JP5100682B2 - カソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法及び計測評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、カソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法及び計測評価装置に関するものである。

カソード防食されたパイプラインの腐食リスクを計測評価する方法として、プローブ電流密度の計測値に基づく評価方法が知られている。これは、塗覆装（高抵抗率のプラスチック塗覆装）が施されたパイプラインが敷設された電解質中に、パイプラインに近接して塗覆装欠陥部を模擬したプローブを設置し、このプローブとパイプラインとを導線で接続して、プローブとパイプライン間を流れる電流（プローブ電流）を計測し、その計測値からプローブ電流密度（プローブ直流電流密度Ｉ_DC，プローブ交流電流密度Ｉ_AC）を求め、その計測時間平均値（Ｉ_DC ^ave，Ｉ_AC ^ave）を、プローブ電流密度を指標としたカソード防食基準と照査することで、腐食リスクの評価を行うものである。

プローブ電流密度（プローブ直流電流密度Ｉ_DC，プローブ交流電流密度Ｉ_AC）は、０．１ｍｓｅｃのサンプリング間隔で２０ｍｓｅｃの間に計測された２００個のプローブ電流計測値から下記式（１），（２）によって求められる。ここで、Ａはプローブの面積、Ｉ（ｎ）はｎ番目にサンプリングされたプローブ電流計測値である。

プローブ電流密度を指標としたカソード防食基準は、下記非特許文献１に記載されるように、下記の表１に示した条件I，IIの基準領域、又はそれを図示したプローブ流入直流電流密度Ｉ_DC ^ave（Ａ／ｍ²）とプローブ交流電流密度Ｉ_AC ^ave（Ａ／ｍ²）を座標軸とする二次元座標図（図１参照）の領域I，IIによって規定することができる。図１の斜線部分（領域I，II）がカソード防食基準に合格する範囲であり、それ以外の部分（領域III，IV，V）がカソード防食基準に不合格の範囲である。図示の領域IIIは、プローブ流入直流電流密度Ｉ_DC不足による腐食が懸念され、図示の領域IVは、プローブ交流電流密度Ｉ_ACが過大で交流迷走電流腐食が懸念され、図示の領域Vは、プローブ流入直流電流密度Ｉ_DCが過大で過防食が懸念される不合格領域である。ここで、Ｉ_DCの極性は、直流電流が電解質からプローブに流入する向きをプラスとしている。以下、単にカソード防食基準とした場合には、表１又は図１に示した基準領域を指すことにする。

細川裕司，梶山文夫，中村康朗「プローブ電流密度を指標とした土壌埋設パイプラインのカソード防食管理基準に関する検討」，材料と環境，腐食防食協会，２００２年，第５１巻，第５号，ｐ２２１−２２６

プローブ電流密度の一つの値を求めるための単位計測時間は、交流誘導の影響を評価するために、商用周波数の１周期に当たる時間に定められており、商用周波数が５０Ｈｚの場合にはその１周期に当たる２０ｍｓｅｃに定めている。そして、プローブ直流電流密度Ｉ_DCは、この単位計測時間でサンプリングされる計測値をプローブ面積で除した値の計測時間平均値を求めており、プローブ交流電流密度Ｉ_ACは、単位計測時間でサンプリングされる計測値とプローブ直流電流密度Ｉ_DCにより求めた計算値をプローブ面積で除した値の実効値を求めている。

しかしながら、このようにして求められるプローブ交流電流密度Ｉ_ACは、商用周波数（例えば、５０Ｈｚ）の整数倍の高調波（例えば、１００Ｈｚ等）を含む場合にも商用周波数と同様にプローブ交流電流密度Ｉ_ACに加えられてしまうので、商用周波数の影響を評価しようとしながら、実際は交流誘導には影響が少ない商用周波数の整数倍の高調波を含めた評価を行っており、交流誘導の影響評価としては安全を見込んだものではあったが、過剰に交流誘導対策を講じることになる問題があった。

また、プローブ電流を計測する計測器を設置スペースが限られているターミナルボックス内に収めるためには、計測器のコンパクトさが必要になる。このことを考えると、プローブ電流の電流レンジとＡ−Ｄコンバータの分解能は相反関係にならざるを得ず、電流レンジを大きくすると、Ａ−Ｄコンバータの分解能は低くなってしまい、電流レンジを小さくすると、Ａ−Ｄコンバータの分解能を高くすることが可能になる。

