JPH034104B2 - - Google Patents
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- JPH034104B2 JPH034104B2 JP20831183A JP20831183A JPH034104B2 JP H034104 B2 JPH034104 B2 JP H034104B2 JP 20831183 A JP20831183 A JP 20831183A JP 20831183 A JP20831183 A JP 20831183A JP H034104 B2 JPH034104 B2 JP H034104B2
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- electrolyte
- resistance
- electrolytic solution
- steel materials
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
- G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
- G01N27/04—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating resistance
- G01N27/20—Investigating the presence of flaws
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N17/00—Investigating resistance of materials to the weather, to corrosion, or to light
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- Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、さび層により耐食性を向上させてい
る鋼構造物上に生成したさび層の鋼材保護性を評
価する装置に関する。 さび層により耐食性を向上させている鋼材とし
て耐候性鋼などが挙げられるが、これらの鋼材
は、自然環境中で乾湿の繰り返えしを受け、鋼材
表面に耐食性に寄与する保護さび層が形成する。
耐候性鋼は、我国において使用されはじめてから
10余年経過しているが、最近さび安定化処理とも
関連して現場において簡便にさびの保護性を評価
する技術の必要性がクローズアツプされてきた。 （従来技術） 従来鋼材の保護さび層を定性的に評価する方法
として、フエロシアン化カリ、またはフエリシア
ン化カリと腐食によつて溶出した鉄イオンとの反
応を利用したフエロキシル試験、さび層断面を顕
微境で観察する方法などがあつたが、定量的かつ
非破壊的に短時間で簡便にこれを評価する測定シ
ステムは無かつた。 （発明の目的） 本発明は前記の事情に鑑み、鋼材表面に形成し
たさび層中のイオン伝導性に基づく抵抗成分を、
さびが付着した鋼材を交流間接電解することによ
り、電気化学的に測定することを特徴とする装置
である。 （発明の構成・作用） 本発明者らは、これまでさび層を有する鋼材を
試料とし、鋼材の腐食速度の逆数に比例する腐食
抵抗と、さび層中のイオン伝導性に基づく抵抗成
分であるさび層の抵抗との関係を、電気化学的測
定法の１つである分極抵抗法によつて、0.1M−
Na2SO4溶液中で測定したところ、第１図のよう
に両者に相関関係があることを見い出した。この
ことは、さび層の抵抗を測定することにより、さ
び層の鋼材保護性を評価し得ることを意味してい
る。これをもとに本発明を完成したものである。 第２図に本発明の装置の構成図を示す。 図中の１は検出子外壁、２は電解電極、３は電
解液保持槽、４はさび層、５は金属素地であり、
１，２，３により検出子３０が構成され、開口部
３１が設けられている。また、６は高周波電源、
７は電流測定装置、８は電圧測定装置、９は測定
データーの解析装置であり、これらにより被測定
物の交流間接電解と、その時得られる電流信号・
電圧信号の測定・解析を行い、さび層の抵抗値が
算出・表示されるようになつている。 この場合、印加する交流電気信号は電流規制、
