルミニウム（Ａｌ）の電位を卑とし、鋼材と犠牲陽極パネル１との電位差を保つことができる。亜鉛（Ｚｎ）が７質量％以下であることで、後述するボルト又はスタットボルトの応力が加わっても応力腐食割れが抑制される。このため、上述した犠牲陽極パネル１は、鋼材６からの脱落が抑制される。

本実施形態に係る犠牲陽極パネル１の金属材料（犠牲陽極材）は、亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とからなる合金（ＡｌＺｎ合金）であって、亜鉛（Ｚｎ）が３質量％以上６．５質量％以下であり、アルミニウム（Ａｌ）が残部であることがより好ましい。亜鉛（Ｚｎ）とアルミニウム（Ａｌ）とからなる合金であって、亜鉛（Ｚｎ）が３質量％以上６．５質量％以下であり、アルミニウム（Ａｌ）が残部であるとは、残部に不可避不純物を含んでもよい。亜鉛（Ｚｎ）が３質量％以上であることで、鉄（Ｆｅ）よりもアルミニウム（Ａｌ）の電位をより卑とし、鋼材６と犠牲陽極パネル１との電位差を保つことができる。亜鉛（Ｚｎ）が６．５質量％以下であることで、後述するボルト又はスタットボルトの応力が加わっても応力腐食割れがより抑制される。このため、上述した犠牲陽極パネル１は、鋼材６からの脱落が抑制される。

次に、図２から図４を参照して、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１について説明する。図２は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルの平面図である。図３は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルを鋼材に取り付けた場合の図２に示すＡ１−Ａ２線断面図である。図４は、本実施形態に係る犠牲陽極パネルを鋼材に取り付けた場合の図２に示すＢ１−Ｂ２線断面図である。

図２及び図３に示すように、犠牲陽極パネル１は、所定の厚み（例えば、５ｍｍ）を有する板状部材であって、保湿材３を介してウェブ６ＷＳの表面に取り付けられる。

保湿材３は、保水性、保湿性に優れた材料であればよい。保湿材３は、例えば、ポリビニルアルコール製シート、高分子吸水ゲル等の吸湿性及び吸水性を有する材料、繊維等の空隙を含む材料等で形成されている。また、保湿材３は、凹凸や溶接部に追従して変形する変形性を有していることが望ましい。保湿材３の厚みは、例えば３ｍｍである。

本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、保湿材３側に面する取付面１ＢＳと、取付面１ＢＳとは反対側の外表面１ＦＳとの間を貫通する水分導入用孔２が複数あけられている。水分導入用孔２の直径は、例えばφ６．５ｍｍである。また、図２に示すように、犠牲陽極パネル１は、水分導入用孔２とは別に、鋼材６への取り付け用の固定孔４Ａ、４Ｂがあけられている。

水分導入用孔２は、犠牲陽極パネル１の外表面１ＦＳに対して、貫通するようにドリルなどの工具であけられる。水分導入用孔２の平面視形状は、円形を例示するが適宜変更可能である。例えば、表面側開口部の平面視形状は、三角形、四角形などの多角形であってもよい。

上述した保湿材３は、雨水等が犠牲陽極パネル１を濡らす場合には、その雨水等を保水することができるので、鋼材６から犠牲陽極パネル１へ電気が流れやすい状態を維持することができる。本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、雨水などにより水分導入用孔２を通して供給された水分を保持しているので、水分を保湿材３に吸水させることができる。そして、電気の流れにより、犠牲陽極パネル１自体が陽極となるため、鋼材６を防食することができる。特に、保湿材３は、変形しやすい材料であれば、ウェブ６ＷＳの表面との電気的導通の状態がよくなり、防食効果を向上することができる。

