JP3058844B2 - 鋼製プローブを用いたカソード防食状況の判定方法及びその装置 - Google Patents
鋼製プローブを用いたカソード防食状況の判定方法及びその装置Info
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Description
パイプラインのカソード防食状況の判定(評価)方法及
び装置に関する。
ド防食システムにおいて、その防食レベルの評価を行う
ために、このパイプラインの近傍に鋼製プローブを埋設
して前記パイプラインと電気的に結線すると共に、更に
飽和硫酸銅電極を埋設してこの電極と前記鋼製プローブ
とを結線し、鋼製プローブとパイプライン間の回線を遮
断したときに得られる鋼製プローブの分極電位を測定す
ることにより、鋼製プローブに出入りする電流の密度、
つまり電流の向きと大きさを検知してカソード防食シス
テムの維持管理を行う方法が公知である。
て、鋼製プローブを用いて管対地電位を測定する方法の
説明図であって,1はパイプライン、2は鋼製プロー
ブ、3は飽和硫酸銅電極、4はパイプライン1と鋼製プ
ローブ2とを結ぶ回線5内に挿入された電流計、6はO
N、OFFスイッチ、7はプローブ2と電極3間とを結
ぶ回線8に挿入された電位計、9はカソード防食用直流
電極、10は陽極、11は犠牲陽極、12はレコーダー
である。
N、OFFスイッチ6を用いて例えば10〜20秒毎に
0.6〜1.0秒間プローブ2とパイプライン1との間
に流れる電流を遮断し、そのときの電位、電流の経時変
化をレコーダー12に記録し、これによりIR降下分が
上乗せになっている管対地電位、分極電位、電流密度を
同時に求めて、これらの値から防食レベルの評価を行っ
ている。図11のグラフは、このようにして求めたとき
のレコーダー12の出力である。
ると、次のような問題がある。レコーダー12に出力
していることから、内蔵ローパスフィルターの作用によ
り、あるがままの(全周波数帯域のデータを収録してい
ない)ON、OFF電位とプローブ電流の原波形を把握
することができない。防食管理上、OFF電位とプロ
ーブ直流・交流電流密度の値は重要であるが、従来の技
術では、OFF電位をOFF後、どの時点でとっている
のか、また、特にどの周波数においてブローブ交流電流
密度の値が大きかったのかを把握することができない。
ON、OFF電位、プローブ直流・交流電流の時間瞬
時値のデータをセーブしていないために、測定時間平均
値を求めるなどの数値計算ができない。
解決する手段として、特願平8−345313号に係る
発明を提案している。この発明の内容は、カソード防食
されたパイプラインに接近して埋設された鋼製プローブ
と飽和硫酸銅電極間を夫々結線すると共に、前記鋼製プ
ローブと飽和硫酸銅電極間のON、OFF電位及び鋼製
プローブとパイプライン間のプローブ電流を一旦記録手
段に取り込み、この記録手段に取り込んだデータをコン
ピュータを用いて数値解析することにより、ON、OF
F電位、プローブ電流の周波数解析、周波数別の値のレ
ベル解析を行い、これらの所見から防食レベルを評価す
る方法である。
ンが高圧架空送電線と並行して埋設されている場合、或
いは電鉄がパイプラインに並行して敷設されている場
合、パイプラインに電磁誘導電圧が誘起され、場合によ
っては、コーティング欠陥部が激しい交流腐食を蒙るよ
うになるが、この交流腐食に関するデータの取得は行っ
ていない。一方、パイプラインの埋設環境は近年益々悪
化しており、交流腐食の原因となる状況は増大の一途を
辿っているのが現状である。
あって、直流腐食に併せて、交流腐食の評価を同時に行
うことができる鋼製プローブを用いたカソード防食状況
の判定方法及びその装置を提案するのが目的である。
判定方法とその装置により、上記目的を達成するもので
ある。 1.カソード防食されたパイプラインに接近して鋼製プ
ローブと飽和硫酸銅電極を埋設して前記鋼製プローブと
飽和硫酸銅電極間のON、OFF電位及び鋼製プローブ
とパイプライン間の直流電流密度を同時に測定すること
により、これらの値から直流防食レベルを評価する際、
この測定タイミングに同期して前記鋼製プローブとパイ
