腐食疲労試験装置
【課題】海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価できる腐食疲労試験装置を提供する。
【解決手段】腐食疲労試験装置１０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷する試験装置本体１４と、金属試験片が浸漬される腐食液２２が入れられた試験セル２０と、試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置された試験片模擬電極２８及び参照電極３０と、電位計測器３２と、腐食液貯蔵容器４０と、腐食液搬送手段４４、４６、４８と、制御手段６０とを備え、腐食液は、腐食液貯蔵容器に貯められた人工海水と、人工海水に入れた海棲生物５６により繁殖した藻類とを含み、制御手段は、試験セルへの腐食液の搬送を制御し、金属試験片の浸漬電位を予め自然海水に金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、金属試験片に繰返し荷重を負荷する。
【解決手段】腐食疲労試験装置１０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷する試験装置本体１４と、金属試験片が浸漬される腐食液２２が入れられた試験セル２０と、試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置された試験片模擬電極２８及び参照電極３０と、電位計測器３２と、腐食液貯蔵容器４０と、腐食液搬送手段４４、４６、４８と、制御手段６０とを備え、腐食液は、腐食液貯蔵容器に貯められた人工海水と、人工海水に入れた海棲生物５６により繁殖した藻類とを含み、制御手段は、試験セルへの腐食液の搬送を制御し、金属試験片の浸漬電位を予め自然海水に金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、金属試験片に繰返し荷重を負荷する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食疲労試験装置に係り、特に、海洋環境下での金属材料の腐食疲労を評価する腐食疲労試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海洋環境で金属製構造体や金属製機器が多く使用されており、海洋環境下での金属材料の耐腐食疲労特性の評価が必要とされている。金属材料、例えば、ステンレス鋼は、表面に形成されるＣｒ酸化物からなる不働態皮膜の下地保護性（優れた耐食性）から、各種腐食環境において使用されている。しかし、ステンレス鋼の使用環境中に塩化物が存在すると、不働態皮膜が破られ、孔食やすきま腐食等の局部腐食が発生する。そして、孔食やすきま腐食した箇所を基点として腐食疲労が発生し進展する。
【０００３】
非特許文献１には、海洋環境下等の使用を目的に開発された２．５％Ｍｏ含有高強度オーステナイト系ステンレス鋼について３％ＮａＣｌ水溶液中で腐食疲労試験を行い、腐食疲労強度低下率が比較的小さいことが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】江原降一郎他、「２．５％Ｍｏ含有高強度オーステナイト系ステンレス鋼の腐食疲労挙動」、第３０回疲労シンポジウム講演論文集（平成２２年１０月２８日から３０日）、社団法人日本材料学会 疲労部門委員会 第６７頁〜第７０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性評価は、非特許文献１等に示されるように人工海水を用いて評価を行っている。しかし、実際の海洋環境下では、金属製構造体や金属製機器等の表面に藻類等の微生物が付着する。自然海水に浸漬された状態の金属製構造体や金属製機器等に藻類等が付着すると、藻類等が付着した部位の浸漬電位がより高くなるので、孔食やすきま腐食等の局部腐食が発生しやすくなる。
【０００６】
金属材料の腐食疲労評価を人工海水を用いて評価した場合には、人工海水には藻類等の微生物が含まれていないので、海洋環境下における金属材料の腐食疲労特性を精度よく評価できない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価できる腐食疲労試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、金属材料の腐食疲労を評価する腐食疲労試験装置であって、金属試験片に繰返し荷重を負荷する試験装置本体と、前記試験装置本体に配置され、前記金属試験片が浸漬される腐食液が入れられた試験セルと、を備え、前記腐食液は、塩化ナトリウムを含む人工海水を含み、前記腐食液に浸漬された金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、前記腐食液が貯められた腐食液貯蔵容器と、前記腐食液貯蔵容器から前記試験セルへ前記腐食液を搬送する腐食液搬送手段と、前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記腐食液搬送手段と、を制御する制御手段と、を備え、前記腐食液は、前記腐食液貯蔵容器に貯められた前記人工海水と、前記人工海水に入れた海棲生物により繁殖した藻類と、を含み、前記制御手段は、前記試験セルへの前記腐食液の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、前記人工海水が貯められた人工海水貯蔵容器と、前記人工海水貯蔵容器から前記試験セルへ前記人工海水を搬送する人工海水搬送手段と、酸化剤が貯められた酸化剤貯蔵容器と、前記酸化剤貯蔵容器から前記試験セルへ前記酸化剤を搬送する酸化剤搬送手段と、前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記人工海水搬送手段と、前記酸化剤搬送手段とを制御する制御手段と、を備え、前記腐食液は、前記試験セルに入れられた前記人工海水に前記酸化剤を加えて作製され、前記制御手段は、前記試験セルへの酸化剤の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記酸化剤は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、過酸化水素またはオゾンであることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される白金電極と、前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、前記白金電極と、前記参照電極と、前記金属試験片とに接続されるポテンショスタットと、前記試験装置本体と、前記ポテンショスタットと、を制御する制御手段と、を備え、前記腐食液は、前記人工海水からなり、前記制御手段は、前記ポテンショスタットを制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記金属材料は、不働態皮膜を形成する金属材料であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記基準浸漬電位は、前記自然海水中における藻類が付着した金属電極の浸漬電位に基づいて定められることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記基準浸漬電位は、前記金属電極に付着した藻類量に基づいて定められることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記金属試験片がステンレス鋼で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であり、前記金属試験片がチタン材料で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成の腐食疲労試験装置によれば、人工海水に含まれる塩化物の影響と、藻類等の微生物が付着することによる浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価されるので、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態において、腐食疲労試験装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態において、試験セルの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフである。
【図４】本発明の実施の形態において、海洋環境下で自然海水に浸漬したチタン電極の浸漬電位を測定したグラフである。
【図５】本発明の実施の形態において、ステンレス鋼及びチタンの浸漬電位（自然腐食電位Ｅｓｐ）における温度とｐＨ依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態において、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである
【図７】本発明の他の実施の形態において、試験セルの構成を示す模式図である。
【図８】本発明の他の実施の形態において、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の別な実施の形態において、試験セルの構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の別な実施の形態において、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、腐食疲労試験装置１０の構成を示す模式図である。
【００２０】
腐食疲労試験装置１０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷する試験装置本体１４と、油圧源１６と、を備えている。試験装置本体１４は、金属試験片１２の両端を把持して繰返し荷重を負荷するためのロッド１８ａ、１８ｂを有している。試験装置本体１４には、金属試験片１２を腐食液に浸漬させるための試験セル２０が取り付けられている。
【００２１】
なお、腐食疲労を評価する金属材料は、特に限定されないが、不働態皮膜を形成する金属材料であることが好ましい。これらの金属材料は、環境中に存在する塩化物により、局所的に不働態皮膜が破られ、孔食やすきま腐食等の局部腐食を起こしやすいからである。不働態皮膜を形成する金属材料は、例えば、チタン材やステンレス鋼等である。
【００２２】
図２は、試験セル２０の構成を示す模式図である。試験セル２０は、中空状に形成されており、腐食液２２を注入可能な空間を有している。試験セル２０には、例えば、２００ｃｃ程度の腐食液２２を注入することができる。
【００２３】
試験セル２０には、その上面及び下面に、試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂが挿通可能な開口部２４が設けられている。試験セル２０と、ロッド１８ａ、１８ｂとの間には、試験セル２０内から腐食液２２が漏れないようにシール部材２６が設けられている。試験セル２０には、腐食液２２を加温するためのヒータ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
試験セル２０には、試験片模擬電極２８と、参照電極３０とが取り付けられている。試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、絶縁被覆した金属製のリード線で電位計測器３２に接続されている。
【００２５】
試験片模擬電極２８は、腐食液２２に浸漬された金属試験片１２の浸漬電位を求めるために、金属試験片１２と同じ材質のもので小片に形成されている。例えば、金属試験片１２を汎用ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で形成する場合には、試験片模擬電極２８も汎用ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で形成される。また、金属試験片１２を工業用純チタンＴｉ−Ｇｒ１で形成する場合には、試験片模擬電極２８も工業用純チタンＴｉ−Ｇｒ１で形成される。
【００２６】
参照電極３０には、一般的なＡｇ／ＡｇＣｌ電極を用いることができる。電位計測器３２には、一般的なエレクトロメータ（電位差計）等が用いられる。腐食液２２に浸漬された試験片模擬電極２８と参照電極３０との電位差を計測して試験片模擬電極２８の浸漬電位を求めることにより、腐食液２２に浸漬された金属試験片１２の浸漬電位を求めることができる。
【００２７】
試験セル２０の下面には、試験セル２０内に腐食液２２を注入するための注入口３４が設けられている。試験セル２０には、腐食液２２のオーバーフローを防止すると共に、試験セル２０と後述する腐食液貯蔵容器４０との間で腐食液２２を循環させるためのオーバーフロー管３６が設けられている。オーバーフロー管３６は、金属試験片１２の全体を腐食液２２に浸漬させるために、オーバーフロー管３６の先端３８が金属試験片１２の上端よりも鉛直方向上側に位置するように配置されている。
