タンク底板の最大腐食速度推定方法
【課題】過去に測定して蓄積された標準的なタンクの板厚測定データを利用してタンク底板の最大腐食速度推定方法を提供する。
【解決手段】タンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定し、その測定して得られた各腐食深さ１ａを該タンクの使用年数ｙで除し、且つその値を更に０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値で除して、１を加算した値からなる正規化腐食速度１ｂを求め、それらの正規化腐食速度１ｂを大きい順に並べ、各正規化腐食速度１ｂ毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度１ｂの上位順からなる上側累積確率１ｃを求め、該正規化腐食速度１ｂと、該上側累積確率１ｃとの両対数グラフ１ｄを求める。
【解決手段】タンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定し、その測定して得られた各腐食深さ１ａを該タンクの使用年数ｙで除し、且つその値を更に０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値で除して、１を加算した値からなる正規化腐食速度１ｂを求め、それらの正規化腐食速度１ｂを大きい順に並べ、各正規化腐食速度１ｂ毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度１ｂの上位順からなる上側累積確率１ｃを求め、該正規化腐食速度１ｂと、該上側累積確率１ｃとの両対数グラフ１ｄを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油の貯蔵タンク等の底板の最大腐食速度推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、国内の貯蔵タンクの８割程度が、建設後３０年以上の長期使用タンクであり、腐食減肉による漏洩対策は重要な設備管理上の課題である。特に、目視による全体的（網羅的）な腐食減肉の確認の困難なタンク底板裏面（土壌側）からの腐食減肉は、最も管理の難しいものの１つである。
【０００３】
国内貯蔵タンクの底板の腐食減肉管理は、消防法で規定されており、１０００ｋｌ（キロリットル）以上の特定屋外タンクは、５年から１３年以内に開放検査が義務づけられている。
【０００４】
従来の消防法における板厚管理は、１０００mm間隔等で、離散的に超音波法による板厚測定を行っている。タンク底板の超音波板厚測定は、タンクの内面から超音波を入射し、板厚を透過して裏面から反射（音も光と同じで界面で反射や屈折が起こる）してくる（入射から反射して戻ってくる）時間を測定すれば、音速は物質固有の値であるため、板厚に換算できるものである。
【０００５】
そして、実測した最大腐食速度（設計厚さ−最小板厚）と残肉厚から次期開放までに、基準板厚を下回る部分を補修する。
【０００６】
タンク底板裏面腐食において、長期使用タンクは局部的に腐食が進行し、上記の離散測定間隔は、この局部腐食の大きさに比べて遥かに大きな間隔であり、実際の最大腐食減肉（以下、「実最大腐食減肉」という）を測定しきれていないのが現状である。
【０００７】
このような問題を解決するために、特許第３６７０５２５号公報（特許文献１）には、タンク底板全面の板厚を連続的に測定し得る円筒タンク底板の板厚測定装置が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第３６７０５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、個々のタンクの底板全面の板厚を連続的に測定することは、膨大な作業時間がかかり、過去に測定して蓄積された標準的なタンクの板厚測定データを利用してタンク底板の腐食速度を推定できれば効率的であるという要望があった。
【００１０】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、過去に測定して蓄積された標準的なタンクの板厚測定データを利用してタンク底板の最大腐食速度を推定できるタンク底板の最大腐食速度推定方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するための本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法の第１の構成は、タンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定し、その測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値から正規化腐食速度を求め、それらの正規化腐食速度を大きい順に並べ、各正規化腐食速度毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度の上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化腐食速度と、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線１ｅの傾きの絶対値Ｄ´を求め、前記タンク底板内に想定した３次元格子ブロックを表面の１点から浸透シミュレーションで所定の浸透確率で浸透が止まるまで浸透させ、これを所定ブロック数まで該浸透シミュレーションを実施し、各３次元格子ブロックの最大浸透深さを求めるとともに、該最大浸透深さから正規化浸透深さを求め、該正規化浸透深さを大きい順に並べ、各正規化浸透深さ毎の３次元格子ブロック数を総浸透シミュレーションブロック数で除した該正規化浸透深さの大きい上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化浸透深さと、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値Ｄ´´を求め、この操作を種々の浸透確率で行い、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとなる条件を求め、この条件で、タンク底板の総面積を所定の測定面積で除した数を求め、この数まで浸透シミュレーションした値を求め、この値を、該３以上且つ１５以下の範囲の所定値で除して、０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値を乗じて最大腐食速度を求めることを特徴とする。