一方、プローブ電流を計測するには、プローブ電流の変化が瞬間的に大きくなることを考慮して、その変化が全て収まるように電流レンジを大きくすることがなされており、都市部等で直流且つ又は交流迷走電流発生原因が多く存在するところでは、電流レンジを大きくせざるを得ず、これによって計測値の分解能が低くなって、例えば、プローブ面積が１０ｃｍ²の場合、プローブ流入直流電流の合格最小値である０．１ｍＡを精度良く計測できなくなる問題があった。

本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、プローブ電流密度（プローブ直流電流密度Ｉ_DCとプローブ交流電流密度Ｉ_AC）を求めてカソード防食基準と照査するに際して、交流誘導の影響評価を精度良く行い、過剰に交流誘導対策を講じることがないようにすること、プローブ電流の電流レンジを適正に定めて、カソード防食基準との照査が精度良く行えるような分解能にすること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するために、本発明によるカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法及び計測評価装置は、以下の各独立請求項に係る構成を少なくとも具備するものである。

［請求項１］商用周波数の１周期に当たる単位計測時間内で計測されたプローブ電流からプローブ電流密度を求め、該プローブ電流密度をプローブ電流密度を指標とするカソード防食基準と照査するカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法であって、前記プローブ電流を、商用周波数より大きく商用周波数の２倍より小さいカットオフ周波数のローパス・フィルタを備え、前記カソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値との差によって設定される電流レンジを有するプローブ電流計測手段によって計測することを特徴とするカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法。

［請求項５］商用周波数の１周期に当たる単位計測時間内で計測されたプローブ電流からプローブ電流密度を求め、該プローブ電流密度をプローブ電流密度を指標とするカソード防食基準と照査するカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置であって、プローブ電流を計測するプローブ電流計測手段と計測されたプローブ電流を演算処理する演算処理手段を備え、前記プローブ電流計測手段は、商用周波数より大きく商用周波数の２倍より小さいカットオフ周波数のローパス・フィルタを備えると共に、前記カソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値との差によって設定される電流レンジを有し、前記演算処理手段は、前記単位計測時間内のプローブ電流の全ての計測値が前記電流レンジ内であるか否かを判別する欠測値有無判別手段と、前記単位計測時間毎のプローブ電流の計測値からプローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度を求めるプローブ電流密度演算手段と、前記欠測値有無判別手段が全ての前記計測値が前記電流レンジ内であると判別した場合には、前記プローブ電流密度演算手段から出力されるプローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度の計測時間平均値を前記カソード防食基準と照査してカソード防食評価を行い、前記欠測値有無判別手段が全ての前記計測値が前記電流レンジ内でないと判別した場合には、カソード防食評価を不合格とするカソード防食評価手段と、を備えることを特徴とするカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置。

本発明は、このような特徴を有することで、プローブ電流密度（プローブ直流電流密度Ｉ_DCとプローブ交流電流密度Ｉ_AC）を求めてカソード防食基準と照査するに際して、交流誘導の影響評価を精度良く行い、過剰に交流誘導対策を講じることがないようにすることができる。また、プローブ電流の電流レンジを適正に定めて、カソード防食基準との照査が精度良く可能な分解能での計測を可能にすることができる。

プローブ電流密度を指標とするカソード防食基準を説明する説明図である。 本発明の実施形態に係るカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置及び計測評価方法を説明する説明図である。 カソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値を説明する説明図である。 バターワース特性を有するアナログ・ローパス・フィルタの周波数特性を示す説明図である。 本発明の実施形態における演算処理手段のデータサンプリング手段を説明する説明図である。 本発明の実施形態における演算処理手段の波形保存を説明する説明図である。 本発明の実施形態における演算処理手段の具体的な処理フローを示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。図２は、本発明の実施形態に係るカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置及び計測評価方法を説明する説明図である。

計測評価対象のパイプライン１は、塗覆装（高抵抗率のプラスチック塗覆装）１ａが施され、例えば土壌などの電解質中に埋設されており、パイプライン１に接続される外部電源装置２等のアノード２Ａから出力される防食電流によってカソード防食がなされている。計測評価に際しては、パイプライン１近傍の電解質中に塗覆装欠陥部を模擬したプローブ３が設置されており、このプローブ３がプローブ電流計測手段１０を介した導線３ａによってパイプライン１に接続されている。本発明の実施形態に係るカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置は、前述したプローブ電流計測手段１０と計測されたプローブ電流を演算処理する演算処理手段２０を主要な構成として備えており、電解質中の直流迷走電流や交流迷走電流によるパイプライン１の腐食リスクを計測評価するものである。