図２に示す固定孔４Ａ、４Ｂは、例えば図４に示す導電性の金属棒であるスタッドボルト５を通す貫通孔である。固定孔４Ａ、４Ｂは、上述した図３に示す犠牲陽極パネル１の厚み方向と平行にあけられている。スタッドボルト５は、鋼材６の表面に溶接継ぎ手の接合材料５ｍで隅肉溶接されて取り付けられる。固定孔４Ａの開口直径を４Ｒとした場合、固定孔４Ｂは、開口直径４Ｒよりも長い開口幅４Ｗを有するようにあけられていることが好ましい。固定孔４Ｂは、平面視で長孔であり、固定孔４Ｂを通過するスタッドボルト５の位置がずらせるので、２カ所に隅肉溶接されたスタッドボルト５の位置のばらつきを吸収した状態で、犠牲陽極パネル１は、保湿材３を介してウェブ６ＷＳの表面に取り付けられる。

スタッドボルト５は、保湿材３及び犠牲陽極パネル１の固定孔４Ａ（４Ｂ）を貫通し、外周表面の雄ねじ（図示省略）にねじ込まれたナット５ｎで締結される。ナット５ｎと犠牲陽極パネル１との間には、導電性のワッシャー５ｗが介在する。ワッシャー５ｗは、保湿材３と犠牲陽極パネル１との固定状態を安定化させている。犠牲陽極パネル１の固定孔４Ａ（４Ｂ）の周囲には、スタッドボルト５の固定に伴い、応力が加えられる。この応力は、応力腐食割れの要因の１つとなる。ワッシャー５ｗと、犠牲陽極パネル１の外表面１ＦＳとは密着し、電気的に接続されている。そして、固定孔４Ａ（４Ｂ）の内壁は、絶縁性のシリコーン樹脂５ｂが塗布され、スタッドボルト５と固定孔４Ａ（４Ｂ）の内壁とが絶縁されている。

スタッドボルト５、ワッシャー５ｗ、ナット５ｎは、例えば一般構造用圧延鋼材（ＪＩＳ規格：ＳＳ４００等）の金属材料であり、導電性を有している。このためスタッドボルト５が、電子ｅ⁻の導電経路となり、鋼材６と、犠牲陽極パネル１との間に電流が流れるようになる。スタッドボルト５と、固定孔４Ａ（４Ｂ）の内壁とは絶縁されているので、固定孔４Ａ（４Ｂ）の内壁の腐食が抑制される。また、鋼材６（ウェブ６ＷＳ）の表面から保湿材３側に面する取付面１ＢＳに向けて電子ｅ⁻が移動し、犠牲陽極パネル１の異種金属接触腐食が進むことになる。このように、犠牲陽極パネル１の異種金属接触腐食の進行により、電子ｅ⁻は、犠牲陽極パネル１から鋼材６へ移動し、鋼材６の主成分である鉄（Ｆｅ）の腐食が抑制される。

また、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、ワッシャー５ｗ及びナット５ｎも、シリコーン樹脂５ａで覆う、シリコーンシーリング処理を施されていることが好ましい。このため、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、メンテナンス性を高めることができる。

施工手順を説明すると、作業者は、まず鋼材６に対し、錆又は腐食の状況を調査し、犠牲陽極パネル１を鋼材６へ設置する適用箇所を選定する（手順Ｓ１）。

作業者は、手順Ｓ１で選定した適用箇所について錆又は腐食生成物の除去を行う清浄処理を行う（手順Ｓ２）。例えば、作業者は、ケレン又はブラストなどにより錆を完全に除去しなくても、ある程度除去してスタッドボルト５の溶接が可能な程度に鋼材６の表面を処理すればよい。次に、作業者は、スタッドボルト５を隅肉溶接により取り付ける（手順Ｓ３）。

作業者は、スタッドボルト５を固定孔４Ａ及び固定孔４Ｂに通して、犠牲陽極パネル１を仮固定する（手順Ｓ４）。

作業者は、スタッドボルト５にワッシャー５ｗ及びナット５ｎを通し、ナット５ｎをねじ込んで固定する（手順Ｓ５）。この手順により、鋼材６及び保湿材３の間並びに保湿材３及び犠牲陽極パネル１の間を狭め密着させることができる。