【００１２】
尚、前記正規化腐食速度を求める際には、測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値を更に０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値で除して、１を加算した値からなる正規化腐食速度を求めることが好ましく、その中でも測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値を更に０．０５で除して、１を加算した値からなる正規化腐食速度を求めることが好ましい。
【００１３】
また、前記最大浸透深さを除して正規化浸透深さを求める際には、最大浸透深を、３以上且つ１５以下の範囲の所定値で除して、１を加算した値からなる正規化浸透深さを求めるのが好ましく、その中でも最大浸透深を７で除して、１を加算した値からなる正規化浸透深さを求めるのが好ましい。
【００１４】
また、最大腐食速度を求める際に除す前記３以上且つ１５以下の範囲の所定値としては、７が好ましく、同じく最大腐食速度を求める際に乗じる０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値としては、０．０５が好ましい。
【００１５】
また、タンク底板の総面積を所定の測定面積で除した数を求める場合には、タンク底板の総面積を所定の超音波測定装置の探触子の面積で除した数を求めれば好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法の第２の構成は、前記第１の構成において、前記浸透シミュレーションを実施する３次元格子ブロック数Ｎと、該浸透シミュレーションを実施したときの各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦとの関係は、
[数１]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´)
とした時、αが５．５以上且つ７．７以下の範囲の所定値で、βが−０．１６以上且つ−０．１４以下の範囲の所定値であることを特徴とする。
【００１７】
尚、タンク底板の板厚を実測し、Ｄ´を求めるための板厚測定データは、１０００点以上が望ましい。また、浸透シミュレーションでＤ´´を求めるためのブロック数は、５００点以上の所定数か望ましく、板厚測定データ数と同じ数のブロック数がより望ましい。また、各３次元格子ブロックの最大浸透深さは格子数とすることでも良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、過去に測定して蓄積された標準的なタンクの板厚測定データを利用してタンク底板の最大腐食速度を推定出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図により本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法を説明するフローチャート、図２は浸透シミュレーションを説明するフローチャート、図３（ａ）は実測により得られたタンク底板の板厚測定データから正規化腐食速度及び上側累積確率を求める様子を示す図、図３（ｂ）はシミュレーションにより得られた各ブロックの浸透深さから正規化浸透深さ及び上側累積確率を求める様子を示す図、図４は代表的浸透条件でのシミュレーション及び代表的な実機タンクの腐食リスク曲線及び正規化腐食リスク曲線を示す図、図５（ａ）は浸透シミュレーションの浸透モデルを説明する図、図５（ｂ）は浸透シミュレーションモデルの概念図、図６は正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´と深さ方向の浸透確率との関係を示す図、図７は浸透深さと板厚測定データ数との関係を示すと共に、ａ（ａ＝５．９exp(−０．１５×Ｄ´)）の正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´からの推定方法を説明する図、図８は、ａ＝α×exp（β×Ｄ´）の各係数α、βのデータ数との関係を示した図、図９は、浸透シミュレーション結果を実測結果と比較して検証した様子を示す図である。
【００２０】
図１のステップＳ１において、例えば、本出願人が開発した特許文献１の板厚測定装置等によりタンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定する。本実施形態ではタンク底板の板厚を実測する板厚測定データを離散的に１０００点以上取得したものである。
【００２１】
そして、その測定して得られた各腐食深さ（図３（ａ）の腐食深さ欄１ａ参照）を該タンクの使用年数ｙで除し、且つその値を更に０．０５（mm/ｙ）で除して、「１」を加算した値からなる正規化腐食速度(図３（ａ）の正規化腐食速度欄１ｂ参照）を求め、それらの正規化腐食速度を大きい順に並べ、各正規化腐食速度毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度の上位順からなる上側累積確率（図３（ａ）の上側累積確率欄１ｃ参照）を求め、該腐食深さの０．１mm以上に対応する該正規化腐食速度と、該上側累積確率との両対数グラフ１ｄを求め（図３（ｂ）参照）、該両対数グラフ１ｄを直線近似し、その近似直線１ｅの傾きの絶対値Ｄ´を求める（ステップＳ２）。
【００２２】
ここで、正規化腐食速度(図３（ａ）の正規化腐食速度欄１ｂ参照)を求める際に除した前記「０．０５」は、単位［０．０５mm／年］としたもので、腐食速度を正規化するための位置パラメータであり、図４（ｃ）における腐食リスク曲線の折曲がり点の横軸上の値を意味するものであり、実質的に使用できる範囲は、図４（ｃ）の横軸上に示す０．０３以上且つ０．１０以下の範囲であり、最も望ましい値が０．０５である。
【００２３】
また、前記直線近似において、近似するデータ範囲は、腐食深さ０．１mm以上に限定されるもではなく、直線関係が実質的に成り立つ範囲で近似しても良い。
【００２４】
一方、図５に示すように、タンク底板内に想定した３次元格子ブロックを表面の１点から浸透シミュレーションで所定の浸透確率で浸透が止まるまで浸透させ、これを所定ブロック数まで該浸透シミュレーションを実施する（ステップＳ３）。
【００２５】
ここで、浸透（パーコレーション）モデルとは、水が浸透する場合を図５（ａ）の模式図で示すように、浸透サイト３に乱数で確率Ｐｒを与え、予め設定した浸透確率Ｐｓとの大小関係で浸透するか否かを決定する確率的な浸透モデルである。
【００２６】
