埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法
【課題】歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、腐食リスク上重要なメタルタッチ箇所や塗覆装欠陥箇所等の異常低接地箇所を明確に特定する。
【解決手段】計測評価区間の始点から終点までの各計測地点で、単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）を、規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測し（Ｓ４，Ｓ４Ａ）、地表面電位差（Ｓ／Ｓ）のオン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））とパイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）のオン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を計測地点毎に求め（Ｓ５）、第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間で、第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が計測評価区間内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所と評価する（Ｓ６）。
【解決手段】計測評価区間の始点から終点までの各計測地点で、単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）を、規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測し（Ｓ４，Ｓ４Ａ）、地表面電位差（Ｓ／Ｓ）のオン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））とパイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）のオン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を計測地点毎に求め（Ｓ５）、第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間で、第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が計測評価区間内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所と評価する（Ｓ６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインの腐食リスクを計測評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設されたガスパイプライン等の金属パイプラインには、金属パイプラインの腐食を防止するために、その表面に塗覆装が設けられている。塗覆装の種類としては、ポリエチレン等の高抵抗率塗覆装とアスファルト等からなる歴青質塗覆装がある。近年の新設パイプラインは高抵抗率塗覆装が施されているが、既設の埋設金属パイプラインの中には歴青質塗覆装が施されたものが多数存在している。
【０００３】
このような塗覆装が施された埋設金属パイプラインは、塗覆装欠陥部（塗覆装が損傷してパイプラインの金属表面が露出した箇所）が形成されることによって腐食リスクが高くなる。これに対しては、カソード防食を施すことで、塗覆装欠陥部にカソード防食電流を流入させて腐食リスクを低減させている。
【０００４】
ポリエチレン等の高抵抗率塗覆装が施された埋設金属パイプラインでは、塗覆装欠陥部以外から金属パイプラインに電流が出入りすることはないと考えられるので、この電流の出入りを検出することで、塗覆装欠陥部の位置を明確に特定することができる。また、カソード防食されている高抵抗率塗覆装金属パイプラインの腐食リスクは、塗覆装欠陥部へカソード防食電流が十分に供給されているか否かで評価することができ、例えば、塗覆装欠陥部を模擬したプローブを埋設金属パイプラインに接続して、計測された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で、腐食リスクの計測評価を行うことができる。
【０００５】
高抵抗率塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にした塗覆装欠陥部の検出方法は、各種の提案がある。例えば、交流電流を金属パイプラインに連続通電して、地表面電位差を計測する車輪電極を用いたセンサ部を埋設金属パイプライン直上で走行させて、塗覆装欠陥部の発生でパイプラインの金属部材が大地（地盤）に接触したことにより流れる信号電流によって形成される地表面電位差分布の変化を、２つの車輪電極間の信号電位差による特有の波形と位相の情報により判定することで塗覆装欠陥部の位置を検出する方法（下記特許文献１参照）、埋設金属パイプラインに交流信号電圧を印加し、該埋設金属パイプラインの塗覆装欠陥部に流出入する電流により磁界を発生させ、金属パイプラインの直上の地表面に沿って磁界強度を検出して塗覆装欠陥部を探査する方法（下記特許文献２参照）、埋設金属パイプラインと大地に設けられた接地極間に信号電圧を印加し、信号電圧印加点から離間する複数箇所の計測点にて埋設金属パイプラインの大地に対する管対地信号電圧を計測し、各計測点から得られる管対地信号電位の減衰量の変化から塗覆装欠陥部を検出する方法（下記特許文献３参照）等が、提案されている。
【特許文献１】特公平７−５２１６６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９６８７号公報
【特許文献３】特開２００５−９１１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに対して、歴青質塗覆装は、地中に設置してから短い期間で水分を吸収した状態になるので、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインは、パイプラインの金属表面と電解質が接触している状態になっている。それ故に、カソード防食されている歴青質塗覆装パイプラインは、歴青質塗覆装を介してカソード防食電流が金属パイプラインに流入することになり、金属パイプラインの管対地電位を防食電位以下に下げて良好な防食状況を維持することができる。つまり、カソード防食されている歴青質塗覆装パイプラインでは、塗覆装の多くの箇所からカソード防食電流が流入している状態になっており、カソード防食を一時的に停止してパイプラインに信号電圧又は信号電流を印加すると塗覆装の多くの箇所から信号電流の流出入が生じることになるので、前述した従来技術の塗覆装欠陥検出方法では検出対象箇所を明確に特定できないことになる。
