重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法
【課題】重防食被覆鋼材についてその腐食のメカニズムを考慮して短期間で正確に腐食予測する技術の提供。
【解決手段】鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ’（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法。０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３・・・（１）０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）・・・（２）
【解決手段】鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ’（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法。０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３・・・（１）０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）・・・（２）
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋や河川などの厳しい腐食環境に用いられる重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や海洋などの厳しい腐食環境にさらされる港湾鋼構造物の防食は、港湾構造物が配置される環境によって異なっている。港湾構造物における海中部に配置される部位は電気防食がなされ、干満帯、飛沫帯に配置される部位についてはポリウレタンやポリエチレンなどの重防食が行われる。
このような港湾鋼構造物には20年から50年の耐久性が求められるため、腐食予測に基づいた耐久性の評価をする必要がある。特に、近年ライフサイクルコスト（LCC）を考慮した港湾構造物の設計、維持管理方法が求められており、腐食予測に基づいた重防食被覆鋼材の耐久性評価方法の確立が必要とされている。
【０００３】
鋼構造物の耐久性を評価するための鋼材の寿命予測方法としては、対象となる実構造物又はその実構造物を模擬した構造物における１以上の部位で環境因子の値を測定し、環境因子と腐食量との関係と、その環境因子の測定値とに基づき、腐食量と暴露時間との関係を示すデータを求め、そのデータに基づいて腐食の進行を予測するようにした表面処理鋼材の寿命予測方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、実構造において長時間使用されてきた腐食速度が既知の２種以上の金属の腐食速度を基準に、実環境・実構造体において耐食性が未知な金属（めっき、拡散層、塗膜、有機皮膜、無機皮膜、有機無機複合皮膜などの被覆層を含む）について、短期間の腐食促進試験により実環境・実構造体における未知な金属の腐食速度および耐食時間を精度よく推定することを可能とした金属および被覆金属板の耐食性予測方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１８２２７号公報
【特許文献２】特開２００６−２３４８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
重防食被覆鋼材に対する腐食の進展の形態は、被覆の端部から腐食が徐々に被覆層下へ進展し、また被覆残存部では腐食が生じずに被覆剥離部でのみ腐食が生じるという特殊な腐食進展形態を示す。
しかしながら、特許文献１に開示されたものは、鋼材の全面で腐食が発生することを前提としており、重防食被覆鋼材のように被覆の端部から腐食が進展する場合には適用できない。
また、特許文献２に開示されたものは、被覆が消失した後に鋼材が全面で腐食することを前提としており、重防食被覆鋼材のように被覆残存部では腐食が生じずに被覆剥離部でのみ腐食が生じる場合には適用できない。
【０００６】
このように、重防食被覆鋼材のように特殊な腐食進展形態を生ずるものについて、特殊な腐食のメカニズムを考慮して正確な腐食予測や耐食予測をできる従来技術は存在しない。
重防食被覆鋼材について正確な腐食予測等ができないのは、重防食被覆鋼材のように被覆端部から腐食が進展する腐食進展形態を再現する腐食促進試験方法が確立されていないことに起因しており、このような重防食被覆鋼材についての腐食促進試験方法の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、重防食被覆鋼材についてその腐食のメカニズムを考慮して短期間で正確に腐食予測をするための技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決するため重防食被覆鋼材の腐食形態を再現する腐食促進試験方法の検討を行った。
図１は、重防食被覆鋼材の一例である重防食被覆を行った鋼矢板の継手付近の断面の腐食進行の様子を示す模式図である。
重防食被覆鋼材は、図１に示すように、継手１の近傍に重防食被覆３の被覆端部５が存在し、被覆端部５から継手側に被覆のない鋼材露出部７が存在し、そのさらに先端側が継手内部９となる。
継手１と継手１が組み合っている継手内部９は、水や酸素が浸入しにくく、腐食は抑制される。したがって、重防食被覆鋼材の腐食は、鋼材露出部７および、被覆端部５からの被覆の剥離に伴い被覆層下で生じる。図１の例では、被覆端部５から被覆層下に距離Ｓだけ錆が浸入している状態である。
【０００９】
発明者は、上記のような重防食鋼材について、鋼材露出部７および被覆層下の腐食量と腐食時間との関係を調査した。被覆層下としては、被覆端部５から５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの３箇所で調査した。
調査の結果が図２に示されている。図２のグラフでは、縦軸が腐食量（ｍｍ）であり、横軸が各位置での腐食開始からの経過時間（ｄａｙ）（試験期間−腐食開始時間）である。
図２に示すように、鋼材露出部７では腐食がすぐに進行するが、被覆層下では徐々に腐食が開始され、また、腐食速度は鋼材露出部７で最も大きく、被覆層下では３箇所ともに鋼材露出部の１/２程度であることが判明した。
【００１０】
また、発明者は、鋼材露出部７について、腐食促進試験と暴露試験を行い腐食速度を求めた。図３がその結果を示すグラフであり、縦軸が鋼材露出部の腐食量（ｍｍ）であり、横軸が試験期間（ｄａｙ）である。
鋼材露出部腐食速度は、測定した複数期間での鋼材露出部腐食量の平均値（同じ仕様の試験片複数枚の平均、複数箇所の測定値の平均）を図３のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを腐食速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ａ’ｘと表すことができ、暴露試験がｙ＝ａｘと表すことができる。
【００１１】
また、発明者は、重防食被覆３による被覆層下への錆侵入速度について調査するため、腐食促進試験と暴露試験を行って、被覆層下への錆侵入速度を求めた。図４がその結果を示すグラフであり、縦軸が錆侵入距離（ｍｍ）であり、横軸が試験期間（ｄａｙ）である。また、
錆浸入速度についても腐食速度と同様に、測定した複数期間での錆浸入距離の平均値を図４のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを錆浸入速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ｂ’ｘ−ｂ’ｃ’と表すことができ、暴露試験がｙ＝ｂｘ−ｂｃと表すことができる。ｃ’は腐食促進試験における被覆層下への錆浸入開始までの時間、ｃは暴露試験における被覆層下への錆浸入開始までの時間を表している。
【００１２】
上記の結果から、発明者は重防食被覆鋼材の（１）鋼材露出部腐食速度、（２）被覆層下への錆浸入速度、（３）被覆層下への錆侵入開始までの時間を腐食劣化の代表的な指標とし、実環境におけるこれら（１）（２）の速度比、及び（３）の時間比を保ったまま、それぞれを促進する試験条件を設定することで、的確な腐食促進試験ができるとの知見を得た。
【００１３】
上述のように、実環境での鋼材露出部腐食速度をａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度をｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ（ｙ）とし、腐食促進試験の鋼材露出部腐食速度をａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ’（ｙ）とする。
鋼材露出部腐食速度に着目するとａ’/ａが促進倍率となり、錆浸入速度に着目するとｂ’/ｂが促進倍率となり、また被覆層下への錆侵入開始までの時間に着目するとｃ/ｃ’が促進倍率となる。
ａ’/ａ＝ｂ’/ｂ＝ｃ/ｃ’を満たす腐食促進試験ができれば、その促進試験は実環境での鋼材露出部腐食速度と、錆浸入速度と、錆浸入開始時間の比を保ったまま、それぞれを促進していることとなる。
【００１４】
しかしながら、ａ’/ａ＝ｂ’/ｂ＝ｃ/ｃ’となる腐食促進試験を行うことは難しいので、ａ’/ａ、ｂ’/ｂ、ｃ/ｃ’のばらつきを表す指標として、鋼材露出部腐食速度の促進倍率に対する錆浸入速度の促進倍率ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）、及び鋼材露出部腐食速度の促進倍率に対する錆浸入開始時間の促進倍率ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）を用いることを考えた。