電圧規制、あるいはどちらも規制しない状態で、
正弦波、矩形波、三角波などのいずれかを用い
る。また、電流信号・電圧信号の測定・解析に
は、それぞれを別個に測定後、電気回路的に演算
する方法やホイートストンブリツヂを用いる方法
などがある。使用する周波数は100ヘルツ以上の
適当な値を選定するが、通常数キロヘルツ程度の
周波数が最良の結果をもたらす。 このような周波数の交流を用いて電解する理由
は次の原理にもとづいている。すなわち２個の検
出子と被測定物とからなる電気化学的な系は、第
３図に示されるような等価回路で記述される。こ
こで、破線枠１０は検出子内の電極と電解液との
界面に生ずるインピーダンスを表わすもので、
R1，R2はこの界面で起こる電気化学反応速度の
逆数に比例する反応抵抗、C1，C2はこの界面に
吸着などによつて生ずる容量成分で電気二重層容
量と呼ばれるものである。破線枠１３は５の金属
層、破線枠１２は金属／さび層界面に生ずるイン
ピーダンスを表わし、R3，R4およびC3，C4はそ
れぞれこの界面における反応抵抗と電気二重層容
量である。そして破線枠１１は、検出子内の電解
液およびさび層中のイオン伝導性にもとづくイン
ピーダンスであり、通常電解液の抵抗よりさび層
の抵抗の方が、はるかに大きな値を示すため、近
似的にR5とR6はさび層の抵抗と考えることがで
きる。 さて、端子１４と１５に交流電気信号を印加す
ると、破線枠１０および１２のC1，C2，C3，C4
による容量性インピーダンスは非常に小さい値と
なり、この時得られる応答信号は、さび層の抵抗
（R5＋R6）によるものと近似的に等しくなる。こ
のように、交流間接電解を行うと、その時の応答
信号を解析することにより、さび層中のイオン伝
導にもとづくさび層の抵抗値が測定できるのであ
る。 また本発明明の装置では、検出子の部分に電解
液を入れて測定するわけであるが、測定対象が水
平になつている場合には、電解液を直接に電解液
保持槽中に入れて測定することができるが、測定
対象がかならずしも水平状でないこともある。 そのため、スポンジ、海綿などを用いて、電解
液を毛管現象を利用して電解液保持槽内に保ち、
あらゆる状況の試料の測定を可能とした。また、
その際に電解液保持槽の後部に電解液保留槽を設
け、ここから電解液を補充する構成とした。 （発明の効果） 本発明は、上記のように交流間接電解を行うの
で、測定に要する時間も短く、また測定対象とな
る鋼構造物に直接リード線を接合する必要もない
ため、現場でさびの鋼材保護性を簡便かつ定量的
に評価しうるという効果を有する。このことは耐
候性鋼製構造物など裸で使用されている鋼材上に
生成したさび層が、腐食に対する鋼材保護性を有
しているか否かを、その場で非破壊的に評価でき
ることになり、構造物の寿命予測、あるいは補修
の必要性判断などに際して重量な情報が得られ
る。 （実施例） 第４図に使用した検出子部分の構成を示す。図
中１６は、スポンジを用いて電解液を毛管現象に
より保持できるよう工夫された電解液保持槽、１
７は白金黒製電解電極、１８はシリコンゴム製の
検出子外壁、１９は電解液保留槽、２０はポリプ
ロピレン製電解液保留槽外壁、２１は電解液押出
器、２２は電解電極からのリード線であり、１
９，２０，２１により電解液補充装置が構成され
ている。 この検出子の長さは、電解液押出器を完全に押
し入れた状態で90mm、電解液保持槽開口部内径が
６mm、電解液補充装置外径が20mm、同内径が13mm
である。 なお本実施例では、電極材料として白金黒を用
いたが、「電気化学」（コロナ社、S48年８月73
頁）に記載されるように、電解液に不溶性の金
属、カーボン等の材料を用いてもよい。 第４図の検出子を用いて、5KHz、50mvの正弦
波を交流電気信号として電解電極に印加し、その
時得られる電気信号および電圧信号をそれぞれ別
個に測定して、電気回路的に演算する手法によつ
て、耐候性鋼のさび層の抵抗を測定した結果を第
１表に示した。なおこの耐候性鋼は準工業地帯に
10年以上暴露されたものであり、試料毎に成分が
異なるため、そのさび層の防食性が異なり、腐食
速度も異なつている。 腐食速度は暴露試験片の重量減から求めた値で
あり、本発明装置によるさび層の抵抗が高い程、
腐食速度は小さく、抵抗が低いほど腐食速度は大