また、犠牲陽極パネル１は、鋳造により形成されている。多孔質材料と対比した場合、多孔質材料は、外表面１ＦＳの外部表面積、つまり鋼材６又は保湿材３に接触していない部分の表面積が大きいため、外表面１ＦＳ側に異種金属接触腐食に起因しない自己腐食が生じる可能性がある。これに対し、鋳造された犠牲陽極パネル１は、多孔質材料と比較して異種金属接触腐食に起因しない自己腐食を抑制し、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１の寿命が延び、異種金属接触腐食に起因しない腐食生成物の発生を抑制することができる。さらに、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１の金属材料（犠牲陽極材）は、亜鉛とアルミニウムとからなる合金であって、亜鉛（Ｚｎ）が３質量％以上６．５質量％以下であり、アルミニウム（Ａｌ）が残部である場合、犠牲陽極パネル１は、取付面１ＢＳの面粗度の変化を抑制し、保湿材３に対する接触面積を長期間の間、保つことができる。その結果、犠牲陽極パネル１は、保湿材３からの水分に接する面積が増え、錆又は腐食生成物の進行を抑制する効果を高めることができる。

また、水分導入用孔２の直径は、φ３ｍｍ以上であることが好ましい。水分導入用孔２の直径がφ３ｍｍより大きい場合、外表面１ＦＳの外部表面積が小さくなる。その結果、鋳造された犠牲陽極パネル１は、外表面１ＦＳ側に異種金属接触腐食に起因しない自己腐食が生じる可能性をより抑制できる。また、鋳造された犠牲陽極パネル１は、多孔質材料と比較して犠牲陽極パネル１自体に空隙を有していないので、図３に示すような雨水などの水分を保湿材３と水分導入用孔２の内壁とで保持できる。そして、鋳造された犠牲陽極パネル１は、多孔質材料と比較して貯留した水分を、効率よく保湿材３に供給できるようになる。

以上説明したように、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、鉄よりもイオン化傾向の大きい金属材料を含み、保湿性を有する保湿材３を介して鋼材６に取り付けられる取付面１ＢＳと、取付面１ＢＳと反対側の外表面１ＦＳとを有する板材であって、取付面１ＢＳと外表面１ＦＳとの間を貫通する複数の水分導入用孔２があけられている。

この構造により、保湿材３の水分が少なくなっても、水分導入用孔２から水分が供給される。犠牲陽極パネル１は、応力腐食割れを抑制するので、多数の水分導入用孔２を備えていても、割れにくい。その結果、本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、錆又は腐食生成物の進行を抑制する効果を高めることができる。

（本実施形態の変形例１）
図５は、本実施形態の変形例１に係る犠牲陽極パネルを鋼材に取り付けた場合の図２に示すＢ１−Ｂ２線断面図である。上述した本実施形態と同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。本実施形態の変形例１に係る犠牲陽極パネル１は、頭部のないスタットボルト５ではなく、頭部５ｎ１のあるボルト５Ｂで固定されている。

図２に示す固定孔４Ａ、４Ｂは、例えば図５に示す導電性の金属棒であるボルト５Ｂを通す貫通孔である。固定孔４Ａ、４Ｂは、上述した図５に示す犠牲陽極パネル１の厚み方向と平行にあけられている。ボルト５Ｂは、貫通した鋼材６の裏面に、ワッシャー５ｗを介してナット５ｎ２で締結されて取り付けられる。固定孔４Ａの開口直径を４Ｒとした場合、固定孔４Ｂは、開口直径４Ｒよりも長い開口幅４Ｗを有するようにあけられていることが好ましい。固定孔４Ｂは、平面視で長孔であり、固定孔４Ｂを通過するボルト５Ｂの位置がずらせるので、２カ所に隅肉溶接されたスタッドボルト５の位置のばらつきを吸収した状態で、犠牲陽極パネル１は、保湿材３を介してウェブ６ＷＳの表面に取り付けられる。