つまり、ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）＝１．０であれば、実環境での鋼材露出部腐食速度と錆浸入速度との比を保った腐食促進試験が行われていることになるが、この値が１．０からどの範囲内にあれば、腐食促進試験として有用であるかについて検討した。
同様に、ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）＝１．０であれば、実環境での鋼材露出部腐食速度と錆浸入開始時間との比を保った腐食促進試験が行われていることになるが、この値が１．０からどの範囲内にあれば、腐食促進試験として有用であるかについて検討した。
【００１５】
図５は、この検討に用いた重防食被覆鋼材の端部付近の腐食後断面のモデルである。
モデルの条件は、鋼材露出部腐食速度ａをａ＝０．２ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂをｂ＝５ｍｍ/ｙ、被覆層下腐食速度ａ／２をａ／２＝０．１ｍｍ/ｙ、錆侵入開始時間ｃをｃ＝０．５ｙ（年）、１０年後とした。重防食被覆鋼材の継手近傍の鋼材露出部の長さは、３〜１０ｍｍ程度存在するが、このモデルでは５ｍｍとした。
このモデルを用いた１０年後の断面モデルにおいて腐食断面積は下式（３）で表される。
Ｓ＝５×ａ×１０＋（１/４）ａ（１０−ｃ）×ｂ（１０−ｃ） ・・・（３）
ここでａ:鋼材露出部腐食速度（ｍｍ/ｙ）、
1/2ａ：被覆層下腐食速度（ｍｍ/ｙ）
ｃ：錆浸入開始時間（ｙ）
上記（３）式に、図５のモデルの数字を入れることにより、図５のモデルの１０年後における腐食断面積は３２．６ｍｍ２となる。
【００１６】
つまり、ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）＝１．０及びｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）＝１．０となるような腐食促進試験を行った場合には、腐食断面積が３２．６ｍｍ２となる。
ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）の値を、０．１から１．９まで変化させ、またｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）の値を０．１から１０まで変化させたときの前記モデルの腐食断面積がどのように変化するかを求め、それを表１に整理した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
さらに、表１に基づいて、相対誤差を求めたものを表２に示す。
なお、相対誤差を示した表２の数値は下式で求めることができる。
［表２の数値］＝｜（［表１の数値］−３２．６）/３２．６×１００｜
【００１９】
【表２】
【００２０】
港湾鋼構造物の耐久性評価は重防食被覆鋼材の断面２次モーメントから求められ、直接腐食断面積から求めるものではないが、腐食断面積を相対誤差３０％以下で予測できることは耐久性評価において有用である。
そこで、腐食断面積を相対誤差３０％以下で予測できるｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）及びｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）の値を表２から読み取ると、０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３、且つ０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）となる。逆に言えば、０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３、且つ０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）のとき、腐食断面積の相対誤差が３０％以下となることが分かる。
【００２１】
本発明は以上のような実験に基づいて得られて知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００２２】
（１）本発明に係る重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法は、被覆端部をもつ重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法であって、
重防食被覆鋼材試験片の実環境での暴露試験を行って鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ’（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすことを特徴とするものである。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
【００２３】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記腐食促進試験における試験条件は、塩水噴霧、乾燥および湿潤の過程を含む一連の過程を繰り返すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、被覆端部をもつ重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法であって、重防食被覆鋼材試験片の実環境での暴露試験を行って鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすようにしたので、短期間でより正確な重防食被覆鋼材の腐食予測をすることができ、正確な耐久性評価が可能になる。
。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】重防食被覆鋼材の一例である重防食被覆を行った鋼矢板の継手付近の断面の腐食進行の様子を示す模式図である。
【図２】重防食被覆鋼材の鋼材露出部および被覆層下の腐食速度を示すグラフである。
【図３】重防食被覆鋼材の鋼材露出部の腐食速度を示すグラフである。
【図４】重防食被覆鋼材の被覆層下への錆侵入速度と錆侵入開始時間を示すグラフである。
【図５】重防食被覆鋼材の端部付近の１０年後の腐食後断面のモデルである。
【図６】本実施の形態における重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法における腐食試験条件抽出から本試験実施まで流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例で用いた重防食被覆鋼材小型試験片の模式図である。
【図８】本発明の実施例の予備的腐食促進試験で用いた試験条件の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本実施の形態の重防食被覆鋼材の腐食促進試験は、海洋環境で生じる重防食被覆鋼材の劣化形態として、鋼材露出部の腐食速度と被覆層下への錆浸入速度を代表的な評価指標とした。本発明の重防食被覆鋼材の腐食促進試験条件抽出から本試験実施までのフローを図６に基づいて説明する。
【００２７】
本実施の形態に係る腐食促進試験方法は、図６のフローチャートに示されるように、重防食被覆鋼材試験片の実環境である海洋環境で暴露試験を行う海洋暴露試験工程（Ｓ１）と、海洋暴露試験工程で用いたのと同様の重防食被覆鋼材試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行う予備的腐食促進試験工程（Ｓ２）と、複数期間における海洋暴露試験および予備的腐食試験での鋼材露出部の腐食量、錆浸入量を測定する予備的腐食評価工程（Ｓ３）と、海洋暴露試験および予備的腐食試験での鋼材露出部の腐食速度、錆浸入速度、被覆層下への錆浸入開始時間を算出する腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出工程（Ｓ４）と、海洋暴露試験における鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）と、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）と、予備的腐食促進試験における複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）について下式（１）及び（２）を満たす試験条件を抽出する促進試験条件抽出工程（Ｓ５）と、抽出された試験条件で腐食促進試験を実施する腐食促進試験工程（Ｓ６）と、評価をする評価工程（Ｓ７）とを備えている。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
以下、用語の意味及び各工程を詳細に説明する。
【００２８】
重防食被覆鋼材とは、海洋や河川などの厳しい腐食環境にさらされる港湾などにおけるポリウレタンやポリエチレンなどの有機被覆を施した鋼矢板、鋼管矢板、鋼管杭などである。これら重防食被覆は２ｍｍ以上の厚膜であり、鋼材の腐食は被覆の健全部では生じない。腐食は被覆端部近傍の鋼材露出部や被覆の剥離に伴い被覆下で生じる。
【００２９】
＜実環境暴露試験工程（Ｓ１）＞
実環境暴露試験工程（Ｓ１）は、複数種の重防食被覆小型試験片を用いた海洋暴露試験を行う工程であり、海洋環境での重防食被覆鋼材の鋼材露出部の腐食速度、錆浸入速度を把握するために行う。
重防食被覆小型試験片の被覆の種類は試験の汎用性を確認するため複数種類で行うのが好ましく、試験の汎用性向上のため３種類以上で行うことがより好ましい。また、各種類ごとに複数枚の試験片を用いて行うのがより好ましい。
