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特開2022-151951腐食センサ、腐食モニタリング装置、及び腐食モニタリング方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022151951
(43)【公開日】2022-10-12
(54)【発明の名称】腐食センサ、腐食モニタリング装置、及び腐食モニタリング方法
(51)【国際特許分類】
G01N 27/00 20060101AFI20221004BHJP
G01N 17/04 20060101ALI20221004BHJP
G01N 27/04 20060101ALI20221004BHJP
【ＦＩ】
G01N27/00 L
G01N17/04
G01N27/04 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021054516
(22)【出願日】2021-03-29
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100104444
【弁理士】
【氏名又は名称】上羽 秀敏
(74)【代理人】
【識別番号】100174285
【弁理士】
【氏名又は名称】小宮山 聰
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 実
【テーマコード（参考）】
2G050
2G060
【Ｆターム（参考）】
2G050AA01
2G050BA20
2G050EA01
2G050EA10
2G050EB02
2G060AA01
2G060AE28
2G060AF02
2G060AF07
2G060AG04
2G060EA01
2G060EA08
2G060EB03
2G060HC02
2G060HC15
(57)【要約】
【課題】局部腐食による腐食量を簡便に評価することができる腐食センサを提供する。
【解決手段】腐食センサ１０は、計測金属１２と、計測金属１２と同じ金属からなる参照金属１３と、計測金属１２及び参照金属１３を覆う絶縁性の塗膜１４と、を備え、塗膜１４は、計測金属１２と重なる部分の一部に切欠き１４ａを有し、計測金属１２及び参照金属１３は、塗膜１４の切欠き１４ａの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、計測金属１２及び参照金属１３の各々の電気抵抗を計測できるように構成されている。
【選択図】図１
【解決手段】腐食センサ１０は、計測金属１２と、計測金属１２と同じ金属からなる参照金属１３と、計測金属１２及び参照金属１３を覆う絶縁性の塗膜１４と、を備え、塗膜１４は、計測金属１２と重なる部分の一部に切欠き１４ａを有し、計測金属１２及び参照金属１３は、塗膜１４の切欠き１４ａの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、計測金属１２及び参照金属１３の各々の電気抵抗を計測できるように構成されている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
計測金属と、
前記計測金属と同じ金属からなる参照金属と、
前記計測金属及び前記参照金属を覆う絶縁性の塗膜と、を備え、
前記塗膜は、前記計測金属と重なる部分の一部に切欠きを有し、
前記計測金属及び前記参照金属は、前記塗膜の切欠きの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、
前記計測金属及び前記参照金属の各々の電気抵抗を計測できるように構成されている、腐食センサ。
前記計測金属と同じ金属からなる参照金属と、
前記計測金属及び前記参照金属を覆う絶縁性の塗膜と、を備え、
前記塗膜は、前記計測金属と重なる部分の一部に切欠きを有し、
前記計測金属及び前記参照金属は、前記塗膜の切欠きの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、
前記計測金属及び前記参照金属の各々の電気抵抗を計測できるように構成されている、腐食センサ。
【請求項2】
請求項１に記載の腐食センサと、
前記計測金属及び前記参照金属の各々の電気抵抗を計測する抵抗測定器と、を備える、腐食モニタリング装置。
前記計測金属及び前記参照金属の各々の電気抵抗を計測する抵抗測定器と、を備える、腐食モニタリング装置。
【請求項3】
請求項２に記載の腐食モニタリング装置を使用した腐食モニタリング方法であって、
前記抵抗測定器で計測した前記計測金属の電気抵抗と前記参照金属の電気抵抗とに基づいて、前記計測金属の腐食量を求める、腐食モニタリング方法。