例えば、Ｐｒ≧Ｐｓであれば浸透しないとし、Ｐｒ＜Ｐｓであれば浸透するとするものである。ここで、浸透確率Ｐｓは、腐食速度に対応したパラメータである。
【００２７】
タンク底板の浸透シミュレーションでは、図５（ｂ）に示すように、３次元格子ブロックとなる格子状の浸透ブロック２を考えて、その中央の１点から腐食が進展拡大していくモデルとするものである。
【００２８】
ここで、浸透シミュレーションフローを図２に示す。図２において、先ず、ステップＳ11において、図５（ｂ）のように、複数のサイトから構成される３次元格子ブロックである浸透ブロック２の配列を確保し、３次元格子の特定の表面の中心に浸透起点「１」を入力する（ステップＳ12）。次にステップＳ13において浸透確率Ｐｓを入力し、ステップＳ14において、前回の試行で「１」を代入した全ての浸透サイトの検索を行う。次にステップＳ15において全ての該浸透サイトに隣接する全ての空のサイト３を検索する。
【００２９】
次にステップＳ16において、前記の全ての空のサイト３において、「０〜１」の乱数を発生させ、ステップＳ17において、前記ステップＳ16で発生した乱数が浸透確率Ｐｓよりも小さい場合には、ステップＳ18に進んでそのサイトに「１」を代入する。次にステップＳ19において、「１」を入れた浸透サイトの数をカウントする。尚、前記ステップＳ17において、前記ステップＳ16で発生した乱数が浸透確率Ｐｓ以上の空のサイト３には何も数値をいれない。
【００３０】
次にステップＳ20において、今回の試行で「１」を入れた浸透サイト３が１つもない場合には、ステップＳ21に進んで「１」を入れた浸透サイト３の総数、浸透深さ、縦横の広がりを表示する。尚、前記ステップＳ20において、今回の試行で「１」を入れた浸透サイト３が１つ以上ある場合には、前記ステップＳ14に進んで該ステップＳ14〜Ｓ20を繰り返す。
【００３１】
ここで、図５（ｂ）に示すように、タンク底板の１つの腐食部位を１つの浸透ブロック（クラスター）２と見なし、これを実機タンクの１つの超音波測定データに対応させている。
【００３２】
どこまで浸透するかは、浸透確率Ｐｓで制御できるが、ある値以上になると無限に浸透（臨界確率）する。ここでは、その臨界確率以内の条件（どこかで浸透が終了する条件）で浸透させ、浸透が止まるまで、図２に示した浸透シミュレーションを行っている。
【００３３】
そして、同一浸透確率Ｐｓ（同一タンクデータと見なせる）におけるシミュレーションによって取得する浸透ブロック２の数は、望ましくは５００点以上、更に望ましくは、対象とする実タンクの測定データ数まで実施する。得られた各浸透ブロック２の最大浸透深さ（図３（ｃ）の浸透深さ欄４ａ参照）を「７」で除し「１」を加算した正規化浸透深さ（図３（ｃ）の正規化浸透深さ欄４ｂ参照）を求め、該正規化浸透深さを大きい順に並べ、各正規化浸透深さ毎の浸透ブロック２の数を総浸透シミュレーションブロック２の数で除した上側累積確率（図３（ｃ）の上側累積確率欄４ｃ参照）を求め、該正規化浸透深さと、該上側累積確率との両対数グラフ４ｄを得る（図３（ｄ）参照）。また、図３（ｄ）の全データで、直線近似することで、該近似直線４ｅの傾きＤ´´から浸透シミュレーションにおける正規化リスク曲線の傾きＤ´´を得ることができる。
【００３４】
このシミュレーションにおける正規化リスク曲線の傾きＤ´´および図３（ｂ）に示す実機タンクの正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´は、共に、物理的な次元がなく、その値を直接比較することができる。
【００３５】
また、前記直線近似において、近似するデータ範囲は、全データに限定されるもではなく、直線関係が実質的に成り立つ範囲で近似しても良い。
【００３６】
ここで、シミュレーションにおける正規化腐食速度（図３（ａ）の正規化腐食速度欄１ｂ参照)を求める際に除した前記「７」は、浸透深さを正規化するための位置パラメータであり、図４（ａ）のシミュレーションにおける腐食リスク曲線の折曲がり点で、横軸上の値を意味するものであり、実質的に使用できる範囲は、図４（a）の横軸上に示す「３」以上且つ「１５」以下の範囲であり、最も望ましい値が「７」である。
【００３７】
そして、この操作を種々の浸透確率で行い、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとなる条件を求め（図１のステップＳ５）、この条件で、タンク底板の総面積から、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積で除した数Ｎを求め、この数Ｎまで浸透ブロック２の数を増やし、深さが最大となる浸透ブロック２から想定最大浸透深さｄmaxを求め（図１のステップＳ６）、図１のステップＳ９において、この値ｄmaxを、浸透シミュレーションにおける浸透深さとなる「７」で除して、実機タンクデータにおける正規化のための位置パラメータとなる０．０５（mm/ｙ）を乗じて最大腐食速度を求める（図１のステップＳ10
）。尚、ステップＳ５において、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとならない場合には前記ステップＳ３に戻って該ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す。
【００３８】
ここで、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積は、これに限定されるものではなく、通常の超音波探触子で面探傷した場合の最大腐食深さを推定する場合は、その測定器の面積も活用可能である。また、実機タンク及びシミュレーションのリスク曲線の折曲がり点で採用している「０．０５」および「７」の値は、実質的には、前述した範囲の中での所定の値を用いることができる。
【００３９】
ところで、前記の浸透シミュレーションを種々の浸透確率で行った場合、いずれの浸透確率においても、浸透ブロック２からなるデータ数を増すと、より深く浸透する浸透ブロックが存在してくる。また、該データ数と浸透深さとの関係は、それぞれの浸透確率において、最大浸透深さＦ＝ａ×ln（浸透ブロック２の数からなる腐食データ数）で近似することが出来きる。
【００４０】
そして、種々の浸透確率で求めたＤ´´とａとの間には、図７に示す関係があり、任意のＤ´´に対するａの値を求めることができる。
【００４１】