【０００７】
また、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインの腐食リスクを計測評価するには、カソード防食によって分極した管対地電位を計測して、この計測値が防食電位以下になっているか否かで評価がなされている。しかしながら、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクは、管対地電位に影響する全体的な現象だけでなく、局部的な金属電気化学現象によっても重要な腐食リスクが生じるので、これを把握することができる腐食リスクの計測評価方法が求められている。
【０００８】
より具体的に説明すると、歴青質塗覆装パイプラインと他の金属構造物とが立体的に重なって埋設されている状況では、これらの不等沈下によって両者が接触することがあるが、この接触した状態を放置すると、パイプラインの温度変化等による伸縮によって接触箇所の塗覆装が損傷し、パイプラインの金属面が露出した状態で金属構造物と接触する、所謂メタルタッチが発生することになる。また、このようなメタルタッチが無くとも、歴青質塗覆装は経年変化により劣化して、塗覆装が有効に機能しなくなる塗覆装欠陥が生じることがある。
【０００９】
このようなメタルタッチや塗覆装欠陥において、その箇所の面積が大きいと、カソード防食によってもその箇所全体では所要防食電流を満足しないことが懸念される。図１によって説明すると、メタルタッチや塗覆装欠陥は、図示のＡ部に示すように、損傷した歴青質塗覆装が捲れ上がるように剥離して形成されることが多いが、損傷箇所（図示Ａ部）からカソード防食電流がパイプラインに流入するものの、塗覆装剥離部の最も細隙部位（図示Ｃ部）までカソード防食電流が到達しないことがあり、このカソード防食電流が到達しない部位（図示Ｃ部）は、酸素濃度が低くなるので、より酸素濃度の高い部位（図示Ｂ部）との間に酸素濃淡電池が形成され、著しく速い速度で腐食が進行する可能性がある。
【００１０】
また、このカソード防食電流が到達しない細隙部位（図示Ｃ部）では、嫌気性微生物である硫酸塩還元菌の活性が高くなり、硫化金属の生成により腐食速度は更に大きくなる懸念がある。硫酸塩還元菌は、歴青質塗覆装を栄養物として生息するので、塗覆装が劣化していく悪影響もある。
【００１１】
このようなカソード防食電流が到達しない細隙部位の対地電位は、定期点検などでターミナルボックス（例えば２５０ｍ間隔）毎に計測される管対地電位には反映されないので、管対地電位による腐食リスクの計測評価のみでは、前述した重要な腐食リスクが見逃されている可能性がある。
【００１２】
図１に示したような塗覆装の剥離部が存在しない場合にも、カソード防食電流の流入によってカソード反応（１／２・Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−，又は２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２ＯＨ−）が進行し、生成された水酸イオン（ＯＨ−）によって塗覆装と金属面との界面がアルカリ状態になることで塗覆装の剥離が進行して、図１に示した細隙部位（図示Ｃ部）を形成することが懸念される。すなわち、塗覆装欠陥が形成された当初は腐食リスクが低くても、経時的に前述した酸素濃淡電池の形成される状況が生じることが懸念される。このような理由から、前述したような面積の大きいメタルタッチや塗覆装欠陥箇所は掘削を行って状況を確認することが必要になる。
【００１３】
本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであり、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、腐食リスク上重要なメタルタッチ箇所や塗覆装欠陥箇所等の異常低接地箇所を明確に特定することができること、また、重要な腐食リスクを見逃すことなく、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクを計測評価すること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法は、少なくとも以下の特徴を有するものである。
歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、前記埋設金属パイプラインに対するカソード防食設備稼働の影響を排除し、計測評価区間を特定すると共に、該計測評価区間の埋設金属パイプラインに沿った地表面に所定間隔毎の計測地点を設定し、前記計測評価区間内に、前記埋設金属パイプラインに接続して規定通電電流を出力する通電電極を設置し、前記計測評価区間の始点から終点までの前記各計測地点で、単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と前記埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）を、前記規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測して、前記単位２地点間の地表面電位差の前記オン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と前記埋設金属パイプラインの管対地電位の前記オン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を前記計測地点毎に求め、前記第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間で、前記第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が前記計測評価区間内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所と評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、このような特徴を有することで、計測地点毎に求めた第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の計測評価区間内でのプロフィールから、第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間を取り上げて、パイプラインにカソード防食電流が集中的に流入している箇所を特定し、その特定された箇所の中で、第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が最小値を示す箇所を取り上げることで、カソード防食電流が流入しているにも拘わらずその箇所のカソード分極量が小さい箇所を特定している。