プライン間の交流電流密度及びプローブOFF電位を測
定し、更に前記プローブ直流電流密度の測定に際し、ロ
ーパスフィルターを用いてプローブ電流の低周波数成分
のみを取り込むと共に、プローブ交流電流密度の測定に
際し、バンドパスフィルターを用いて一定周波数帯域の
成分のみを取り込み、更に、プローブOFF電位の測定
に際し、一定の時間間隔でプローブの飽和硫酸銅電極に
対する電位を測定し、これらの値の平均値を求め、これ
らのデータから交流腐食レベルを評価する鋼製プローブ
を用いたカソード防食状況の判定方法。
近して鋼製プローブと飽和硫酸銅電極を埋設して前記パ
イプラインと鋼製プローブ間及び鋼製プローブと飽和硫
酸銅電極間を夫々結線すると共に、前記パイプラインと
前記鋼製プローブ間にON、OFFスイッチと電流計を
挿入し、前記鋼製プローブと飽和硫酸銅電極間に電位計
を挿入して前記スイッチをON、OFFすることにより
鋼製プローブと飽和硫酸銅電極間のON、OFF電位及
び鋼製プローブとパイプライン間の直流電流密度を同時
に測定し、これらの値から直流腐食状況を評価する直流
腐食状況の判定手段と、前記直流腐食状況の判定手段の
測定タイミングに同期して前記鋼製プローブとパイプラ
イン間の交流電流密度を測定する交流電流密度測定手段
と、前記プローブとパイプライン間の直流電流密度及び
プローブとパイプライン間の交流電流密度及びプローブ
OFF電位の測定に際し、プローブ直流電流密度の場合
は、プローブ電流の低周波数成分のみをローパスフィル
ターを用いて取り込み、前記プローブ交流電流密度の場
合は、プローブ電流の一定周波数帯域の成分のみをバン
ドパスフィルターを用いて取り込む整波手段と、前記プ
ローブOFF電位の測定に際し、一定の時間間隔でプロ
ーブの飽和硫酸銅電極に対する電位を測定し、これらの
値の平均値を求めるプローブOFF電位測定手段と、前
記交流電流密度及びプローブOFF電位から交流腐食状
況を評価する交流腐食状況の判定手段と、から成る鋼製
プローブを用いたカソード防食状況の判定装置。
食装置であって、1はパイプライン、2は鋼製プロー
ブ、3は飽和硫酸銅電極、4はパイプライン1とプロー
ブ2間を結ぶ回線5内に挿入された電流計、6はON、
OFFスイッチ、7はプローブ2と電極3間を結ぶ回線
8に挿入された電流計である。なお、図1において、カ
ソード防食用直流電源及び陽極及び犠牲陽極は省略して
ある。13はカソード防食モニターであって、このモニ
ター13にはデータ収録用のICカード(記録手段)
(85MB)14が内蔵されていて、ON、OFF電
位、プローブ電流(直流電流、交流電流から成る)をセ
ーブする。そして、数値解析を行う場合には、このIC
カード14をパソコン15にセットして行う。以下、パ
ソコン15を用いて行うデータの取得と、この数値解析
について説明する。
がONからOFFになった時点の前後を計測する。一般
にON時間はOFF時間よりも非常に長く、基本的にO
N時間8.5s(秒)、OFF時間1.5sで1周期を
10sとしている。例えば測定時間が2分であれば、1
2周期(サイクル)繰り返していることになる。基本的
にOFF前時間とOFF後時間は1sとする。OFF前
時間とOFF後時間の範囲内は、ON電位、OFF電
位、プローブ電流の値をできるだけ細かく取るために
(あるがままの状態を把握するために)0.1ms毎に
サンプリングする。したがって、ON電位、OFF電
位、プローブ電流の各データ数は120000個もの膨
大な数となる。
位の表示と計算(最大値、最小値、平均値)を行う。経
験的にON電位の表示と計算は、OFF前0.3sから
0.2sの間が最適である(図3参照)。したがって、
1サイクルでこの0.1sの間を0.1ms毎にサンプ
リングしているので、サンプリング総数は1000とな
り、この1000データの中の最大値、最小値、平均値
を表示することになる。
電位の表示と計算を行う。理論的にはOFF電位は、O
FF直後にIR(主に防食電流と土壌抵抗の積)を差し
引いたプローブの電位であるが、経験的にOFF直後は
異常な電気信号が入ることが多いので、OFF後0.2