ここで、Ｄ´´は、図7に示すように、Ｄ´´を求めるための浸透ブロック２の数（データ数）で変化し、このため、回帰式ａ＝α×exp（β×Ｄ´´）と置いたときのαおよびβの値が図８のように変化する。即ち、前記浸透シミュレーションを実施する際には、３次元格子ブロック数Ｎと、該浸透シミュレーションを実施したときの各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦとの関係は、
[数２]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´´)
とすることが出来、αは、５．５以上且つ７．７以下の範囲の所定値で、βは、−０．１６以上且つ−０．１４以下の範囲の所定値であり、このときの係数ａを求める（図１のステップＳ７）と共に、各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦを求める（図１のステップＳ８）。
【００４２】
ここで、実機タンクとの対応は、上記直接Ｄ´´と前記した実機タンクデータで得られるＤ´とが実質的に同じであることから上記数２式における「Ｄ´´」の代わりに「Ｄ´」
を代入して、実機タンク条件に対応する最大浸透深さＦを求める。即ち、以下の数１式で求められるものである。
【００４３】
[数１]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´)
【００４４】
そして、タンク底板の総面積から、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積で除した数Ｎを求め、この数Ｎで前記数１式より想定最大浸透深さｄmaxとして求め、図１のステップＳ９において、この値ｄmaxを、浸透シミュレーションにおける浸透深さとなる「７」で除して、実機タンクデータにおける正規化のための位置パラメータとなる０．０５（mm/ｙ）を乗じて最大腐食速度を求める（図１のステップＳ10）。
【００４５】
ここで、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積は、限定したものではなく、通常の超音波探触子で面探傷した場合の最大腐食深さを推定する場合は、その測定器の面積も活用可能である。また、実機タンク及びシミュレーションのリスク曲線の折曲がり点で採用している「０．０５」および「７」の値は、実質的には、前述した範囲の中での所定の値を用いることができる。
【００４６】
上記で推定した最大腐食速度と、実測された実最大腐食速度には、図８に示すような相関があり、良好な推定結果を与えていることが検証された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の活用例として、石油の貯蔵タンク等の底板の最大腐食速度推定方法に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法を説明するフローチャートである。
【図２】浸透シミュレーションを説明するフローチャートである。
【図３】（ａ）は実測により得られたタンク底板の板厚測定データから正規化腐食速度及び上側累積確率を求める様子を示す図、（ｂ）はシミュレーションにより得られた各ブロックの浸透深さから正規化浸透深さ及び上側累積確率を求める様子を示す図である。
【図４】代表的浸透条件でのシミュレーション及び代表的な実機タンクの腐食リスク曲線及び正規化腐食リスク曲線を示す図である。
【図５】（ａ）は浸透シミュレーションの浸透モデルを説明する図、（ｂ）は浸透シミュレーションモデルの概念図である。
【図６】正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´と深さ方向の浸透確率との関係を示す図である。
【図７】浸透深さと板厚測定データ数との関係を示すと共に、ａ（ａ＝５．９exp(−０．１５×Ｄ´)）の正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´からの推定方法を説明する図である。
【図８】ａ＝α×exp（β×Ｄ´）の各係数α、βのデータ数との関係を示した図である。
【図９】浸透シミュレーション結果を実測結果と比較して検証した様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ…腐食深さ欄
１ｂ…正規化腐食速度欄
１ｃ…上側累積確率欄
１ｄ…両対数グラフ
１ｅ…近似直線
２…浸透ブロック
３…浸透サイト
４ａ…浸透深さ欄
４ｂ…正規化浸透深さ欄
４ｃ…上側累積確率欄
４ｄ…両対数グラフ
４ｅ…近似直線
ｄmax…想定最大浸透深さ
Ｆ…最大浸透深さ
Ｐｒ…確率
Ｐｓ…浸透確率
ｙ…使用年数
【技術分野】
【０００１】
本発明は、石油の貯蔵タンク等の底板の最大腐食速度推定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、国内の貯蔵タンクの８割程度が、建設後３０年以上の長期使用タンクであり、腐食減肉による漏洩対策は重要な設備管理上の課題である。特に、目視による全体的（網羅的）な腐食減肉の確認の困難なタンク底板裏面（土壌側）からの腐食減肉は、最も管理の難しいものの１つである。
【０００３】
国内貯蔵タンクの底板の腐食減肉管理は、消防法で規定されており、１０００ｋｌ（キロリットル）以上の特定屋外タンクは、５年から１３年以内に開放検査が義務づけられている。
【０００４】
従来の消防法における板厚管理は、１０００mm間隔等で、離散的に超音波法による板厚測定を行っている。タンク底板の超音波板厚測定は、タンクの内面から超音波を入射し、板厚を透過して裏面から反射（音も光と同じで界面で反射や屈折が起こる）してくる（入射から反射して戻ってくる）時間を測定すれば、音速は物質固有の値であるため、板厚に換算できるものである。
【０００５】
そして、実測した最大腐食速度（設計厚さ−最小板厚）と残肉厚から次期開放までに、基準板厚を下回る部分を補修する。
【０００６】
タンク底板裏面腐食において、長期使用タンクは局部的に腐食が進行し、上記の離散測定間隔は、この局部腐食の大きさに比べて遥かに大きな間隔であり、実際の最大腐食減肉（以下、「実最大腐食減肉」という）を測定しきれていないのが現状である。
【０００７】
このような問題を解決するために、特許第３６７０５２５号公報（特許文献１）には、タンク底板全面の板厚を連続的に測定し得る円筒タンク底板の板厚測定装置が提案されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第３６７０５２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、個々のタンクの底板全面の板厚を連続的に測定することは、膨大な作業時間がかかり、過去に測定して蓄積された標準的なタンクの板厚測定データを利用してタンク底板の腐食速度を推定できれば効率的であるという要望があった。