プローブ電流計測手段１０は、プローブ３とパイプライン１との間を流れるプローブ電流を計測する手段であり、電流計１１，ローパス・フィルタ１２，Ａ−Ｄコンバータ１３を備えており、実際上はパイプライン１に沿って所定距離（例えば２５０ｍ）毎に設けられるターミナルボックスＴＢ内に収めるためのコンパクトさを備えている。

電流計１１は、カソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値との差によって設定される電流レンジを有する。計測されたプローブ電流から求められるプローブ電流密度がカソード防食基準に合格しているか否かを評価するには、カソード防食基準の範囲に入らないプローブ電流の大きな変動まで詳細に計測する必要はない。電流レンジ×分解能がプローブ電流計測手段１０に要求されるコンパクト性から限定されてしまうことを考えると、電流レンジを必要最小限に抑えてその中での分解能を高くすることが効果的である。

図３は、カソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値を説明する説明図である。ここでは、プローブ面積Ａ＝１０ｃｍ²の場合について説明する。図示の点Ｐ１において、プローブ流入直流電流がカソード防食基準の最大値である４０ｍＡのとき、プローブ交流電流は７０ｍＡまでカソード防食基準に合格となる。プローブ交流電流が７０ｍＡである正弦波の振幅は、７０×（２）^1/2≒９９．０であるから、プローブ電流の合格最大値は４０＋９９．０＝１３９ｍＡとなる。一方、図示の点Ｐ２において、プローブ流入直流電流がカソード防食基準の最小値である０．１ｍＡのとき、プローブ交流電流は２．５ｍＡまでカソード防食基準に合格となる。プローブ交流電流が２．５ｍＡである正弦波の振幅は、２．５×（２）^1/2≒３．５であるから、プローブ電流の合格最小値は０．１−３．５＝−３．４ｍＡとなる。

電流計１１の電流レンジは、このプローブ電流の合格最大値１３９ｍＡからプローブ電流の合格最小値−３．４ｍＡを包含するものであればよい。例えば、電流レンジを±２００ｍＡとして、Ａ−Ｄコンバータ１３の分解能を１２ビットとした場合、１ステップ当たりの電流は０．０９８ｍＡ（４００／２¹²）となり、プローブ流入直流電流の所要最小電流０．１ｍＡを精度良く計測することが可能になる。

ローパス・フィルタ１２は、商用周波数より大きく商用周波数の２倍より小さいカットオフ周波数ｆｃを備える。これにより計測されたプローブ電流から商用周波数のｎ倍高調波を除去することができる。ローパス・フィルタ１２としては、バターワース特性を有するアナログ・ローパス・フィルタを用いることが好ましい。バターワース特性を有するアナログ・ローパス・フィルタは、図４に示すような周波数特性を示す。これによると、カットオフ周波数ｆｃより低い周波数の通過域リップルを最小にすることができ、ノイズレベルを低くすることが可能になる。カットオフ周波数ｆｃは商用周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）より高いが商用周波数の２倍よりは小さい値に設定する。商用周波数５０Ｈｚと６０Ｈｚの両方で共用する場合を考えると、６０Ｈｚよりやや大きい値にカットオフ周波数ｆｃを設定することが好ましい。

Ａ−Ｄコンバータ１３は、電流計１１で計測されたプローブ電流のアナログデータをデジタル変換して演算処理手段２０に出力する。前述したように設定された電流レンジに対して最適なＡ−Ｄコンバータの分解能を選択する。電流レンジを必要最小限に狭めることで、Ａ−Ｄコンバータ１３の分解能を高くすることが可能になる。前述したように、電流レンジ±２００ｍＡでＡ−Ｄコンバータ１３の分解能を１２ビットとした場合、１ステップ当たりの電流は０．０９８ｍＡ（４００／２¹²）となり、プローブ流入直流電流の所要最小電流０．１ｍＡを精度良く計測することが可能になる。

演算処理手段２０は、プローブ電流計測手段１０によって計測されたプローブ電流をサンプリングして演算処理するものである。この演算処理手段２０には、サンプリングしたデータ或いは演算処理した結果を保存するためのデータ記憶手段２１とサンプリングしたデータ或いは演算処理した結果をモニタ表示するモニタ手段２２が接続されている。演算処理手段２０の主要な機能構成としては、以下に説明するデータサンプリング手段２０Ａ，波形保存手段２０Ｂ，欠測値有無判別手段２０Ｃ，プローブ電流密度演算手段２０Ｄ，カソード防食評価手段２０Ｅを実質的に備えている。各処理手段は、それぞれまとまった処理プログラムによって形成することもできるし、一連の処理プログラムの一部で各処理手段が形成されることもある。