前記抵抗測定器で計測した前記計測金属の電気抵抗と前記参照金属の電気抵抗とに基づいて、前記計測金属の腐食量を求める、腐食モニタリング方法。
【請求項4】
計測金属と、
前記計測金属を覆う絶縁性の塗膜と、
前記計測金属の温度を計測する温度センサと、を備え、
前記塗膜は、前記計測金属と重なる部分の一部に切欠きを有し、
前記計測金属は、前記塗膜の切欠きの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、
前記計測金属の電気抵抗を計測できるように構成されている、腐食センサ。
前記計測金属を覆う絶縁性の塗膜と、
前記計測金属の温度を計測する温度センサと、を備え、
前記塗膜は、前記計測金属と重なる部分の一部に切欠きを有し、
前記計測金属は、前記塗膜の切欠きの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、
前記計測金属の電気抵抗を計測できるように構成されている、腐食センサ。
【請求項5】
請求項４に記載の腐食センサと、
前記計測金属の電気抵抗を計測する抵抗測定器と、を備える、腐食モニタリング装置。
前記計測金属の電気抵抗を計測する抵抗測定器と、を備える、腐食モニタリング装置。
【請求項6】
請求項５に記載の腐食モニタリング装置を使用した腐食モニタリング方法であって、
前記抵抗測定器で計測した前記計測金属の電気抵抗と、前記温度センサで計測した前記計測金属の温度とに基づいて、前記計測金属の腐食量を求める、腐食モニタリング方法。
前記抵抗測定器で計測した前記計測金属の電気抵抗と、前記温度センサで計測した前記計測金属の温度とに基づいて、前記計測金属の腐食量を求める、腐食モニタリング方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、腐食センサ、腐食モニタリング装置、及び腐食モニタリング方法に関し、より詳しくは、局部腐食による腐食量を評価できる腐食センサ、腐食モニタリング装置、及び腐食モニタリング方法に関する。
【背景技術】
【0002】
鋼材の寿命推定や耐食鋼材の研究開発におけるニーズを背景として、鋼材の腐食モニタリング技術の開発が進められている。腐食モニタリング方法の一つとして、板厚減少に伴う電気抵抗の増加に基づいて腐食量を測定する方法が知られている（例えば、特開２０１６－１９７１０２号公報や特開２０１７－３３７６号公報を参照。）。
【0003】
このような電気抵抗の変化を利用した腐食モニタリング方法は、その原理から、鋼材が均一に腐食する場合の評価に用いられている。一方、塗装鋼材では塗装欠陥部からの局部腐食が課題であり、塗装欠陥部の腐食進展を抑制する鋼材の開発が行われている。そのような鋼材の評価方法として、塗装鋼材の一部に切欠きを入れ、実環境下での暴露試験又は腐食試験機内での腐食試験を所定期間実施し、その後、対象とする構造物や試験体の塗装欠陥から生じた腐食部の塗膜を剥ぎ、腐食生成物を除去した後、剥離面積率や腐食深さを調査することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０１６－１９７１０２号公報
【特許文献2】特開２０１７－３３７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
上述のとおり、塗装欠陥部からの局部腐食の評価は、腐食部の塗膜を剥ぎ、腐食生成物を除去した後、剥離面積率や腐食深さを調査することで行われている。しかし、剥離面積は表面部を２次元的に捉えた評価であり、腐食深さの計測も一部の深さに限定される。レーザによる形状計測を行った場合でも初期状態が明確でないことや、基準面の設定が難しいことにより簡便には評価できない。また、評価の際に塗膜を剥ぐため試験を継続することができず、同じ試験片では時間的な変化を評価することができない。
【0006】
本発明の課題は、局部腐食による腐食量を簡便に評価することができる、腐食センサ、腐食モニタリング装置、及び腐食モニタリング方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一実施形態による腐食センサは、計測金属と、前記計測金属と同じ金属からなる参照金属と、前記計測金属及び前記参照金属を覆う絶縁性の塗膜と、を備え、前記塗膜は、前記計測金属と重なる部分の一部に切欠きを有し、前記計測金属及び前記参照金属は、前記塗膜の切欠きの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、前記計測金属及び前記参照金属の各々の電気抵抗を計測できるように構成されている。
【0008】