【００１０】
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、過去に測定して蓄積された標準的なタンクの板厚測定データを利用してタンク底板の最大腐食速度を推定できるタンク底板の最大腐食速度推定方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記目的を達成するための本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法の第１の構成は、タンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定し、その測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値から正規化腐食速度を求め、それらの正規化腐食速度を大きい順に並べ、各正規化腐食速度毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度の上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化腐食速度と、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線１ｅの傾きの絶対値Ｄ´を求め、前記タンク底板内に想定した３次元格子ブロックを表面の１点から浸透シミュレーションで所定の浸透確率で浸透が止まるまで浸透させ、これを所定ブロック数まで該浸透シミュレーションを実施し、各３次元格子ブロックの最大浸透深さを求めるとともに、該最大浸透深さから正規化浸透深さを求め、該正規化浸透深さを大きい順に並べ、各正規化浸透深さ毎の３次元格子ブロック数を総浸透シミュレーションブロック数で除した該正規化浸透深さの大きい上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化浸透深さと、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値Ｄ´´を求め、この操作を種々の浸透確率で行い、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとなる条件を求め、この条件で、タンク底板の総面積を所定の測定面積で除した数を求め、この数まで浸透シミュレーションした値を求め、この値を、該３以上且つ１５以下の範囲の所定値で除して、０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値を乗じて最大腐食速度を求めることを特徴とする。
【００１２】
尚、前記正規化腐食速度を求める際には、測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値を更に０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値で除して、１を加算した値からなる正規化腐食速度を求めることが好ましく、その中でも測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値を更に０．０５で除して、１を加算した値からなる正規化腐食速度を求めることが好ましい。
【００１３】
また、前記最大浸透深さを除して正規化浸透深さを求める際には、最大浸透深を、３以上且つ１５以下の範囲の所定値で除して、１を加算した値からなる正規化浸透深さを求めるのが好ましく、その中でも最大浸透深を７で除して、１を加算した値からなる正規化浸透深さを求めるのが好ましい。
【００１４】
また、最大腐食速度を求める際に除す前記３以上且つ１５以下の範囲の所定値としては、７が好ましく、同じく最大腐食速度を求める際に乗じる０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値としては、０．０５が好ましい。
【００１５】
また、タンク底板の総面積を所定の測定面積で除した数を求める場合には、タンク底板の総面積を所定の超音波測定装置の探触子の面積で除した数を求めれば好ましい。
【００１６】
また、本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法の第２の構成は、前記第１の構成において、前記浸透シミュレーションを実施する３次元格子ブロック数Ｎと、該浸透シミュレーションを実施したときの各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦとの関係は、
[数１]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´)
とした時、αが５．５以上且つ７．７以下の範囲の所定値で、βが−０．１６以上且つ−０．１４以下の範囲の所定値であることを特徴とする。
【００１７】
尚、タンク底板の板厚を実測し、Ｄ´を求めるための板厚測定データは、１０００点以上が望ましい。また、浸透シミュレーションでＤ´´を求めるためのブロック数は、５００点以上の所定数か望ましく、板厚測定データ数と同じ数のブロック数がより望ましい。また、各３次元格子ブロックの最大浸透深さは格子数とすることでも良い。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、過去に測定して蓄積された標準的なタンクの板厚測定データを利用してタンク底板の最大腐食速度を推定出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図により本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法の一実施形態を具体的に説明する。図１は本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法を説明するフローチャート、図２は浸透シミュレーションを説明するフローチャート、図３（ａ）は実測により得られたタンク底板の板厚測定データから正規化腐食速度及び上側累積確率を求める様子を示す図、図３（ｂ）はシミュレーションにより得られた各ブロックの浸透深さから正規化浸透深さ及び上側累積確率を求める様子を示す図、図４は代表的浸透条件でのシミュレーション及び代表的な実機タンクの腐食リスク曲線及び正規化腐食リスク曲線を示す図、図５（ａ）は浸透シミュレーションの浸透モデルを説明する図、図５（ｂ）は浸透シミュレーションモデルの概念図、図６は正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´と深さ方向の浸透確率との関係を示す図、図７は浸透深さと板厚測定データ数との関係を示すと共に、ａ（ａ＝５．９exp(−０．１５×Ｄ´)）の正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´からの推定方法を説明する図、図８は、ａ＝α×exp（β×Ｄ´）の各係数α、βのデータ数との関係を示した図、図９は、浸透シミュレーション結果を実測結果と比較して検証した様子を示す図である。