図５は、演算処理手段２０におけるデータサンプリング手段２０Ａを説明する説明図である。データサンプリング手段２０Ａは、プローブ電流計測手段１０から出力されるデータを設定されたサンプリング間隔で単位計測時間毎に連続してサンプリングする。ここで、単位計測時間は商用周波数の１周期に当たる時間に設定され、商用周波数が５０Ｈｚの場合には単位計測時間は２０ｍｓｅｃに設定される。また、単位計測時間を２０ｍｓｅｃにすると、商用周波数６０Ｈｚの１周期（約１６．７ｍｓｅｃ）を含めることができるので、５０Ｈｚと６０Ｈｚとで装置を共用することが可能になる。サンプリング間隔は単位計測時間内で十分なデータが得られるように設定され、例えば０．１ｍｓｅｃに設定することができる。サンプリング間隔が０．１ｍｓｅｃの場合には２０ｍｓｅｃの単位計測時間では２００個の計測値を得ることができる。

図６は、演算処理手段２０における波形保存２０Ｂを説明する説明図である。波形保存手段２０Ｂは、データサンプリング手段２０Ａでサンプリングした計測値（サンプリングデータ）を単位計測時間毎に時系列に沿った計測値波形としてデータ記憶手段２１に保存する。前述したように電流計１１の電流レンジをカソード防食基準に応じて設定しているので、その電流レンジを越えるプローブ電流が計測された場合にはその時点ではデータが得られないことになり、そこで欠測値が生じることになる。

図６（ａ）は単位計測時間内で欠測値が無い場合の計測値波形例を示している。その際には図示のように連続的な波形をデータ記憶手段２１に保存することができる。これに対して、図６（ｂ）は単位計測時間内で欠測値がある場合の計測値波形例を示している。その際には図示のように不連続な波形がデータ記憶手段２１に保存されることになる。同図（ａ）のように単位計測時間内で欠測値が無い場合には、単位計測時間内の全ての計測値によってプローブ電流密度（プローブ直流電流密度Ｉ_DC，プローブ交流電流密度Ｉ_AC）を求めることができるが、同図（ｂ）のように単位計測時間内で欠測値が有る場合には、プローブ電流密度を求めることができない。

この波形保存手段２０Ｂは、単位計測時間毎に計測値を仮保存する場合、後述するように欠測値有無判別手段２０Ｃが欠測値有りと判別した場合に欠測値のある不連続な波形を保存する場合、後述するようにプローブ電流密度演算手段２０ＤがＩ_AC（５０Ｈｚ）^maxを更新する場合等に機能する。

演算処理手段２０における欠測値有無判別手段２０Ｃは、単位計測時間内のプローブ電流の全ての計測値が電流レンジ内であるか否かを判別する。換言すると、０．１ｍｓｅｃでサンプリングされる計測値が電流レンジを越えている場合を欠測値と判断し、欠測値が存在するか否か、すなわち単位時間内のデータ取得率が１００％であるか否かを判別する。欠測値有無判別手段２０Ｃは前述した判別と同時に、データ取得率＝｛取得データ数／（単位計測時間／サンプリング時間）｝×１００を求め、求めた値をデータ記憶手段２１に保存する。データ取得率の大小で異常のレベルがある程度判断できる。

演算処理手段２０におけるプローブ電流密度演算手段２０Ｄは、前述した欠測値有無判別手段２０Ｃが「欠測値無し」と判別した場合に、単位計測時間毎のプローブ電流の計測値から前述した式（１），（２）によってプローブ直流電流密度Ｉ_DCとプローブ交流電流密度Ｉ_ACを求める。単位計測時間毎に求めたプローブ直流電流密度Ｉ_DCとプローブ交流電流密度Ｉ_ACはデータ記憶手段２１に保存され、計測時間終了後にプローブ直流電流密度Ｉ_DCとプローブ交流電流密度Ｉ_ACの計測時間平均値Ｉ_DC ^ave，Ｉ_AC ^aveを算出する。