本発明の一実施形態による腐食モニタリング装置は、上記の腐食センサと、前記計測金属及び前記参照金属の各々の電気抵抗を計測する抵抗測定器と、を備える。
【0009】
本発明の一実施形態による腐食モニタリング方法は、上記の腐食モニタリング装置を使用した腐食モニタリング方法であって、前記抵抗測定器で計測した前記計測金属の電気抵抗と前記参照金属の電気抵抗とに基づいて、前記計測金属の腐食量を求める。
【0010】
本発明の一実施形態による腐食センサは、計測金属と、前記計測金属を覆う絶縁性の塗膜と、前記計測金属の温度を計測する温度センサと、を備え、前記塗膜は、前記計測金属と重なる部分の一部に切欠きを有し、前記計測金属は、前記塗膜の切欠きの位置を除いて測定環境から遮蔽されており、前記計測金属の電気抵抗を計測できるように構成されている。
【0011】
本発明の一実施形態による腐食モニタリング装置は、上記の腐食センサと、前記計測金属の電気抵抗を計測する抵抗測定器と、を備える。
【0012】
本発明の一実施形態による腐食モニタリング方法は、上記の腐食モニタリング装置を使用した腐食モニタリング方法であって、前記抵抗測定器で計測した前記計測金属の電気抵抗と、前記温度センサで計測した前記計測金属の温度とに基づいて、前記計測金属の腐食量を求める。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、局部腐食による腐食量を簡便に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、図面を参照し、本発明の実施の形態を詳しく説明する。図中同一又は相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。各図に示された構成部材間の寸法比は、必ずしも実際の寸法比を示すものではない。
【0016】
［第１の実施形態］
［腐食センサ及び腐食モニタリング装置］
図１は、本発明の第１の実施形態による腐食センサ１０、及び腐食センサ１０を含む腐食モニタリング装置１の全体の構成を模式的に示す図である。図２は、腐食センサ１０を図１のＩＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面図である。腐食モニタリング装置１は、腐食センサ１０に加えて、抵抗測定器２０及び記録装置３０を備えている。
［腐食センサ及び腐食モニタリング装置］
図１は、本発明の第１の実施形態による腐食センサ１０、及び腐食センサ１０を含む腐食モニタリング装置１の全体の構成を模式的に示す図である。図２は、腐食センサ１０を図１のＩＩ－ＩＩ線に沿って切断した断面図である。腐食モニタリング装置１は、腐食センサ１０に加えて、抵抗測定器２０及び記録装置３０を備えている。
【0017】
腐食センサ１０は、基板１１、計測金属１２、参照金属１３、及び塗膜１４を備えている。計測金属１２及び参照金属１３は、基板１１の上に配置されている。塗膜１４は、計測金属１２及び参照金属１３を覆っている。ただし、塗膜１４は、計測金属１２と重なる部分の一部に切欠き１４ａを有している。
【0018】
基板１１は、例えばプラスチック基板である。基板１１は、金属等の導体であってもよい。その場合、基板１１と計測金属１２との間、及び基板１１と参照金属１３との間に絶縁体を配置すればよい。
【0019】
計測金属１２は、評価対象となる金属からなる。計測金属１２は、平面視で矩形の形状を有している。計測金属１２の形状は、金属の種類や環境、測定の目的によって異なるので一概にはいえないが、例えば初期の厚さは、これに限定されないが、０．０１～１０ｍｍとすることができ、好ましくは０．０２～１．０ｍｍである。計測金属１２の初期の厚さは、計測金属１２の全体にわたって均一であることが好ましい。
【0020】
計測金属１２は、配線２１ａ及び２２ａを介して抵抗測定器２０に電気的に接続される。
【0021】
参照金属１３は、計測金属１２と同じ金属からなる。参照金属１３は、平面視で矩形の形状を有している。参照金属１３は、計測金属１２と同一寸法であることが好ましい。参照金属１３は、計測金属１２と同様に、配線２１ａ及び２３ａを介して抵抗測定器２０に電気的に接続される。
【0022】
計測金属１２と参照金属１３とは、電気的に接続されている。計測金属１２と参照金属１３とを電気的に接続する方法は、これに限定されないが、計測金属１２と参照金属１３とに半田や溶接で配線を接続する方法、計測金属１２と参照金属１３とを導電性テープで接続する方法等が挙げられる。
【0023】
塗膜１４は、絶縁性の塗膜である。本実施形態では、後述するように、計測金属１２及び参照金属１３の電気抵抗を計測する。塗膜１４の電気抵抗は、計測金属１２及び参照金属１３の電気抵抗の計測に支障のない程度の大きさであればよい。塗膜１４はまた、測定環境に対する高い耐食性を有するものが好ましい。