きい。 第１表には、分極抵抗法によつて測定されたさ
び層の抵抗と腐食抵抗の比較のため示してある。 本発明装置で測定したさび層の抵抗は分極抵抗
法で測定した場合の約２倍になつているが、両者
の関係はよく一致している。
る鋼構造物上に生成したさび層の鋼材保護性を評
価する装置に関する。 さび層により耐食性を向上させている鋼材とし
て耐候性鋼などが挙げられるが、これらの鋼材
は、自然環境中で乾湿の繰り返えしを受け、鋼材
表面に耐食性に寄与する保護さび層が形成する。
耐候性鋼は、我国において使用されはじめてから
10余年経過しているが、最近さび安定化処理とも
関連して現場において簡便にさびの保護性を評価
する技術の必要性がクローズアツプされてきた。 （従来技術） 従来鋼材の保護さび層を定性的に評価する方法
として、フエロシアン化カリ、またはフエリシア
ン化カリと腐食によつて溶出した鉄イオンとの反
応を利用したフエロキシル試験、さび層断面を顕
微境で観察する方法などがあつたが、定量的かつ
非破壊的に短時間で簡便にこれを評価する測定シ
ステムは無かつた。 （発明の目的） 本発明は前記の事情に鑑み、鋼材表面に形成し
たさび層中のイオン伝導性に基づく抵抗成分を、
さびが付着した鋼材を交流間接電解することによ
り、電気化学的に測定することを特徴とする装置
である。 （発明の構成・作用） 本発明者らは、これまでさび層を有する鋼材を
試料とし、鋼材の腐食速度の逆数に比例する腐食
抵抗と、さび層中のイオン伝導性に基づく抵抗成
分であるさび層の抵抗との関係を、電気化学的測
定法の１つである分極抵抗法によつて、0.1M−
Na2SO4溶液中で測定したところ、第１図のよう
に両者に相関関係があることを見い出した。この
ことは、さび層の抵抗を測定することにより、さ
び層の鋼材保護性を評価し得ることを意味してい
る。これをもとに本発明を完成したものである。 第２図に本発明の装置の構成図を示す。 図中の１は検出子外壁、２は電解電極、３は電
解液保持槽、４はさび層、５は金属素地であり、
１，２，３により検出子３０が構成され、開口部
３１が設けられている。また、６は高周波電源、
７は電流測定装置、８は電圧測定装置、９は測定
データーの解析装置であり、これらにより被測定
物の交流間接電解と、その時得られる電流信号・
電圧信号の測定・解析を行い、さび層の抵抗値が
算出・表示されるようになつている。 この場合、印加する交流電気信号は電流規制、
電圧規制、あるいはどちらも規制しない状態で、
正弦波、矩形波、三角波などのいずれかを用い
る。また、電流信号・電圧信号の測定・解析に
は、それぞれを別個に測定後、電気回路的に演算
する方法やホイートストンブリツヂを用いる方法
などがある。使用する周波数は100ヘルツ以上の
適当な値を選定するが、通常数キロヘルツ程度の
周波数が最良の結果をもたらす。 このような周波数の交流を用いて電解する理由
は次の原理にもとづいている。すなわち２個の検
出子と被測定物とからなる電気化学的な系は、第
３図に示されるような等価回路で記述される。こ
こで、破線枠１０は検出子内の電極と電解液との
界面に生ずるインピーダンスを表わすもので、
R1，R2はこの界面で起こる電気化学反応速度の
逆数に比例する反応抵抗、C1，C2はこの界面に
吸着などによつて生ずる容量成分で電気二重層容
量と呼ばれるものである。破線枠１３は５の金属
層、破線枠１２は金属／さび層界面に生ずるイン
ピーダンスを表わし、R3，R4およびC3，C4はそ
れぞれこの界面における反応抵抗と電気二重層容
量である。そして破線枠１１は、検出子内の電解
液およびさび層中のイオン伝導性にもとづくイン
ピーダンスであり、通常電解液の抵抗よりさび層
の抵抗の方が、はるかに大きな値を示すため、近
似的にR5とR6はさび層の抵抗と考えることがで
きる。 さて、端子１４と１５に交流電気信号を印加す
ると、破線枠１０および１２のC1，C2，C3，C4
による容量性インピーダンスは非常に小さい値と
なり、この時得られる応答信号は、さび層の抵抗
（R5＋R6）によるものと近似的に等しくなる。こ
のように、交流間接電解を行うと、その時の応答
信号を解析することにより、さび層中のイオン伝
導にもとづくさび層の抵抗値が測定できるのであ
る。 また本発明明の装置では、検出子の部分に電解