【００２８】
腐食液貯蔵容器４０には、試験セル２０に注入するための腐食液２２が貯められている。腐食液貯蔵容器４０は、試験セル２０より鉛直方向下方に配置されている。腐食液貯蔵容器４０には、例えば、５０Ｌ程度の腐食液２２を貯めることができる。
【００２９】
腐食液貯蔵容器４０の送液口４２と、試験セル２０の注入口３４とは、配管４４で接続されている。配管４４には、ポンプ４６、バルブ４８、流量計（図示せず）等が設けられている。ポンプ４６には、一般的な液送ポンプ等が用いられる。バルブ４８には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００３０】
配管４４と、ポンプ４６と、バルブ４８とは、腐食液搬送手段としての機能を有しており、ポンプ４６とバルブ４８とを作動させることにより腐食液２２を腐食液貯蔵容器４０から試験セル２０へ搬送することができる。また、腐食液貯蔵容器４０の送液口４２には、後述する海棲生物５６が流れ出さないようにフィルタ５０が設けられている。フィルタ５０は、例えば、合成樹脂等でメッシュ状に形成されている。
【００３１】
配管４４には、搬送される腐食液２２の一部を腐食液貯蔵容器４０へ戻すための分岐配管５２を設けることが好ましい。分岐配管５２の一端は、バルブ４８に接続され、分岐配管５２の他端は腐食液貯蔵容器４０の上面に接続される。分岐配管５２を設ける場合には、バルブ４８には三方弁等が用いられる。バルブ４８を調節することにより、試験セル２０へ搬送される腐食液２２の量と、腐食液貯蔵容器４０へ戻される腐食液２２の量との比率を変えることができる。分岐配管５２を設けることにより、試験セル２０内へ注入される腐食液２２の一部を腐食液貯蔵容器４０へ戻すことができるので、試験セル２０内への腐食液２２の注入量をより精度よく調節することができる。
【００３２】
腐食液貯蔵容器４０の上面には、オーバーフロー管３６と接続した受液口５４が設けられている。試験セル２０内に注入された腐食液２２は、オーバーフロー管３６を通って受液口５４から腐食液貯蔵容器４０に戻される。このように、試験セル２０と腐食液貯蔵容器４０との間で腐食液２２を循環させることができる。
【００３３】
腐食液２２は、腐食液貯蔵容器４０に貯められた人工海水中に海棲生物５６を入れて作製される。腐食液貯蔵容器４０に貯められた人工海水に海棲生物５６を入れて、例えば、飼育等することにより、人工海水中に珪藻等の藻類を繁殖させられるので、自然海水により近い腐食液２２を作製することができる。
【００３４】
腐食液貯蔵容器４０には、海棲生物５６を飼育等するために、空気吹き込み機器５８、図示しないヒータ、水温計、比重計等が設けられる。なお、腐食液貯蔵容器４０は、外側から目視で藻類の繁殖を確認するために、透明なアクリル等の合成樹脂で形成された合成樹脂容器やガラス容器で構成されることが好ましい。
【００３５】
人工海水には、海棲生物５６を飼育等するために、自然海水と略同等の化学組成成分（塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等）を含む塩類水溶液が用いられる。人工海水には、例えば、一般的に市販されているアクアマリン（八州薬品株式会社製）等を用いることができる。
【００３６】
海棲生物５６は、特に限定されないが、一般に観賞用として飼育されている海水魚や海草等を用いることが好ましい。海水魚には、例えば、スズメダイ、チョウチョウウオ、フグ等を用いればよい。
【００３７】
制御手段６０は、試験装置本体１４、油圧源１６、試験セル２０、電位計測器３２、腐食液貯蔵容器４０、ポンプ４６、及びバルブ４８等と電気的に接続され、これらの機器を制御する機能を有している。また、制御手段６０は、ポンプ４６やバルブ４８を制御して、試験セル２０内への腐食液２２の搬送量を調節することができる。制御手段６０は、例えば、一般的なパーソナルコンピュータ等で構成される。
【００３８】
制御手段６０は、データを計算処理する計算処理部６２と、データを記憶する記憶部６４と、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷の可否を判定する判定部６６と、を有している。
【００３９】
計算処理部６２では、電位計測器３２から送られたデータに基づいて、試験片模擬電極２８の浸漬電位が計算処理される。
【００４０】
記憶部６４には、予め自然海水（天然海水）に金属試験片１２と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求められた浸漬電位が記憶されている。この予め求められた浸漬電位は、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷の可否を判定するための基準浸漬電位を構成する。
【００４１】
判定部６６では、試験片模擬電極２８の浸漬電位に基づいて、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷の可否が判定される。判定部６６では、試験片模擬電極２８の浸漬電位と、基準浸漬電位とが比較される。そして、試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位になったときに、金属試験片１２へ繰返し荷重の負荷が可能であると判定する。
【００４２】
次に、基準浸漬電位の求め方について説明する。基準浸漬電位は、予め自然海水中に金属試験片１２と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求められる。
【００４３】
図３は、ステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフであり、図３（ａ）は、海洋環境下で自然海水中に浸漬したステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフであり、図３（ｂ）は、人工海水中（３．５％〔NａＣｌ〕＋５ｇ／Ｌ〔Ｎａ２ＳＯ４〕の空気飽和溶液、ｐＨ８．２、液温２０℃）に浸漬したステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフである。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すグラフの横軸は、ステンレス電極の浸漬時間（ｓ）を示し、グラフの左縦軸は、標準水素電極を基準とした浸漬電位（V ｖｓ. SHE）を示し、グラフの右縦軸は、飽和カロメル電極を基準とした浸漬電位（V ｖｓ. SCE）を示している。
【００４４】
図３（ａ）のグラフから明らかなように、ステンレス電極を自然海水中に浸漬した場合には、浸漬開始から浸漬時間の増加とともにステンレス電極の電極表面における藻類の付着量が増加し、浸漬電位が上昇する。そして、約１×１０６ｓ（２７８ｈｒｓ）を経過すると浸漬電位は＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）で略一定となる。
【００４５】
これに対して、ステンレス電極を人工海水中に浸漬した場合には、図３（ｂ）のグラフから明らかなように、浸漬電位は、浸漬開始から＋０．１５〜＋０．２５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）で略一定となる。このように、人工海水中には藻類が含まれていないので、電極表面に藻類の付着がなく、浸漬電位の上昇はみられない。
【００４６】
図４は、海洋環境下で自然海水に浸漬したチタン電極の浸漬電位を測定したグラフである。チタン電極を海洋環境下で自然海水に所定期間（３００ｈｒｓから５００ｈｒｓ）浸漬させて電極表面に藻類を付着させた後、自然海水中でチタン電極の浸漬電位を測定した。図４のグラフの横軸は浸漬電位の測定時間を示し、グラフの縦軸は標準水素電極を基準とした浸漬電位を示している。なお、チタン電極には工業用純チタンＴｉ−Ｇｒ．１を使用し、参照電極にはＡｇ/ＡｇＣｌ電極を使用した。
【００４７】
まず、自然海水に所定期間（３００ｈｒｓから５００ｈｒｓ）浸漬させた後、チタン電極の表面に藻類が付着した状態で自然海水に浸漬させて浸漬電位を測定した。藻類が付着したチタン電極６８ａの浸漬電位は、＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）であった。
【００４８】
次に、チタン電極６８ａに付着した大きな藻類の塊を取り除いた後（微細な藻類はチタン電極に付着したままの状態）、自然海水に浸漬させて浸漬電位を測定した。大きな藻類の塊を取り除いたチタン電極６８ｂの浸漬電位は、＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）であった。
【００４９】
更に、チタン電極６８ｂの表面を研磨した後（微細な藻類もチタン電極からほとんど除去された状態）、自然海水に浸漬させて浸漬電位を測定した。表面を研磨したチタン電極６８ｃの浸漬電位は、＋０．２５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）であった。
【００５０】
藻類が付着したチタン電極６８ａ、６８ｂの浸漬電位は、表面を研磨したチタン電極６８ｃの浸漬電位と比較して高い浸漬電位を示した。また、藻類の付着量が多いチタン電極６８ａの浸漬電位は、藻類の付着量が少ないチタン電極６８ｂより高い浸漬電位を示した。
【００５１】
図５は、ステンレス鋼及びチタンの浸漬電位（自然腐食電位Ｅｓｐ）における温度とｐＨ依存性を示すグラフである。図５のグラフの横軸はｐＨ値を示し、グラフの左縦軸は、標準水素電極を基準とした浸漬電位（ｍV ｖｓ. SHE）を示し、グラフの右縦軸は、飽和カロメル電極を基準とした浸漬電位（ｍV ｖｓ. SCE）を示している。
【００５２】
図５のグラフから、２０℃における標準的な自然海水のｐＨ値であるｐＨ８．２のときのステンレス鋼及びチタンの浸漬電位を、Ｅｓｐ＝０．７３３−０．０５９ｐＨにｐＨ８．２を代入して求めると、＋０．２５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）である。この結果は、図３（ｂ）のグラフに示すステンレス鋼の浸漬電位、図４のグラフに示すチタン電極６８ｃの浸漬電位と略一致している。
【００５３】
このように、金属材料を自然海水中に浸漬させた場合には、自然海水中に含まれる藻類等の付着量の影響により金属材料の浸漬電位が高くなるので、孔食やすきま腐食等の局部腐食生起を加速する可能性がある。
【００５４】
そこで、基準浸漬電位は、金属材料が使用される海洋環境を考慮して、自然海水中における藻類が付着した金属電極の浸漬電位に基づいて定められる。更に、基準浸漬電位は、金属電極に付着した藻類の単位面積当りの付着量に基づいて定められることが好ましい。
【００５５】
標準的な海洋環境でステンレス鋼を使用する場合には、通常、図３（ａ）のグラフに示すように浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）となるので、基準浸漬電位を＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）またはそれ以上とすればよい。また、藻類の発生が比較的少なく、浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）に到達しない海洋環境でステンレス鋼を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば＋０．４〜＋０．５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。更に、藻類の発生がほとんど生じない海洋環境でステンレス鋼を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば、人工海水中の浸漬電位より少し高い＋０．２５〜＋０．３Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。
【００５６】
標準的な海洋環境でチタン材料を使用する場合には、通常、図４のチタン電極６８ａのグラフに示すように浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）となるので、基準浸漬電位を＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）またはそれ以上とすればよい。また、藻類の発生が比較的少なく、浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）に到達しない海洋環境でチタン材料を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。更に、藻類の発生がほとんど生じない海洋環境でチタン材料を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば、人工海水中の浸漬電位より少し高い＋０．２５〜＋０．３Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。