sから0.3s後の間で評価する。上記ON電位の計算
と全く同じくなり、1サイクルで1000データの中の
最大値、最小値、平均値を表示することになる。
ON電位の計測と同じである。上記ON、OFF電位、
プローブ電流の表示は、OFF前時間、OFF後時間の
範囲内であれば任意に設定することができる。
る)。 ON時間 : 8.5s OFF時間 : 1.5s 1サイクル : 10s 測定時間 : 120s OFF前時間 : 1s OFF後時間 : 1s ON電位表示計測範囲 : OFF前0.3〜0.2s OFF電位表示計測範囲: OFF後0.2〜0.3s データサンプリング間隔: 0.1ms
間が同じであるために、プローブ2〜パイプライン1間
のOFF時を対象として、図4の実施例が示すように1
2サイクル得られるようになる。各サイクルが不連続で
あるのは、実際には連続測定を行っているからである。
図4の右側には、設定された範囲内でのON、OFF電
位、プローブ電流の最大値、最小値、平均値が表示され
ている。
のは、以下の2つの理由による。プローブとパイプが
結線状態にある時、ON電位、プローブ電流の原波形を
把握することにより、もし大きな電位、電流変動があれ
ば周波数解析を行うことにより、変動原因の特定ができ
ることと、更にプローブ電流の周波数解析により防食状
況のチェックができる。図5は、ON電位の原波形の説
明図、図6はON電位の周波数解析をFFT(高速フー
リエ変換)によりスペクトル表示したものである。50
Hzにスペクトルの最大がみられ、このような場合には
高圧架空送電線の電磁誘導のパイプラインへの影響が予
測される。ON電位と同時にとられたプローブ電流のう
ち、腐食に関係するのは低周波数成分である。 本件で
は、0.1msでとられた原波形をベースにFFTによ
るフィルタ処理を行い25Hz、50Hz、100H
z、200Hz及び500Hzの各成分の電流の平均値
を計算表示することにした。図7はその実施例を示した
ものである。プローブのOFF電位は、時間間隔を密
にしてとられた原波形をベースに決定されなければなら
ないが、そのために0.1msのサンプリングが必要に
なる。
食管理基準に照らし合わせて基準を満たしていなけれ
ば、パイプラインのカソード電位を下げる措置や、低接
地物をパイプラインに接続することにより(パイプライ
ンに電磁誘導電圧が発生し、交流腐食がもたらされるこ
とが予測される場合)、交流誘導電圧の低減の措置をと
る。
準] 1.パイプラインに交流誘導電圧が発生していない状態 (a)プローブOFF電位が−1.0V vs. Cu
/CuSO4 (飽和硫酸銅電極基準)よりも卑 (b)プローブ流入電流密度が0.010mA/cm2
以上のいずれか一方が満たされれば防食が達成される。
ている状態 プローブOFF電位、プローブ流入電流密度、プローブ
交流電流密度との関係については必ずしも明確ではない
が、プローブ交流電流密度が5mA/cm2より小さい
と、プローブ腐食速度が0.01mm/y以下に抑制さ
れることは知られている。そこで、パイプラインに交流
誘導電圧が発生している状態の防食管理基準は、 1.を満たし、かつプローブ交流電流密度が5mA/c
m2 より小さいこととする。
せて、同時に交流腐食レベルの評価を行うものであっ
て、上記ON、OFF電位及び直流電流の測定タイミン
グに同期して、鋼製プローブとパイプライン間の交流電
流の値を測定し、この値から交流腐食レベルの評価を行
う。
る。この図8において、先ず符号の1はパイプライン、
2は鋼製プローブ、3は飽和硫酸銅電極、6はON、O
FFスイッチ、15はパソコン、16は保護回路、17
はバンドパスフィルター、18はローパスフィルター、
19はアンプ、20は測定回路であって、20aはON
電流(50〜60Hz帯域の実効値)測定部、20bは
ON電流(フィルター常時ON)測定部、20cはOF
F電位(フィルター常時OFF)測定部、20dはON
電位(フィルター常時ON)測定部、21はデータ処理
部、22は記録部、23はLCD表示部、24は操作部
(キーボード)、25は電源である。
イプライン1をOFF後は、フィルターなしでかつ0.