液を入れて測定するわけであるが、測定対象が水
平になつている場合には、電解液を直接に電解液
保持槽中に入れて測定することができるが、測定
対象がかならずしも水平状でないこともある。 そのため、スポンジ、海綿などを用いて、電解
液を毛管現象を利用して電解液保持槽内に保ち、
あらゆる状況の試料の測定を可能とした。また、
その際に電解液保持槽の後部に電解液保留槽を設
け、ここから電解液を補充する構成とした。 （発明の効果） 本発明は、上記のように交流間接電解を行うの
で、測定に要する時間も短く、また測定対象とな
る鋼構造物に直接リード線を接合する必要もない
ため、現場でさびの鋼材保護性を簡便かつ定量的
に評価しうるという効果を有する。このことは耐
候性鋼製構造物など裸で使用されている鋼材上に
生成したさび層が、腐食に対する鋼材保護性を有
しているか否かを、その場で非破壊的に評価でき
ることになり、構造物の寿命予測、あるいは補修
の必要性判断などに際して重量な情報が得られ
る。 （実施例） 第４図に使用した検出子部分の構成を示す。図
中１６は、スポンジを用いて電解液を毛管現象に
より保持できるよう工夫された電解液保持槽、１
７は白金黒製電解電極、１８はシリコンゴム製の
検出子外壁、１９は電解液保留槽、２０はポリプ
ロピレン製電解液保留槽外壁、２１は電解液押出
器、２２は電解電極からのリード線であり、１
９，２０，２１により電解液補充装置が構成され
ている。 この検出子の長さは、電解液押出器を完全に押
し入れた状態で90mm、電解液保持槽開口部内径が
６mm、電解液補充装置外径が20mm、同内径が13mm
である。 なお本実施例では、電極材料として白金黒を用
いたが、「電気化学」（コロナ社、S48年８月73
頁）に記載されるように、電解液に不溶性の金
属、カーボン等の材料を用いてもよい。 第４図の検出子を用いて、5KHz、50mvの正弦
波を交流電気信号として電解電極に印加し、その
時得られる電気信号および電圧信号をそれぞれ別
個に測定して、電気回路的に演算する手法によつ
て、耐候性鋼のさび層の抵抗を測定した結果を第
１表に示した。なおこの耐候性鋼は準工業地帯に
10年以上暴露されたものであり、試料毎に成分が
異なるため、そのさび層の防食性が異なり、腐食
速度も異なつている。 腐食速度は暴露試験片の重量減から求めた値で
あり、本発明装置によるさび層の抵抗が高い程、
腐食速度は小さく、抵抗が低いほど腐食速度は大
きい。 第１表には、分極抵抗法によつて測定されたさ
び層の抵抗と腐食抵抗の比較のため示してある。 本発明装置で測定したさび層の抵抗は分極抵抗
法で測定した場合の約２倍になつているが、両者
の関係はよく一致している。
【表】
なおここでいう分極抵抗法とは通常の電流−電
位曲線（分極曲線）を得るにあたつて、鋼材から
切り出した小試片にリード線を付け、所定の面積
以外の周辺を絶縁物で覆い、いわゆる試料電極と
したものを電解液中に浸漬し、基準電極（銀／塩
化銀電極など）を基準にその電位差を計測し、か
つ対極との間で電流を流す方法である。 この時電流を流しはじめた時（電位をかけた
時）からの経時変化を考慮する場合も包含する。 このようにして得た電流−電位曲線の傾きもし
くはその時間変化からいわゆる第１図に示す腐食
抵抗などを得る方法である。 本発明のさび層の鋼材保護評価製置の特徴は以
上の通りであるが、これは上記説明ならびに図示
例に限定されるものではなく、本発明装置の形
状、寸法に関しては、測定対象に応じていかよう
にも変更できるものである。
位曲線（分極曲線）を得るにあたつて、鋼材から
切り出した小試片にリード線を付け、所定の面積
以外の周辺を絶縁物で覆い、いわゆる試料電極と
したものを電解液中に浸漬し、基準電極（銀／塩
化銀電極など）を基準にその電位差を計測し、か
つ対極との間で電流を流す方法である。 この時電流を流しはじめた時（電位をかけた
時）からの経時変化を考慮する場合も包含する。 このようにして得た電流−電位曲線の傾きもし
くはその時間変化からいわゆる第１図に示す腐食
抵抗などを得る方法である。 本発明のさび層の鋼材保護評価製置の特徴は以
上の通りであるが、これは上記説明ならびに図示
例に限定されるものではなく、本発明装置の形
状、寸法に関しては、測定対象に応じていかよう