重防食被覆小型試験片の形状は、重防食被覆端部および鋼材露出部をもつものを用いる。例えば、１００ｍｍ角の試験片を用いる場合には、中央部に幅２０ｍｍ程度の鋼材露出部を設け、他の部分を所定の有機被覆層で覆ったものが一例として挙げられる。
このような重防食被覆小型試験片を海上部、干満帯、飛沫帯などに暴露して腐食進展形態を観察する。暴露試験は、腐食速度を求めるため複数期間で行う必要がある。期間については被覆端部からの剥離と被覆層下の腐食が確認できる程度の期間が必要であり、例えば１年から３年程度である。
【００３０】
＜予備的腐食促進試験工程（Ｓ２）＞
予備的腐食促進試験工程（Ｓ２）は、（Ｓ１）と同様の重防食被覆小型試験片を用いて腐食促進試験を予備的に行う工程であり、海洋環境での重防食被覆鋼材の鋼材露出部の腐食速度、錆浸入速度と等しい比で促進する試験条件を抽出するために行う予備的試験である。
腐食促進試験の方法は特に限定されるものではないが塩水、乾湿繰返しが与えられるサイクル試験が実環境を模擬する点で好ましい。腐食促進試験条件決定のため、サイクルのパターンや各過程の比率を変えるなど複数の条件で行うことが望ましく、比較のため３種類以上で行うことが望ましい。
腐食促進試験は腐食速度を求めるため複数期間で行う必要がある。試験期間は特に限定されるものではないが、端部からの剥離と被覆層下の腐食が確認できる程度の期間が必要であり、例えば１ヶ月から６ヶ月程度である。
【００３１】
＜予備的腐食評価工程（Ｓ３）＞
予備的腐食評価工程（Ｓ３）は、海洋暴露試験および予備的腐食促進試験における鋼材露出部腐食量、錆浸入距離を測定する工程である。
鋼材の腐食量は、試験後に重防食被覆や腐食生成物などを取り除き、ノギスやレーザー変位計などを用いて板厚を測定し、この測定値と試験前の重防食被覆を施す前の板厚との差から求めることが出来る。
また、錆浸入距離は、試験前に試験片端部から被覆端部の距離を測定し、試験後に重防食被覆を取り除いた後、試験前に測定した被覆の端部位置から錆浸入位置までの距離を直接または写真撮影後写真上でノギスなどを用いて測定することが出来る。
腐食量及び錆浸入距離のいずれの計測においても、複数箇所において計測するのが好ましい。
【００３２】
＜腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出工程（Ｓ４）＞
腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出工程（Ｓ４）は、（Ｓ３）の測定結果から海洋暴露試験および腐食促進試験での鋼材露出部における腐食速度、錆浸入速度及び錆浸入開始時間を算出する工程である。海洋暴露試験結果も腐食促進試験結果も同様に評価する。
鋼材露出部腐食速度は、（Ｓ３）で測定した複数期間での鋼材露出部腐食量の平均値（同じ仕様の試験片複数枚の平均、複数箇所の測定値の平均）を、前述した図３のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを腐食速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ａ’ｘと表すことができ、暴露試験がｙ＝ａｘと表すことができる。
錆浸入速度についても同様に、（Ｓ３）で測定した複数期間での錆浸入距離の平均値を図４のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを錆浸入速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ｂ’ｘ−ｂ’ｃ’と表すことができ、暴露試験がｙ＝ｂｘ−ｂｃと表すことができる。
錆浸入開始時間は、試験開始から被覆層下に実際に錆が発生するまでの時間とする。
【００３３】
＜促進試験条件抽出工程（Ｓ５）＞
促進試験条件抽出工程（Ｓ５）は、（Ｓ４）で求めた複数種の海洋暴露試験と腐食促進試験での鋼材露出部腐食速度、錆浸入速度を比較し、腐食促進試験条件を抽出する工程である。具体的には以下のように行う。
海洋暴露試験における鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）及び被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ（ｙ）と、予備的腐食促進試験における複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）及び被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ’（ｙ）についてｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）及びｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）を計算する。
【００３４】
抽出する試験条件として、下式（１）及び（２）を満たすものとする。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
上記（１）式、（２）式を満たす腐食促進試験は、鋼材露出部の腐食量が海洋暴露試験の場合と同等であった場合、腐食断面積の海洋暴露試験での結果との相対誤差が３０％以下となり、重防食被覆鋼材の耐久性評価として有用である。
一方、上記（１）式、（２）式を満たさない腐食促進試験の場合、腐食断面積が海洋暴露試験における結果と相対誤差で３０％より大きくなり、海洋環境における耐久性を評価する腐食促進試験として必ずしも適当とは言えない。
【００３５】
また、（Ｓ１）、（Ｓ２）で用いたいずれの重防食被覆種においても（１）式及び（２）式を満たす条件を抽出することにより、試験の汎用性を高め新規材料の有用な評価方法として用いることができる。
なお、得られた腐食促進試験における促進倍率は、複数種の試験片における鋼材露出部腐食速度の促進倍率の平均値とする。
ここで複数の予備的促進試験において（１）式及び（２）式の条件を満たすものがあった場合には腐食断面積に及ぼす影響が大きい（１）式がより１．０に近いものを腐食促進試験条件とする。
逆に、（１）式及び（２）式を満たす条件が無かった場合は、何れの条件も選択せずに、他の条件を設定して、再度、予備的促進試験工程（Ｓ２）を行う。
【００３６】
＜腐食促進試験工程（Ｓ６）＞
腐食促進試験工程（Ｓ６）は、評価対象とする重防食被覆小型試験片の腐食促進試験を行う工程である。重防食被覆小型試験片としては、（Ｓ１）、（Ｓ２）で用いたものと同様の試験片を用いる。また、試験条件は、（Ｓ５）で抽出した試験条件とする。
試験期間は腐食速度や錆浸入速度を求めるため複数期間で行う必要があり、被覆端部からの剥離と被覆層下の腐食が確認できる程度の期間が必要であり、例えば１ヶ月から６ヶ月程度である。
【００３７】
＜腐食評価工程（Ｓ７）＞
腐食評価工程（Ｓ７）は、重防食被覆小型試験片の腐食評価を行う工程である。腐食評価は鋼材露出部の腐食速度、被覆層下への錆浸入速度、被覆層下の腐食速度、及び被覆層下への錆侵入開始時間から行う。
鋼材露出部の腐食速度、被覆層下への錆浸入速度は（Ｓ３）、（Ｓ４）と同様に求める。また、被覆層下の腐食速度は複数期間での、被覆端部からの距離毎の腐食量の平均値を、図３に示したのと同様にプロットして、最小二乗法によって原点を通る回帰直線をもとめ、その傾きを腐食速度とする。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の腐食促進試験方法によれば、海洋などの実環境で起きる重防食被覆鋼材の腐食形態を正確に再現するものであり、それによって重防食被覆鋼材のより正確な耐久性評価を可能にするものである。
【００３９】
本発明の実施例について以下に説明する。
【実施例】
【００４０】
＜試験片に用いた鋼板＞
海洋暴露試験、腐食促進試験ともに、スチールグリッドブラストにより表面を十点平均粗さで５０μｍ程度にしたサイズ１００ｍｍ×ｌ００ｍｍ×６ｍｍの熱延鋼板（素地鋼材）（ＪＩＳ ＳＳ４００）を試験片として用いた
【００４１】
＜板厚測定方法＞
レーザー変位計を用いて鋼板の板厚測定を行った。被覆面を上にして、全面を１ｍｍ間隔で測定した。測定にあたっては、試験前後で試験片の位置（各測定点）がずれないようにレーザー変位計のステージに専用治具を取り付け、水平方向に対して常に同じ位置で板厚を測定できるようにした。試験後は被覆剥離後に酸洗して錆を完全に除去した後同様に測定し、試験前後での板厚減少量を求めた。
【００４２】
＜重防食被覆＞
前記鋼板に以下の３種類の重防食被覆を施した。重防食被覆を施す前に前記鋼板中央部に２０ｍｍ幅のビニールテープを鋼板表面上端から下端まで張り、鋼板露出部とする箇所を作った。重防食被覆は２種類のポリウレタン被覆と１種類のポリエチレン被覆を行った。
ポリウレタン被覆鋼板（以下、「ＰＵ−Ａ」と表記する）は、ポリウレタン樹脂２液硬化タイプのプライマー（第一工業製薬株式会社製「パーマガード３３１」）を平均膜厚５０μｍとなるようスプレー塗装し、常温で２４時間乾燥後、ポリウレタン樹脂（第一工業製薬株式会社製「パーマガード１３７」）を３．０ｍｍ塗装した。塗装後、常温で７日間で硬化させた。
【００４３】
もう一つのポリウレタン被覆鋼板（以下、「ＰＵ−Ｂ」と表記する）は、エポキシ樹脂２液硬化タイプのプライマー（日本ペイント製Ｕ−１００１プライマー）をエアレススプレーで平均膜厚５０μｍ塗布し２４時間常温で乾燥した。その後ポリウレタン（日本ペイント製Ｕ−１００１−Ｓ１）をエアレススプレーで３．０ｍｍ塗布し、７日間養生した。
【００４４】
ポリエチレン被覆鋼板（以下、「ＰＥ」と表記する）は、エポキシ樹脂２液硬化タイプのプライマー（ジャパンエポキシレジン製ＪＥＲ８２８：Ｂ００２＝１０：５）をガラス棒を用いて５０μｍ塗布し、１２０℃×８．５分で予備硬化させた。次に０．３mm接着性ポリエチレン(三井化学製、ＮＥ０６０)と１．９ｍｍポリエチレン(日本ポリケム製)を積層し、ホットプレスで１８０℃×１０分間、０．１Ｍｐａの圧下で圧着し、その後空冷した。
