平潭海洋大気中におけるQ355炭素鋼の初期錆層進化
Early Rust-Layer Evolution of Q355 Carbon Steel in the Pingtan Marine Atmosphere
Q355炭素鋼を平潭海峡に0.5年および1年間暴露し、表面の湿潤状態の変化が初期錆層の進化と局所腐食にどのように影響するかを調査した。環境モニタリング、腐食速度測定、錆相分析、電気化学的特性評価を組み合わせて、この高湿度で塩分を含んだ海洋大気中での腐食を特徴づけた。暴露環境は、最初の半年間は持続的な湿潤状態から、後半は頻繁な湿潤・乾燥サイクルへと移行した。平均腐食速度はほぼ変化しなかったが、局所腐食は激化し、隣接するピットは相互接続するようになった。この変化は、錆相の集合体とその空間分布の進化と密接に関連していた。0.5年後、β-FeOOHが優勢であり、これは長い湿潤時間(TOW)と表面電解質膜中のCl−濃縮と一致し、ピットは主に孤立したままだった。1年後、Fe3O4が大幅に増加し優勢な相となった。これは、頻繁な湿潤・乾燥サイクルが錆内の酸素輸送を変化させ、局所的に酸素欠乏状態を繰り返し生成したためと考えられる。Fe3O4の濃縮はピットの継続的な深化を促進し、それに続いてピットの拡大と合体を招いた。一方、錆表面近くの比較的酸素が豊富な領域では局所的なα-FeOOH濃縮が発生し、ピットの横方向伝播を抑制した。したがって、高湿度で塩分リッチな平潭大気における湿潤状態の変化は、錆相の進化と空間分布を制御することにより、Q355鋼の局所腐食を著しく調節することが示された。
- Q355炭素鋼を平潭海峡に0.5年および1年間暴露した実環境試験で、湿潤状態の変化(持続的湿潤→湿潤・乾燥サイクル)が初期錆層の相進化(β-FeOOH→Fe3O4優位)を制御し、局所腐食の進行様式(孤立ピット→ピット合体)を決定することを実証した
- 平均腐食速度はほぼ変化しないものの、局所腐食は激化し、Fe3O4濃縮がピットの継続的な深化を促進し、α-FeOOH濃縮がピットの横方向伝播を抑制するという機構を明らかにした
Q355炭素鋼の海洋大気腐食メカニズムの解明は、海洋インフラ向け鋼材の耐食性向上や新たな防食コーティング開発に直結する基礎的知見である。特に湿潤状態の変化が錆層の相組成(β-FeOOH→Fe3O4)を制御し、局所腐食を促進するという機構解明は、海洋構造物の寿命予測やメンテナンス戦略に影響を与える可能性がある。ただし、本件は学術的研究成果であり、特定企業の業績に直接結びつくものではない点には留意が必要。