【００５７】
なお、上記の基準浸漬電位の求め方はステンレス鋼及びチタン材料について説明したが、他の金属材料についても同様の方法で基準浸漬電位を求めることができる。
【００５８】
次に、腐食疲労試験方法について説明する。図６は、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００５９】
腐食液貯蔵容器４０に貯められた人工海水中に海水魚や海草等の海棲生物を入れて、例えば、飼育等を行い、人工海水中に藻類を繁殖させて腐食液２２を作製する（Ｓ１０）。藻類の繁殖は、例えば、腐食液貯蔵容器４０の表面に付着した付着物等で確認することができる。
【００６０】
試験セル２０及び金属試験片１２のセットアップを行なう（Ｓ１１）。試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂに金属試験片１２を取り付けて、試験装置本体１４に試験セル２０をセットする。
【００６１】
試験セル２０へ腐食液２２を注入し、循環させる（Ｓ１２）。腐食液貯蔵容器４０から試験セル２０内に腐食液２２を注入する。制御手段６０によりポンプ４６を作動させると共にバルブ４８を開けて、腐食液２２を試験セル２０へ搬送する。試験セル２０内に注入された腐食液２２は、オーバーフロー管３６を通って腐食液貯蔵容器４０へ戻される。試験セル２０内の金属試験片１２と試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、腐食液２２に浸漬される。そして、試験セル２０と腐食液貯蔵容器４０との間で腐食液２２を循環させることにより、金属試験片１２と試験片模擬電極２８とに腐食液２２中に含まれる藻類が付着する。
【００６２】
試験片模擬電極２８の浸漬電位を測定する（Ｓ１３）。電位測定器から制御手段６０へ試験片模擬電極２８のデータが送られ、計算処理部６２で試験片模擬電極２８の浸漬電位が算出される。試験片模擬電極２８の表面に付着する藻類の量が増えるのに伴って、試験片模擬電極２８の浸漬電位が高くなる。
【００６３】
試験片模擬電極２８の浸漬電位と、予め求められた基準浸漬電位とを比較して、繰返し荷重の負荷の可否を判定する（Ｓ１４）。制御手段６０の判定部６６で、試験片模擬電極２８の浸漬電位と基準浸漬電位とが比較される。試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位より低い場合には、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷せずに腐食液２２中への浸漬を継続する。
【００６４】
試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位になったら、金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位に達したとみなして金属試験片１２に繰返し荷重を負荷して疲労試験を開始する（Ｓ１５）。制御手段６０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間についても、試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位となるようにポンプ４６やバルブ４８の作動を制御して、腐食液貯蔵容器４０から試験セル２０へ搬送される腐食液量を調整する。それにより、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間も腐食液２２に含まれる藻類が試験セル２０内へ供給されるので基準浸漬電位を保持することができる。
【００６５】
金属試験片１２が疲労破壊した場合または疲労限に達した場合には、繰返し荷重の負荷を停止する（Ｓ１６）。制御手段６０により試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂの作動を停止して、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷を停止する。以上により、腐食疲労試験が完了する。
【００６６】
上記構成によれば、藻類を含む人工海水からなる腐食液を用いて腐食疲労試験を行えるので、人工海水に含まれる塩化物の影響と、藻類の付着による浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価され、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【００６７】
上記構成によれば、腐食液貯蔵容器に貯められた人工海水中に入れた海棲生物により藻類を繁殖させているので、金属試験片に繰返し荷重を長期間（例えば、１ヶ月から３ヶ月）負荷する場合でも、活性のある藻類を試験セルへ供給することができる。そのため、実海洋環境下で腐食疲労試験を実施する必要がなく、実験室レベルでも実海洋環境下に近い環境で腐食疲労特性を評価できる。
【００６８】
次に、他の腐食疲労試験装置について説明する。
【００６９】
他の腐食疲労試験装置は、腐食疲労試験装置１０と試験セル及び腐食液搬送手段等の構成が相違しており、試験装置本体１４及び油圧源１６は同じ構成を備えている。なお、同様な要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７０】
図７は、試験セル７０の構成を示す模式図である。試験セル７０は、中空状に形成されており、腐食液７２を注入可能な空間を有している。試験セル７０には、金属試験片１２を把持したロッド１８ａ、１８ｂが挿通可能な開口部２４が設けられている。開口部２４の周りには、試験セル７０とロッド１８ａ、１８ｂとの間から腐食液７２が漏れないようにシール部材２６が設けられている。
【００７１】
試験セル７０には、試験片模擬電極２８と、参照電極３０とが取り付けられている。試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、電位計測器３２に接続されている。試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、いずれも腐食液７２に浸漬されており、試験片模擬電極２８の浸漬電位を計測することにより、腐食液７２に浸漬された金属試験片１２の浸漬電位が求められる。
【００７２】
人工海水貯蔵容器７４には、人工海水が貯蔵されている。人工海水貯蔵容器７４と試験セル７０とは、人工海水を搬送する配管７６で接続されている。配管７６には、ポンプ７８やバルブ８０等が設けられている。配管７６と、ポンプ７８と、バルブ８０とは、人工海水貯蔵容器７４から試験セル７０へ人工海水を搬送する人工海水搬送手段としての機能を有している。ポンプ７８には、一般的な液送ポンプが用いられ、バルブ８０には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００７３】
人工海水には、塩化ナトリウムを含む塩類水溶液が用いられる。人工海水には、自然海水と略同等の化学組成成分、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を含む塩類水溶液を用いることが好ましい。人工海水には、例えば、上述したアクアマリン（八州薬品株式会社製）、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１−５２に準拠した塩類水溶液、３〜３．５重量％ＮａＣｌを含む塩類水溶液等が使用される。
【００７４】
酸化剤貯蔵容器８２には、酸化剤が貯蔵されている。酸化剤貯蔵容器８２と試験セル７０とは、酸化剤を搬送する配管８４で接続されている。配管８４には、ポンプ８６やバルブ８８等が設けられている。配管８４と、ポンプ８６と、バルブ８８とは、酸化剤貯蔵容器８２から試験セル７０へ酸化剤を搬送する酸化剤搬送手段としての機能を有している。ポンプ８６には、一般的な液送ポンプが用いられ、バルブ８８には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００７５】
酸化剤には、例えば、次亜塩素酸または次亜塩素酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム)、過酸化水素、オゾン等が用いられる。試験セル７０に入れられた人工海水に酸化剤を添加して腐食液７２を作製することにより、腐食液７２に浸漬させた金属試験片１２の浸漬電位を高めることができる。例えば、金属試験片１２にステンレス鋼製試験片を使用し、酸化剤に次亜塩素酸を用いた場合には、約１ｐｐｍの次亜塩素酸濃度でステンレス鋼製試験片の浸漬電位を＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすることができる。
【００７６】
制御手段９０は、試験装置本体１４、油圧源１６、試験セル７０、人工海水貯蔵容器７４、酸化剤貯蔵容器８２、電位計測器３２、ポンプ７８、８６、バルブ８０、８８等と電気的に接続され、これらの機器を制御する機能を有している。また、制御手段９０は、ポンプ７８、８６やバルブ８０、８８を制御して、試験セル７０内への人工海水や酸化剤の搬送量を調節することができる。
【００７７】
制御手段９０は、制御手段６０と同様にパーソナルコンピュータ等で構成され、試験片模擬電極２８の浸漬電位等を計算処理する計算処理部６２と、基準浸漬電位を記憶する記憶部６４と、金属試験片１２への繰返し荷重負荷の可否を判定する判定部６６と、を有している。
【００７８】
次に、腐食疲労試験方法について説明する。図８は、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００７９】
試験セル７０及び金属試験片１２のセットアップを行なう（Ｓ２０）。試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂに金属試験片１２を取り付けて、試験装置本体１４に試験セル７０をセットする。
【００８０】
試験セル７０内へ人工海水を注入する（Ｓ２１）。制御手段９０によりポンプ７８を作動させると共にバルブ８０を開いて、人工海水を人工海水貯蔵容器７４から試験セル７０へ搬送する。そして、試験セル７０内の金属試験片１２と試験片模擬電極２８と参照電極３０とが、人工海水に浸漬される。
【００８１】
試験片模擬電極２８の浸漬電位を測定する（Ｓ２２）。電位計測器３２から制御手段９０へ試験片模擬電極２８のデータが送られ、計算処理部６２で試験片模擬電極２８の浸漬電位が算出される。
【００８２】
試験セル７０へ酸化剤を添加する（Ｓ２３）。制御手段９０によりポンプ８６を作動させると共にバルブ８８を開いて、酸化剤を酸化剤貯蔵容器８２から試験セル７０へ搬送する。人工海水に添加される酸化剤の量が増えるのに伴って、試験片模擬電極２８の浸漬電位がより高くなる。
【００８３】
試験片模擬電極２８の浸漬電位と、予め求められた基準浸漬電位とを比較し、繰返し荷重負荷の可否を判断する（Ｓ２４）。制御手段９０の判定部６６で、金属試験片１２の浸漬電位と基準浸漬電位とが比較される。試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位より低い場合には、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷せずに酸化剤の添加を継続する。
【００８４】
試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位となったら、金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位に達したとみなして金属試験片１２に繰返し荷重を負荷して疲労試験を開始する（Ｓ２５）。制御手段９０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間についても、試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位となるように、ポンプ８６やバルブ８８の作動を制御して酸化剤貯蔵容器８２から試験セル７０へ搬送される酸化剤量を調節する。
【００８５】
金属試験片１２が疲労破壊した場合または疲労限に達した場合には、繰り返し荷重の負荷を停止する（Ｓ２６）。制御手段９０により試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂの作動を停止して、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷を停止する。以上により、腐食疲労試験が完了する。
【００８６】
上記構成によれば、人工海水に酸化剤を添加した腐食液を用いて腐食疲労試験を行えるので、人工海水に含まれる塩化物の影響と、浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価され、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【００８７】