【００４５】
前記重防食被覆を施した後、鋼板表面中央部２０ｍｍ幅で張ったビニールテープを鋼材表面から剥がすため、２０ｍｍ幅のビニールテープ端部上の重防食被覆をカッターで切り、重防食被覆を剥がし、鋼材露出部と被覆端部を作成した。作成した試験片の模式図を図７に示す。鋼材露出部作成後、重防食被覆端部の鋼板端面からの距離をノギスで測定し、後述する錆浸入距離測定に用いた。
【００４６】
＜海洋暴露試験＞
海洋暴露試験として前記重防食被覆鋼板小型試験片を千葉県東京湾内の暴露試験場内に暴露した。１年、２年後、３年後に回収した。
【００４７】
＜予備的腐食促進試験＞
腐食促進試験として、塩水噴霧試験および乾湿繰り返し試験を行った。試験条件は、以下の表３に示す６条件で行った。各試験の試験フローを図８（ａ）〜（ｆ）に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
試験条件１は、図８（ａ）に示すように、常時の塩水噴霧試験であり、ＪＩＳ Ｚ２３７１に従い５％ＮａＣｌ水溶液を用い、雰囲気温度３５℃で行った。
試験条件２は、図８（ｂ）に示すように、ＪＡＳＯ Ｍ６０９−９１に従い塩水噴霧過程を２時間行い、次に乾燥過程を４時間行い、その後湿潤過程を２時間行い、合計８時間を１サイクルとし、これを後述する試験期間だけ複数サイクル繰り返した。塩水噴霧過程では５％ＮａＣｌ水溶液を用い、雰囲気温度３５℃で試験を行った。乾燥過程では試験槽内を雰囲気温度６０℃、相対湿度４０％以下に維持し、湿潤過程では同様に雰囲気温度５０℃、相対湿度６５％以上に維持した。
【００５０】
試験条件３〜５は、試験条件２の各過程の条件は同じとし、サイクルの時間を変更したものである。試験条件３は、図８（ｃ）に示すように、塩水噴霧過程を３時間行い、次に乾燥過程を４時間行い、その後湿潤過程を１時間行い、合計８時間を１サイクルとした。
試験条件４は、図８（ｄ）に示すように、塩水噴霧過程を２．５時間行い、次に乾燥過程を３時間行い、その後湿潤過程を２．５時間行い、合計８時間を１サイクルとした。
試験条件５は、図８（ｅ）に示すように、塩水噴霧過程を１．５時間行い、次に乾燥過程を３時間行い、その後湿潤過程を１．５時間行い、合計６時間を１サイクルとした。これを後述する試験期間だけ複数サイクル繰り返した。
試験条件６は、図８（ｆ）に示すように、各過程の条件は試験条件２と同じとし、サイクルのパターンを変更した。すなわち、塩水噴霧過程を２時間行い、次に乾燥過程を２時間行い、次に湿潤過程を２時間行い、その後乾燥過程を２時間行い、合計８時間を１サイクルとした。
以上の試験条件１〜６を、下記の試験期間だけ複数サイクル繰り返した。
試験期間は６０日、９０日、１２０日の３期間で実施した。
【００５１】
＜腐食量、錆浸入距離測定＞
回収した３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて、重防食被覆層を除去し、鋼板表面に被覆端部位置をマーキングした。マーキングした鋼板被覆端部位置からの錆浸入距離をノギスで測定し、平均値を求めた。その後、酸洗して錆を完全に除去した後レーザー変位計で鋼材の板厚を測定し、腐食量を求めた。
【００５２】
＜腐食速度、錆浸入速度、錆浸入開始時間算出＞
３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて計測された鋼材腐食量の各期間ごとの平均値に基づいて、図３に示した方法により、海洋暴露試験及び腐食促進試験のそれぞれについて鋼材露出部腐食速度を求めた。
また、同様に３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて計測された錆浸入距離の各期間ごとの平均値に基づいて図４に示した方法により、海洋暴露試験及び腐食促進試験のそれぞれについて錆侵入速度を求めた。
さらに、同様に３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて計測された錆浸入開始までの時間を平均することで、錆侵入開始時間を求めた。
【００５３】
＜腐食促進試験の試験条件抽出＞
３種類の重防食被覆鋼材小型試験片の海洋暴露試験、及び６種類の腐食促進試験における鋼材露出部腐食速度、錆侵入速度、錆浸入開始時間、前述したｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）、ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）の値、及び各促進倍率を表４に示す。
【００５４】
【表４】
【００５５】
３種類の重防食被覆ＰＵ−Ａ、ＰＵ−Ｂ、ＰＥ全てにおいて、０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３及び０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）を満たした試験条件は、試験条件３であった。この試験条件の促進倍率に関しては、鋼材露出部腐食速度に関する促進倍率の平均値が、９．３であることから、促進倍率としては９．３とした。この理由は、この試験条件における錆浸入速度に関する促進倍率の平均値が９．７であり、また錆浸入開始時間に関する促進倍率の平均値が７．６となり、鋼材露出部腐食速度と異なる値となっているため、どの促進倍率を採用するかが問題となるが、鋼材の断面欠損を生ずる鋼材断面方向の腐食の方が断面性能への影響の大きいことから、鋼材断面方向への腐食に直接関連する鋼材露出部腐食速度に関する促進倍率を採用したものである。
【００５６】
＜腐食促進試験＞
前記ＰＵ−Ａの重防食被覆鋼材におけるポリウレタン被覆厚を１．０ｍｍとしたものを劣化速度未知の材料の例として用いて、本発明の腐食促進試験として前記試験条件３の試験を行った。
比較例として前記試験条件２の試験を行った。比較例は鋼材露出部腐食量のみを暴露試験と比較検討し、促進倍率を求めたものの例とした。試験期間は、それぞれ６０日、９０日、１２０日実施した。
また、腐食促進試験の妥当性確認のため条件抽出のために行った際と同様の海洋暴露試験を行った。試験期間は１、２、３年とした。腐食促進試験の妥当性評価は３年後の暴露試験における鋼材露出部腐食量と錆浸入距離とそれぞれの腐食促進試験結果から予測される３年後の鋼材露出部腐食量と錆浸入距離の比較で行った。
【００５７】
＜腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出＞
前記予備的腐食促進試験時と同様に鋼材露出部腐食速度、錆浸入速度及び錆浸入開始時間を算出した。結果を表５に示す。
【００５８】
【表５】
【００５９】
＜腐食速度、錆浸入速度予測＞
本発明の方法で設定した試験条件３の試験と比較例として実施した試験条件２の試験から予測される３年後の結果と、海洋暴露試験における３年後の結果との比較を表６に示す。
【００６０】
【表６】
【００６１】
試験条件３の試験においては促進倍率が9.3倍であったことから、鋼材露出部腐食速度、錆浸入速度とも1/9.3倍し、３年後の値を求めた。鋼材露出部腐食量の予測値は下式（４）から求めた。
ｙ＝（a’/k）t・・・・・・ （４）
ここでｙ：鋼材露出部腐食量（ｍｍ）、a’：腐食促進試験（試験条件３）の鋼材露出部腐食速度（ｍｍ/ｙ）、k：促進倍率（9.3倍）、ｔ:経過時間（年）
【００６２】
また、錆浸入距離ｌの予測値は下式（５）から求めた。
ｌ=(b’/k)t-b’c’・・・・・・ （５）
ここでｌ：錆浸入距離（ｍｍ）、b’：腐食促進試験（条件３）の錆浸入速度（ｍｍ/ｙ）、k：促進倍率（9.3倍）、t:経過時間（年）、c’：腐食促進試験（条件３）の錆浸入開始時間（ｙ）
【００６３】
一方、比較例として行った試験条件２の試験においては、鋼材露出部腐食量が３年後の海洋暴露試験と同じ値となったときの錆浸入距離を求めた。錆浸入距離ｌ２は下式（６）から求めた。
ｌ2＝b2’t(0.49)-b2’c2’・・・・ （６）
ここでｌ2：錆浸入距離（ｍｍ）、b2’：腐食促進試験（条件２）の錆浸入速度（ｍｍ/ｙ）、t(0.49)：腐食促進試験（条件２）で鋼材露出部腐食量が0.49mmとなる時間（0.38）（ｙ）、c2’：腐食促進試験（条件２）の鋼材露出部腐食速度（ｍｍ/ｙ）
【００６４】
表６に示すように、試験条件３の試験結果から得られた３年後の予測値の相対誤差が、鋼材露出部腐食量で８％、錆浸入距離で４％であり、予測値が適切であることが確認できた。
一方、比較例条件２から得られた３年後の予測値では、鋼材露出部を同じ値であると仮定しても錆浸入距離で相対誤差が３９％あり、重防食被覆鋼材の腐食形態を再現できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の重防食被覆鋼材の腐食促進試験により、現在使用されている重防食被覆鋼材の寿命予測のための腐食量予測や新規被覆材料開発のための評価を短期間に正確に行うことが出来、有効な港湾設備の設計や維持管理計画に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 継手
３ 重防食被覆
５ 被覆端部
７ 鋼材露出部
９ 継手内部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、海洋や河川などの厳しい腐食環境に用いられる重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川や海洋などの厳しい腐食環境にさらされる港湾鋼構造物の防食は、港湾構造物が配置される環境によって異なっている。港湾構造物における海中部に配置される部位は電気防食がなされ、干満帯、飛沫帯に配置される部位についてはポリウレタンやポリエチレンなどの重防食が行われる。
