腐食促進試験

図 6-1 腐食促進予備試験詳細図

図 6-2 腐食促進試験における加圧電位説明図

腐食促進予備試験終了後は，ベントナイトと炭素鋼をエポキシ樹脂にて固定し，切断後に腐 食面を含む供試体の断面を観察した．腐食状況や腐食生成物に関しては，SEM-EDXとRaman 分光法により確認した．SEMで腐食面の構造を確認し，EDX 分析では得られた Feイオン分 布により腐食された領域判断した，腐食生成物の特定としてRaman分光法を実施した．

(2) 腐食促進本試験

炭素鋼腐食の腐食現象を解明するために，小型モデルを作製し室内試験で解明する．内部の 腐食量を含む状況観察を観察するために，通常は供試体を切断し断面を観察する必要があるが，

切断作業による影響を極力発生させないために，非破壊による内部観察を行った．低出力の非

破壊装置では，対象となる分析位置の分解能が悪くなるため，高出力の X線を発生させ非破壊 で観測可能な高輝度放射光施設（SPring-8）⁴⁾を利用した分析を採用した．数 μm の画像分解 能を得るためには，供試体のサイズを直径3.5 mm以下にする必要があり，図 6-3に示す供試 体とした．FEBEX試験において，岩盤内から供給される酸素は，酸素濃度計測結果²⁾から試験 開始800日以降に減少していることから（図 6-4），外気との接触が無い密閉型容器とした．使 用した材料は，炭素鋼（SWRS82, carbon content 0.82%）鋼線で直径0.1 mmを腐食側作用 極，対極の2本を2 mm間隔で平行に設置，その炭素鋼鋼線周辺にはFEBEX試験でも使用し たベントナイト（Serrata Clay）⁵⁾を使用した．なお，表面の酸化化学組成を表 6-1に示す．ベ ントナイトは乾燥密度1.60 Mg/m³に圧縮し，含水比はFEBEX試験における800日以降の酸 素が減少した状態で岩盤から湧水が侵入してきた状態を模擬し，高含水比の21%とした．

図 6-3 腐食促進試験用供試体

図 6-4 FEBEX試験中の酸素濃度変化²⁾

表 6-1 Serrata Crayベントナイト材料の化学組成 (mass%)

Name Ca Mg Na K

Serrata Cray 42 33 23 22

腐食促進試験では，設置した炭素鋼ワイヤーをポテンショスタットに接続し，与える電流値 を計算式(6.1)から試験時間約 10 日間で鋼線が全腐食する条件と，ポテンショスタットで制御 できる最小電流を考慮し，2.5 μAを2本の鋼線間に生じさせることとした．この時の腐食電流 密度は鋼線の表面積から計算すると約 1 A/m²である．第 4章の酸素拡散での試験において，

図 4-5に示す腐食電流密度が，同密度同含水比で0.08 A/m²であったことから，約10倍の速 さで腐食促進したことになる．

𝜔 = 𝐾𝐼t = 𝐾𝑄 (6.1)

ω(g)= 腐食量，K= 電気化学当量（比例定数），I (A)= 電流，t (s)= 時間，Q (C)= 電気量

6.2.2 腐食量観察