【００１６】
そして、カソード防食電流が流入しているにも拘わらずその箇所のカソード分極量が小さい箇所を計測結果から特定することで、前述したような面積の大きいメタルタッチや塗覆装欠陥箇所を推定し、その箇所を腐食リスクの高い箇所に特定している。これによって、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、腐食リスク上重要なメタルタッチ箇所や塗覆装欠陥箇所等の異常低接地箇所を明確に特定することができ、また、重要な腐食リスクを見逃すことなく、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクを計測評価することができる。
【００１７】
また、本発明によると、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクを計測評価する評価値として、地表面電位差（Ｓ／Ｓ）の通電電流がオン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と管対地電位（Ｐ／Ｓ）の通電電流がオン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を用いているので、通電電流（カソード防食電流）によって生じるパイプラインのカソード反応のみに着目して、腐食リスクを計測評価することができる。これにより、カソード防食されている状況を含めて腐食リスクの高い箇所を把握することができる。また、カソード防食電流以外の迷走電流の影響を排除して、適正なカソード防食が実行されている状況下での腐食リスクを計測評価することができ、迷走電流の影響が大きい日中での計測評価が可能になる。
【００１８】
また、本発明によると、規定通電電流の基で第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を求めているので、各評価値の大小によって、複数の計測評価区間で特定された箇所の対策優先順位付けを行うことが可能になる。これにより、一度に複数箇所の掘削確認を行うことができない場合に、より腐食リスクの高い箇所を優先して掘削確認を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法を実行するためのシステム構成を示した説明図であり、図３が本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法の手順を示したフロー図である。計測評価対象は、歴青質塗覆装１Ａが施された埋設金属パイプライン（以下、単にパイプラインという）１である。計測評価に際しては、パイプライン１に対するカソード防食設備稼働の影響を排除する計測前準備を行う（Ｓ１）。具体的には、外部電源装置が敷設されている場合には、この電源をオフにし、流電陽極が接続されている場合には、流電陽極とパイプライン１との接続を遮断する。
【００２０】
そして、パイプライン１に対して計測評価区間Ｌを特定し、この計測区間Ｌ（始点ＬＳ〜終点ＬＥ）のパイプライン１に沿った地表面に所定間隔毎の計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）を設定する（Ｓ２）。計測評価区間Ｌは、定期点検が行われるターミナルボックス間（例えば、２５０ｍ）に設定することができる。計測地点間隔は、例えば１ｍ間隔に設定することができる。
【００２１】
次に、計測評価区間Ｌ内に、パイプライン１に接続して規定通電電流を出力する通電電極２を設置する（Ｓ３）。通電電極２は計測評価区間Ｌ内にカソード防食電流ＩＰが行き渡るように設置され、規定通電電流Ｉは、計測評価区間Ｌでパイプライン１のカソード防食状況がカソード防食基準を満たされるように設定（印加電圧Ｖｔ及び抵抗ｒの設定）される。通電電極２とパイプライン１とは、通電電流のオン・オフが可能なようにスイッチ２１を介して電線２０で接続されている。
【００２２】
具体的な通電電極２の設置及び規定通電電流の設定形態は、図２に示すように、計測評価区間Ｌの中間地点ＬＭ（始点ＬＳから１／２・Ｌの地点）に通電電極２を設置し、規定通電電流Ｉを、計測評価区間Ｌの両端（始点ＬＳ及び終点ＬＥ）で計測されるパイプライン１の分極電位が防食電位以下になるように設定する。すなわち、計測評価区間Ｌの中間地点（１／２・Ｌ）に通電電極２を設置した状態で、規定通電電流Ｉを徐々に増大させていき、計測評価区間Ｌの両端（始点ＬＳ及び終点ＬＥ）で計測される管対地電位（Ｐ／Ｓ：Pipe-to-Soil potential）がカソード防食基準（例えば、−８５０ＶＣＳＥ（ＶＣＳＥは、飽和硫酸銅照合電極基準の計測値））になったところで、規定通電電流Ｉを設定する。
【００２３】
そして、計測評価区間Ｌの始点ＬＳから終点ＬＥまでの各計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）で、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓ（Soil -to-Soil potential）とパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓ（Pipe-to-Soil potential）を、規定通電電流Ｉのオン時とオフ時でそれぞれ計測し（Ｓ４，Ｓ４Ａ）、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓのオン時とオフ時の差による第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）とパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓのオン時とオフ時の差による第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測地点毎に求める（Ｓ５）。第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を求める演算処理は、全計測地点の計測が終了した後に行っても良いし、各計測地点の計測が終わった時点で行っても良い。
【００２４】