このような港湾鋼構造物には20年から50年の耐久性が求められるため、腐食予測に基づいた耐久性の評価をする必要がある。特に、近年ライフサイクルコスト（LCC）を考慮した港湾構造物の設計、維持管理方法が求められており、腐食予測に基づいた重防食被覆鋼材の耐久性評価方法の確立が必要とされている。
【０００３】
鋼構造物の耐久性を評価するための鋼材の寿命予測方法としては、対象となる実構造物又はその実構造物を模擬した構造物における１以上の部位で環境因子の値を測定し、環境因子と腐食量との関係と、その環境因子の測定値とに基づき、腐食量と暴露時間との関係を示すデータを求め、そのデータに基づいて腐食の進行を予測するようにした表面処理鋼材の寿命予測方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
また、実構造において長時間使用されてきた腐食速度が既知の２種以上の金属の腐食速度を基準に、実環境・実構造体において耐食性が未知な金属（めっき、拡散層、塗膜、有機皮膜、無機皮膜、有機無機複合皮膜などの被覆層を含む）について、短期間の腐食促進試験により実環境・実構造体における未知な金属の腐食速度および耐食時間を精度よく推定することを可能とした金属および被覆金属板の耐食性予測方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３１８２２７号公報
【特許文献２】特開２００６−２３４８０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
重防食被覆鋼材に対する腐食の進展の形態は、被覆の端部から腐食が徐々に被覆層下へ進展し、また被覆残存部では腐食が生じずに被覆剥離部でのみ腐食が生じるという特殊な腐食進展形態を示す。
しかしながら、特許文献１に開示されたものは、鋼材の全面で腐食が発生することを前提としており、重防食被覆鋼材のように被覆の端部から腐食が進展する場合には適用できない。
また、特許文献２に開示されたものは、被覆が消失した後に鋼材が全面で腐食することを前提としており、重防食被覆鋼材のように被覆残存部では腐食が生じずに被覆剥離部でのみ腐食が生じる場合には適用できない。
【０００６】
このように、重防食被覆鋼材のように特殊な腐食進展形態を生ずるものについて、特殊な腐食のメカニズムを考慮して正確な腐食予測や耐食予測をできる従来技術は存在しない。
重防食被覆鋼材について正確な腐食予測等ができないのは、重防食被覆鋼材のように被覆端部から腐食が進展する腐食進展形態を再現する腐食促進試験方法が確立されていないことに起因しており、このような重防食被覆鋼材についての腐食促進試験方法の開発が望まれている。
【０００７】
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、重防食被覆鋼材についてその腐食のメカニズムを考慮して短期間で正確に腐食予測をするための技術を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記の課題を解決するため重防食被覆鋼材の腐食形態を再現する腐食促進試験方法の検討を行った。
図１は、重防食被覆鋼材の一例である重防食被覆を行った鋼矢板の継手付近の断面の腐食進行の様子を示す模式図である。
重防食被覆鋼材は、図１に示すように、継手１の近傍に重防食被覆３の被覆端部５が存在し、被覆端部５から継手側に被覆のない鋼材露出部７が存在し、そのさらに先端側が継手内部９となる。
継手１と継手１が組み合っている継手内部９は、水や酸素が浸入しにくく、腐食は抑制される。したがって、重防食被覆鋼材の腐食は、鋼材露出部７および、被覆端部５からの被覆の剥離に伴い被覆層下で生じる。図１の例では、被覆端部５から被覆層下に距離Ｓだけ錆が浸入している状態である。
【０００９】
発明者は、上記のような重防食鋼材について、鋼材露出部７および被覆層下の腐食量と腐食時間との関係を調査した。被覆層下としては、被覆端部５から５ｍｍ、１０ｍｍ、１５ｍｍの３箇所で調査した。
調査の結果が図２に示されている。図２のグラフでは、縦軸が腐食量（ｍｍ）であり、横軸が各位置での腐食開始からの経過時間（ｄａｙ）（試験期間−腐食開始時間）である。
図２に示すように、鋼材露出部７では腐食がすぐに進行するが、被覆層下では徐々に腐食が開始され、また、腐食速度は鋼材露出部７で最も大きく、被覆層下では３箇所ともに鋼材露出部の１/２程度であることが判明した。
【００１０】
また、発明者は、鋼材露出部７について、腐食促進試験と暴露試験を行い腐食速度を求めた。図３がその結果を示すグラフであり、縦軸が鋼材露出部の腐食量（ｍｍ）であり、横軸が試験期間（ｄａｙ）である。
鋼材露出部腐食速度は、測定した複数期間での鋼材露出部腐食量の平均値（同じ仕様の試験片複数枚の平均、複数箇所の測定値の平均）を図３のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを腐食速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ａ’ｘと表すことができ、暴露試験がｙ＝ａｘと表すことができる。
【００１１】
また、発明者は、重防食被覆３による被覆層下への錆侵入速度について調査するため、腐食促進試験と暴露試験を行って、被覆層下への錆侵入速度を求めた。図４がその結果を示すグラフであり、縦軸が錆侵入距離（ｍｍ）であり、横軸が試験期間（ｄａｙ）である。また、
錆浸入速度についても腐食速度と同様に、測定した複数期間での錆浸入距離の平均値を図４のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを錆浸入速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ｂ’ｘ−ｂ’ｃ’と表すことができ、暴露試験がｙ＝ｂｘ−ｂｃと表すことができる。ｃ’は腐食促進試験における被覆層下への錆浸入開始までの時間、ｃは暴露試験における被覆層下への錆浸入開始までの時間を表している。
【００１２】
上記の結果から、発明者は重防食被覆鋼材の（１）鋼材露出部腐食速度、（２）被覆層下への錆浸入速度、（３）被覆層下への錆侵入開始までの時間を腐食劣化の代表的な指標とし、実環境におけるこれら（１）（２）の速度比、及び（３）の時間比を保ったまま、それぞれを促進する試験条件を設定することで、的確な腐食促進試験ができるとの知見を得た。
【００１３】
上述のように、実環境での鋼材露出部腐食速度をａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度をｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ（ｙ）とし、腐食促進試験の鋼材露出部腐食速度をａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ’（ｙ）とする。
鋼材露出部腐食速度に着目するとａ’/ａが促進倍率となり、錆浸入速度に着目するとｂ’/ｂが促進倍率となり、また被覆層下への錆侵入開始までの時間に着目するとｃ/ｃ’が促進倍率となる。
ａ’/ａ＝ｂ’/ｂ＝ｃ/ｃ’を満たす腐食促進試験ができれば、その促進試験は実環境での鋼材露出部腐食速度と、錆浸入速度と、錆浸入開始時間の比を保ったまま、それぞれを促進していることとなる。
【００１４】
しかしながら、ａ’/ａ＝ｂ’/ｂ＝ｃ/ｃ’となる腐食促進試験を行うことは難しいので、ａ’/ａ、ｂ’/ｂ、ｃ/ｃ’のばらつきを表す指標として、鋼材露出部腐食速度の促進倍率に対する錆浸入速度の促進倍率ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）、及び鋼材露出部腐食速度の促進倍率に対する錆浸入開始時間の促進倍率ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）を用いることを考えた。
つまり、ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）＝１．０であれば、実環境での鋼材露出部腐食速度と錆浸入速度との比を保った腐食促進試験が行われていることになるが、この値が１．０からどの範囲内にあれば、腐食促進試験として有用であるかについて検討した。
同様に、ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）＝１．０であれば、実環境での鋼材露出部腐食速度と錆浸入開始時間との比を保った腐食促進試験が行われていることになるが、この値が１．０からどの範囲内にあれば、腐食促進試験として有用であるかについて検討した。
【００１５】
図５は、この検討に用いた重防食被覆鋼材の端部付近の腐食後断面のモデルである。
モデルの条件は、鋼材露出部腐食速度ａをａ＝０．２ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂをｂ＝５ｍｍ/ｙ、被覆層下腐食速度ａ／２をａ／２＝０．１ｍｍ/ｙ、錆侵入開始時間ｃをｃ＝０．５ｙ（年）、１０年後とした。重防食被覆鋼材の継手近傍の鋼材露出部の長さは、３〜１０ｍｍ程度存在するが、このモデルでは５ｍｍとした。
このモデルを用いた１０年後の断面モデルにおいて腐食断面積は下式（３）で表される。
Ｓ＝５×ａ×１０＋（１/４）ａ（１０−ｃ）×ｂ（１０−ｃ） ・・・（３）
ここでａ:鋼材露出部腐食速度（ｍｍ/ｙ）、
1/2ａ：被覆層下腐食速度（ｍｍ/ｙ）
ｃ：錆浸入開始時間（ｙ）
上記（３）式に、図５のモデルの数字を入れることにより、図５のモデルの１０年後における腐食断面積は３２．６ｍｍ２となる。
【００１６】
つまり、ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）＝１．０及びｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）＝１．０となるような腐食促進試験を行った場合には、腐食断面積が３２．６ｍｍ２となる。
ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）の値を、０．１から１．９まで変化させ、またｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）の値を０．１から１０まで変化させたときの前記モデルの腐食断面積がどのように変化するかを求め、それを表１に整理した。
【００１７】
【表１】
【００１８】
さらに、表１に基づいて、相対誤差を求めたものを表２に示す。
なお、相対誤差を示した表２の数値は下式で求めることができる。
［表２の数値］＝｜（［表１の数値］−３２．６）/３２．６×１００｜
【００１９】
【表２】
【００２０】
港湾鋼構造物の耐久性評価は重防食被覆鋼材の断面２次モーメントから求められ、直接腐食断面積から求めるものではないが、腐食断面積を相対誤差３０％以下で予測できることは耐久性評価において有用である。
そこで、腐食断面積を相対誤差３０％以下で予測できるｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）及びｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）の値を表２から読み取ると、０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３、且つ０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）となる。逆に言えば、０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３、且つ０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）のとき、腐食断面積の相対誤差が３０％以下となることが分かる。
【００２１】
本発明は以上のような実験に基づいて得られて知見に基づいてなされたものであり、具体的には以下の構成からなるものである。
【００２２】
（１）本発明に係る重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法は、被覆端部をもつ重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法であって、
重防食被覆鋼材試験片の実環境での暴露試験を行って鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ’（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすことを特徴とするものである。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
【００２３】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記腐食促進試験における試験条件は、塩水噴霧、乾燥および湿潤の過程を含む一連の過程を繰り返すことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
本発明においては、被覆端部をもつ重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法であって、重防食被覆鋼材試験片の実環境での暴露試験を行って鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすようにしたので、短期間でより正確な重防食被覆鋼材の腐食予測をすることができ、正確な耐久性評価が可能になる。
。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】重防食被覆鋼材の一例である重防食被覆を行った鋼矢板の継手付近の断面の腐食進行の様子を示す模式図である。
【図２】重防食被覆鋼材の鋼材露出部および被覆層下の腐食速度を示すグラフである。
【図３】重防食被覆鋼材の鋼材露出部の腐食速度を示すグラフである。
【図４】重防食被覆鋼材の被覆層下への錆侵入速度と錆侵入開始時間を示すグラフである。
【図５】重防食被覆鋼材の端部付近の１０年後の腐食後断面のモデルである。
【図６】本実施の形態における重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法における腐食試験条件抽出から本試験実施まで流れを示すフローチャートである。
【図７】本発明の実施例で用いた重防食被覆鋼材小型試験片の模式図である。
【図８】本発明の実施例の予備的腐食促進試験で用いた試験条件の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本実施の形態の重防食被覆鋼材の腐食促進試験は、海洋環境で生じる重防食被覆鋼材の劣化形態として、鋼材露出部の腐食速度と被覆層下への錆浸入速度を代表的な評価指標とした。本発明の重防食被覆鋼材の腐食促進試験条件抽出から本試験実施までのフローを図６に基づいて説明する。
【００２７】
本実施の形態に係る腐食促進試験方法は、図６のフローチャートに示されるように、重防食被覆鋼材試験片の実環境である海洋環境で暴露試験を行う海洋暴露試験工程（Ｓ１）と、海洋暴露試験工程で用いたのと同様の重防食被覆鋼材試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行う予備的腐食促進試験工程（Ｓ２）と、複数期間における海洋暴露試験および予備的腐食試験での鋼材露出部の腐食量、錆浸入量を測定する予備的腐食評価工程（Ｓ３）と、海洋暴露試験および予備的腐食試験での鋼材露出部の腐食速度、錆浸入速度、被覆層下への錆浸入開始時間を算出する腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出工程（Ｓ４）と、海洋暴露試験における鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）と、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）と、予備的腐食促進試験における複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）について下式（１）及び（２）を満たす試験条件を抽出する促進試験条件抽出工程（Ｓ５）と、抽出された試験条件で腐食促進試験を実施する腐食促進試験工程（Ｓ６）と、評価をする評価工程（Ｓ７）とを備えている。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
以下、用語の意味及び各工程を詳細に説明する。
【００２８】
重防食被覆鋼材とは、海洋や河川などの厳しい腐食環境にさらされる港湾などにおけるポリウレタンやポリエチレンなどの有機被覆を施した鋼矢板、鋼管矢板、鋼管杭などである。これら重防食被覆は２ｍｍ以上の厚膜であり、鋼材の腐食は被覆の健全部では生じない。腐食は被覆端部近傍の鋼材露出部や被覆の剥離に伴い被覆下で生じる。
【００２９】
＜実環境暴露試験工程（Ｓ１）＞
実環境暴露試験工程（Ｓ１）は、複数種の重防食被覆小型試験片を用いた海洋暴露試験を行う工程であり、海洋環境での重防食被覆鋼材の鋼材露出部の腐食速度、錆浸入速度を把握するために行う。
重防食被覆小型試験片の被覆の種類は試験の汎用性を確認するため複数種類で行うのが好ましく、試験の汎用性向上のため３種類以上で行うことがより好ましい。また、各種類ごとに複数枚の試験片を用いて行うのがより好ましい。
重防食被覆小型試験片の形状は、重防食被覆端部および鋼材露出部をもつものを用いる。例えば、１００ｍｍ角の試験片を用いる場合には、中央部に幅２０ｍｍ程度の鋼材露出部を設け、他の部分を所定の有機被覆層で覆ったものが一例として挙げられる。
このような重防食被覆小型試験片を海上部、干満帯、飛沫帯などに暴露して腐食進展形態を観察する。暴露試験は、腐食速度を求めるため複数期間で行う必要がある。期間については被覆端部からの剥離と被覆層下の腐食が確認できる程度の期間が必要であり、例えば１年から３年程度である。
【００３０】
＜予備的腐食促進試験工程（Ｓ２）＞
予備的腐食促進試験工程（Ｓ２）は、（Ｓ１）と同様の重防食被覆小型試験片を用いて腐食促進試験を予備的に行う工程であり、海洋環境での重防食被覆鋼材の鋼材露出部の腐食速度、錆浸入速度と等しい比で促進する試験条件を抽出するために行う予備的試験である。
腐食促進試験の方法は特に限定されるものではないが塩水、乾湿繰返しが与えられるサイクル試験が実環境を模擬する点で好ましい。腐食促進試験条件決定のため、サイクルのパターンや各過程の比率を変えるなど複数の条件で行うことが望ましく、比較のため３種類以上で行うことが望ましい。
腐食促進試験は腐食速度を求めるため複数期間で行う必要がある。試験期間は特に限定されるものではないが、端部からの剥離と被覆層下の腐食が確認できる程度の期間が必要であり、例えば１ヶ月から６ヶ月程度である。
【００３１】
＜予備的腐食評価工程（Ｓ３）＞
予備的腐食評価工程（Ｓ３）は、海洋暴露試験および予備的腐食促進試験における鋼材露出部腐食量、錆浸入距離を測定する工程である。
鋼材の腐食量は、試験後に重防食被覆や腐食生成物などを取り除き、ノギスやレーザー変位計などを用いて板厚を測定し、この測定値と試験前の重防食被覆を施す前の板厚との差から求めることが出来る。
また、錆浸入距離は、試験前に試験片端部から被覆端部の距離を測定し、試験後に重防食被覆を取り除いた後、試験前に測定した被覆の端部位置から錆浸入位置までの距離を直接または写真撮影後写真上でノギスなどを用いて測定することが出来る。
腐食量及び錆浸入距離のいずれの計測においても、複数箇所において計測するのが好ましい。
【００３２】