上記構成によれば、酸化剤を添加して金属試験片の浸漬電位を高めることにより、金属試験片に藻類を付着させるよりも短時間で基準浸漬電位と同電位にすることができるので、試験時間を節約することができる。
【００８８】
次に、別の腐食疲労試験装置について説明する。
【００８９】
別の腐食疲労試験装置は、腐食疲労試験装置１０と試験セル及び腐食液供給系等の構成が相違しており、試験装置本体１４及び油圧源１６は同じ構成を備えている。なお、同様な要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００９０】
図９は、試験セル９２の構成を示す模式図である。試験セル９２は、中空状に形成されており、金属試験片１２を浸漬させる腐食液９４が入れられる空間を有している。試験セル９２には、金属試験片１２を把持したロッド１８ａ、１８ｂが挿通可能な開口部２４が設けられている。開口部２４の周りには、腐食液９４が試験セル９２から漏れないようにシール部材２６が設けられている。
【００９１】
また、金属試験片１２と、ロッド１８ａ、１８ｂの把持部との間には、絶縁樹脂等で形成された絶縁部材９６が挿入されており、金属試験片１２とロッド１８ａ、１８ｂとの間が絶縁されている。
【００９２】
試験セル９２には、参照電極３０と白金電極９８とが取り付けられている。金属試験片１２と参照電極３０と白金電極９８とは、絶縁被覆した金属製のリード線でポテンショスタット（定電位電解装置）１００に接続されている。また、ポテンショスタット１００は、電位測定器としての機能も有している。金属試験片１２と参照電極３０と白金電極９８とは、いずれも腐食液９４に浸漬されている。
【００９３】
腐食液貯蔵容器１０２には、人工海水からなる腐食液９４が貯蔵されている。腐食液貯蔵容器１０２と試験セル９２とは、腐食液９４を搬送する配管１０４で接続されている。配管１０４には、ポンプ１０６やバルブ１０８等が設けられている。配管１０４とポンプ１０６とバルブ１０８とは、腐食液貯蔵容器１０２から試験セル９２へ腐食液９４を搬送する腐食液搬送手段としての機能を有している。ポンプ１０６には、一般的な液送ポンプが用いられ、バルブ１０８には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００９４】
人工海水には、塩化ナトリウムを含む塩類水溶液が用いられる。人工海水には、自然海水と略同等の化学組成成分、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を含む塩類水溶液を用いることが好ましい。人工海水には、例えば、上述したアクアマリン（八州薬品株式会社製）、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１−５２に準拠した塩類水溶液、３〜３．５重量％ＮａＣｌを含む塩類水溶液等が使用される。
【００９５】
制御手段１１０は、試験装置本体１４と、油圧源１６と、試験セル９２と、腐食液貯蔵容器１０２と、ポテンショスタット１００と、ポンプ１０６と、バルブ１０８と電気的に接続され、これらの機器等を制御する機能を有している。また、制御手段１１０は、ポテンショスタット１００を制御して、金属試験片１２の浸漬電位を調節することができる。
【００９６】
制御手段１１０は、制御手段６０と同様にパーソナルコンピュータ等で構成され、金属試験片１２の浸漬電位等を計算処理する計算処理部６２と、基準浸漬電位を記憶する記憶部６４と、金属試験片１２への繰返し荷重負荷の可否を判定する判定部６６と、を有している。
【００９７】
次に、腐食疲労試験方法について説明する。図１０は、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００９８】
試験セル９２及び金属試験片１２のセットアップを行なう（Ｓ３０）。試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂに金属試験片１２を取り付けて、試験装置本体１４に試験セル９２をセットする。
【００９９】
試験セル９２内へ人工海水からなる腐食液９４を注入する（Ｓ３１）。制御手段１１０によりポンプ１０６を作動させると共にバルブ１０８を開いて、腐食液貯蔵容器１０２から試験セル９２内に人工海水からなる腐食液９４を搬送する。試験セル９２内の金属試験片１２と参照電極３０白金電極９８とが、腐食液９４に浸漬される。
【０１００】
金属試験片１２の浸漬電位を測定する（Ｓ３２）。ポテンショスタット１００から制御手段１１０へ金属試験片１２の測定データが送られ、計算処理部６２で金属試験片１２の浸漬電位が算出される。
【０１０１】
ポテンショスタット１００により金属試験片１２に電位を印加する（Ｓ３３）。ポテンショスタット１００により金属試験片１２へ電位が印加されるのに伴って、金属試験片１２の浸漬電位が高くなる。
【０１０２】
金属試験片１２の浸漬電位と、予め求められた基準浸漬電位とを比較し、繰返し荷重負荷の可否を判断する（Ｓ３４）。制御手段１１０の判定部６６で金属試験片１２の浸漬電位と基準浸漬電位とが比較されて、金属試験片１２への繰返し荷重負荷の可否が判定される。
【０１０３】
金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位となったら（浸漬電位が基準浸漬電位に達したら）、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷して疲労試験を開始する（Ｓ３５）。制御手段１１０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間についても、金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位となるようにポテンショスタット１００を制御する。
【０１０４】
金属試験片１２が疲労破壊した場合や疲労限に達した場合には、繰り返し荷重の負荷を停止する（Ｓ３６）。制御手段１１０により試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂの作動を停止して、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷を停止する。以上により、腐食疲労試験が完了する。なお、上記のように金属試験片１２を絶縁した系での定電位保持において、定常的に流れる不働態保持の電流に加えて、局部腐食が発生・進展すれば、局部腐食の発生・進展に相当する電流が畳重なることになるので、電流の経時変化をモニタリングすることにより、腐食ピットの発生、腐食疲労き裂の発生・進展をモニタリングすることが好ましい。
【０１０５】
上記構成によれば、人工海水からなる腐食液に金属試験片を浸漬させてポテンショスタット（外部電源）で電位を印加して腐食疲労試験を行えるので、人工海水に含まれる塩化物の影響と、浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価され、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【０１０６】
上記構成によれば、ポテンショスタット（外部電源）で金属試験片に電位を印加することにより、金属試験片に藻類を付着させるよりも短時間で基準浸漬電位と同電位にすることができるので、試験時間を節約することができる。例えば、ステンレス鋼製試験片に藻類を付着させて基準浸漬電位＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とする場合には、上記の図３（ａ）に示すように３００時間から５００時間を要する。従って、試験準備をして藻類がステンレス鋼製試験片に付着して＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）になるまでの待ち時間が２週間から１ヶ月になる。上記構成によれば、ポテンショスタット（外部電源）で直ちに＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）に定電位保持することにより、２週間から１ヶ月の待ち時間が節約できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 腐食疲労試験装置、１２ 金属試験片、１４ 試験装置本体、１６ 油圧源、１８ａ、１８ｂ ロッド２０、７０、９２ 試験セル、２２、７２、９４ 腐食液、２６ シール部材、２８ 試験片模擬電極、３０ 参照電極、３２ 電位計測器、３４ 注入口、３６ オーバーフロー管、４０、１０２ 腐食液貯蔵容器、４２ 送液口、４４、７６、８４、１０４ 配管、４６、７８、８６、１０６ ポンプ、４８、８０、８８、１０８ バルブ、５０ フィルタ、５２ 分岐配管、５４ 受液口、５６ 海棲生物、５８ 空気吹き込み機器、６０、９０、１１０ 制御手段、６２ 計算処理部、６４ 記憶部、６６ 判定部、７４ 人工海水貯蔵容器、８２ 酸化剤貯蔵容器、９６ 絶縁部材、９８ 白金電極、１００ ポテンショスタット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、腐食疲労試験装置に係り、特に、海洋環境下での金属材料の腐食疲労を評価する腐食疲労試験装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、海洋環境で金属製構造体や金属製機器が多く使用されており、海洋環境下での金属材料の耐腐食疲労特性の評価が必要とされている。金属材料、例えば、ステンレス鋼は、表面に形成されるＣｒ酸化物からなる不働態皮膜の下地保護性（優れた耐食性）から、各種腐食環境において使用されている。しかし、ステンレス鋼の使用環境中に塩化物が存在すると、不働態皮膜が破られ、孔食やすきま腐食等の局部腐食が発生する。そして、孔食やすきま腐食した箇所を基点として腐食疲労が発生し進展する。
【０００３】
非特許文献１には、海洋環境下等の使用を目的に開発された２．５％Ｍｏ含有高強度オーステナイト系ステンレス鋼について３％ＮａＣｌ水溶液中で腐食疲労試験を行い、腐食疲労強度低下率が比較的小さいことが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】江原降一郎他、「２．５％Ｍｏ含有高強度オーステナイト系ステンレス鋼の腐食疲労挙動」、第３０回疲労シンポジウム講演論文集（平成２２年１０月２８日から３０日）、社団法人日本材料学会 疲労部門委員会 第６７頁〜第７０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来の海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性評価は、非特許文献１等に示されるように人工海水を用いて評価を行っている。しかし、実際の海洋環境下では、金属製構造体や金属製機器等の表面に藻類等の微生物が付着する。自然海水に浸漬された状態の金属製構造体や金属製機器等に藻類等が付着すると、藻類等が付着した部位の浸漬電位がより高くなるので、孔食やすきま腐食等の局部腐食が発生しやすくなる。
【０００６】
金属材料の腐食疲労評価を人工海水を用いて評価した場合には、人工海水には藻類等の微生物が含まれていないので、海洋環境下における金属材料の腐食疲労特性を精度よく評価できない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価できる腐食疲労試験装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、金属材料の腐食疲労を評価する腐食疲労試験装置であって、金属試験片に繰返し荷重を負荷する試験装置本体と、前記試験装置本体に配置され、前記金属試験片が浸漬される腐食液が入れられた試験セルと、を備え、前記腐食液は、塩化ナトリウムを含む人工海水を含み、前記腐食液に浸漬された金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする。
【０００９】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、前記腐食液が貯められた腐食液貯蔵容器と、前記腐食液貯蔵容器から前記試験セルへ前記腐食液を搬送する腐食液搬送手段と、前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記腐食液搬送手段と、を制御する制御手段と、を備え、前記腐食液は、前記腐食液貯蔵容器に貯められた前記人工海水と、前記人工海水に入れた海棲生物により繁殖した藻類と、を含み、前記制御手段は、前記試験セルへの前記腐食液の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することが好ましい。