単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓとパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓの計測工程について一例を挙げて具体的に説明する。計測評価区間Ｌ内の地表面における管軸上に設定された計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）上に、３個の照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３（例えば、飽和硫酸銅電極）を一組として、それぞれの照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を設置する。各照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の間隔は、計測地点の間隔（例えば、１ｍ間隔）だけ離れている。この状態で、両端の照合電極Ｅ１とＥ３間の電位差を電圧計３で計測することで、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓを計測し、中央の照合電極Ｅ２とパイプライン１との電位差を電圧計４で計測することで、パイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓを計測する。この際、計測された地表面電位差Ｓ／Ｓと管対地電位Ｐ／Ｓは、中央の照合電極Ｅ２が設置されている計測地点（図２では計測地点Ｍ２）における計測値として把握することにする。
【００２５】
スイッチ２１をオン・オフさせながら、各計測地点での前述した地表面電位差Ｓ／Ｓと管対地電位Ｐ／Ｓをオン時とオフ時でそれぞれ計測する。計測のタイミングは、Ｓ／ＳとＰ／Ｓを同時又は順次計測すればよいが、一例としては、各計測地点で１０ｓｅｃの計測時間を設定し、その中で通電電流のオン時間を８．５ｓｅｃ、オフ時間を１．５ｓｅｃにし、オン時とオフ時のそれぞれで、Ｐ／ＳとＳ／Ｓの一方を、０．１ｍｓｅｃ毎のサンプリング間隔で２０ｍｓｅｃを単位計測時間にして、これを数単位計測し、その後他方を同様に計測する。そして、Ｓ／ＳとＰ／Ｓのそれぞれにおいて、単位計測時間毎の平均値を求めて、一つの計測地点で求められた前記平均値の平均を通電電流のオン時とオフ時のそれぞれで求めることで、その計測地点でのＳ／Ｓ及びＰ／Ｓのオン時とオフ時の値にする。ここで、２０ｍｓｅｃを単位計測時間にしてその平均値を求めた理由は、商用交流周波数５０Ｈｚ（関東地方の商用交流周波数）の一周期分を平均化して交流誘導によるＳ／Ｓ及びＰ／Ｓの影響をキャンセルし、通電電流による直流現象のみに着目した計測評価を行うためである。
【００２６】
３個一組の照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の計測地点毎の移動は、各計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）毎に一つずつ照合電極を移動させても良いし、飛び飛びに、例えば、移動前に照合電極Ｅ３を設置した計測地点Ｍ３に移動後照合電極Ｅ１を設置するように移動させても良い。また、ここでは、照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の間隔と計測地点の間隔を一致させているが、必ずしも両者の間隔は一致していなくても良い。要するに、評価計測区間Ｌ内の複数の計測地点で通電電流のオン時とオフ時のそれぞれでＳ／ＳとＰ／Ｓが計測されればよい。
【００２７】
単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓのオン時とオフ時の差による第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）とパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓのオン時とオフ時の差による第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）は、計測地点毎にオン時とオフ時でそれぞれ得られたＳ／ＳとＰ／Ｓの値を演算処理することによって求められる。具体的には、前述した計測結果を演算処理手段５に入力して、前述した平均値の演算処理を行うと共に、各計測地点で求めたオフ時のＳ／Ｓ，Ｐ／Ｓからオン時のＳ／Ｓ，Ｐ／Ｓに変化した変化量を求める。第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を自動で求めるには、演算処理手段５からスイッチ２１のオン・オフ制御信号を出力し、そのオンオフタイミングに基づいて、逐次入力されるＳ／ＳとＰ／Ｓのサンプリング計測値を演算処理することもできる。
【００２８】
腐食リスク箇所を特定する評価工程（Ｓ６）では、前述のように求めた第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測評価区間Ｌの各計測地点に沿って並べたプロフィールを作成し、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転する計測地点間で、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）が計測評価区間Ｌ内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所として評価する。
【００２９】
図４は、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測評価区間Ｌの各計測地点に沿って並べたプロフィールの一例を示す説明図である。横軸に計測地点をとり、左右の縦軸にそれぞれ第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）をとって、計測地点毎に第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）の値をプロット（●がΔ（Ｓ／Ｓ），○がΔ（Ｐ／Ｓ））している。この例では、計測地点Ｍｎと計測地点Ｍｎ＋１の間で第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転している。そして、この計測地点Ｍｎ，Ｍｎ＋１の一方で、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）が計測評価区間Ｌ内での最小値を示している。したがって、図示例では、計測地点Ｍｎと計測地点Ｍｎ＋１の間を腐食リスクの高い箇所であると評価することができる。
【００３０】
このような計測評価の技術的な意義について説明する。先ず、通電電流Ｉのオン時とオフ時の差を求めていることで、通電電流Ｉによる影響のみに着目した計測評価を実現している。これによって、迷走電流が存在する状況下においてもその迷走電流による計測値のばらつきを排除した計測評価が可能になる。また、通電電流Ｉによって、通常の良好なカソード防食がなされている状況を再現した上での計測評価を実現しており、防食管理上重要な腐食リスクの特定をカソード防食状況の把握と合わせて行うことを可能にしている。
【００３１】
特に、通電電極２を計測評価区間Ｌの中間地点ＬＭに設置し、規定通電電流Ｉを、計測評価区間Ｌの両端で計測されるパイプライン１の分極電位が防食電位以下になるように設定することで、計測評価区間Ｌの全域で適正な防食管理が行われている状況下での腐食リスク把握が可能になる。
【００３２】