【0024】
計測金属１２及び参照金属１３は、塗膜１４の切欠き１４ａの位置を除いて、測定環境から遮蔽されている。すなわち、計測金属１２は、切欠き１４ａの位置でのみ測定環境に暴露される。これによって、局部腐食が発生する状況を模擬した腐食試験を行うことができる。一方、参照金属１３は、全ての面が測定環境から遮蔽される。
【0025】
図１では、切欠き１４ａをＸ字形状に図示しているが、切欠き１４ａの形状は任意であり、測定の目的によって選択することができる。切欠き１４ａの形状は例えば、直線であってもよい。
【0026】
本実施形態では、図１及び図２に示すように、計測金属１２及び参照金属１３の各々は、一つの面が基板１１に覆われ、他の面が塗膜１４によって覆われている。この構成は例示であり、計測金属１２及び参照金属１３を測定環境から遮蔽するための構成はこれに限定されない。例えば、基板１１を用いず、計測金属１２及び参照金属１３の全ての面を塗膜１４で覆うようにしてもよい。計測金属１２及び参照金属１３が、塗膜１４の切欠き１４ａの位置を除いて、測定環境から遮蔽されていればよい。
【0027】
腐食センサ１０は、計測金属１２及び参照金属１３の各々の電気抵抗を計測できるように構成されている。すなわち、腐食センサ１０は、計測金属１２及び参照金属１３の大部分（切欠き１４ａの位置を除く部分）を測定環境から遮蔽しつつも、計測金属１２及び参照金属１３の各々の電気抵抗を計測できるように構成されている。
【0028】
具体的な構成としては、これに限定されないが、例えば、計測金属１２及び参照金属１３に電気的に接続され、塗膜１４の外側に引き出された複数の配線を設けることで実現できる。あるいは、計測金属１２及び参照金属１３に電気的に接続されたコネクタ等を設けてもよい。あるいは、計測金属１２及び参照金属１３の一部を塗膜１４から露出させておき、配線を接続した後に露出部分をシーラント等で埋めるようにしてもよい。
【0029】
再び図１を参照して、腐食モニタリング装置１の説明を続ける。腐食モニタリング装置１の抵抗測定器２０は、定電流電源２１、並びに電圧計２２及び２３を備えている。
【0030】
定電流電源２１は、配線２１ａを介して計測金属１２及び参照金属１３に電気的に接続される。計測金属１２と参照金属１３とは、定電流電源２１に直列に接続されている。そのため、計測金属１２及び参照金属１３には、同じ大きさの電流Ｉが流れる。
【0031】
電圧計２２は、配線２２ａを介して計測金属１２に電気的に接続され、計測金属１２の測定位置間の電圧Ｖ１を計測する。電圧Ｖ１を電流Ｉで除すことで、計測金属１２の電気抵抗Ｒｍｅａを求めることができる。
【0032】
同様に、電圧計２３は、配線２３ａを介して参照金属１３に電気的に接続され、参照金属１３の電圧測定位置間の電圧Ｖ２を計測する。電圧Ｖ２を電流Ｉで除すことで、参照金属１３の電気抵抗Ｒｒｅｆを求めることができる。
【0033】
本実施形態では、後述するように、電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆから計測金属１２の腐食量を求める。腐食量を正確に求めるためには、電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆをできるだけ正確に計測することが好ましい。特に、腐食モニタリング装置１は、直射日光や放射熱の影響を受ける屋外で使用する場合には、装置各部の温度差に起因する熱起電力や、外部電磁場により生じる誘導起電力が計測ノイズとして電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆの計測に大きく影響する。特に、直射日光など放射熱で加熱される場合、日光の当たり方や計測金属１２の腐食状態によっては、計測金属１２の電圧測定位置間、及び、参照金属１３の電圧測定位置間に温度差が生じやすくなる。この温度差による熱起電力は、ノイズとなって電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆの正確な計測の大きな妨げとなる。
【0034】
以上のことから、電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆを正確に計測するために、計測金属１２及び参照金属１３と配線２１ａ、２２ａ及び２３ａとの接続部分の熱起電力による計測ノイズを除去する対策を施すことが好ましい。熱起電力の影響を軽減するための具体的なノイズ対策法としては、（１）大きな測定電流で検出電圧を上げる、（２）測定電流のオフ時の電圧分をオン時の電圧から差し引いた値を電圧として計測する、（３）測定電流の極性を反転し、それぞれの場合の電圧の絶対値の平均値を電圧として計測する、（４）検出信号を交流（表皮効果を考慮し、１００ｋＨｚ以下の低周波域とすることが好ましい）にする、等が考えられる。