【００１０】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、前記人工海水が貯められた人工海水貯蔵容器と、前記人工海水貯蔵容器から前記試験セルへ前記人工海水を搬送する人工海水搬送手段と、酸化剤が貯められた酸化剤貯蔵容器と、前記酸化剤貯蔵容器から前記試験セルへ前記酸化剤を搬送する酸化剤搬送手段と、前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記人工海水搬送手段と、前記酸化剤搬送手段とを制御する制御手段と、を備え、前記腐食液は、前記試験セルに入れられた前記人工海水に前記酸化剤を加えて作製され、前記制御手段は、前記試験セルへの酸化剤の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することが好ましい。
【００１１】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記酸化剤は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、過酸化水素またはオゾンであることが好ましい。
【００１２】
本発明に係る腐食疲労試験装置は、前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される白金電極と、前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、前記白金電極と、前記参照電極と、前記金属試験片とに接続されるポテンショスタットと、前記試験装置本体と、前記ポテンショスタットと、を制御する制御手段と、を備え、前記腐食液は、前記人工海水からなり、前記制御手段は、前記ポテンショスタットを制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することが好ましい。
【００１３】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記金属材料は、不働態皮膜を形成する金属材料であることが好ましい。
【００１４】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記基準浸漬電位は、前記自然海水中における藻類が付着した金属電極の浸漬電位に基づいて定められることが好ましい。
【００１５】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記基準浸漬電位は、前記金属電極に付着した藻類量に基づいて定められることが好ましい。
【００１６】
本発明に係る腐食疲労試験装置において、前記金属試験片がステンレス鋼で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であり、前記金属試験片がチタン材料で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
上記構成の腐食疲労試験装置によれば、人工海水に含まれる塩化物の影響と、藻類等の微生物が付着することによる浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価されるので、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態において、腐食疲労試験装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態において、試験セルの構成を示す模式図である。
【図３】本発明の実施の形態において、ステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフである。
【図４】本発明の実施の形態において、海洋環境下で自然海水に浸漬したチタン電極の浸漬電位を測定したグラフである。
【図５】本発明の実施の形態において、ステンレス鋼及びチタンの浸漬電位（自然腐食電位Ｅｓｐ）における温度とｐＨ依存性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施の形態において、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである
【図７】本発明の他の実施の形態において、試験セルの構成を示す模式図である。
【図８】本発明の他の実施の形態において、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【図９】本発明の別な実施の形態において、試験セルの構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の別な実施の形態において、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下に、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、腐食疲労試験装置１０の構成を示す模式図である。
【００２０】
腐食疲労試験装置１０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷する試験装置本体１４と、油圧源１６と、を備えている。試験装置本体１４は、金属試験片１２の両端を把持して繰返し荷重を負荷するためのロッド１８ａ、１８ｂを有している。試験装置本体１４には、金属試験片１２を腐食液に浸漬させるための試験セル２０が取り付けられている。
【００２１】
なお、腐食疲労を評価する金属材料は、特に限定されないが、不働態皮膜を形成する金属材料であることが好ましい。これらの金属材料は、環境中に存在する塩化物により、局所的に不働態皮膜が破られ、孔食やすきま腐食等の局部腐食を起こしやすいからである。不働態皮膜を形成する金属材料は、例えば、チタン材やステンレス鋼等である。
【００２２】
図２は、試験セル２０の構成を示す模式図である。試験セル２０は、中空状に形成されており、腐食液２２を注入可能な空間を有している。試験セル２０には、例えば、２００ｃｃ程度の腐食液２２を注入することができる。
【００２３】
試験セル２０には、その上面及び下面に、試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂが挿通可能な開口部２４が設けられている。試験セル２０と、ロッド１８ａ、１８ｂとの間には、試験セル２０内から腐食液２２が漏れないようにシール部材２６が設けられている。試験セル２０には、腐食液２２を加温するためのヒータ（図示せず）が設けられている。
【００２４】
試験セル２０には、試験片模擬電極２８と、参照電極３０とが取り付けられている。試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、絶縁被覆した金属製のリード線で電位計測器３２に接続されている。
【００２５】
試験片模擬電極２８は、腐食液２２に浸漬された金属試験片１２の浸漬電位を求めるために、金属試験片１２と同じ材質のもので小片に形成されている。例えば、金属試験片１２を汎用ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で形成する場合には、試験片模擬電極２８も汎用ステンレス鋼ＳＵＳ３０４で形成される。また、金属試験片１２を工業用純チタンＴｉ−Ｇｒ１で形成する場合には、試験片模擬電極２８も工業用純チタンＴｉ−Ｇｒ１で形成される。
【００２６】
参照電極３０には、一般的なＡｇ／ＡｇＣｌ電極を用いることができる。電位計測器３２には、一般的なエレクトロメータ（電位差計）等が用いられる。腐食液２２に浸漬された試験片模擬電極２８と参照電極３０との電位差を計測して試験片模擬電極２８の浸漬電位を求めることにより、腐食液２２に浸漬された金属試験片１２の浸漬電位を求めることができる。
【００２７】
試験セル２０の下面には、試験セル２０内に腐食液２２を注入するための注入口３４が設けられている。試験セル２０には、腐食液２２のオーバーフローを防止すると共に、試験セル２０と後述する腐食液貯蔵容器４０との間で腐食液２２を循環させるためのオーバーフロー管３６が設けられている。オーバーフロー管３６は、金属試験片１２の全体を腐食液２２に浸漬させるために、オーバーフロー管３６の先端３８が金属試験片１２の上端よりも鉛直方向上側に位置するように配置されている。
【００２８】
腐食液貯蔵容器４０には、試験セル２０に注入するための腐食液２２が貯められている。腐食液貯蔵容器４０は、試験セル２０より鉛直方向下方に配置されている。腐食液貯蔵容器４０には、例えば、５０Ｌ程度の腐食液２２を貯めることができる。
【００２９】
腐食液貯蔵容器４０の送液口４２と、試験セル２０の注入口３４とは、配管４４で接続されている。配管４４には、ポンプ４６、バルブ４８、流量計（図示せず）等が設けられている。ポンプ４６には、一般的な液送ポンプ等が用いられる。バルブ４８には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００３０】
配管４４と、ポンプ４６と、バルブ４８とは、腐食液搬送手段としての機能を有しており、ポンプ４６とバルブ４８とを作動させることにより腐食液２２を腐食液貯蔵容器４０から試験セル２０へ搬送することができる。また、腐食液貯蔵容器４０の送液口４２には、後述する海棲生物５６が流れ出さないようにフィルタ５０が設けられている。フィルタ５０は、例えば、合成樹脂等でメッシュ状に形成されている。
【００３１】
配管４４には、搬送される腐食液２２の一部を腐食液貯蔵容器４０へ戻すための分岐配管５２を設けることが好ましい。分岐配管５２の一端は、バルブ４８に接続され、分岐配管５２の他端は腐食液貯蔵容器４０の上面に接続される。分岐配管５２を設ける場合には、バルブ４８には三方弁等が用いられる。バルブ４８を調節することにより、試験セル２０へ搬送される腐食液２２の量と、腐食液貯蔵容器４０へ戻される腐食液２２の量との比率を変えることができる。分岐配管５２を設けることにより、試験セル２０内へ注入される腐食液２２の一部を腐食液貯蔵容器４０へ戻すことができるので、試験セル２０内への腐食液２２の注入量をより精度よく調節することができる。
【００３２】
腐食液貯蔵容器４０の上面には、オーバーフロー管３６と接続した受液口５４が設けられている。試験セル２０内に注入された腐食液２２は、オーバーフロー管３６を通って受液口５４から腐食液貯蔵容器４０に戻される。このように、試験セル２０と腐食液貯蔵容器４０との間で腐食液２２を循環させることができる。
【００３３】
腐食液２２は、腐食液貯蔵容器４０に貯められた人工海水中に海棲生物５６を入れて作製される。腐食液貯蔵容器４０に貯められた人工海水に海棲生物５６を入れて、例えば、飼育等することにより、人工海水中に珪藻等の藻類を繁殖させられるので、自然海水により近い腐食液２２を作製することができる。
【００３４】
腐食液貯蔵容器４０には、海棲生物５６を飼育等するために、空気吹き込み機器５８、図示しないヒータ、水温計、比重計等が設けられる。なお、腐食液貯蔵容器４０は、外側から目視で藻類の繁殖を確認するために、透明なアクリル等の合成樹脂で形成された合成樹脂容器やガラス容器で構成されることが好ましい。
【００３５】
人工海水には、海棲生物５６を飼育等するために、自然海水と略同等の化学組成成分（塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、硫酸マグネシウム、硫酸カルシウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等）を含む塩類水溶液が用いられる。人工海水には、例えば、一般的に市販されているアクアマリン（八州薬品株式会社製）等を用いることができる。
【００３６】
海棲生物５６は、特に限定されないが、一般に観賞用として飼育されている海水魚や海草等を用いることが好ましい。海水魚には、例えば、スズメダイ、チョウチョウウオ、フグ等を用いればよい。
【００３７】
制御手段６０は、試験装置本体１４、油圧源１６、試験セル２０、電位計測器３２、腐食液貯蔵容器４０、ポンプ４６、及びバルブ４８等と電気的に接続され、これらの機器を制御する機能を有している。また、制御手段６０は、ポンプ４６やバルブ４８を制御して、試験セル２０内への腐食液２２の搬送量を調節することができる。制御手段６０は、例えば、一般的なパーソナルコンピュータ等で構成される。
【００３８】
制御手段６０は、データを計算処理する計算処理部６２と、データを記憶する記憶部６４と、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷の可否を判定する判定部６６と、を有している。
【００３９】
計算処理部６２では、電位計測器３２から送られたデータに基づいて、試験片模擬電極２８の浸漬電位が計算処理される。
【００４０】
記憶部６４には、予め自然海水（天然海水）に金属試験片１２と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求められた浸漬電位が記憶されている。この予め求められた浸漬電位は、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷の可否を判定するための基準浸漬電位を構成する。
【００４１】