そして、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転する箇所は、通電電極２から発生するカソード防食電流ＩＰがパイプライン１に集中的に流入している箇所を示しており、メタルタッチや塗覆装欠陥によって接地抵抗が異常に低くなっている箇所を示している。一方、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）は、管対地電位Ｐ／Ｓの通電電流オン時とオフ時の差であるから、カソード防食電流ＩＰがパイプライン１に流入することによって起こるカソード分極の程度を示している。カソード防食電流ＩＰがパイプライン１に流入することで十分なカソード分極が起きているとするならば、通電電流オン時に管対地電位Ｐ／Ｓは所定の値に引き下げられるので、通電電流オン時とオフ時の差Δ（Ｐ／Ｓ）は大きくなる。逆に、通電電極オン時とオフ時の差Δ（Ｐ／Ｓ）が小さいと言うことは、カソード防食電流ＩＰが流入されているにも拘わらずカソード分極が十分に行われていないことを示している。
【００３３】
本発明においては、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転する箇所で、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）が計測評価区間Ｌ内で最小となる箇所を特定することで、カソード防食電流ＩＰが集中的にパイプライン１に流入しているにも拘わらず、カソード分極量が小さい箇所を特定しており、局所的な腐食の進行（アノード反応の進行）等によってカソード分極量が抑えられている箇所、すなわち、ターミナルボックス毎の管対地電位の計測では把握することができない局所的な腐食リスクを含む面積の大きな異常低接地箇所を特定することを可能にしている。
【００３４】
このような計測評価工程で、計測評価区間Ｌ内に腐食リスクの高い箇所を特定した場合には、更に、掘削確認箇所を絞り込むために、管直方向に沿ったΔ（Ｓ／Ｓ）のプロフィールを作成する。すなわち、図５に示すように、前述した計測評価工程で腐食リスクの高い箇所として特定された計測地点間で、管直方向に沿って所定間隔毎に計測地点（…，Ｖｎ−１，Ｖｎ，Ｖｎ＋１，…）を設定し、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓを、通電電流Ｉのオン時とオフ時でそれぞれ計測し、地表面電位差Ｓ／Ｓのオン時とオフ時の差Δ（Ｓ／Ｓ）が極性反転する計測地点間を特定する。これによって、カソード防食電流ＩＰが集中してパイプライン１に流入している箇所を平面的に特定することが可能になる。管軸方向に沿った計測が正確に管軸上の地上部で行われている場合には、この管直方向の計測評価は省略することができる。
【００３５】
腐食リスク箇所の特定（Ｓ６）がなされた後には、この箇所における第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を求める演算処理を行う（Ｓ７）。第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配は、図４に示すａ／ｂによって求められる。ここで、ａ：極性反転前の計測地点でのΔ（Ｓ／Ｓ）と極性反転後の計測地点でのΔ（Ｓ／Ｓ）の差の絶対値、ｂ：計測地点間隔、である。
【００３６】
特定された腐食リスク箇所での第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配は、その箇所に流入するカソード防食電流ＩＰの量の指標になる。特に、規定通電電流Ｉを計測評価区間Ｌ内での所要防食電流に設定している場合には、異なる計測評価区間Ｌにおける第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を比較することで、腐食リスクの高さの程度を把握することができる。
【００３７】
図６は、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を利用して、掘削確認の優先順位付けを行う際の工程フローである。延長距離の長いパイプラインをカソード防食管理する場合、或いは複数路線のパイプラインを統括してカソード防食管理する場合には、腐食リスクの高い箇所の特定が短期間に集中してなされ、全ての箇所の掘削確認を同時期に行うことができない場合がある。このような場合には、腐食リスク箇所に優先順位を付けて、優先順位の高い箇所から順番に掘削確認を行う。
【００３８】
図示のように、同路線又は他路線における計測評価区間１，計測評価区間２，…，計測評価区間ｎで腐食リスク箇所が特定されたとすると（Ｓ６）、各計測評価区間で前述したように第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を演算処理して求める（Ｓ７）。そして、カソード防食管理を行う統括センターにおいて、各計測評価区間で求められた第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を比較し（Ｓ８）、この変化勾配が大きい順に掘削確認を行うように優先順位付けを行う（Ｓ９）。優先順位の高い箇所は、即座に掘削確認を行うが、優先順位の低い箇所は、例えば、その近傍に敷設されている流電陽極の発生電流を増強するなどの応急処置をして、当面の腐食リスク低減化を図る。
【００３９】
本発明の実施形態における計測評価区間Ｌの特定は、定期点検などで行われるターミナルボックス毎での管対地電位Ｐ／Ｓの計測結果に基づいて行うことができる。主要なパイプラインには、パイプラインに沿って所定間隔毎にターミナルボックスが設置されており、ターミナルボックス内にパイプラインに接続された電線が引き出されている。例えば、１年毎に行われる定期点検では、このターミナルボックスに引き出された電線に照合電極を接続することで、ターミナルボックス毎の管対地電位Ｐ／Ｓを計測している。
【００４０】
このターミナルボックスの実位置は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）による緯度・経度で管理されており、防食管理センターでは、管理コンピュータにパイプラインの各路線におけるターミナルボックスの実位置が入力・管理されている。したがって、各パイプラインのターミナルボックス毎に計測された管対地電位Ｐ／Ｓの値を管理コンピュータに入力すると、図７に示すような、パイプラインの延長方向に沿った管対地電位の路線分布を得ることができる。同図において、ＴＢＮｏ．は一つのパイプライン路線における連続したターミナルボックスを示す番号であり、ＴＢＮｏ．のプロット間隔がターミナルボックスの実位置間隔に対応している。同図は、ＴＢ１からの距離（ｋｍ）を横軸にとって、各ターミナルボックスで計測された管対地電位Ｐ／Ｓ（ｍＶＣＳＥ）を縦軸にとった折れ線グラフであり、これによって、折れ線が凸になっている低接地箇所（図示のＡ箇所やＢ箇所）を見つけることで、メタルタッチや塗覆装欠陥の兆候を把握することができる。