1msのサンプリング間隔で電位を測定している。この
ような測定方法を取っているのは、1)高圧架空送電線
の下ではOFF後も交流誘導電圧のレベルは低いながら
も鋼製プローブ2の電位変動を引き起こしていることが
あるため(電位変動があるのは、鋼製プローブ2が強い
電磁場にあるためと考えられる)と、2)OFF後、鋼
製プローブ2の復極現象(鋼製プローブ2が貴方向にシ
フトする現象)があるために、原波形を把握しておく必
要があるからである。
図であって、ON、OFFスイッチ6を8.5秒間隔で
1.5秒間だけOFFを行い、これを120秒間繰り返
している([0020]の[ソフト出力]参照)。
及びプローブ直流電流の最大値、最小値、平均値をロー
パスフィルター18(カットオフ周波数50Hz)ON
で測定し、更に、プローブ交流電流50/60Hzのr
ms電流をバンドパスフィルター17ONで測定し、更
に、プローブOFF電位(0.1msサンプルデータの
平均値)をフィルターOFFの状態で測定する。
定(ON電位、直流電流50/60Hzのプローブrm
s電流)、Bは0.1msサンプルデータの平均値であ
って、この開始と終了は操作部24で指定自由である。
分間に90回測定した。なお、ON時間8.5秒、OF
F時間1.5秒のタイミングは、パイプライン1に対す
る電鉄運行の影響を逃さないものである(これまでのフ
ィールドでの検討結果より)。但し、高圧架空送電線に
関しては、このタイミングはそれ程重要な意味を持たな
い。
での直流腐食レベルの評価に併せて、交流腐食レベルの
評価も行うことにより、パイプラインに沿って並行に架
設された高圧架空送電線、或いは並行に敷設された電鉄
等(この場合、交流誘導電圧レベルが最も高くなる)に
起因する交流誘導電圧を原因とする交流腐食対策が可能
となり、パイプラインのカソード防食に大きな効果をも
たらすことができる。
図。
小値、平均値の説明図。
説明図。
Claims (2)
- 【請求項1】 カソード防食されたパイプラインに接近
して鋼製プローブと飽和硫酸銅電極を埋設して前記鋼製
プローブと飽和硫酸銅電極間のON、OFF電位及び鋼
製プローブとパイプライン間の直流電流密度を同時に測
定することにより、これらの値から直流防食レベルを評
価する際、この測定タイミングに同期して前記鋼製プロ
ーブとパイプライン間の交流電流密度及びプローブOF
F電位を測定し、更に前記プローブ直流電流密度の測定
に際し、ローパスフィルターを用いてプローブ電流の低
周波数成分のみを取り込むと共に、プローブ交流電流密
度の測定に際し、バンドパスフィルターを用いて一定周
波数帯域の成分のみを取り込み、更に、プローブOFF
電位の測定に際し、一定の時間間隔でプローブの飽和硫
酸銅電極に対する電位を測定し、これらの値の平均値を
求め、これらのデータから交流腐食レベルを評価する鋼
製プローブを用いたカソード防食状況の判定方法。 - 【請求項2】 カソード防食されたパイプラインに接近
して鋼製プローブと飽和硫酸銅電極を埋設して前記パイ
プラインと鋼製プローブ間及び鋼製プローブと飽和硫酸
銅電極間を夫々結線すると共に、前記パイプラインと前
記鋼製プローブ間にON、OFFスイッチと電流計を挿
入し、前記鋼製プローブと飽和硫酸銅電極間に電位計を
挿入して前記スイッチをON、OFFすることにより鋼
製プローブと飽和硫酸銅電極間のON、OFF電位及び
鋼製プローブとパイプライン間の直流電流密度を同時に
測定し、これらの値から直流腐食状況を評価する直流腐
食状況の判定手段と、 前記直流腐食状況の判定手段の測定タイミングに同期し
て前記鋼製プローブとパイプライン間の交流電流密度を
測定する交流電流密度測定手段と、前記プローブとパイプライン間の直流電流密度及びプロ
ーブとパイプライン間の交流電流密度及びプローブOF
F電位の測定に際し、プローブ直流電流密度の場合は、
プローブ電流の低周波数成分のみをローパスフィルター
を用いて取り込 み、前記プローブ交流電流密度の場合
は、プローブ電流の一定周波数帯域の成分のみをバンド
パスフィルターを用いて取り込む整波手段と、 前記プローブOFF電位の測定に際し、一定の時間間隔
でプローブの飽和硫酸銅電極に対する電位を測定し、こ
れらの値の平均値を求めるプローブOFF電位測定手段
と、 前記交流電流密度及びプローブOFF電位から交流腐食
状況を評価する交流腐食状況の判定手段と、 から成る鋼製プローブを用いたカソード防食状況の判定
装置。
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