また、プローブ電流密度演算手段２０Ｄは、単位計測時間内の全ての計測値が電流レンジ内である場合、すなわち、欠測値有無判別手段２０Ｃが「欠測値無し」と判別した場合に、単位計測時間の計測値が商用周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）の正弦波に該当するか否かを判別し、単位計測時間の計測値が商用周波数の正弦波に該当する場合のプローブ交流電流密度Ｉ_AC（商用周波数）（例えば、Ｉ_AC（５０Ｈｚ））を求める。このプローブ交流電流密度Ｉ_AC（商用周波数）を求めることで、更に交流誘導の影響を精度良く評価することが可能になる。以下の説明では，商用周波数が５０Ｈｚの場合を例にして説明するが本発明はこれに限定されるものではない。

単位計測時間の計測値が商用周波数（５０Ｈｚ）の正弦波に該当するか否かは、以下の（ｉ），（ｉｉ）が共に成立するときに該当すると判別することができる。（ｉ）単位計測時間（２０ｍｓｅｃ）内で計測された計測値の最大値と最小値の出現時刻の時差が１０ｍｓｅｃである。（ｉｉ）単位計測時間（２０ｍｓｅｃ）内で計測された計測値において、（最大値）−Ｉ_DC＝Ｉ_DC−（最小値）となる。ここで、（ｉ），（ｉｉ）が共に成立するときに、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）＝Ｉ_ACとし、それ以外のときに、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）＝０として、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）をデータ記憶手段２１に保存する。そして、計測時間が終了した時点で、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）の計測時間平均値Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^aveを算出する。

そして、演算処理手段２０におけるカソード防食評価手段２０Ｅは、欠測値有無判別手段２０Ｃが全ての計測値が電流レンジ内であると判別した場合、すなわち「欠測値無し」と判別した場合には、プローブ電流密度演算手段２０Ｄから出力されるプローブ流入直流電流密度Ｉ_DCの計測時間平均値Ｉ_DC ^aveとプローブ交流電流密度Ｉ_AC（５０Ｈｚ）の計測時間平均値Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^aveをカソード防食基準と照査してカソード防食評価を行い、欠測値有無判別手段２０Ｃが全ての計測値が電流レンジ内でないと判別した場合、すなわち「欠測値有り」と判別した場合には、カソード防食評価を不合格とする。

すなわち、カソード防食評価手段２０Ｅは、欠測値が有る場合と欠測値がない場合とで異なる処理を行う。特に、欠測値が有る場合は、プローブ電流密度（プローブ直流電流密度Ｉ_DC，プローブ交流電流密度Ｉ_AC）を求めることができないが、電流計１１の電流レンジをカソード防食基準に応じて設定していることで、欠測値が有る場合自体を異常と判断することができるので、この場合を不合格と評価して、その計測値波形を最優先で保存し、その保存された計測値波形をモニタ手段２２に表示することで不合格の状況把握を目視判定する。欠測値が有る場合であっても、保存された計測値波形を目視すると、図６（ｂ）に示すように商用周波数の正弦波であるか否かを把握することができる。商用周波数の正弦波であると判断できる場合には、交流誘導の影響が極めて高いと言えるので、優先的な交流誘導低減対策を提示する。

図７は、演算処理手段２０の具体的な処理フローを示した説明図である。この処理フローに基づいてカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法をより具体的に説明する。

演算処理手段２０が演算処理を開始すると、データサンプリング手段２０Ａは、プローブ電流計測手段１０から出力されたローパス・フィルタ１２を通過したプローブ電流の計測値を設定されたサンプリング間隔（０．１ｍｓｅｃ）でサンプリングする（Ｓ１０）。サンプリング毎の計測値データは、データ記憶手段２１の所定メモリ領域に、随時サンプリング時刻と対応した時系列データとして仮保存され（Ｓ１１）、単位計測時間（２０ｍｓｅｃ）が経過するまでサンプリングが続けられる（Ｓ１２：「ＮＯ」→Ｓ１０）。

演算処理手段２０は、単位計測時間が経過すると、単位計測時間内の仮保存されたサンプリングデータをまとめて取り出し、次の演算処理工程に移行する（Ｓ１２：「ＹＥＳ」→Ｓ１３）。同時にデータのサンプリングと次の単位計測時間での計測値データの仮保存を継続して、連続した単位計測時間毎のサンプリングを行う（Ｓ１２：「ＹＥＳ」→Ｓ１０）。これによって、計測時間内では途切れることなく設定されたサンプリング間隔（０．１ｍｓｅｃ）の計測が行われる。これによって、高速交流電気鉄道（例えば、新幹線）車両の通過等による交流誘導の高速現象を逃すことなく計測することが可能になる。仮保存された計測値データは各データのサンプリング時刻に対応させて保存される。サンプリング開始からｎ番目（サンプリング開始時が１番目）の計測値データのサンプリング時刻は、サンプリング開始時刻＋サンプリング間隔（例えば０．１ｍｓｅｃ）×（ｎ−１）として求めて計測値データと対応させる。