【００４１】
このような管対地電位の路線分布から、低接地箇所と特定されたターミナルボックス間（例えば、図７では、ＴＢ１〜３間、或いはＴＢ７〜９間）を選定して、本発明の実施形態における計測評価区間Ｌを特定することができる。これによって、定期点検等で把握されたメタルタッチや塗覆装欠陥の兆候に対して、更に詳細な計測評価を行い、掘削確認を必要とする具体的な腐食リスク箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の課題を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法を実行するためのシステム構成を示した説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法の手順を示したフロー図である。
【図４】本発明の実施形態において、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測評価区間Ｌの各計測地点に沿って並べたプロフィールの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態において、管直方向の計測評価を行う場合の説明図である。
【図６】本発明の実施形態において、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を利用して、掘削確認の優先順位付けを行う際の工程フローである。
【図７】パイプラインの延長方向に沿った管対地電位の路線分布の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：パイプライン，１Ａ：歴青質塗覆装，
２：通電電極，２０：電線，２１：スイッチ，
３，４：電圧計，
５：演算処理手段，
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３：照合電極（飽和硫酸銅電極），
【技術分野】
【０００１】
本発明は、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインの腐食リスクを計測評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設されたガスパイプライン等の金属パイプラインには、金属パイプラインの腐食を防止するために、その表面に塗覆装が設けられている。塗覆装の種類としては、ポリエチレン等の高抵抗率塗覆装とアスファルト等からなる歴青質塗覆装がある。近年の新設パイプラインは高抵抗率塗覆装が施されているが、既設の埋設金属パイプラインの中には歴青質塗覆装が施されたものが多数存在している。
【０００３】
このような塗覆装が施された埋設金属パイプラインは、塗覆装欠陥部（塗覆装が損傷してパイプラインの金属表面が露出した箇所）が形成されることによって腐食リスクが高くなる。これに対しては、カソード防食を施すことで、塗覆装欠陥部にカソード防食電流を流入させて腐食リスクを低減させている。
【０００４】
ポリエチレン等の高抵抗率塗覆装が施された埋設金属パイプラインでは、塗覆装欠陥部以外から金属パイプラインに電流が出入りすることはないと考えられるので、この電流の出入りを検出することで、塗覆装欠陥部の位置を明確に特定することができる。また、カソード防食されている高抵抗率塗覆装金属パイプラインの腐食リスクは、塗覆装欠陥部へカソード防食電流が十分に供給されているか否かで評価することができ、例えば、塗覆装欠陥部を模擬したプローブを埋設金属パイプラインに接続して、計測された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で、腐食リスクの計測評価を行うことができる。
【０００５】
高抵抗率塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にした塗覆装欠陥部の検出方法は、各種の提案がある。例えば、交流電流を金属パイプラインに連続通電して、地表面電位差を計測する車輪電極を用いたセンサ部を埋設金属パイプライン直上で走行させて、塗覆装欠陥部の発生でパイプラインの金属部材が大地（地盤）に接触したことにより流れる信号電流によって形成される地表面電位差分布の変化を、２つの車輪電極間の信号電位差による特有の波形と位相の情報により判定することで塗覆装欠陥部の位置を検出する方法（下記特許文献１参照）、埋設金属パイプラインに交流信号電圧を印加し、該埋設金属パイプラインの塗覆装欠陥部に流出入する電流により磁界を発生させ、金属パイプラインの直上の地表面に沿って磁界強度を検出して塗覆装欠陥部を探査する方法（下記特許文献２参照）、埋設金属パイプラインと大地に設けられた接地極間に信号電圧を印加し、信号電圧印加点から離間する複数箇所の計測点にて埋設金属パイプラインの大地に対する管対地信号電圧を計測し、各計測点から得られる管対地信号電位の減衰量の変化から塗覆装欠陥部を検出する方法（下記特許文献３参照）等が、提案されている。
【特許文献１】特公平７−５２１６６号公報
【特許文献２】特開２０００−２４９６８７号公報
【特許文献３】特開２００５−９１１９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
これに対して、歴青質塗覆装は、地中に設置してから短い期間で水分を吸収した状態になるので、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインは、パイプラインの金属表面と電解質が接触している状態になっている。それ故に、カソード防食されている歴青質塗覆装パイプラインは、歴青質塗覆装を介してカソード防食電流が金属パイプラインに流入することになり、金属パイプラインの管対地電位を防食電位以下に下げて良好な防食状況を維持することができる。つまり、カソード防食されている歴青質塗覆装パイプラインでは、塗覆装の多くの箇所からカソード防食電流が流入している状態になっており、カソード防食を一時的に停止してパイプラインに信号電圧又は信号電流を印加すると塗覆装の多くの箇所から信号電流の流出入が生じることになるので、前述した従来技術の塗覆装欠陥検出方法では検出対象箇所を明確に特定できないことになる。
【０００７】
また、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインの腐食リスクを計測評価するには、カソード防食によって分極した管対地電位を計測して、この計測値が防食電位以下になっているか否かで評価がなされている。しかしながら、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクは、管対地電位に影響する全体的な現象だけでなく、局部的な金属電気化学現象によっても重要な腐食リスクが生じるので、これを把握することができる腐食リスクの計測評価方法が求められている。