ボルト５Ｂは、保湿材３及び犠牲陽極パネル１の固定孔４Ａ（４Ｂ）、ウェブ６ＷＳを貫通し、頭部５ｎ１と、ボルト５Ｂの外周表面の雄ねじ（図示省略）にねじ込まれたナット５ｎ２とで挟まれて固定される。頭部５ｎ１と犠牲陽極パネル１との間には、導電性のワッシャー５ｗが介在する。ワッシャー５ｗは、保湿材３と犠牲陽極パネル１との固定状態を安定化させている。犠牲陽極パネル１の固定孔４Ａ（４Ｂ）の周囲には、ボルト５Ｂの固定に伴い、応力が加えられる。この応力は、応力腐食割れの要因の１つとなる。ワッシャー５ｗと、犠牲陽極パネル１の外表面１ＦＳとは密着し、電気的に接続されている。そして、固定孔４Ａ（４Ｂ）の内壁は、絶縁性のシリコーン樹脂５ｂが塗布され、ボルト５Ｂと固定孔４Ａ（４Ｂ）の内壁とが絶縁されている。以上説明したように、本実施形態のボルトには、ボルト５Ｂもスタットボルト５も含む。

（本実施形態の変形例２）
図６は、本実施形態の変形例２に係る犠牲陽極パネルの平面部分拡大図である。上述した本実施形態と同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図６に示すように、犠牲陽極パネル１がウェブ６ＷＳの表面に取り付けられた場合、水分導入用孔２ａは、Ｚ方向よりも幅方向のＹ方向に長い長孔である。水分導入用孔２ａは、Ｚ方向の長さ２Ｒよりも、Ｙ方向の長さ２Ｗの方が長い。このように、外表面側開口部２ＦＳＥの平面視形状は、長円形を例示するが適宜変更可能である。水分導入用孔２ａは、鉛直方向（Ｚ方向）の上方から流下してくる雨水などの水分を水分導入用孔２ａに導くことができる。

（本実施形態の変形例３）
図７は、本実施形態の変形例３に係る犠牲陽極パネルの平面部分拡大図である。上述した本実施形態と同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図７に示すように、犠牲陽極パネル１がウェブ６ＷＳの表面に取り付けられた場合、水分導入用孔２ｂ及び２ｃは、Ｚ方向よりも幅方向のＹ方向に長い長孔である。水分導入用孔２ｃは、Ｚ方向の長さ２Ｒよりも、Ｙ方向の長さ２Ｗの方が長い。このように、外表面側開口部２ＦＳＥの平面視形状は、長円形を例示するが適宜変更可能である。本実施形態の変形例３に係る犠牲陽極パネル１は、水分導入用孔２ｂと水分導入用孔２ｃとが鉛直方向（Ｚ方向）にずれた位置に配置され、隣り合う水分導入用孔２ｂのピッチの半分の位置に交互に水分導入用孔２ｃを配置した千鳥配置となっている。水分導入用孔２ｂ及び２ｃの千鳥配置は、上述した水分導入用孔２の形状に適用することができる。

（本実施形態の変形例４）
図８は、本実施形態の変形例４に係る犠牲陽極パネルが鋼材へ設置される例を示す説明図である。上述した本実施形態と同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

本実施形態に係る犠牲陽極パネル１は、下フランジ（突縁）６ＮＳの表面に取り付けることにより、腐食しやすい（錆が発生しやすい）下フランジ６ＮＳの場所を局所的に鋼材６の防錆又は腐食進行遅延化させることができる。

（本実施形態の変形例５）
図９は、本実施形態の変形例５に係る犠牲陽極パネルが鋼材へ設置される他の例を示す説明図である。上述した本実施形態、本実施形態の変形例１〜４と同じ部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

図９に示すように、鋼材６は、化学プラントの配管などの鋼材６Ａであってもよい。鋼材６Ａの表面は、曲面であるため、本実施形態の変形例５に係る犠牲陽極パネル１Ａも、鋼材６Ａの表面の曲率に合わせ、鋼材６Ａの表面に沿って湾曲していてもよい。なお、本実施形態、本実施形態の変形例１から変形例５、本実施形態及び本実施形態の変形例１のいずれかの犠牲陽極パネル１も同様に、鋼材６Ａの表面の曲率に合わせて、湾曲していてもよい。

（評価例１）
以上説明した、本実施形態の犠牲陽極パネル１について、評価者は、大気暴露試験を行った。大気暴露試験の試験方法は、以下の通りである。

実施例１から実施例３の試料は、犠牲陽極材として、亜鉛（Ｚｎ）が３質量％であり、アルミニウム（Ａｌ）が残部であるＡｌＺｎ合金をブックモールド法で得た鋳塊とし、圧延及び面削して得た試料である。