判定部６６では、試験片模擬電極２８の浸漬電位に基づいて、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷の可否が判定される。判定部６６では、試験片模擬電極２８の浸漬電位と、基準浸漬電位とが比較される。そして、試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位になったときに、金属試験片１２へ繰返し荷重の負荷が可能であると判定する。
【００４２】
次に、基準浸漬電位の求め方について説明する。基準浸漬電位は、予め自然海水中に金属試験片１２と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求められる。
【００４３】
図３は、ステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフであり、図３（ａ）は、海洋環境下で自然海水中に浸漬したステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフであり、図３（ｂ）は、人工海水中（３．５％〔NａＣｌ〕＋５ｇ／Ｌ〔Ｎａ２ＳＯ４〕の空気飽和溶液、ｐＨ８．２、液温２０℃）に浸漬したステンレス電極の浸漬電位を測定したグラフである。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すグラフの横軸は、ステンレス電極の浸漬時間（ｓ）を示し、グラフの左縦軸は、標準水素電極を基準とした浸漬電位（V ｖｓ. SHE）を示し、グラフの右縦軸は、飽和カロメル電極を基準とした浸漬電位（V ｖｓ. SCE）を示している。
【００４４】
図３（ａ）のグラフから明らかなように、ステンレス電極を自然海水中に浸漬した場合には、浸漬開始から浸漬時間の増加とともにステンレス電極の電極表面における藻類の付着量が増加し、浸漬電位が上昇する。そして、約１×１０６ｓ（２７８ｈｒｓ）を経過すると浸漬電位は＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）で略一定となる。
【００４５】
これに対して、ステンレス電極を人工海水中に浸漬した場合には、図３（ｂ）のグラフから明らかなように、浸漬電位は、浸漬開始から＋０．１５〜＋０．２５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）で略一定となる。このように、人工海水中には藻類が含まれていないので、電極表面に藻類の付着がなく、浸漬電位の上昇はみられない。
【００４６】
図４は、海洋環境下で自然海水に浸漬したチタン電極の浸漬電位を測定したグラフである。チタン電極を海洋環境下で自然海水に所定期間（３００ｈｒｓから５００ｈｒｓ）浸漬させて電極表面に藻類を付着させた後、自然海水中でチタン電極の浸漬電位を測定した。図４のグラフの横軸は浸漬電位の測定時間を示し、グラフの縦軸は標準水素電極を基準とした浸漬電位を示している。なお、チタン電極には工業用純チタンＴｉ−Ｇｒ．１を使用し、参照電極にはＡｇ/ＡｇＣｌ電極を使用した。
【００４７】
まず、自然海水に所定期間（３００ｈｒｓから５００ｈｒｓ）浸漬させた後、チタン電極の表面に藻類が付着した状態で自然海水に浸漬させて浸漬電位を測定した。藻類が付着したチタン電極６８ａの浸漬電位は、＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）であった。
【００４８】
次に、チタン電極６８ａに付着した大きな藻類の塊を取り除いた後（微細な藻類はチタン電極に付着したままの状態）、自然海水に浸漬させて浸漬電位を測定した。大きな藻類の塊を取り除いたチタン電極６８ｂの浸漬電位は、＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）であった。
【００４９】
更に、チタン電極６８ｂの表面を研磨した後（微細な藻類もチタン電極からほとんど除去された状態）、自然海水に浸漬させて浸漬電位を測定した。表面を研磨したチタン電極６８ｃの浸漬電位は、＋０．２５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）であった。
【００５０】
藻類が付着したチタン電極６８ａ、６８ｂの浸漬電位は、表面を研磨したチタン電極６８ｃの浸漬電位と比較して高い浸漬電位を示した。また、藻類の付着量が多いチタン電極６８ａの浸漬電位は、藻類の付着量が少ないチタン電極６８ｂより高い浸漬電位を示した。
【００５１】
図５は、ステンレス鋼及びチタンの浸漬電位（自然腐食電位Ｅｓｐ）における温度とｐＨ依存性を示すグラフである。図５のグラフの横軸はｐＨ値を示し、グラフの左縦軸は、標準水素電極を基準とした浸漬電位（ｍV ｖｓ. SHE）を示し、グラフの右縦軸は、飽和カロメル電極を基準とした浸漬電位（ｍV ｖｓ. SCE）を示している。
【００５２】
図５のグラフから、２０℃における標準的な自然海水のｐＨ値であるｐＨ８．２のときのステンレス鋼及びチタンの浸漬電位を、Ｅｓｐ＝０．７３３−０．０５９ｐＨにｐＨ８．２を代入して求めると、＋０．２５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）である。この結果は、図３（ｂ）のグラフに示すステンレス鋼の浸漬電位、図４のグラフに示すチタン電極６８ｃの浸漬電位と略一致している。
【００５３】
このように、金属材料を自然海水中に浸漬させた場合には、自然海水中に含まれる藻類等の付着量の影響により金属材料の浸漬電位が高くなるので、孔食やすきま腐食等の局部腐食生起を加速する可能性がある。
【００５４】
そこで、基準浸漬電位は、金属材料が使用される海洋環境を考慮して、自然海水中における藻類が付着した金属電極の浸漬電位に基づいて定められる。更に、基準浸漬電位は、金属電極に付着した藻類の単位面積当りの付着量に基づいて定められることが好ましい。
【００５５】
標準的な海洋環境でステンレス鋼を使用する場合には、通常、図３（ａ）のグラフに示すように浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）となるので、基準浸漬電位を＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）またはそれ以上とすればよい。また、藻類の発生が比較的少なく、浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）に到達しない海洋環境でステンレス鋼を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば＋０．４〜＋０．５Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。更に、藻類の発生がほとんど生じない海洋環境でステンレス鋼を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば、人工海水中の浸漬電位より少し高い＋０．２５〜＋０．３Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。
【００５６】
標準的な海洋環境でチタン材料を使用する場合には、通常、図４のチタン電極６８ａのグラフに示すように浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）となるので、基準浸漬電位を＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）またはそれ以上とすればよい。また、藻類の発生が比較的少なく、浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）に到達しない海洋環境でチタン材料を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。更に、藻類の発生がほとんど生じない海洋環境でチタン材料を使用する場合には、基準浸漬電位を、例えば、人工海水中の浸漬電位より少し高い＋０．２５〜＋０．３Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすればよい。
【００５７】
なお、上記の基準浸漬電位の求め方はステンレス鋼及びチタン材料について説明したが、他の金属材料についても同様の方法で基準浸漬電位を求めることができる。
【００５８】
次に、腐食疲労試験方法について説明する。図６は、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００５９】
腐食液貯蔵容器４０に貯められた人工海水中に海水魚や海草等の海棲生物を入れて、例えば、飼育等を行い、人工海水中に藻類を繁殖させて腐食液２２を作製する（Ｓ１０）。藻類の繁殖は、例えば、腐食液貯蔵容器４０の表面に付着した付着物等で確認することができる。
【００６０】
試験セル２０及び金属試験片１２のセットアップを行なう（Ｓ１１）。試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂに金属試験片１２を取り付けて、試験装置本体１４に試験セル２０をセットする。
【００６１】
試験セル２０へ腐食液２２を注入し、循環させる（Ｓ１２）。腐食液貯蔵容器４０から試験セル２０内に腐食液２２を注入する。制御手段６０によりポンプ４６を作動させると共にバルブ４８を開けて、腐食液２２を試験セル２０へ搬送する。試験セル２０内に注入された腐食液２２は、オーバーフロー管３６を通って腐食液貯蔵容器４０へ戻される。試験セル２０内の金属試験片１２と試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、腐食液２２に浸漬される。そして、試験セル２０と腐食液貯蔵容器４０との間で腐食液２２を循環させることにより、金属試験片１２と試験片模擬電極２８とに腐食液２２中に含まれる藻類が付着する。
【００６２】
試験片模擬電極２８の浸漬電位を測定する（Ｓ１３）。電位測定器から制御手段６０へ試験片模擬電極２８のデータが送られ、計算処理部６２で試験片模擬電極２８の浸漬電位が算出される。試験片模擬電極２８の表面に付着する藻類の量が増えるのに伴って、試験片模擬電極２８の浸漬電位が高くなる。
【００６３】
試験片模擬電極２８の浸漬電位と、予め求められた基準浸漬電位とを比較して、繰返し荷重の負荷の可否を判定する（Ｓ１４）。制御手段６０の判定部６６で、試験片模擬電極２８の浸漬電位と基準浸漬電位とが比較される。試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位より低い場合には、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷せずに腐食液２２中への浸漬を継続する。
【００６４】
試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位になったら、金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位に達したとみなして金属試験片１２に繰返し荷重を負荷して疲労試験を開始する（Ｓ１５）。制御手段６０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間についても、試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位となるようにポンプ４６やバルブ４８の作動を制御して、腐食液貯蔵容器４０から試験セル２０へ搬送される腐食液量を調整する。それにより、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間も腐食液２２に含まれる藻類が試験セル２０内へ供給されるので基準浸漬電位を保持することができる。
【００６５】
金属試験片１２が疲労破壊した場合または疲労限に達した場合には、繰返し荷重の負荷を停止する（Ｓ１６）。制御手段６０により試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂの作動を停止して、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷を停止する。以上により、腐食疲労試験が完了する。
【００６６】
上記構成によれば、藻類を含む人工海水からなる腐食液を用いて腐食疲労試験を行えるので、人工海水に含まれる塩化物の影響と、藻類の付着による浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価され、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【００６７】
上記構成によれば、腐食液貯蔵容器に貯められた人工海水中に入れた海棲生物により藻類を繁殖させているので、金属試験片に繰返し荷重を長期間（例えば、１ヶ月から３ヶ月）負荷する場合でも、活性のある藻類を試験セルへ供給することができる。そのため、実海洋環境下で腐食疲労試験を実施する必要がなく、実験室レベルでも実海洋環境下に近い環境で腐食疲労特性を評価できる。
【００６８】
次に、他の腐食疲労試験装置について説明する。
【００６９】