【０００８】
より具体的に説明すると、歴青質塗覆装パイプラインと他の金属構造物とが立体的に重なって埋設されている状況では、これらの不等沈下によって両者が接触することがあるが、この接触した状態を放置すると、パイプラインの温度変化等による伸縮によって接触箇所の塗覆装が損傷し、パイプラインの金属面が露出した状態で金属構造物と接触する、所謂メタルタッチが発生することになる。また、このようなメタルタッチが無くとも、歴青質塗覆装は経年変化により劣化して、塗覆装が有効に機能しなくなる塗覆装欠陥が生じることがある。
【０００９】
このようなメタルタッチや塗覆装欠陥において、その箇所の面積が大きいと、カソード防食によってもその箇所全体では所要防食電流を満足しないことが懸念される。図１によって説明すると、メタルタッチや塗覆装欠陥は、図示のＡ部に示すように、損傷した歴青質塗覆装が捲れ上がるように剥離して形成されることが多いが、損傷箇所（図示Ａ部）からカソード防食電流がパイプラインに流入するものの、塗覆装剥離部の最も細隙部位（図示Ｃ部）までカソード防食電流が到達しないことがあり、このカソード防食電流が到達しない部位（図示Ｃ部）は、酸素濃度が低くなるので、より酸素濃度の高い部位（図示Ｂ部）との間に酸素濃淡電池が形成され、著しく速い速度で腐食が進行する可能性がある。
【００１０】
また、このカソード防食電流が到達しない細隙部位（図示Ｃ部）では、嫌気性微生物である硫酸塩還元菌の活性が高くなり、硫化金属の生成により腐食速度は更に大きくなる懸念がある。硫酸塩還元菌は、歴青質塗覆装を栄養物として生息するので、塗覆装が劣化していく悪影響もある。
【００１１】
このようなカソード防食電流が到達しない細隙部位の対地電位は、定期点検などでターミナルボックス（例えば２５０ｍ間隔）毎に計測される管対地電位には反映されないので、管対地電位による腐食リスクの計測評価のみでは、前述した重要な腐食リスクが見逃されている可能性がある。
【００１２】
図１に示したような塗覆装の剥離部が存在しない場合にも、カソード防食電流の流入によってカソード反応（１／２・Ｏ２＋Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→２ＯＨ−，又は２Ｈ２Ｏ＋２ｅ−→Ｈ２＋２ＯＨ−）が進行し、生成された水酸イオン（ＯＨ−）によって塗覆装と金属面との界面がアルカリ状態になることで塗覆装の剥離が進行して、図１に示した細隙部位（図示Ｃ部）を形成することが懸念される。すなわち、塗覆装欠陥が形成された当初は腐食リスクが低くても、経時的に前述した酸素濃淡電池の形成される状況が生じることが懸念される。このような理由から、前述したような面積の大きいメタルタッチや塗覆装欠陥箇所は掘削を行って状況を確認することが必要になる。
【００１３】
本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであり、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、腐食リスク上重要なメタルタッチ箇所や塗覆装欠陥箇所等の異常低接地箇所を明確に特定することができること、また、重要な腐食リスクを見逃すことなく、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクを計測評価すること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
このような目的を達成するために、本発明に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法は、少なくとも以下の特徴を有するものである。
歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、前記埋設金属パイプラインに対するカソード防食設備稼働の影響を排除し、計測評価区間を特定すると共に、該計測評価区間の埋設金属パイプラインに沿った地表面に所定間隔毎の計測地点を設定し、前記計測評価区間内に、前記埋設金属パイプラインに接続して規定通電電流を出力する通電電極を設置し、前記計測評価区間の始点から終点までの前記各計測地点で、単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と前記埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）を、前記規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測して、前記単位２地点間の地表面電位差の前記オン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と前記埋設金属パイプラインの管対地電位の前記オン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を前記計測地点毎に求め、前記第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間で、前記第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が前記計測評価区間内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所と評価することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、このような特徴を有することで、計測地点毎に求めた第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の計測評価区間内でのプロフィールから、第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間を取り上げて、パイプラインにカソード防食電流が集中的に流入している箇所を特定し、その特定された箇所の中で、第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が最小値を示す箇所を取り上げることで、カソード防食電流が流入しているにも拘わらずその箇所のカソード分極量が小さい箇所を特定している。
【００１６】
そして、カソード防食電流が流入しているにも拘わらずその箇所のカソード分極量が小さい箇所を計測結果から特定することで、前述したような面積の大きいメタルタッチや塗覆装欠陥箇所を推定し、その箇所を腐食リスクの高い箇所に特定している。これによって、歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、腐食リスク上重要なメタルタッチ箇所や塗覆装欠陥箇所等の異常低接地箇所を明確に特定することができ、また、重要な腐食リスクを見逃すことなく、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクを計測評価することができる。