【0035】
さらに、配線２１ａ、２２ａ及び２３ａとして、同軸ケーブル又は撚り線を採用することが好ましい。これにより、配線２１ａ、２２ａ及び２３ａによる外部電磁場が抵抗測定に与える影響を低減し、誘導起電力による計測ノイズを除去することができる。
【0036】
上述した抵抗測定器２０の構成は例示である。腐食モニタリング装置１は、抵抗測定器２０に代えて、他の構成によって計測金属１２及び参照金属１３の電気抵抗を計測する抵抗測定器を備えていてもよい。抵抗測定器は例えば、計測金属１２及び参照金属１３に一定電圧を印加し、電流値から抵抗を計測するものであってもよい。
【0037】
記録装置３０は、抵抗測定器２０によって計測された電気抵抗Ｒｍｅａ及びＲｒｅｆを記録する。記録装置３０の記録方式は、ディジタル方式又はアナログ方式の何れでもよい。
【0038】
［腐食モニタリング方法、並びに腐食センサ１０及び腐食モニタリング装置１の効果］
本発明の第１の実施形態による腐食モニタリング方法は、腐食モニタリング装置１を使用した腐食モニタリング方法であって、抵抗測定器２０で計測した計測金属１２の電気抵抗Ｒｍｅａと参照金属１３の電気抵抗Ｒｒｅｆとに基づいて、計測金属１２の腐食量を求める。
本発明の第１の実施形態による腐食モニタリング方法は、腐食モニタリング装置１を使用した腐食モニタリング方法であって、抵抗測定器２０で計測した計測金属１２の電気抵抗Ｒｍｅａと参照金属１３の電気抵抗Ｒｒｅｆとに基づいて、計測金属１２の腐食量を求める。
【0039】
局部腐食が生じている計測金属１２の腐食量と電気抵抗Ｒｍｅａとの関係を検討する。図３は、電気抵抗の計算のためのモデルを示す図である。電圧を計測する両端の長さをＬとし、この長さ方向に計測金属１２をｎ等分する。計測金属１２の断面積をＳとし、ｋ番目（１≦ｋ≦ｎ）の部分における腐食部の断面積（腐食によって減少した断面積）をＳｋとすると、その部分の電気抵抗Ｒｋは下記の様に表すことができる。
Ｒｋ＝ρＬ／｛ｎ（Ｓ－Ｓｋ）｝
Ｒｋ＝ρＬ／｛ｎ（Ｓ－Ｓｋ）｝
【0040】
計測金属１２の長さＬ間の電気抵抗Ｒｍｅａは、各部のＲｋを直列に接続したものと考えると、電気抵抗Ｒｋの和になる。
Ｒｍｅａ＝ΣＲｋ
＝ΣρＬ／｛ｎ（Ｓ－Ｓｋ）｝
＝ΣρＬ／｛ｎＳ（１－Ｓｋ／Ｓ）｝
＝ρＬ／（ｎＳ）×Σ｛１／（１－Ｓｋ／Ｓ）｝
Ｒｍｅａ＝ΣＲｋ
＝ΣρＬ／｛ｎ（Ｓ－Ｓｋ）｝
＝ΣρＬ／｛ｎＳ（１－Ｓｋ／Ｓ）｝
＝ρＬ／（ｎＳ）×Σ｛１／（１－Ｓｋ／Ｓ）｝
【0041】
ここで、Σ内の１／（１－Ｓｋ／Ｓ）について考える。表１に、Ｓｋ／Ｓ、１／（１－Ｓｋ／Ｓ）、（１＋Ｓｋ／Ｓ）、及び、１／（１－Ｓｋ／Ｓ）と（１＋Ｓｋ／Ｓ）との誤差の関係をまとめる。図４は、Ｓｋ／Ｓと、１／（１－Ｓｋ／Ｓ）及び（１＋Ｓｋ／Ｓ）との関係を示すグラフであり、図５は、Ｓｋ／Ｓと、１／（１－Ｓｋ／Ｓ）と（１＋Ｓｋ／Ｓ）との誤差との関係を示すグラフである。
【0042】
【表1】
【0043】
表１、図４、及び図５に示すとおり、Ｓｋ／Ｓが小さい場合、１／（１－Ｓｋ／Ｓ）は（１＋Ｓｋ／Ｓ）にほぼ等しくなる。具体的には、例えばＳｋ／Ｓが０．１未満（すなわち、ｋ番面の断面の腐食が１割未満）では、１／（１－Ｓｋ／Ｓ）と（１＋Ｓｋ／Ｓ）との誤差は１％未満となる。
【0044】
そこで、１／（１－Ｓｋ／Ｓ）を（１＋Ｓｋ／Ｓ）と置き換えると、電気抵抗Ｒｍｅａは下記の様に表すことができる。
Ｒｍｅａ≒ρＬ／（ｎＳ）×Σ（１＋Ｓｋ／Ｓ）
＝ρＬ／（ｎＳ）×｛ｎ＋ΣＳｋ／Ｓ｝
＝ρＬ／Ｓ×｛１＋Σ（Ｓｋ・Ｌ／ｎ）／（ＬＳ）｝
Ｒｍｅａ≒ρＬ／（ｎＳ）×Σ（１＋Ｓｋ／Ｓ）
＝ρＬ／（ｎＳ）×｛ｎ＋ΣＳｋ／Ｓ｝
＝ρＬ／Ｓ×｛１＋Σ（Ｓｋ・Ｌ／ｎ）／（ＬＳ）｝
【0045】
ここで、ρＬ／Ｓは初期抵抗であるので、Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔと置き換える。また、Σ（Ｓｋ・Ｌ／ｎ）は各部の腐食量の総和、すなわち全腐食量になるので、Ｖｒｕｓｔと置き換える。さらに、ＬＳは計測金属１２の長さＬ間（電圧測定位置間）の初期体積になるので、Ｖ０と置き換える。そうすると、電気抵抗Ｒｍｅａは下記の様に表すことができる。
Ｒｍｅａ≒Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ（１＋Ｖｒｕｓｔ／Ｖ０）