【００２０】
図１のステップＳ１において、例えば、本出願人が開発した特許文献１の板厚測定装置等によりタンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定する。本実施形態ではタンク底板の板厚を実測する板厚測定データを離散的に１０００点以上取得したものである。
【００２１】
そして、その測定して得られた各腐食深さ（図３（ａ）の腐食深さ欄１ａ参照）を該タンクの使用年数ｙで除し、且つその値を更に０．０５（mm/ｙ）で除して、「１」を加算した値からなる正規化腐食速度(図３（ａ）の正規化腐食速度欄１ｂ参照）を求め、それらの正規化腐食速度を大きい順に並べ、各正規化腐食速度毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度の上位順からなる上側累積確率（図３（ａ）の上側累積確率欄１ｃ参照）を求め、該腐食深さの０．１mm以上に対応する該正規化腐食速度と、該上側累積確率との両対数グラフ１ｄを求め（図３（ｂ）参照）、該両対数グラフ１ｄを直線近似し、その近似直線１ｅの傾きの絶対値Ｄ´を求める（ステップＳ２）。
【００２２】
ここで、正規化腐食速度(図３（ａ）の正規化腐食速度欄１ｂ参照)を求める際に除した前記「０．０５」は、単位［０．０５mm／年］としたもので、腐食速度を正規化するための位置パラメータであり、図４（ｃ）における腐食リスク曲線の折曲がり点の横軸上の値を意味するものであり、実質的に使用できる範囲は、図４（ｃ）の横軸上に示す０．０３以上且つ０．１０以下の範囲であり、最も望ましい値が０．０５である。
【００２３】
また、前記直線近似において、近似するデータ範囲は、腐食深さ０．１mm以上に限定されるもではなく、直線関係が実質的に成り立つ範囲で近似しても良い。
【００２４】
一方、図５に示すように、タンク底板内に想定した３次元格子ブロックを表面の１点から浸透シミュレーションで所定の浸透確率で浸透が止まるまで浸透させ、これを所定ブロック数まで該浸透シミュレーションを実施する（ステップＳ３）。
【００２５】
ここで、浸透（パーコレーション）モデルとは、水が浸透する場合を図５（ａ）の模式図で示すように、浸透サイト３に乱数で確率Ｐｒを与え、予め設定した浸透確率Ｐｓとの大小関係で浸透するか否かを決定する確率的な浸透モデルである。
【００２６】
例えば、Ｐｒ≧Ｐｓであれば浸透しないとし、Ｐｒ＜Ｐｓであれば浸透するとするものである。ここで、浸透確率Ｐｓは、腐食速度に対応したパラメータである。
【００２７】
タンク底板の浸透シミュレーションでは、図５（ｂ）に示すように、３次元格子ブロックとなる格子状の浸透ブロック２を考えて、その中央の１点から腐食が進展拡大していくモデルとするものである。
【００２８】
ここで、浸透シミュレーションフローを図２に示す。図２において、先ず、ステップＳ11において、図５（ｂ）のように、複数のサイトから構成される３次元格子ブロックである浸透ブロック２の配列を確保し、３次元格子の特定の表面の中心に浸透起点「１」を入力する（ステップＳ12）。次にステップＳ13において浸透確率Ｐｓを入力し、ステップＳ14において、前回の試行で「１」を代入した全ての浸透サイトの検索を行う。次にステップＳ15において全ての該浸透サイトに隣接する全ての空のサイト３を検索する。
【００２９】
次にステップＳ16において、前記の全ての空のサイト３において、「０〜１」の乱数を発生させ、ステップＳ17において、前記ステップＳ16で発生した乱数が浸透確率Ｐｓよりも小さい場合には、ステップＳ18に進んでそのサイトに「１」を代入する。次にステップＳ19において、「１」を入れた浸透サイトの数をカウントする。尚、前記ステップＳ17において、前記ステップＳ16で発生した乱数が浸透確率Ｐｓ以上の空のサイト３には何も数値をいれない。
【００３０】
次にステップＳ20において、今回の試行で「１」を入れた浸透サイト３が１つもない場合には、ステップＳ21に進んで「１」を入れた浸透サイト３の総数、浸透深さ、縦横の広がりを表示する。尚、前記ステップＳ20において、今回の試行で「１」を入れた浸透サイト３が１つ以上ある場合には、前記ステップＳ14に進んで該ステップＳ14〜Ｓ20を繰り返す。
【００３１】
ここで、図５（ｂ）に示すように、タンク底板の１つの腐食部位を１つの浸透ブロック（クラスター）２と見なし、これを実機タンクの１つの超音波測定データに対応させている。
【００３２】
どこまで浸透するかは、浸透確率Ｐｓで制御できるが、ある値以上になると無限に浸透（臨界確率）する。ここでは、その臨界確率以内の条件（どこかで浸透が終了する条件）で浸透させ、浸透が止まるまで、図２に示した浸透シミュレーションを行っている。
【００３３】
そして、同一浸透確率Ｐｓ（同一タンクデータと見なせる）におけるシミュレーションによって取得する浸透ブロック２の数は、望ましくは５００点以上、更に望ましくは、対象とする実タンクの測定データ数まで実施する。得られた各浸透ブロック２の最大浸透深さ（図３（ｃ）の浸透深さ欄４ａ参照）を「７」で除し「１」を加算した正規化浸透深さ（図３（ｃ）の正規化浸透深さ欄４ｂ参照）を求め、該正規化浸透深さを大きい順に並べ、各正規化浸透深さ毎の浸透ブロック２の数を総浸透シミュレーションブロック２の数で除した上側累積確率（図３（ｃ）の上側累積確率欄４ｃ参照）を求め、該正規化浸透深さと、該上側累積確率との両対数グラフ４ｄを得る（図３（ｄ）参照）。また、図３（ｄ）の全データで、直線近似することで、該近似直線４ｅの傾きＤ´´から浸透シミュレーションにおける正規化リスク曲線の傾きＤ´´を得ることができる。
【００３４】
このシミュレーションにおける正規化リスク曲線の傾きＤ´´および図３（ｂ）に示す実機タンクの正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´は、共に、物理的な次元がなく、その値を直接比較することができる。