欠測値有無判別手段２０Ｃが単位計測時間内の仮保存データを取得すると（Ｓ１３）、欠測値有無の判別が行われる（Ｓ１４）。欠測値は、前述したように、サンプリング間隔毎の計測値データが電流レンジを越えた場合として、欠測値が一つでも存在した場合に「欠測値有り」と判別し、欠測値が無い場合に「欠測値無し」と判別する。欠測値の有無判別に際しては、データ取得率＝｛取得データ数／（単位計測時間／サンプリング時間）｝×１００を算出する。データ取得率が１００％でない場合に「欠測値有り」と判別し、データ取得率が１００％の場合に「欠測値無し」と判別することもできる。

欠測値有無判別手段２０Ｃが「欠測値有り」と判別した場合には（Ｓ１４：「欠測値有り」）、カソード防食評価手段２０Ｅは、波形保存手段２０Ｂを機能させて欠測値が発生した単位計測時間内の計測値波形をデータ記憶手段２１に保存すると共に、当該単位計測時間の開始時刻を欠測値発生の出現時刻としてデータ記憶手段２１に保存する（Ｓ２０）。そして、この場合には、カソード防食評価手段２０Ｅは不合格の評価を出力して（Ｓ２１）、欠測値が発生した保存波形をモニタ手段２２に表示し（Ｓ２２）、処理を終了する。

一方、欠測値有無判別手段２０Ｃが「欠測値無し」と判別した場合には（Ｓ１４：「欠測値無し」）、プローブ電流密度演算手段２０Ｄは、取得した単位計測時間内の計測値データを前述した式（１）に代入してプローブ直流電流密度Ｉ_DCを算出し、算出した単位計測時間毎のＩ_DCをデータ記憶手段２１に保存する（Ｓ３０）。また、プローブ電流密度演算手段２０Ｄは、取得した単位計測時間内の計測値データと算出したプローブ直流電流密度Ｉ_DCとを前述した式（２）に代入してプローブ交流電流密度Ｉ_ACを算出し、算出した単位計測時間毎のＩ_ACをデータ記憶手段２１に保存する（Ｓ３１）。

更に、プローブ電流密度演算手段２０Ｄは、取得した単位計測時間内の計測値データによる波形が商用周波数（例えば５０Ｈｚ）の正弦波に該当するか否かを判別する（Ｓ３２）。この判別は、前述したように、（ｉ），（ｉｉ）が共に成立するか否か（（ｉ）単位計測時間（２０ｍｓｅｃ）内で計測された計測値の最大値と最小値の出現時刻の時差が１０ｍｓｅｃである。（ｉｉ）単位計測時間（２０ｍｓｅｃ）内で計測された計測値において、（最大値）−Ｉ_DC＝Ｉ_DC−（最小値）となる。）によって判別することができ、取得した単位計測時間内の計測値データによる波形が商用周波数の正弦波に該当する場合には、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）＝Ｉ_ACとし（Ｓ３３）、取得した単位計測時間内の計測値データによる波形が商用周波数の正弦波に該当しない場合には、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）＝０として（Ｓ３４）、このＩ_AC（５０Ｈｚ）をデータ記憶手段２１に保存する（Ｓ３５）。

Ｉ_AC（５０Ｈｚ）をデータ記憶手段２１に保存する際に、 Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^maxを更新する（Ｓ３６）。これは単位計測時間毎に求められるＩ_AC（５０Ｈｚ）に対して、最初にＩ_AC（５０Ｈｚ）^max＝Ｉ_AC（５０Ｈｚ）とし、次の単位計測時間のＩ_AC（５０Ｈｚ）をＩ_AC（５０Ｈｚ）^maxと比較してＩ_AC（５０Ｈｚ）＞Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^maxの場合にＩ_AC（５０Ｈｚ）^maxを更新する。そして、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^maxが更新されたときに（Ｓ３６：「更新有り」）、そのときの単位計測時間における計測値波形を保存し、その出現時刻（単位計測時間の計測開始時刻）を保存する（Ｓ３７）。計測値波形の保存はＩ_AC（５０Ｈｚ）^maxの上位３波形が保存できるようにすることが望ましい。