他の腐食疲労試験装置は、腐食疲労試験装置１０と試験セル及び腐食液搬送手段等の構成が相違しており、試験装置本体１４及び油圧源１６は同じ構成を備えている。なお、同様な要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００７０】
図７は、試験セル７０の構成を示す模式図である。試験セル７０は、中空状に形成されており、腐食液７２を注入可能な空間を有している。試験セル７０には、金属試験片１２を把持したロッド１８ａ、１８ｂが挿通可能な開口部２４が設けられている。開口部２４の周りには、試験セル７０とロッド１８ａ、１８ｂとの間から腐食液７２が漏れないようにシール部材２６が設けられている。
【００７１】
試験セル７０には、試験片模擬電極２８と、参照電極３０とが取り付けられている。試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、電位計測器３２に接続されている。試験片模擬電極２８と参照電極３０とは、いずれも腐食液７２に浸漬されており、試験片模擬電極２８の浸漬電位を計測することにより、腐食液７２に浸漬された金属試験片１２の浸漬電位が求められる。
【００７２】
人工海水貯蔵容器７４には、人工海水が貯蔵されている。人工海水貯蔵容器７４と試験セル７０とは、人工海水を搬送する配管７６で接続されている。配管７６には、ポンプ７８やバルブ８０等が設けられている。配管７６と、ポンプ７８と、バルブ８０とは、人工海水貯蔵容器７４から試験セル７０へ人工海水を搬送する人工海水搬送手段としての機能を有している。ポンプ７８には、一般的な液送ポンプが用いられ、バルブ８０には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００７３】
人工海水には、塩化ナトリウムを含む塩類水溶液が用いられる。人工海水には、自然海水と略同等の化学組成成分、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を含む塩類水溶液を用いることが好ましい。人工海水には、例えば、上述したアクアマリン（八州薬品株式会社製）、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１−５２に準拠した塩類水溶液、３〜３．５重量％ＮａＣｌを含む塩類水溶液等が使用される。
【００７４】
酸化剤貯蔵容器８２には、酸化剤が貯蔵されている。酸化剤貯蔵容器８２と試験セル７０とは、酸化剤を搬送する配管８４で接続されている。配管８４には、ポンプ８６やバルブ８８等が設けられている。配管８４と、ポンプ８６と、バルブ８８とは、酸化剤貯蔵容器８２から試験セル７０へ酸化剤を搬送する酸化剤搬送手段としての機能を有している。ポンプ８６には、一般的な液送ポンプが用いられ、バルブ８８には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００７５】
酸化剤には、例えば、次亜塩素酸または次亜塩素酸塩(例えば、次亜塩素酸ナトリウム)、過酸化水素、オゾン等が用いられる。試験セル７０に入れられた人工海水に酸化剤を添加して腐食液７２を作製することにより、腐食液７２に浸漬させた金属試験片１２の浸漬電位を高めることができる。例えば、金属試験片１２にステンレス鋼製試験片を使用し、酸化剤に次亜塩素酸を用いた場合には、約１ｐｐｍの次亜塩素酸濃度でステンレス鋼製試験片の浸漬電位を＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とすることができる。
【００７６】
制御手段９０は、試験装置本体１４、油圧源１６、試験セル７０、人工海水貯蔵容器７４、酸化剤貯蔵容器８２、電位計測器３２、ポンプ７８、８６、バルブ８０、８８等と電気的に接続され、これらの機器を制御する機能を有している。また、制御手段９０は、ポンプ７８、８６やバルブ８０、８８を制御して、試験セル７０内への人工海水や酸化剤の搬送量を調節することができる。
【００７７】
制御手段９０は、制御手段６０と同様にパーソナルコンピュータ等で構成され、試験片模擬電極２８の浸漬電位等を計算処理する計算処理部６２と、基準浸漬電位を記憶する記憶部６４と、金属試験片１２への繰返し荷重負荷の可否を判定する判定部６６と、を有している。
【００７８】
次に、腐食疲労試験方法について説明する。図８は、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００７９】
試験セル７０及び金属試験片１２のセットアップを行なう（Ｓ２０）。試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂに金属試験片１２を取り付けて、試験装置本体１４に試験セル７０をセットする。
【００８０】
試験セル７０内へ人工海水を注入する（Ｓ２１）。制御手段９０によりポンプ７８を作動させると共にバルブ８０を開いて、人工海水を人工海水貯蔵容器７４から試験セル７０へ搬送する。そして、試験セル７０内の金属試験片１２と試験片模擬電極２８と参照電極３０とが、人工海水に浸漬される。
【００８１】
試験片模擬電極２８の浸漬電位を測定する（Ｓ２２）。電位計測器３２から制御手段９０へ試験片模擬電極２８のデータが送られ、計算処理部６２で試験片模擬電極２８の浸漬電位が算出される。
【００８２】
試験セル７０へ酸化剤を添加する（Ｓ２３）。制御手段９０によりポンプ８６を作動させると共にバルブ８８を開いて、酸化剤を酸化剤貯蔵容器８２から試験セル７０へ搬送する。人工海水に添加される酸化剤の量が増えるのに伴って、試験片模擬電極２８の浸漬電位がより高くなる。
【００８３】
試験片模擬電極２８の浸漬電位と、予め求められた基準浸漬電位とを比較し、繰返し荷重負荷の可否を判断する（Ｓ２４）。制御手段９０の判定部６６で、金属試験片１２の浸漬電位と基準浸漬電位とが比較される。試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位より低い場合には、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷せずに酸化剤の添加を継続する。
【００８４】
試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位となったら、金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位に達したとみなして金属試験片１２に繰返し荷重を負荷して疲労試験を開始する（Ｓ２５）。制御手段９０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間についても、試験片模擬電極２８の浸漬電位が基準浸漬電位となるように、ポンプ８６やバルブ８８の作動を制御して酸化剤貯蔵容器８２から試験セル７０へ搬送される酸化剤量を調節する。
【００８５】
金属試験片１２が疲労破壊した場合または疲労限に達した場合には、繰り返し荷重の負荷を停止する（Ｓ２６）。制御手段９０により試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂの作動を停止して、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷を停止する。以上により、腐食疲労試験が完了する。
【００８６】
上記構成によれば、人工海水に酸化剤を添加した腐食液を用いて腐食疲労試験を行えるので、人工海水に含まれる塩化物の影響と、浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価され、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【００８７】
上記構成によれば、酸化剤を添加して金属試験片の浸漬電位を高めることにより、金属試験片に藻類を付着させるよりも短時間で基準浸漬電位と同電位にすることができるので、試験時間を節約することができる。
【００８８】
次に、別の腐食疲労試験装置について説明する。
【００８９】
別の腐食疲労試験装置は、腐食疲労試験装置１０と試験セル及び腐食液供給系等の構成が相違しており、試験装置本体１４及び油圧源１６は同じ構成を備えている。なお、同様な要素には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００９０】
図９は、試験セル９２の構成を示す模式図である。試験セル９２は、中空状に形成されており、金属試験片１２を浸漬させる腐食液９４が入れられる空間を有している。試験セル９２には、金属試験片１２を把持したロッド１８ａ、１８ｂが挿通可能な開口部２４が設けられている。開口部２４の周りには、腐食液９４が試験セル９２から漏れないようにシール部材２６が設けられている。
【００９１】
また、金属試験片１２と、ロッド１８ａ、１８ｂの把持部との間には、絶縁樹脂等で形成された絶縁部材９６が挿入されており、金属試験片１２とロッド１８ａ、１８ｂとの間が絶縁されている。
【００９２】
試験セル９２には、参照電極３０と白金電極９８とが取り付けられている。金属試験片１２と参照電極３０と白金電極９８とは、絶縁被覆した金属製のリード線でポテンショスタット（定電位電解装置）１００に接続されている。また、ポテンショスタット１００は、電位測定器としての機能も有している。金属試験片１２と参照電極３０と白金電極９８とは、いずれも腐食液９４に浸漬されている。
【００９３】
腐食液貯蔵容器１０２には、人工海水からなる腐食液９４が貯蔵されている。腐食液貯蔵容器１０２と試験セル９２とは、腐食液９４を搬送する配管１０４で接続されている。配管１０４には、ポンプ１０６やバルブ１０８等が設けられている。配管１０４とポンプ１０６とバルブ１０８とは、腐食液貯蔵容器１０２から試験セル９２へ腐食液９４を搬送する腐食液搬送手段としての機能を有している。ポンプ１０６には、一般的な液送ポンプが用いられ、バルブ１０８には、一般的な電磁弁等が用いられる。
【００９４】
人工海水には、塩化ナトリウムを含む塩類水溶液が用いられる。人工海水には、自然海水と略同等の化学組成成分、塩化ナトリウム、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を含む塩類水溶液を用いることが好ましい。人工海水には、例えば、上述したアクアマリン（八州薬品株式会社製）、ＡＳＴＭ Ｄ１１４１−５２に準拠した塩類水溶液、３〜３．５重量％ＮａＣｌを含む塩類水溶液等が使用される。
【００９５】
制御手段１１０は、試験装置本体１４と、油圧源１６と、試験セル９２と、腐食液貯蔵容器１０２と、ポテンショスタット１００と、ポンプ１０６と、バルブ１０８と電気的に接続され、これらの機器等を制御する機能を有している。また、制御手段１１０は、ポテンショスタット１００を制御して、金属試験片１２の浸漬電位を調節することができる。
【００９６】
制御手段１１０は、制御手段６０と同様にパーソナルコンピュータ等で構成され、金属試験片１２の浸漬電位等を計算処理する計算処理部６２と、基準浸漬電位を記憶する記憶部６４と、金属試験片１２への繰返し荷重負荷の可否を判定する判定部６６と、を有している。
【００９７】
次に、腐食疲労試験方法について説明する。図１０は、腐食疲労試験方法の手順を示すフローチャートである。
【００９８】
試験セル９２及び金属試験片１２のセットアップを行なう（Ｓ３０）。試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂに金属試験片１２を取り付けて、試験装置本体１４に試験セル９２をセットする。
【００９９】
試験セル９２内へ人工海水からなる腐食液９４を注入する（Ｓ３１）。制御手段１１０によりポンプ１０６を作動させると共にバルブ１０８を開いて、腐食液貯蔵容器１０２から試験セル９２内に人工海水からなる腐食液９４を搬送する。試験セル９２内の金属試験片１２と参照電極３０白金電極９８とが、腐食液９４に浸漬される。
【０１００】
金属試験片１２の浸漬電位を測定する（Ｓ３２）。ポテンショスタット１００から制御手段１１０へ金属試験片１２の測定データが送られ、計算処理部６２で金属試験片１２の浸漬電位が算出される。
【０１０１】
ポテンショスタット１００により金属試験片１２に電位を印加する（Ｓ３３）。ポテンショスタット１００により金属試験片１２へ電位が印加されるのに伴って、金属試験片１２の浸漬電位が高くなる。
【０１０２】
金属試験片１２の浸漬電位と、予め求められた基準浸漬電位とを比較し、繰返し荷重負荷の可否を判断する（Ｓ３４）。制御手段１１０の判定部６６で金属試験片１２の浸漬電位と基準浸漬電位とが比較されて、金属試験片１２への繰返し荷重負荷の可否が判定される。
【０１０３】
金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位と同電位となったら（浸漬電位が基準浸漬電位に達したら）、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷して疲労試験を開始する（Ｓ３５）。制御手段１１０は、金属試験片１２に繰返し荷重を負荷している間についても、金属試験片１２の浸漬電位が基準浸漬電位となるようにポテンショスタット１００を制御する。
【０１０４】
