亜鉛メッキ鋼帯の耐食性はどの程度高いか？

亜鉛めっき鋼帯の耐食性：その作用機構と規格

亜鉛：バリア機能と犠牲防食機能を併せ持つ二重作用型保護層

亜鉛被覆鋼帯は、錆びに対し主に2つの方法で耐性を発揮します。第1の防御策は、実は非常に単純明快です。亜鉛が鋼材表面の上に厚い層を形成し、水や空気、さらには大気中に漂うさまざまな有害物質の侵入を防ぎます。しかし、もう1つの巧妙な仕組みもあります。当然ながら、亜鉛被覆が傷つくことは時として起こりますが、その場合でも亜鉛は下地の鋼材を守り続けます。これは、亜鉛と鋼材とでは化学的性質が異なるためです。鋼材が錆びる代わりに、亜鉛がその代わりに「犠牲」になって腐食するのです。実に ingenious（ ingenious は日本語で「 ingenious 」と表記せず、文脈に応じて意訳）と言えるでしょう。NACE International が昨年実施した産業界向け試験によると、この二重の保護メカニズムにより、溶融亜鉛めっき鋼材は通常のコーティング材と比べて大幅に長寿命化します。この素材を導入している工場では、設備の交換時期が約40～50％延長され、結果として長期的なコスト削減が実現しています。

ASTM A653／A924 適合性：亜鉛めっき鋼帯の被覆量、被覆厚さおよび性能基準

ASTM A653およびA924は、亜鉛めっき鋼帯に対する必須品質基準を定めており、腐食抵抗性および耐久性を直接左右する最小亜鉛被覆量（単位：オンス／平方フィート（oz／ft²）またはグラム／平方メートル（g／m²））を規定しています。

米国亜鉛メッキ協会（AGA）の現地データによると、クラス55の厚さ要件を満たす鋼帯は、沿岸地域での設置後20年経過時において、赤錆の発生が30％低減される。また、両規格とも、塩水噴霧試験において基材腐食が発生しないことを条件として、最低1,000時間の耐塩水噴霧性を要求しており、加速腐食条件下における性能を実証している。

暴露環境別における亜鉛めっき鋼帯の実使用耐久性

工業地帯 vs. 沿岸地帯 vs. 農村地帯：比較による劣化速度および耐用年数予測

材料の性能は、実際に設置される場所によって大きく左右されます。例えば、沿岸地域を考えてみましょう。そこでは、塩分を含んだ空気と常に湿った環境が重なり、亜鉛めっき層が通常の田舎地域に比べてはるかに速い速度で劣化します。ある研究によると、沿岸部における腐食速度は、内陸部に比べて最大で3倍にもなることがあります。工場や工業地帯では、全く異なる課題が生じます。こうした場所では、二酸化硫黄をはじめとするさまざまな酸性物質が排出され、それが時間とともに表面を徐々に侵食していきます。一方、塩分や大気汚染の少ない農村部では、材料は比較的長期間にわたり劣化の兆候を示さず、寿命が延びる傾向があります。交換が必要になるまでの耐用年数を評価する際には、主に2つの要因が関係します：めっき厚さと、日常的に曝される環境です。

• コースタル : 15～25年（亜鉛厚さ≥45 µm必要）
• 工業用 : 25～40年
• 地方の : 50年以上

測定された亜鉛の損失率は、この勾配を反映しており、海洋環境では年間最大7.5 µmであるのに対し、内陸部では年間わずか1.2 µmである。仕様策定時の環境分類を正確に行うことは、早期劣化を回避するために不可欠である。

長期検証：ASTM C1658による橋桁床版への適用事例から得られた25年間の実地データ

現場での長期的な性能は、過酷なインフラプロジェクトで使用された場合の亜鉛メッキ鋼帯の信頼性がいかに高いかを如実に示しています。例えば橋桁を例に挙げると、これらは塩分を多く含む沿岸部——海水が常に材料を侵食する極めて腐食性の高い環境——において、ASTM C1658規格に従って試験されました。25年間にわたり、海からの飛沫による曝露と冬季の道路用融雪剤（塩化物系）による処理を受けても、実際の金属損失は0.5ミリメートル未満にとどまりました。これだけの過酷な環境下で達成された結果としては、非常に驚異的です！また、この期間中、構造的健全性も完全に維持されていました。さらに優れた点として、腐食進行速度は無コーティングの通常鋼材と比較して、実に約90％も低減されていたことが確認されています。こうした現実世界における実証データは、明確に一つの事実を示しています。すなわち、ASTM A653規格に基づき被覆厚さを適切に管理することが、建物や橋梁を、私たちが特に強固な耐久性を求める場所で数十年も長持ちさせるために、決定的に重要であるということです。

亜鉛メッキ鋼帯の設置における重大な故障モードとベストプラクティス

電気化学腐食リスク：ステンレス製締結部品、アルミニウムとの接触、および対策

異種金属（特にステンレス鋼製締結部品やアルミニウム部品）との接触は電気化学腐食を引き起こし、亜鉛の消耗を加速させます。このような異種金属の組み合わせでは、亜鉛がアノードとなり、より貴金属であるカソードを保護するために急速に腐食します。ASTM G82では、対策が講じられていない場合、腐食速度が最大で10倍に増加する可能性があると指摘しています。有効な予防策には以下が含まれます：

• 非導電性ガスケットまたはワッシャーを用いた金属間の電気的絶縁
• 湿気抵抗性シーラントによる継手の密封（電解質の通路を遮断）
• 鋼帯の亜鉛めっき等級に適合した亜鉛被覆締結部品の仕様設定

これらの措置により、コーティングの健全性が維持され、異種金属構造物における局所的な故障が防止されます。

コーティング健全性のしきい値：中程度から過酷な環境条件下において、亜鉛厚さが≥45 µmであることが不可欠な理由

最小45 µmの亜鉛被覆は、単なる推奨事項ではなく、沿岸部または工業地帯といった厳しい環境下で信頼性の高い性能を発揮するために機能的に必須です。この閾値は以下の点を保証します：

• ロール成形および製造工程における基材の完全な被覆
• 傷ついた部分の自己修復およびピンホール腐食への耐性を確保するための十分な犠牲陽極としての亜鉛量（犠牲的予備量）
• 構造用途におけるASTM A123／A123M規格への適合

45 µm未満の場合、過酷な条件下では5～7年以内に亜鉛が消耗し、鋼材の素地が露出する可能性があります。一方、規格に適合した被覆は、確実に25年以上の耐用年数を達成します。より薄い被覆層は、摩耗、端部での膜厚減少、あるいは不均一な被覆などにより早期に劣化するリスクがあり、防食バリア機能および犠牲陽極機能の両方を損なうおそれがあります。