ガス主任技術者の資格取得について
ガス主任技術者・供給Ⅱ
ガス主任技術者・供給Ⅱ・金属の腐食について
ガス主任技術者試験の供給Ⅱ・金属の腐食についてまとめてみました。参考にして下さい。
金属の腐食
金属の腐食とは
金属がそれを取り囲む環境との化学的或いは電気化学的反応によって表面から消耗する現象を腐食といいます。
腐食の原理
水中や土中における金属の腐食は、その多くが電池作用に基づいた電気化学反応によって進行しますが単純な電池の作用を説明する事で理解する事が出来ます。
電池は亜鉛(Ｚｎ)と炭素(Ｃ)の2つの異なった金属から出来ている。これらの電極の間は、電解質(溶液)で満たされている。この電池において、電流は亜鉛から電解質に向かって流れ、さらに炭素棒に到達する。電流が亜鉛を離れる時、亜鉛はイオンとなって電解質中に溶出し、亜鉛は腐食していく。
アノード
電解質に(溶液)に電流を放出する電極(亜鉛)の事をアノード(陽極)と言い、電流の流失により消耗する。
カソード
電解質から電流を受け入れる電極(炭素棒)をカソード(陰極)と言う。
卑と貴
ある金属はそれより貴な金属に対してアノードなり、それより卑な金属に対してカソードとなる。電解質の中にある２つの金属を接続すると電流が流れ、アノードとなる金属が腐食する。卑と貴は金属の電位差によって決まり、２つの金属を比べた場合電位が低い方が卑、高い方が貴となる。
亜鉛 －１１５０ｍｖ マグネシウム －１１６８ｍｖの場合
亜鉛はマグネシウムより貴である。マグネシウムがアノードとなり腐食する。
導管の腐食の分類
電食 … 漏れ電流，干渉
自然腐食 … ミクロセル，マクロセル
電食
電食は電気鉄道や防食設備(外部電源装置、排流器)のような人為的電気設備からの土壌に流出した直流電流の一部が、埋設導管の表面から流入し、再び土壌に流出する部分で、陽極反応を促進して激しい腐食をもたらす。
漏れ電流
直流電気鉄道において、レールを流れる電流の一部が地中に流出する事に起因して発生する腐食
干渉
埋設管に外部電源装置等による電気防食を実施した時、近隣する他の埋設導管に防食電流の一部が流入し、流出部において発生する腐食。
ジャンピング腐食も干渉による電食である。
自然腐食
ミクロセル腐食
金属表面においてアノードとカソードの部位が刻々と変化するタイプの腐食で、アノードとカソードの位置を特定する事が出来ず、全面腐食となる。微視的なアノードとカソードからなるミクロセル(微視的電池)が、多数形成され、それぞれの電池ごとに電流のやりとりがなされている。比較的均一な腐食を引き起こす。電流を受け入れるのはカソードである。
種類には、a通常の土壌腐食 ｂバクテリア腐食、ｃ大気中の腐食などがある。
マクロセル腐食
金属と環境が反応して電池(セル)を形成した結果発生したもので、アノードとカソードの部位が定まっており、アノード部が腐食を続ける。構成する電池をマクロセルという。 相対的に自然電位の卑な部分(アノード)と貴な部分(カソード)がマクロセルを形成
コンクリート／土壌（Ｃ／Ｓ）腐食
コンクリート(アルカリ性)中と土壌中では鉄の自然電位が異なる事から埋設管の土壌部分をアノード、コンクリート部分をカソードとするマクロセルが形成されアノード部に腐食が生じる。
土壌の方が電位が低い為、土壌部分がアノードとなり腐食する
通気差腐食
通気性の異なる土壌にまたがって埋設されている導管では、通気性の悪い部分（粘土層、多湿土壌等）と良い部分で自然電位が異なり、通気性の悪い部分をアノードとするマクロセルが形成され腐食が生じる。
粘土層と砂礫層の場合、粘土層のほうが通気性が悪く電位が低い為、粘土層がアノード、砂礫層がカソードとなり粘土層側が腐食する。
異種金属腐食
異なる２種の金属が土壌中で電気的に接続されると、各々の金属の自然電位差によりマクロセルが形成されて、自然電位の卑の方の金属がアノードとなり腐食する。
（１）黄銅と鋼が電気的に接続されている場合
黄銅の自然電位は、鋼管に比べて貴であり、鋼管がアノードとなり腐食する。
（２）鋳鉄管と鋼管が電気的に接続されている場合
鋳鉄管の自然電位は、鋼管に比べて貴であり、鋼管がアノードとなり腐食する。
電解質に電流を流出～アノード（卑） 電解質から電流を受け入れる～カソード（貴）
２つの金属を比べた場合 電位が高い～貴 電位が低い～卑
電流は電位が低いアノード（卑）から電位が高いカソード（貴）に向かって流れるため、電流が流出するアノード部が腐食する。