【００３５】
また、前記直線近似において、近似するデータ範囲は、全データに限定されるもではなく、直線関係が実質的に成り立つ範囲で近似しても良い。
【００３６】
ここで、シミュレーションにおける正規化腐食速度（図３（ａ）の正規化腐食速度欄１ｂ参照)を求める際に除した前記「７」は、浸透深さを正規化するための位置パラメータであり、図４（ａ）のシミュレーションにおける腐食リスク曲線の折曲がり点で、横軸上の値を意味するものであり、実質的に使用できる範囲は、図４（a）の横軸上に示す「３」以上且つ「１５」以下の範囲であり、最も望ましい値が「７」である。
【００３７】
そして、この操作を種々の浸透確率で行い、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとなる条件を求め（図１のステップＳ５）、この条件で、タンク底板の総面積から、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積で除した数Ｎを求め、この数Ｎまで浸透ブロック２の数を増やし、深さが最大となる浸透ブロック２から想定最大浸透深さｄmaxを求め（図１のステップＳ６）、図１のステップＳ９において、この値ｄmaxを、浸透シミュレーションにおける浸透深さとなる「７」で除して、実機タンクデータにおける正規化のための位置パラメータとなる０．０５（mm/ｙ）を乗じて最大腐食速度を求める（図１のステップＳ10
）。尚、ステップＳ５において、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとならない場合には前記ステップＳ３に戻って該ステップＳ３〜Ｓ５を繰り返す。
【００３８】
ここで、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積は、これに限定されるものではなく、通常の超音波探触子で面探傷した場合の最大腐食深さを推定する場合は、その測定器の面積も活用可能である。また、実機タンク及びシミュレーションのリスク曲線の折曲がり点で採用している「０．０５」および「７」の値は、実質的には、前述した範囲の中での所定の値を用いることができる。
【００３９】
ところで、前記の浸透シミュレーションを種々の浸透確率で行った場合、いずれの浸透確率においても、浸透ブロック２からなるデータ数を増すと、より深く浸透する浸透ブロックが存在してくる。また、該データ数と浸透深さとの関係は、それぞれの浸透確率において、最大浸透深さＦ＝ａ×ln（浸透ブロック２の数からなる腐食データ数）で近似することが出来きる。
【００４０】
そして、種々の浸透確率で求めたＤ´´とａとの間には、図７に示す関係があり、任意のＤ´´に対するａの値を求めることができる。
【００４１】
ここで、Ｄ´´は、図7に示すように、Ｄ´´を求めるための浸透ブロック２の数（データ数）で変化し、このため、回帰式ａ＝α×exp（β×Ｄ´´）と置いたときのαおよびβの値が図８のように変化する。即ち、前記浸透シミュレーションを実施する際には、３次元格子ブロック数Ｎと、該浸透シミュレーションを実施したときの各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦとの関係は、
[数２]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´´)
とすることが出来、αは、５．５以上且つ７．７以下の範囲の所定値で、βは、−０．１６以上且つ−０．１４以下の範囲の所定値であり、このときの係数ａを求める（図１のステップＳ７）と共に、各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦを求める（図１のステップＳ８）。
【００４２】
ここで、実機タンクとの対応は、上記直接Ｄ´´と前記した実機タンクデータで得られるＤ´とが実質的に同じであることから上記数２式における「Ｄ´´」の代わりに「Ｄ´」
を代入して、実機タンク条件に対応する最大浸透深さＦを求める。即ち、以下の数１式で求められるものである。
【００４３】
[数１]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´)
【００４４】
そして、タンク底板の総面積から、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積で除した数Ｎを求め、この数Ｎで前記数１式より想定最大浸透深さｄmaxとして求め、図１のステップＳ９において、この値ｄmaxを、浸透シミュレーションにおける浸透深さとなる「７」で除して、実機タンクデータにおける正規化のための位置パラメータとなる０．０５（mm/ｙ）を乗じて最大腐食速度を求める（図１のステップＳ10）。
【００４５】
ここで、連続測定の区画となる２５mm×５mmの面積は、限定したものではなく、通常の超音波探触子で面探傷した場合の最大腐食深さを推定する場合は、その測定器の面積も活用可能である。また、実機タンク及びシミュレーションのリスク曲線の折曲がり点で採用している「０．０５」および「７」の値は、実質的には、前述した範囲の中での所定の値を用いることができる。
【００４６】
上記で推定した最大腐食速度と、実測された実最大腐食速度には、図８に示すような相関があり、良好な推定結果を与えていることが検証された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の活用例として、石油の貯蔵タンク等の底板の最大腐食速度推定方法に適用出来る。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明に係るタンク底板の最大腐食速度推定方法を説明するフローチャートである。
【図２】浸透シミュレーションを説明するフローチャートである。
【図３】（ａ）は実測により得られたタンク底板の板厚測定データから正規化腐食速度及び上側累積確率を求める様子を示す図、（ｂ）はシミュレーションにより得られた各ブロックの浸透深さから正規化浸透深さ及び上側累積確率を求める様子を示す図である。
【図４】代表的浸透条件でのシミュレーション及び代表的な実機タンクの腐食リスク曲線及び正規化腐食リスク曲線を示す図である。
【図５】（ａ）は浸透シミュレーションの浸透モデルを説明する図、（ｂ）は浸透シミュレーションモデルの概念図である。
【図６】正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´と深さ方向の浸透確率との関係を示す図である。