Ｒｍｅａ≒Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ（１＋Ｖｒｕｓｔ／Ｖ０）
【0046】
したがって、測定時の電気抵抗と初期抵抗との比（Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ）及び体積腐食率（Ｖｒｕｓｔ／Ｖ０）は、それぞれ下記の様に表わすことができる。
Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ≒１＋Ｖｒｕｓｔ／Ｖ０
Ｖｒｕｓｔ／Ｖ０≒Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ－１
Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ≒１＋Ｖｒｕｓｔ／Ｖ０
Ｖｒｕｓｔ／Ｖ０≒Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ－１
【0047】
また、全腐食量Ｖｒｕｓｔは、下記の様に表すことができる。
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０（Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ－１）
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０（Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ－１）
【0048】
以上の計算は、測定環境の温度が一定と仮定したときのものである。測定環境の温度が変化すると、抵抗率ρが温度に依存して変化する。そのため、全腐食量Ｖｒｕｓｔを正確に求めるためには、測定時の温度の影響を考慮する必要がある。
【0049】
計測金属１２の温度が変化するとき、参照金属１３の温度も同じように変化する。参照金属１３は計測金属１２と同じ金属であるため、参照金属１３の抵抗率ρは計測金属１２の抵抗率ρと同じになる。そのため、ＲｍｅａとＲｒｅｆとの比をとることによって、抵抗率ρをキャンセルすることができ、温度変化の影響を取り除くことができる。なお、参照金属１３は測定環境から遮蔽されているため、腐食量は０とみなせる。
【0050】
したがって、温度変化の影響を取り除いた全腐食量Ｖｒｕｓｔは、下記の様に表すことができる。
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０｛（Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ）×（Ｒｒｅｆ＿ｉｎｉｔ／Ｒｒｅｆ）－１｝
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０｛（Ｒｍｅａ／Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ）×（Ｒｒｅｆ＿ｉｎｉｔ／Ｒｒｅｆ）－１｝
【0051】
ここで特に、計測金属１２の初期形状と参照金属１３の初期形状とが同じ場合、初期抵抗Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔは、下記のように表すことができる。
Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ=Ｒｒｅｆ＿ｉｎｉｔ
そのため、計測金属１２の初期形状と参照金属１３の初期形状とが同じ場合、温度変化の影響を取り除いた全腐食量Ｖｒｕｓｔは、下記の様に表すことができる。
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０｛（Ｒｍｅａ／Ｒｒｅｆ）－１｝
Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ=Ｒｒｅｆ＿ｉｎｉｔ
そのため、計測金属１２の初期形状と参照金属１３の初期形状とが同じ場合、温度変化の影響を取り除いた全腐食量Ｖｒｕｓｔは、下記の様に表すことができる。
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０｛（Ｒｍｅａ／Ｒｒｅｆ）－１｝
【0052】
以上、本発明の第１の実施形態による腐食センサ１０、腐食モニタリング装置１、及び腐食モニタリング方法を説明した。本実施形態によれば、局部腐食による腐食量を簡便に評価することができる。具体的には、塗膜を剥がしたり腐食生成物を除去したりといった作業をすることなく、従来の剥離面積率や深さ計測から推定していた腐食進展評価と同等レベル以上の評価を行うことができる。また、非破壊の測定であるため、継続的な測定ができ、同じセンサで時間的な変化を評価することができる。