比較例１から比較例３の試料は、犠牲陽極材として、亜鉛（Ｚｎ）が２０質量％であり、アルミニウム（Ａｌ）が残部であるＡｌＺｎ合金をブックモールド法で得た鋳塊とし、圧延及び面削して得た試料である。

比較例４から比較例６の試料は、犠牲陽極材として、亜鉛（Ｚｎ）が３質量％であり、インジウム（Ｉｎ）が０．０２質量％であり、アルミニウム（Ａｌ）が残部であるＡｌＺｎＩｎ合金をブックモールド法で得た鋳塊とし、圧延及び面削して得た試料である。

実施例１から実施例３、比較例１から比較例６の試料には、図２に示す固定孔４Ａ、４Ｂ及び、水分導入用孔２が複数あけられ、同じ加工が施されている。実施例１から実施例３、比較例１から比較例６の試料は、同じ板状陽極材（250×125×5mm）であり、それぞれ橋梁の鋼Ｉ桁を模したＨ形鋼（H-400×400×21×13）に、保湿材３（繊維シート（厚さ：約6mm，目付量：600 g/m²））を介して、電気的に接続するように配置し、大気暴露試験体とされる。なお、それぞれの大気暴露試験体の保湿材３の繊維シートには、凍結防止剤の散布環境を模擬するため、濃縮性を考慮し，飽和ＮａＣｌ水溶液（２６．４ｍａｓｓ％，２０℃）を含浸させた。

実施例１、実施例３、比較例１、比較例３、比較例４、比較例６は、図５に示すボルト５ＢでＨ形鋼に取り付けられた。実施例２、比較例２、比較例５は、図４に示すスタットボルト５により取り付けられた。実施例１、比較例１、比較例４は、Ｈ型鋼のウェブ上側に設置されている。実施例２、比較例２、比較例５は、Ｈ型鋼のウェブ下側に設置されている。実施例３、比較例３、比較例６は、Ｈ型鋼の下フランジ上面側に設置されている。実施例１、実施例２、比較例１、比較例２、比較例４、比較例５が取り付けられるＨ型鋼の表面は、素地調整として、３種ケレンの処理が施されている。実施例３、比較例３、比較例６が取り付けられるＨ型鋼の表面は、素地調整を行わなかった。

実施例１から実施例３、比較例１から比較例６の試料は、大気暴露試験体とされた状態で、海岸から約２００ｍの地点でＨ型鋼ウェブが南北に位置するように設置し、約６ヶ月間暴露した。

大気暴露試験後の評価は、消耗量測定と消耗形態の観察を行うことで実施された。
消耗量は大気暴露試験後に腐食生成物を除去し、大気暴露試験前後の質量の差分から求められた。腐食生成物はＪＩＳ規格（Ｚ２３７１）に基づき、煮沸したリン酸クロム酸混合溶液中で除去された。消耗形態は、腐食生成物を除去された後に、保湿材３が接触する取付面を対象として、デジタルカメラとマイクロスコープ（キーエンス製ＶＨＸ−１０００）を用いて観察された。得られた試験結果は、下記表１に示されている。

表１によれば、同一の設置条件において、組成による消耗量を比較すると、組成による消耗量の有意差はない。また、同一の組成において、設置条件による消耗量を比較すると、ウェブ下側に設置した実施例２、比較例２、比較例５の消耗量が多い傾向がある。これは、固定位置に応じて雨で塩分が洗い流され難い腐食環境が起因していると考えられる。

図１０は、実施例２の大気暴露試験後の外表面の外観写真である。図１１は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の外観写真である。図１２は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の拡大外観写真である。図１３は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の３Ｄ解析写真である。図１４は、実施例２の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の拡大写真である。図１５は、比較例２の大気暴露試験後の外表面の外観写真である。図１６は、比較例２の大気暴露試験後の取付面の外観写真である。図１７は、比較例５の大気暴露試験後の外表面の外観写真である。図１８は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の外観写真である。図１９は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の拡大外観写真である。図２０は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の３Ｄ解析写真である。図２１は、比較例５の大気暴露試験後の取付面の固定孔近傍の凹部の拡大写真である。図１２及び図１９に示す取付面の表面状態は、約２５倍の拡大写真である。図１４及び図２１に示す取付面の表面状態は、約１００倍の拡大写真である。図１４に示す凹部の深さは、図１３に示す３Ｄ解析写真で示される。同様に、図２１に示す凹部の深さは、図２０に示す３Ｄ解析写真で示される。