【図７】浸透深さと板厚測定データ数との関係を示すと共に、ａ（ａ＝５．９exp(−０．１５×Ｄ´)）の正規化腐食リスク曲線の傾きＤ´からの推定方法を説明する図である。
【図８】ａ＝α×exp（β×Ｄ´）の各係数α、βのデータ数との関係を示した図である。
【図９】浸透シミュレーション結果を実測結果と比較して検証した様子を示す図である。
【符号の説明】
【００４９】
１ａ…腐食深さ欄
１ｂ…正規化腐食速度欄
１ｃ…上側累積確率欄
１ｄ…両対数グラフ
１ｅ…近似直線
２…浸透ブロック
３…浸透サイト
４ａ…浸透深さ欄
４ｂ…正規化浸透深さ欄
４ｃ…上側累積確率欄
４ｄ…両対数グラフ
４ｅ…近似直線
ｄmax…想定最大浸透深さ
Ｆ…最大浸透深さ
Ｐｒ…確率
Ｐｓ…浸透確率
ｙ…使用年数
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定し、その測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値から正規化腐食速度を求め、それらの正規化腐食速度を大きい順に並べ、各正規化腐食速度毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度の上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化腐食速度と、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値Ｄ´を求め、
前記タンク底板内に想定した３次元格子ブロックを表面の１点から浸透シミュレーションで所定の浸透確率で浸透が止まるまで浸透させ、これを所定ブロック数まで該浸透シミュレーションを実施し、各３次元格子ブロックの最大浸透深さを求めるとともに、該最大浸透深さから正規化浸透深さを求め、該正規化浸透深さを大きい順に並べ、各正規化浸透深さ毎の３次元格子ブロック数を総浸透シミュレーションブロック数で除した該正規化浸透深さの大きい上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化浸透深さと、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値Ｄ´´を求め、
この操作を種々の浸透確率で行い、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとなる条件を求め、この条件で、タンク底板の総面積を所定の測定面積で除した数を求め、この数まで浸透シミュレーションした値を求め、この値を、該３以上且つ１５以下の範囲の所定値で除して、０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値を乗じて最大腐食速度を求めることを特徴としたタンク底板の最大腐食速度推定方法。
【請求項２】
前記浸透シミュレーションを実施する３次元格子ブロック数Ｎと、該浸透シミュレーションを実施したときの各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦとの関係は、
[数１]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´)
とした時、αが５．５以上且つ７．７以下の範囲の所定値で、βが−０．１６以上且つ−０．１４以下の範囲の所定値であることを特徴とした請求項１に記載のタンク底板の最大腐食速度推定方法。
【請求項１】
タンク底板の板厚をランダム、格子状、或いは千鳥状に、５００点以上測定し、その測定して得られた各腐食深さを該タンクの使用年数で除し、且つその値から正規化腐食速度を求め、それらの正規化腐食速度を大きい順に並べ、各正規化腐食速度毎の板厚測定データ数を板厚測定データ総和数で除した該正規化腐食速度の上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化腐食速度と、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値Ｄ´を求め、
前記タンク底板内に想定した３次元格子ブロックを表面の１点から浸透シミュレーションで所定の浸透確率で浸透が止まるまで浸透させ、これを所定ブロック数まで該浸透シミュレーションを実施し、各３次元格子ブロックの最大浸透深さを求めるとともに、該最大浸透深さから正規化浸透深さを求め、該正規化浸透深さを大きい順に並べ、各正規化浸透深さ毎の３次元格子ブロック数を総浸透シミュレーションブロック数で除した該正規化浸透深さの大きい上位順からなる上側累積確率を求め、該正規化浸透深さと、該上側累積確率との両対数グラフを求め、該両対数グラフを直線近似し、その近似直線の傾きの絶対値Ｄ´´を求め、
この操作を種々の浸透確率で行い、前記Ｄ´と前記Ｄ´´とが実質上同じとなる条件を求め、この条件で、タンク底板の総面積を所定の測定面積で除した数を求め、この数まで浸透シミュレーションした値を求め、この値を、該３以上且つ１５以下の範囲の所定値で除して、０．０３以上且つ０．１０以下の範囲の所定値を乗じて最大腐食速度を求めることを特徴としたタンク底板の最大腐食速度推定方法。
【請求項２】
前記浸透シミュレーションを実施する３次元格子ブロック数Ｎと、該浸透シミュレーションを実施したときの各３次元格子ブロックの最大浸透深さＦとの関係は、
[数１]
Ｆ＝ａ×ln（Ｎ）
ａ＝α×exp(β×Ｄ´)
とした時、αが５．５以上且つ７．７以下の範囲の所定値で、βが−０．１６以上且つ−０．１４以下の範囲の所定値であることを特徴とした請求項１に記載のタンク底板の最大腐食速度推定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２２２３９５（Ｐ２００９−２２２３９５Ａ）
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６４０１９（Ｐ２００８−６４０１９）
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００１１６７３６）旭化成エンジニアリング株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月１日（２００９．１０．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１３日（２００８．３．１３）
【出願人】（０００１１６７３６）旭化成エンジニアリング株式会社 (49)
【Ｆターム（参考）】
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