＜腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出工程（Ｓ４）＞
腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出工程（Ｓ４）は、（Ｓ３）の測定結果から海洋暴露試験および腐食促進試験での鋼材露出部における腐食速度、錆浸入速度及び錆浸入開始時間を算出する工程である。海洋暴露試験結果も腐食促進試験結果も同様に評価する。
鋼材露出部腐食速度は、（Ｓ３）で測定した複数期間での鋼材露出部腐食量の平均値（同じ仕様の試験片複数枚の平均、複数箇所の測定値の平均）を、前述した図３のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを腐食速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ａ’ｘと表すことができ、暴露試験がｙ＝ａｘと表すことができる。
錆浸入速度についても同様に、（Ｓ３）で測定した複数期間での錆浸入距離の平均値を図４のグラフ上にプロットし、最小二乗法によって原点を通る回帰直線を求め、その傾きを錆浸入速度とする。
直線の方程式は、腐食促進試験が、ｙ＝ｂ’ｘ−ｂ’ｃ’と表すことができ、暴露試験がｙ＝ｂｘ−ｂｃと表すことができる。
錆浸入開始時間は、試験開始から被覆層下に実際に錆が発生するまでの時間とする。
【００３３】
＜促進試験条件抽出工程（Ｓ５）＞
促進試験条件抽出工程（Ｓ５）は、（Ｓ４）で求めた複数種の海洋暴露試験と腐食促進試験での鋼材露出部腐食速度、錆浸入速度を比較し、腐食促進試験条件を抽出する工程である。具体的には以下のように行う。
海洋暴露試験における鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）及び被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ（ｙ）と、予備的腐食促進試験における複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）及び被覆層下への錆侵入開始までの時間をｃ’（ｙ）についてｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）及びｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）を計算する。
【００３４】
抽出する試験条件として、下式（１）及び（２）を満たすものとする。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
上記（１）式、（２）式を満たす腐食促進試験は、鋼材露出部の腐食量が海洋暴露試験の場合と同等であった場合、腐食断面積の海洋暴露試験での結果との相対誤差が３０％以下となり、重防食被覆鋼材の耐久性評価として有用である。
一方、上記（１）式、（２）式を満たさない腐食促進試験の場合、腐食断面積が海洋暴露試験における結果と相対誤差で３０％より大きくなり、海洋環境における耐久性を評価する腐食促進試験として必ずしも適当とは言えない。
【００３５】
また、（Ｓ１）、（Ｓ２）で用いたいずれの重防食被覆種においても（１）式及び（２）式を満たす条件を抽出することにより、試験の汎用性を高め新規材料の有用な評価方法として用いることができる。
なお、得られた腐食促進試験における促進倍率は、複数種の試験片における鋼材露出部腐食速度の促進倍率の平均値とする。
ここで複数の予備的促進試験において（１）式及び（２）式の条件を満たすものがあった場合には腐食断面積に及ぼす影響が大きい（１）式がより１．０に近いものを腐食促進試験条件とする。
逆に、（１）式及び（２）式を満たす条件が無かった場合は、何れの条件も選択せずに、他の条件を設定して、再度、予備的促進試験工程（Ｓ２）を行う。
【００３６】
＜腐食促進試験工程（Ｓ６）＞
腐食促進試験工程（Ｓ６）は、評価対象とする重防食被覆小型試験片の腐食促進試験を行う工程である。重防食被覆小型試験片としては、（Ｓ１）、（Ｓ２）で用いたものと同様の試験片を用いる。また、試験条件は、（Ｓ５）で抽出した試験条件とする。
試験期間は腐食速度や錆浸入速度を求めるため複数期間で行う必要があり、被覆端部からの剥離と被覆層下の腐食が確認できる程度の期間が必要であり、例えば１ヶ月から６ヶ月程度である。
【００３７】
＜腐食評価工程（Ｓ７）＞
腐食評価工程（Ｓ７）は、重防食被覆小型試験片の腐食評価を行う工程である。腐食評価は鋼材露出部の腐食速度、被覆層下への錆浸入速度、被覆層下の腐食速度、及び被覆層下への錆侵入開始時間から行う。
鋼材露出部の腐食速度、被覆層下への錆浸入速度は（Ｓ３）、（Ｓ４）と同様に求める。また、被覆層下の腐食速度は複数期間での、被覆端部からの距離毎の腐食量の平均値を、図３に示したのと同様にプロットして、最小二乗法によって原点を通る回帰直線をもとめ、その傾きを腐食速度とする。
【００３８】
以上のように、本実施の形態の腐食促進試験方法によれば、海洋などの実環境で起きる重防食被覆鋼材の腐食形態を正確に再現するものであり、それによって重防食被覆鋼材のより正確な耐久性評価を可能にするものである。
【００３９】
本発明の実施例について以下に説明する。
【実施例】
【００４０】
＜試験片に用いた鋼板＞
海洋暴露試験、腐食促進試験ともに、スチールグリッドブラストにより表面を十点平均粗さで５０μｍ程度にしたサイズ１００ｍｍ×ｌ００ｍｍ×６ｍｍの熱延鋼板（素地鋼材）（ＪＩＳ ＳＳ４００）を試験片として用いた
【００４１】
＜板厚測定方法＞
レーザー変位計を用いて鋼板の板厚測定を行った。被覆面を上にして、全面を１ｍｍ間隔で測定した。測定にあたっては、試験前後で試験片の位置（各測定点）がずれないようにレーザー変位計のステージに専用治具を取り付け、水平方向に対して常に同じ位置で板厚を測定できるようにした。試験後は被覆剥離後に酸洗して錆を完全に除去した後同様に測定し、試験前後での板厚減少量を求めた。
【００４２】
＜重防食被覆＞
前記鋼板に以下の３種類の重防食被覆を施した。重防食被覆を施す前に前記鋼板中央部に２０ｍｍ幅のビニールテープを鋼板表面上端から下端まで張り、鋼板露出部とする箇所を作った。重防食被覆は２種類のポリウレタン被覆と１種類のポリエチレン被覆を行った。
ポリウレタン被覆鋼板（以下、「ＰＵ−Ａ」と表記する）は、ポリウレタン樹脂２液硬化タイプのプライマー（第一工業製薬株式会社製「パーマガード３３１」）を平均膜厚５０μｍとなるようスプレー塗装し、常温で２４時間乾燥後、ポリウレタン樹脂（第一工業製薬株式会社製「パーマガード１３７」）を３．０ｍｍ塗装した。塗装後、常温で７日間で硬化させた。
【００４３】
もう一つのポリウレタン被覆鋼板（以下、「ＰＵ−Ｂ」と表記する）は、エポキシ樹脂２液硬化タイプのプライマー（日本ペイント製Ｕ−１００１プライマー）をエアレススプレーで平均膜厚５０μｍ塗布し２４時間常温で乾燥した。その後ポリウレタン（日本ペイント製Ｕ−１００１−Ｓ１）をエアレススプレーで３．０ｍｍ塗布し、７日間養生した。
【００４４】
ポリエチレン被覆鋼板（以下、「ＰＥ」と表記する）は、エポキシ樹脂２液硬化タイプのプライマー（ジャパンエポキシレジン製ＪＥＲ８２８：Ｂ００２＝１０：５）をガラス棒を用いて５０μｍ塗布し、１２０℃×８．５分で予備硬化させた。次に０．３mm接着性ポリエチレン(三井化学製、ＮＥ０６０)と１．９ｍｍポリエチレン(日本ポリケム製)を積層し、ホットプレスで１８０℃×１０分間、０．１Ｍｐａの圧下で圧着し、その後空冷した。
【００４５】
前記重防食被覆を施した後、鋼板表面中央部２０ｍｍ幅で張ったビニールテープを鋼材表面から剥がすため、２０ｍｍ幅のビニールテープ端部上の重防食被覆をカッターで切り、重防食被覆を剥がし、鋼材露出部と被覆端部を作成した。作成した試験片の模式図を図７に示す。鋼材露出部作成後、重防食被覆端部の鋼板端面からの距離をノギスで測定し、後述する錆浸入距離測定に用いた。
【００４６】
＜海洋暴露試験＞
海洋暴露試験として前記重防食被覆鋼板小型試験片を千葉県東京湾内の暴露試験場内に暴露した。１年、２年後、３年後に回収した。
【００４７】
＜予備的腐食促進試験＞
腐食促進試験として、塩水噴霧試験および乾湿繰り返し試験を行った。試験条件は、以下の表３に示す６条件で行った。各試験の試験フローを図８（ａ）〜（ｆ）に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
試験条件１は、図８（ａ）に示すように、常時の塩水噴霧試験であり、ＪＩＳ Ｚ２３７１に従い５％ＮａＣｌ水溶液を用い、雰囲気温度３５℃で行った。
試験条件２は、図８（ｂ）に示すように、ＪＡＳＯ Ｍ６０９−９１に従い塩水噴霧過程を２時間行い、次に乾燥過程を４時間行い、その後湿潤過程を２時間行い、合計８時間を１サイクルとし、これを後述する試験期間だけ複数サイクル繰り返した。塩水噴霧過程では５％ＮａＣｌ水溶液を用い、雰囲気温度３５℃で試験を行った。乾燥過程では試験槽内を雰囲気温度６０℃、相対湿度４０％以下に維持し、湿潤過程では同様に雰囲気温度５０℃、相対湿度６５％以上に維持した。
【００５０】
試験条件３〜５は、試験条件２の各過程の条件は同じとし、サイクルの時間を変更したものである。試験条件３は、図８（ｃ）に示すように、塩水噴霧過程を３時間行い、次に乾燥過程を４時間行い、その後湿潤過程を１時間行い、合計８時間を１サイクルとした。
試験条件４は、図８（ｄ）に示すように、塩水噴霧過程を２．５時間行い、次に乾燥過程を３時間行い、その後湿潤過程を２．５時間行い、合計８時間を１サイクルとした。
試験条件５は、図８（ｅ）に示すように、塩水噴霧過程を１．５時間行い、次に乾燥過程を３時間行い、その後湿潤過程を１．５時間行い、合計６時間を１サイクルとした。これを後述する試験期間だけ複数サイクル繰り返した。