金属試験片１２が疲労破壊した場合や疲労限に達した場合には、繰り返し荷重の負荷を停止する（Ｓ３６）。制御手段１１０により試験装置本体１４のロッド１８ａ、１８ｂの作動を停止して、金属試験片１２への繰返し荷重の負荷を停止する。以上により、腐食疲労試験が完了する。なお、上記のように金属試験片１２を絶縁した系での定電位保持において、定常的に流れる不働態保持の電流に加えて、局部腐食が発生・進展すれば、局部腐食の発生・進展に相当する電流が畳重なることになるので、電流の経時変化をモニタリングすることにより、腐食ピットの発生、腐食疲労き裂の発生・進展をモニタリングすることが好ましい。
【０１０５】
上記構成によれば、人工海水からなる腐食液に金属試験片を浸漬させてポテンショスタット（外部電源）で電位を印加して腐食疲労試験を行えるので、人工海水に含まれる塩化物の影響と、浸漬電位上昇の影響とが複合的に評価され、海洋環境下での金属材料の腐食疲労特性をより精度よく評価することができる。
【０１０６】
上記構成によれば、ポテンショスタット（外部電源）で金属試験片に電位を印加することにより、金属試験片に藻類を付着させるよりも短時間で基準浸漬電位と同電位にすることができるので、試験時間を節約することができる。例えば、ステンレス鋼製試験片に藻類を付着させて基準浸漬電位＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）とする場合には、上記の図３（ａ）に示すように３００時間から５００時間を要する。従って、試験準備をして藻類がステンレス鋼製試験片に付着して＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）になるまでの待ち時間が２週間から１ヶ月になる。上記構成によれば、ポテンショスタット（外部電源）で直ちに＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）に定電位保持することにより、２週間から１ヶ月の待ち時間が節約できる。
【符号の説明】
【０１０７】
１０ 腐食疲労試験装置、１２ 金属試験片、１４ 試験装置本体、１６ 油圧源、１８ａ、１８ｂ ロッド２０、７０、９２ 試験セル、２２、７２、９４ 腐食液、２６ シール部材、２８ 試験片模擬電極、３０ 参照電極、３２ 電位計測器、３４ 注入口、３６ オーバーフロー管、４０、１０２ 腐食液貯蔵容器、４２ 送液口、４４、７６、８４、１０４ 配管、４６、７８、８６、１０６ ポンプ、４８、８０、８８、１０８ バルブ、５０ フィルタ、５２ 分岐配管、５４ 受液口、５６ 海棲生物、５８ 空気吹き込み機器、６０、９０、１１０ 制御手段、６２ 計算処理部、６４ 記憶部、６６ 判定部、７４ 人工海水貯蔵容器、８２ 酸化剤貯蔵容器、９６ 絶縁部材、９８ 白金電極、１００ ポテンショスタット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の腐食疲労を評価する腐食疲労試験装置であって、
金属試験片に繰返し荷重を負荷する試験装置本体と、
前記試験装置本体に配置され、前記金属試験片が浸漬される腐食液が入れられた試験セルと、
を備え、
前記腐食液は、塩化ナトリウムを含む人工海水を含み、
前記腐食液に浸漬された金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、
前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、
前記腐食液が貯められた腐食液貯蔵容器と、
前記腐食液貯蔵容器から前記試験セルへ前記腐食液を搬送する腐食液搬送手段と、
前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記腐食液搬送手段と、を制御する制御手段と、
を備え、
前記腐食液は、前記腐食液貯蔵容器に貯められた前記人工海水と、前記人工海水に入れた海棲生物により繁殖した藻類と、を含み、
前記制御手段は、前記試験セルへの前記腐食液の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項３】
請求項１に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、
前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、
前記人工海水が貯められた人工海水貯蔵容器と、
前記人工海水貯蔵容器から前記試験セルへ前記人工海水を搬送する人工海水搬送手段と、
酸化剤が貯められた酸化剤貯蔵容器と、
前記酸化剤貯蔵容器から前記試験セルへ前記酸化剤を搬送する酸化剤搬送手段と、
前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記人工海水搬送手段と、前記酸化剤搬送手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記腐食液は、前記試験セルに入れられた前記人工海水に前記酸化剤を加えて作製され、
前記制御手段は、前記試験セルへの酸化剤の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項４】
請求項３に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記酸化剤は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、過酸化水素またはオゾンであることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項５】
請求項１に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される白金電極と、
前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、
前記白金電極と、前記参照電極と、前記金属試験片とに接続されるポテンショスタットと、
前記試験装置本体と、前記ポテンショスタットと、を制御する制御手段と、
を備え、
前記腐食液は、前記人工海水からなり、
前記制御手段は、前記ポテンショスタットを制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の腐食疲労試験装置であって、
前記金属材料は、不働態皮膜を形成する金属材料であることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の腐食疲労試験装置であって、
前記基準浸漬電位は、前記自然海水中における藻類が付着した金属電極の浸漬電位に基づいて定められることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項８】
請求項７に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記基準浸漬電位は、前記金属電極に付着した藻類量に基づいて定められることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記金属試験片がステンレス鋼で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であり、前記金属試験片がチタン材料で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項１】
金属材料の腐食疲労を評価する腐食疲労試験装置であって、
金属試験片に繰返し荷重を負荷する試験装置本体と、
前記試験装置本体に配置され、前記金属試験片が浸漬される腐食液が入れられた試験セルと、
を備え、
前記腐食液は、塩化ナトリウムを含む人工海水を含み、
前記腐食液に浸漬された金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項２】
請求項１に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、
前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、
前記腐食液が貯められた腐食液貯蔵容器と、
前記腐食液貯蔵容器から前記試験セルへ前記腐食液を搬送する腐食液搬送手段と、
前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記腐食液搬送手段と、を制御する制御手段と、
を備え、
前記腐食液は、前記腐食液貯蔵容器に貯められた前記人工海水と、前記人工海水に入れた海棲生物により繁殖した藻類と、を含み、
前記制御手段は、前記試験セルへの前記腐食液の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項３】
請求項１に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置され、前記金属試験片と同じ材質で形成された試験片模擬電極と、
前記試験セル内に前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、
前記試験片模擬電極と前記参照電極とに接続される電位計測器と、
前記人工海水が貯められた人工海水貯蔵容器と、
前記人工海水貯蔵容器から前記試験セルへ前記人工海水を搬送する人工海水搬送手段と、
酸化剤が貯められた酸化剤貯蔵容器と、
前記酸化剤貯蔵容器から前記試験セルへ前記酸化剤を搬送する酸化剤搬送手段と、
前記試験装置本体と、前記電位計測器と、前記人工海水搬送手段と、前記酸化剤搬送手段とを制御する制御手段と、
を備え、
前記腐食液は、前記試験セルに入れられた前記人工海水に前記酸化剤を加えて作製され、
前記制御手段は、前記試験セルへの酸化剤の搬送を制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項４】
請求項３に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記酸化剤は、次亜塩素酸、次亜塩素酸塩、過酸化水素またはオゾンであることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項５】
請求項１に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される白金電極と、
前記試験セルに設けられ、前記腐食液に浸漬されて配置される参照電極と、
前記白金電極と、前記参照電極と、前記金属試験片とに接続されるポテンショスタットと、
前記試験装置本体と、前記ポテンショスタットと、を制御する制御手段と、
を備え、
前記腐食液は、前記人工海水からなり、
前記制御手段は、前記ポテンショスタットを制御し、前記腐食液に浸漬された前記金属試験片の浸漬電位を、予め自然海水に前記金属試験片と同じ材質で形成された金属電極を浸漬させて求めた基準浸漬電位と同電位にして、前記金属試験片に繰返し荷重を負荷することを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１つに記載の腐食疲労試験装置であって、
前記金属材料は、不働態皮膜を形成する金属材料であることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１つに記載の腐食疲労試験装置であって、
前記基準浸漬電位は、前記自然海水中における藻類が付着した金属電極の浸漬電位に基づいて定められることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項８】
請求項７に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記基準浸漬電位は、前記金属電極に付着した藻類量に基づいて定められることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【請求項９】
請求項７または８に記載の腐食疲労試験装置であって、
前記金属試験片がステンレス鋼で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．６Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であり、前記金属試験片がチタン材料で形成される場合には、前記基準浸漬電位が＋０．７Ｖ ｖｓ. ＳＨＥ（標準水素電極）以上であることを特徴とする腐食疲労試験装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−１１５６４（Ｐ２０１３−１１５６４Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４５７６７（Ｐ２０１１−１４５７６７）
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月３０日（２０１１．６．３０）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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