【0053】
上記の実施形態では、計測金属１２及び参照金属１３が平面視で矩形である場合を説明した。しかし、計測金属１２及び参照金属１３は任意の形状であってよい。なお、計測金属１２は、電流が流れる方向と垂直な断面の断面積が一定であることが好ましい。
【0054】
上記の実施形態では、計測金属１２と参照金属１３とが、同一形状（矩形形状）である場合を説明した。計測金属１２と参照金属１３とは、同一形状であることが好ましく、さらに寸法も同一であることがより好ましい。しかし、同一形状でなくても、Ｒｍｅａ＿ｉｎｉｔ及びＲｒｅｆ＿ｉｎｉｔが分かれば全腐食量Ｖｒｕｓｔを計算することができる。
【0055】
上記の実施形態では、計測金属１２と参照金属１３とが、一つの塗膜１４によって覆われている場合を説明した。しかし、計測金属１２と参照金属１３とは、別々の塗膜によって覆われていてもよい。また、本実施形態では、計測金属１２と参照金属１３とが電気的に接続され、定電流電源２１に直列に接続されている場合を説明した。しかし、計測金属１２と参照金属１３とは、それぞれの抵抗が計測されるのであれば、別々の定電流電源に接続されていてもよい。
【0056】
［第１の実施形態の変形例］
図６は、本発明の第１の実施形態の変形例による腐食モニタリング装置１Ａの全体の構成を模式的に示す図である。腐食モニタリング装置１Ａは、腐食モニタリング装置１（図１）の腐食センサ１０に代えて、腐食センサ１０Ａを備えている。腐食センサ１０Ａでは、計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａが一枚の金属片から構成されている。腐食センサ１０Ａにおいても、計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａは、塗膜１４の切欠き１４ａの位置を除いて、測定環境から遮蔽されている。
図６は、本発明の第１の実施形態の変形例による腐食モニタリング装置１Ａの全体の構成を模式的に示す図である。腐食モニタリング装置１Ａは、腐食モニタリング装置１（図１）の腐食センサ１０に代えて、腐食センサ１０Ａを備えている。腐食センサ１０Ａでは、計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａが一枚の金属片から構成されている。腐食センサ１０Ａにおいても、計測金属１２Ａ及び参照金属１３Ａは、塗膜１４の切欠き１４ａの位置を除いて、測定環境から遮蔽されている。
【0057】
計測金属１２Ａは、計測金属１２（図１）と同様に、電気抵抗を計測できるように構成されている。参照金属１３Ａも、参照金属１３（図１）と同様に、電気抵抗を計測できるように構成されている。そのため、腐食モニタリング装置１Ａにおいても、腐食モニタリング装置１と同様にして、計測金属１２Ａの全腐食量を評価することができる。
【0058】
［第２の実施形態］
［腐食センサ及び腐食モニタリング装置］
図７は、本発明の第２の実施形態による腐食センサ４０、及び腐食センサ４０を含む腐食モニタリング装置２の全体の構成を模式的に示す図である。腐食モニタリング装置２は、腐食センサ４０に加えて、抵抗測定器２５及び記録装置３５を備えている。
［腐食センサ及び腐食モニタリング装置］
図７は、本発明の第２の実施形態による腐食センサ４０、及び腐食センサ４０を含む腐食モニタリング装置２の全体の構成を模式的に示す図である。腐食モニタリング装置２は、腐食センサ４０に加えて、抵抗測定器２５及び記録装置３５を備えている。
【0059】
腐食センサ４０は、基板４１、計測金属４２、塗膜４４、温度センサ４５を備えている。計測金属４２は、基板４１の上に配置されている。塗膜４４は、計測金属４２を覆っている。ただし、塗膜４４は、計測金属４２と重なる部分の一部に切欠き４４ａを有している。
【0060】
基板４１、計測金属４２、及び塗膜４４はそれぞれ、腐食センサ１０（図１）の基板１１、計測金属１２、及び塗膜１４と同様であるため、重複する説明は省略する。
【0061】
計測金属４２は、塗膜４４の切欠き４４ａの位置を除いて、測定環境から遮蔽されている。すなわち、計測金属４２は切欠き４４ａの位置でのみ測定環境に暴露される。これによって、局部腐食が発生する状況を模擬した腐食試験を行うことができる。
【0062】
腐食センサ４０は、計測金属４２の電気抵抗を計測できるように構成されている。すなわち、腐食センサ４０は、計測金属４２の大部分（切欠き４４ａの位置を除く部分）を測定環境から遮蔽しつつも、計測金属４２の電気抵抗を計測できるように構成されている。
【0063】