試験条件６は、図８（ｆ）に示すように、各過程の条件は試験条件２と同じとし、サイクルのパターンを変更した。すなわち、塩水噴霧過程を２時間行い、次に乾燥過程を２時間行い、次に湿潤過程を２時間行い、その後乾燥過程を２時間行い、合計８時間を１サイクルとした。
以上の試験条件１〜６を、下記の試験期間だけ複数サイクル繰り返した。
試験期間は６０日、９０日、１２０日の３期間で実施した。
【００５１】
＜腐食量、錆浸入距離測定＞
回収した３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて、重防食被覆層を除去し、鋼板表面に被覆端部位置をマーキングした。マーキングした鋼板被覆端部位置からの錆浸入距離をノギスで測定し、平均値を求めた。その後、酸洗して錆を完全に除去した後レーザー変位計で鋼材の板厚を測定し、腐食量を求めた。
【００５２】
＜腐食速度、錆浸入速度、錆浸入開始時間算出＞
３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて計測された鋼材腐食量の各期間ごとの平均値に基づいて、図３に示した方法により、海洋暴露試験及び腐食促進試験のそれぞれについて鋼材露出部腐食速度を求めた。
また、同様に３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて計測された錆浸入距離の各期間ごとの平均値に基づいて図４に示した方法により、海洋暴露試験及び腐食促進試験のそれぞれについて錆侵入速度を求めた。
さらに、同様に３種類の重防食被覆鋼材小型試験片それぞれについて計測された錆浸入開始までの時間を平均することで、錆侵入開始時間を求めた。
【００５３】
＜腐食促進試験の試験条件抽出＞
３種類の重防食被覆鋼材小型試験片の海洋暴露試験、及び６種類の腐食促進試験における鋼材露出部腐食速度、錆侵入速度、錆浸入開始時間、前述したｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）、ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）の値、及び各促進倍率を表４に示す。
【００５４】
【表４】
【００５５】
３種類の重防食被覆ＰＵ−Ａ、ＰＵ−Ｂ、ＰＥ全てにおいて、０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３及び０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’）を満たした試験条件は、試験条件３であった。この試験条件の促進倍率に関しては、鋼材露出部腐食速度に関する促進倍率の平均値が、９．３であることから、促進倍率としては９．３とした。この理由は、この試験条件における錆浸入速度に関する促進倍率の平均値が９．７であり、また錆浸入開始時間に関する促進倍率の平均値が７．６となり、鋼材露出部腐食速度と異なる値となっているため、どの促進倍率を採用するかが問題となるが、鋼材の断面欠損を生ずる鋼材断面方向の腐食の方が断面性能への影響の大きいことから、鋼材断面方向への腐食に直接関連する鋼材露出部腐食速度に関する促進倍率を採用したものである。
【００５６】
＜腐食促進試験＞
前記ＰＵ−Ａの重防食被覆鋼材におけるポリウレタン被覆厚を１．０ｍｍとしたものを劣化速度未知の材料の例として用いて、本発明の腐食促進試験として前記試験条件３の試験を行った。
比較例として前記試験条件２の試験を行った。比較例は鋼材露出部腐食量のみを暴露試験と比較検討し、促進倍率を求めたものの例とした。試験期間は、それぞれ６０日、９０日、１２０日実施した。
また、腐食促進試験の妥当性確認のため条件抽出のために行った際と同様の海洋暴露試験を行った。試験期間は１、２、３年とした。腐食促進試験の妥当性評価は３年後の暴露試験における鋼材露出部腐食量と錆浸入距離とそれぞれの腐食促進試験結果から予測される３年後の鋼材露出部腐食量と錆浸入距離の比較で行った。
【００５７】
＜腐食速度・錆浸入速度・錆浸入開始時間算出＞
前記予備的腐食促進試験時と同様に鋼材露出部腐食速度、錆浸入速度及び錆浸入開始時間を算出した。結果を表５に示す。
【００５８】
【表５】
【００５９】
＜腐食速度、錆浸入速度予測＞
本発明の方法で設定した試験条件３の試験と比較例として実施した試験条件２の試験から予測される３年後の結果と、海洋暴露試験における３年後の結果との比較を表６に示す。
【００６０】
【表６】
【００６１】
試験条件３の試験においては促進倍率が9.3倍であったことから、鋼材露出部腐食速度、錆浸入速度とも1/9.3倍し、３年後の値を求めた。鋼材露出部腐食量の予測値は下式（４）から求めた。
ｙ＝（a’/k）t・・・・・・ （４）
ここでｙ：鋼材露出部腐食量（ｍｍ）、a’：腐食促進試験（試験条件３）の鋼材露出部腐食速度（ｍｍ/ｙ）、k：促進倍率（9.3倍）、ｔ:経過時間（年）
【００６２】
また、錆浸入距離ｌの予測値は下式（５）から求めた。
ｌ=(b’/k)t-b’c’・・・・・・ （５）
ここでｌ：錆浸入距離（ｍｍ）、b’：腐食促進試験（条件３）の錆浸入速度（ｍｍ/ｙ）、k：促進倍率（9.3倍）、t:経過時間（年）、c’：腐食促進試験（条件３）の錆浸入開始時間（ｙ）
【００６３】
一方、比較例として行った試験条件２の試験においては、鋼材露出部腐食量が３年後の海洋暴露試験と同じ値となったときの錆浸入距離を求めた。錆浸入距離ｌ２は下式（６）から求めた。
ｌ2＝b2’t(0.49)-b2’c2’・・・・ （６）
ここでｌ2：錆浸入距離（ｍｍ）、b2’：腐食促進試験（条件２）の錆浸入速度（ｍｍ/ｙ）、t(0.49)：腐食促進試験（条件２）で鋼材露出部腐食量が0.49mmとなる時間（0.38）（ｙ）、c2’：腐食促進試験（条件２）の鋼材露出部腐食速度（ｍｍ/ｙ）
【００６４】
表６に示すように、試験条件３の試験結果から得られた３年後の予測値の相対誤差が、鋼材露出部腐食量で８％、錆浸入距離で４％であり、予測値が適切であることが確認できた。
一方、比較例条件２から得られた３年後の予測値では、鋼材露出部を同じ値であると仮定しても錆浸入距離で相対誤差が３９％あり、重防食被覆鋼材の腐食形態を再現できなかった。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明の重防食被覆鋼材の腐食促進試験により、現在使用されている重防食被覆鋼材の寿命予測のための腐食量予測や新規被覆材料開発のための評価を短期間に正確に行うことが出来、有効な港湾設備の設計や維持管理計画に利用することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１ 継手
３ 重防食被覆
５ 被覆端部
７ 鋼材露出部
９ 継手内部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被覆端部をもつ重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法であって、
重防食被覆鋼材試験片の実環境での暴露試験を行って鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ’（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
【請求項２】
前記腐食促進試験における試験条件は、塩水噴霧、乾燥および湿潤の過程を含む一連の過程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法。
【請求項１】
被覆端部をもつ重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法であって、
重防食被覆鋼材試験片の実環境での暴露試験を行って鋼材露出部の腐食速度ａ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ（ｙ）を求める実環境暴露試験工程と、実環境暴露試験工程で用いたのと同一仕様の試験片を用いて複数種類の試験条件で腐食促進試験を行って鋼材腐食速度ａ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入速度ｂ’（ｍｍ/ｙ）、被覆層下への錆浸入開始までの時間ｃ’（ｙ）を求める予備的腐食促進試験工程とを有し、予備的腐食促進試験工程で得られた各試験条件における鋼材腐食速度ａ’ｍｍ/ｙ、錆浸入速度ｂ’ｍｍ/ｙ及び時間ｃ’（ｙ）が下式（１）及び（２）を満たすことを特徴とする重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法。
０．７≦ｂ’×ａ/（ｂ×ａ’）≦１．３ ・・・（１）
０．４≦ｃ×ａ/（ｃ’×ａ’） ・・・（２）
【請求項２】
前記腐食促進試験における試験条件は、塩水噴霧、乾燥および湿潤の過程を含む一連の過程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の重防食被覆鋼材の腐食促進試験方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２２７００５（Ｐ２０１１−２２７００５Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−９９２８３（Ｐ２０１０−９９２８３）
【出願日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１０日（２０１１．１１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月２２日（２０１０．４．２２）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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