欠測値有無判別手段２０Ｃが１つの単位計測時間内の仮保存データを取得してから（Ｓ１３）、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）が保存され（Ｓ３５）、Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^maxの更新処理が行われる（Ｓ３６）までの処理は、次の単位計測時間内での処理として行われ、計測時間が終了していない場合は（Ｓ３８：「ＮＯ」）、データサンプリング手段２０Ａによるデータサンプリング工程に再び移行する（Ｓ１２）。

そして、単位計測時間毎の処理を計測時間終了まで行い、計測時間が終了した時点で（Ｓ３８：「ＹＥＳ」）、プローブ電流密度演算手段２０Ｄは、単位計測時間毎のＩ_DC，Ｉ_AC（５０Ｈｚ）から計測時間平均値Ｉ_DC ^ave，Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^aveを算出する（Ｓ４０）。この時点では、単位計測時間毎のＩ_DC，Ｉ_AC，Ｉ_AC（５０Ｈｚ），計測時間内でのＩ_AC（５０Ｈｚ）^max，その計測値波形及びその出現時刻（上位３つ）が保存されている（Ｓ３０，Ｓ３１，Ｓ３５，Ｓ３７）。

その後、カソード防食評価手段２０Ｅは、欠測値有無判別手段２０Ｃが「欠測値無し」と判別した場合の処理として、Ｉ_DC ^ave，Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^aveをカソード防食基準と照査して（Ｓ４１）、計測時間内で求めたＩ_DC ^ave，Ｉ_AC（５０Ｈｚ）^aveがカソード防食基準に合格しているか否かを評価する（Ｓ４２）。カソード防食基準に不合格の場合は（Ｓ４２：「不合格」）、保存されているＩ_DC，Ｉ_AC（５０Ｈｚ）の経時変化グラフ、計測値波形とその出現時刻をモニタ手段２２に表示する（Ｓ４３）。カソード防食基準に合格している場合には（Ｓ４２：「合格」）、処理を終了する。

以上説明したような特徴を有する本発明の実施形態に係るカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法及び計測評価装置によると、以下に示すような効果を得ることができる。

一つには、プローブ電流の計測を単位計測時間毎に途切れなく行うので、交流腐食リスクを評価するに際して、高速交流電気鉄道（例えば：新幹線）車両の通過によってパイプライン１に発生する交流誘導の影響を見逃すことなく評価することができる。

プローブ電流の計測を、商用周波数より大きく商用周波数の２倍より小さいカットオフ周波数ｆｃのローパス・フィルタ１２を通過させて行い、更に、計測されたプローブ電流の計測値波形が商用周波数の正弦波であることを判別した上で求めるＩ_AC（商用周波数）によって交流腐食リスクを評価するので、商用周波数のｎ倍高調波によるＩ_ACの増加を除いて交流腐食リスクを評価することができ、交流誘導対策を過剰に行うことを回避することができる。

プローブ電流の計測をカソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値との差によって設定される電流レンジを有するプローブ電流計測手段によって行うので、最適な電流レンジとその電流レンジに対応するＡ−Ｄコンバータの最適な分解能の組み合わせでプローブ電流を計測することができる。これによると、カソード防食基準に合格するか否かのプローブ電流計測値を適正な分解能で計測して精度の高い合否の評価を行うことができると共に、プローブ電流の計測値が電流レンジを越えて欠測値が発生した場合に、これを捉えて即座に計測値の異常を把握することができる。

プローブ電流の計測値がカソード防食基準に基づいて設定される電流レンジ内に入らなかった場合を、欠測値の概念を導入して把握し、この欠測値の有無或いはデータ取得率によってカソード防食評価を行うので、欠測値が発生した場合には、計測時間の終了を待つことなく、即座にカソード防食評価を不合格にすることができる。

欠測値が発生した場合には、そのときの計測値波形が最優先で保存され、その計測値波形がモニタ表示されるので、その原因が交流腐食リスクを発生させる商用周波数の交流誘導現象によるものかどうかを目視で即座に認識することができる。

１：パイプライン，２：外部電源装置，２Ａ：アノード，３：プローブ，
１０：プローブ電流計測手段，１１：電流計，１２：ローパス・フィルタ，
１３：Ａ−Ｄコンバータ，
２０：演算処理手段，２０Ａ：データサンプリング手段，２０Ｂ：波形保存手段，２０Ｃ：欠測値有無判別手段，２０Ｄ：プローブ電流密度演算手段，２０Ｅ：カソード防食評価手段，
２１：データ記憶手段，２２：モニタ手段