比較例１から比較例３は、いずれも図１５及び図１６に示すように、割れが発生した。これは、固定孔近傍に加えられた、ボルト５Ｂ又はスタットボルト５による応力が関与して応力腐食割れが生じたものと考えられる。実施例１から実施例３、比較例４から比較例６は、図１０、図１１、図１７及び図１８に示すように、割れが発生しなかった。

図１２から図１４と、図１９から図２１とを比較して分かるように、実施例２の凹部は、比較例５の凹部よりも面積が小さく、浅いことが分かる。インジウム（Ｉｎ）は、保湿材３に接触する取付面１ＢＳでの面粗度の変化に影響を与えることが分かる。実施例２は、取付面１ＢＳの面粗度の変化を抑制し、保湿材３に対する接触面積を保つことができる。その結果、犠牲陽極材は、保湿材３からの水分に接する面積が増え、錆又は腐食生成物の進行を抑制する効果を高めることが分かる。

次に、亜鉛（Ｚｎ）の含有量を変え４．１質量％、６．２質量％、８．０質量％、１０．１質量％とし、残部をアルミニウム（Ａｌ）とする試料の実施例４、実施例５、比較例７、比較例８を作成した。実施例４、実施例５、比較例７、比較例８は、上述した実施例２と比較例２と同じ条件で、大気暴露試験体を作成し、大気暴露試験後の応力腐食割れを確認した。評価結果は、実施例２、実施例４、実施例５、比較例７、比較例８、比較例２を並べて下記表２に示す。

表２に示すように、実施例２、実施例４、実施例５は、大気暴露試験後の応力腐食割れは発生しない（○）が、比較例７、比較例８、比較例２は大気暴露試験後の応力腐食割れが発生した。表２によれば、亜鉛が７質量％以下であることで、スタットボルト５の応力が加わっても応力腐食割れが抑制される。より好ましくは、亜鉛が６．５質量％以下であることで、スタットボルト５の応力が加わっても応力腐食割れがより抑制される。このため、上述した犠牲陽極パネルは、鋼材からの脱落が抑制される。さらに、上述した犠牲陽極パネル１は、取付面１ＢＳの面粗度の変化を抑制し、保湿材３に対する接触面積を保つことができる。その結果、犠牲陽極パネル１は、保湿材３からの水分に接する面積が増え、錆又は腐食生成物の進行を抑制する効果を高めることができる。

１、１Ａ犠牲陽極パネル
１ＦＳ外表面
１ＢＳ取付面
２、２ａ、２ｂ、２ｃ水分導入用孔
２ＦＳＥ外表面側開口部
３保湿材
４Ａ、４Ｂ固定孔
５スタッドボルト
５ａ、５ｂシリコーン樹脂
５ｎ、５ｎ２ナット
５ｗワッシャー
５ｍ接合材料
６、６Ａ鋼材
６ＷＳウェブ
６ＮＳ下フランジ

Claims

鉄よりもイオン化傾向の大きい金属材料を含み、保湿性を有する保湿材を介して鋼材に取り付けられる取付面と、前記取付面と反対側の外表面とを有する板材であって、
前記取付面と前記外表面との間を貫通するボルト挿入用の固定孔を有し、
前記金属材料は、亜鉛とアルミニウムとからなる合金であって、亜鉛が２質量％以上７質量％以下であり、アルミニウムが残部であることを特徴とする犠牲陽極パネル。
前記金属材料は、亜鉛とアルミニウムとからなる合金であって、亜鉛が３質量％以上６．５質量％以下であり、アルミニウムが残部である請求項１に記載の犠牲陽極パネル。
前記取付面と前記外表面との間を貫通する複数の水分導入用孔をさらに有していることを特徴とする請求項１又は２に記載の犠牲陽極パネル。
前記固定孔は、平面視で長孔であることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の犠牲陽極パネル。