温度センサ４５は、計測金属４２の温度Ｔｔを計測する。温度センサ４５は、例えば熱電対である。温度センサ４５はこれに限定されず、計測金属４２の温度が計測できるものであれば任意である。温度センサ４５は例えば、電気抵抗式の温度センサであってもよいし、赤外線放射温度計等の非接触式の温度センサであってもよい。また、温度センサ４５による計測は、連続・断続のどちらでもよい。
【0064】
温度センサ４５は、例えば絶縁テープ４５ａによって計測金属４２に固定されている。温度センサ４５の固定方法は任意であり、例えば磁石によって固定したり、ねじによって固定したりしてもよい。温度センサ４５の固定位置（測温位置）は任意である。温度センサ４５を複数用いて、計測金属４２の複数の位置を計測してその平均値を用いてもよい。
【0065】
抵抗測定器２５は、定電流電源２６及び電圧計２７を備えている。
【0066】
定電流電源２６は、配線２６ａを介して計測金属４２に電気的に接続され、計測金属４２に一定電流を流す。電圧計２７は、配線２７ａを介して計測金属４２に電気的に接続され、計測金属４２の電圧測定位置間の電圧Ｖを計測する。電圧Ｖを電流Ｉで除すことで、計測金属４２の電気抵抗Ｒｔを求めることができる。
【0067】
本実施形態においても、第１の実施形態で説明したようなノイズ対策を施すことが好ましい。また、抵抗測定器２５の構成は例示であって、腐食モニタリング装置２は、他の構成によって計測金属４２の電気抵抗を計測する抵抗測定器を備えていてもよい。
【0068】
記録装置３５は、温度センサ４５によって計測された温度Ｔｔ、及び抵抗測定器２５によって計測された電気抵抗Ｒｔを時系列に沿って記録する。記録装置３５の記録方式は、ディジタル方式又はアナログ方式の何れでもよい。
【0069】
［腐食モニタリング方法、並びに腐食センサ４０及び腐食モニタリング装置２の効果］
本発明の第２の実施形態による腐食モニタリング方法は、腐食モニタリング装置２を使用した腐食モニタリング方法であって、抵抗測定器２５で計測した計測金属４２の電気抵抗Ｒｔと、温度センサ４５で計測した計測金属４２の温度Ｔｔとに基づいて、計測金属４２の腐食量を求める。
本発明の第２の実施形態による腐食モニタリング方法は、腐食モニタリング装置２を使用した腐食モニタリング方法であって、抵抗測定器２５で計測した計測金属４２の電気抵抗Ｒｔと、温度センサ４５で計測した計測金属４２の温度Ｔｔとに基づいて、計測金属４２の腐食量を求める。
【0070】
具体的には、計測金属４２の初期抵抗の温度依存性を予め測定等によって取得しておき、計測金属４２の初期抵抗を温度Ｔの関数として表した温度依存関数Ｒ０（Ｔ）を求め、これに基づいて、温度変化の影響を補正する。具体的には、全腐食量Ｖｒｕｓｔは、初期体積Ｖ０、電気抵抗Ｒｔ、温度Ｔｔ、及び温度依存関数Ｒ０（Ｔ）に基づいて、下記の様に表すことができる。
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０（Ｒｔ／Ｒ０（Ｔｔ）－１）
ここで、Ｒ０（Ｔｔ）は、Ｔ＝Ｔｔとしたときの温度依存関数Ｒｏ（Ｔ）の値である。
Ｖｒｕｓｔ≒Ｖ０（Ｒｔ／Ｒ０（Ｔｔ）－１）
ここで、Ｒ０（Ｔｔ）は、Ｔ＝Ｔｔとしたときの温度依存関数Ｒｏ（Ｔ）の値である。
【0071】
以上、本発明の第２の実施形態による腐食センサ４０、腐食モニタリング装置２、及び腐食モニタリング方法を説明した。本実施形態によっても、局部腐食による腐食量を簡便に評価することができる。
【0072】
以上、本発明の実施形態を説明したが、上述した実施形態は本発明を実施するための例示にすぎない。よって、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、その趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態を適宜変形して実施することが可能である。
【符号の説明】
【0073】
１，１Ａ，２ 腐食モニタリング装置
１０，１０Ａ，４０ 腐食センサ
１１，４１ 基板
１２，１２Ａ，４２ 計測金属
１３，１３Ａ 参照金属
１４，４４ 塗膜
１４ａ、４４ａ 切欠き
４５ 温度センサ
２０，２５ 抵抗測定器
２１，２６ 定電流電源
２２，２３，２７ 電圧計
３０，３５ 記録装置
１０，１０Ａ，４０ 腐食センサ
１１，４１ 基板
１２，１２Ａ，４２ 計測金属
１３，１３Ａ 参照金属
１４，４４ 塗膜
１４ａ、４４ａ 切欠き
４５ 温度センサ
２０，２５ 抵抗測定器
２１，２６ 定電流電源
２２，２３，２７ 電圧計
３０，３５ 記録装置
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】