Claims (9)

1. 商用周波数の１周期に当たる単位計測時間内で計測されたプローブ電流からプローブ電流密度を求め、該プローブ電流密度をプローブ電流密度を指標とするカソード防食基準と照査するカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法であって、
   前記プローブ電流を、商用周波数より大きく商用周波数の２倍より小さいカットオフ周波数のローパス・フィルタを備え、前記カソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値との差によって設定される電流レンジを有するプローブ電流計測手段によって計測することを特徴とするカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
2. 前記ローパス・フィルタは、バターワース特性を有するアナログ・ローパス・フィルタであることを特徴とする請求項１に記載されたカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
3. 前記単位計測時間内のプローブ電流の計測で、全ての計測値が前記電流レンジ内であるか否かを判別し、
   全ての計測値が前記電流レンジ内でない場合に、カソード防食評価を不合格とすると共に当該単位計測時間の計測値の波形を保存することを特徴とする請求項１又は２に記載されたカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
4. 前記単位計測時間の計測を計測時間内で連続的に行い、
   前記単位計測時間内の全ての前記計測値が前記電流レンジ内である場合に、単位計測時間毎にプローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度を求め、
   前記単位計測時間の計測値が商用周波数の正弦波に該当するか否かを判別し、
   前記プローブ直流電流密度の計測時間内平均値と前記単位計測時間の計測値が商用周波数の正弦波に該当する場合の前記プローブ交流電流密度の計測時間内平均値を求め、
   前記プローブ直流電流密度の計測時間内平均値と前記プローブ交流電流密度の計測時間内平均値を前記カソード防食基準と照査することを特徴とする請求項３に記載されたカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
5. 商用周波数の１周期に当たる単位計測時間内で計測されたプローブ電流からプローブ電流密度を求め、該プローブ電流密度をプローブ電流密度を指標とするカソード防食基準と照査するカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置であって、
   プローブ電流を計測するプローブ電流計測手段と計測されたプローブ電流を演算処理する演算処理手段を備え、
   前記プローブ電流計測手段は、商用周波数より大きく商用周波数の２倍より小さいカットオフ周波数のローパス・フィルタを備えると共に、前記カソード防食基準から求められるプローブ電流の合格最大値と合格最小値との差によって設定される電流レンジを有し、
   前記演算処理手段は、
   前記単位計測時間内のプローブ電流の全ての計測値が前記電流レンジ内であるか否かを判別する欠測値有無判別手段と、
   前記単位計測時間毎のプローブ電流の計測値からプローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度を求めるプローブ電流密度演算手段と、
   前記欠測値有無判別手段が全ての前記計測値が前記電流レンジ内であると判別した場合には、前記プローブ電流密度演算手段から出力されるプローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度の計測時間平均値を前記カソード防食基準と照査してカソード防食評価を行い、前記欠測値有無判別手段が全ての前記計測値が前記電流レンジ内でないと判別した場合には、カソード防食評価を不合格とするカソード防食評価手段と、を備えることを特徴とするカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置。
6. 少なくとも前記欠測値有無判別手段が、全ての前記計測値が前記電流レンジ内でないと判別した場合に、当該単位計測時間の計測値の波形を保存する波形保存手段を備えることを特徴とする請求項５に記載されたカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置。
7. 前記プローブ電流計測手段は、前記単位計測時間の計測を計測時間内で連続的に行い、
   前記プローブ電流密度演算手段は、
   前記単位計測時間内の全ての前記計測値が前記電流レンジ内である場合に、単位計測時間毎にプローブ直流電流密度とプローブ交流電流密度を求め、
   前記単位計測時間の計測値が商用周波数の正弦波に該当するか否かを判別し、
   前記プローブ直流電流密度の計測時間内平均値と前記単位計測時間の計測値が商用周波数の正弦波に該当する場合の前記プローブ交流電流密度の計測時間内平均値を求めることを特徴とする請求項５又は６に記載されたカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置。
8. 前記ローパス・フィルタは、バターワース特性を有するアナログ・ローパス・フィルタであることを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載されたカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置。
9. プローブ電流計測手段は、前記電流レンジを±２００ｍＡとし、１２ビット以上の分解能を有するＡ−Ｄコンバータを備えることを特徴とする請求項５〜８のいずれかに記載されたカソード防食パイプラインの腐食リスク計測評価装置。

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