にも変更できるものである。
第１図は腐食抵抗とさび層との相関関係を示す
図表、第２図は本発明装置の構成の説明図、第３
図は検出子と被測定物であるさび層で覆われた鋼
材とによつて形成される電気化学的系の等価回
路、第４図は実施例に用いた検出子部分の構成の
説明図である。 ２；電解電極、３；電解液保持槽、４；さび
層、５；金属素地、６；交流電源、３０；検出
子、３１；開口部。
図表、第２図は本発明装置の構成の説明図、第３
図は検出子と被測定物であるさび層で覆われた鋼
材とによつて形成される電気化学的系の等価回
路、第４図は実施例に用いた検出子部分の構成の
説明図である。 ２；電解電極、３；電解液保持槽、４；さび
層、５；金属素地、６；交流電源、３０；検出
子、３１；開口部。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 測定対象に接する開口部とこれに通じ内部に
電解液に不溶性の電解電極を備えた電解液保持槽
を有する検出子２個、前記電解電極に交流電気信
号を印加する交流電源およびさび層のイオン伝導
にもとずく抵抗成分の測定・解析装置を主構成と
したさび層の鋼材保護性評価装置。 ２ 電解液保持槽中の電解液を毛管現象を利用し
て保持した特許請求の範囲第１項記載のさび層の
鋼材保護性評価装置。 ３ 電解液保持槽に電解液補充装置を付与した特
許請求の範囲第１項記載のさび層の鋼材保護性評
価装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20831183A JPS60100751A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | さび層の鋼材保護性評価装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20831183A JPS60100751A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | さび層の鋼材保護性評価装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60100751A JPS60100751A (ja) | 1985-06-04 |
| JPH034104B2 true JPH034104B2 (ja) | 1991-01-22 |
Family
ID=16554153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20831183A Granted JPS60100751A (ja) | 1983-11-08 | 1983-11-08 | さび層の鋼材保護性評価装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60100751A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0650294B2 (ja) * | 1988-05-24 | 1994-06-29 | 新日本製鐵株式会社 | 構造体インピーダンス測定用センサーおよび被膜防蝕機能診断方法 |
| JP2824804B2 (ja) * | 1990-04-26 | 1998-11-18 | 東洋エンジニアリング株式会社 | 金属管の耐食性測定方法及び測定装置 |
| JP6495738B2 (ja) * | 2015-05-19 | 2019-04-03 | 日鉄住金防蝕株式会社 | 現場作業性が良好な実構造物用のイオン透過抵抗測定装置およびそれを用いたイオン透過抵抗測定方法 |
| JP6732236B2 (ja) * | 2016-03-28 | 2020-07-29 | 中日本高速道路株式会社 | コンクリート内鉄筋腐食環境測定方法及びシステム |
-
1983
- 1983-11-08 JP JP20831183A patent/JPS60100751A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60100751A (ja) | 1985-06-04 |
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