【００１７】
また、本発明によると、歴青質塗覆装パイプラインの腐食リスクを計測評価する評価値として、地表面電位差（Ｓ／Ｓ）の通電電流がオン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と管対地電位（Ｐ／Ｓ）の通電電流がオン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を用いているので、通電電流（カソード防食電流）によって生じるパイプラインのカソード反応のみに着目して、腐食リスクを計測評価することができる。これにより、カソード防食されている状況を含めて腐食リスクの高い箇所を把握することができる。また、カソード防食電流以外の迷走電流の影響を排除して、適正なカソード防食が実行されている状況下での腐食リスクを計測評価することができ、迷走電流の影響が大きい日中での計測評価が可能になる。
【００１８】
また、本発明によると、規定通電電流の基で第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を求めているので、各評価値の大小によって、複数の計測評価区間で特定された箇所の対策優先順位付けを行うことが可能になる。これにより、一度に複数箇所の掘削確認を行うことができない場合に、より腐食リスクの高い箇所を優先して掘削確認を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図２は、本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法を実行するためのシステム構成を示した説明図であり、図３が本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法の手順を示したフロー図である。計測評価対象は、歴青質塗覆装１Ａが施された埋設金属パイプライン（以下、単にパイプラインという）１である。計測評価に際しては、パイプライン１に対するカソード防食設備稼働の影響を排除する計測前準備を行う（Ｓ１）。具体的には、外部電源装置が敷設されている場合には、この電源をオフにし、流電陽極が接続されている場合には、流電陽極とパイプライン１との接続を遮断する。
【００２０】
そして、パイプライン１に対して計測評価区間Ｌを特定し、この計測区間Ｌ（始点ＬＳ〜終点ＬＥ）のパイプライン１に沿った地表面に所定間隔毎の計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）を設定する（Ｓ２）。計測評価区間Ｌは、定期点検が行われるターミナルボックス間（例えば、２５０ｍ）に設定することができる。計測地点間隔は、例えば１ｍ間隔に設定することができる。
【００２１】
次に、計測評価区間Ｌ内に、パイプライン１に接続して規定通電電流を出力する通電電極２を設置する（Ｓ３）。通電電極２は計測評価区間Ｌ内にカソード防食電流ＩＰが行き渡るように設置され、規定通電電流Ｉは、計測評価区間Ｌでパイプライン１のカソード防食状況がカソード防食基準を満たされるように設定（印加電圧Ｖｔ及び抵抗ｒの設定）される。通電電極２とパイプライン１とは、通電電流のオン・オフが可能なようにスイッチ２１を介して電線２０で接続されている。
【００２２】
具体的な通電電極２の設置及び規定通電電流の設定形態は、図２に示すように、計測評価区間Ｌの中間地点ＬＭ（始点ＬＳから１／２・Ｌの地点）に通電電極２を設置し、規定通電電流Ｉを、計測評価区間Ｌの両端（始点ＬＳ及び終点ＬＥ）で計測されるパイプライン１の分極電位が防食電位以下になるように設定する。すなわち、計測評価区間Ｌの中間地点（１／２・Ｌ）に通電電極２を設置した状態で、規定通電電流Ｉを徐々に増大させていき、計測評価区間Ｌの両端（始点ＬＳ及び終点ＬＥ）で計測される管対地電位（Ｐ／Ｓ：Pipe-to-Soil potential）がカソード防食基準（例えば、−８５０ＶＣＳＥ（ＶＣＳＥは、飽和硫酸銅照合電極基準の計測値））になったところで、規定通電電流Ｉを設定する。
【００２３】
そして、計測評価区間Ｌの始点ＬＳから終点ＬＥまでの各計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）で、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓ（Soil -to-Soil potential）とパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓ（Pipe-to-Soil potential）を、規定通電電流Ｉのオン時とオフ時でそれぞれ計測し（Ｓ４，Ｓ４Ａ）、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓのオン時とオフ時の差による第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）とパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓのオン時とオフ時の差による第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測地点毎に求める（Ｓ５）。第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を求める演算処理は、全計測地点の計測が終了した後に行っても良いし、各計測地点の計測が終わった時点で行っても良い。
【００２４】
単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓとパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓの計測工程について一例を挙げて具体的に説明する。計測評価区間Ｌ内の地表面における管軸上に設定された計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）上に、３個の照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３（例えば、飽和硫酸銅電極）を一組として、それぞれの照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３を設置する。各照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の間隔は、計測地点の間隔（例えば、１ｍ間隔）だけ離れている。この状態で、両端の照合電極Ｅ１とＥ３間の電位差を電圧計３で計測することで、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓを計測し、中央の照合電極Ｅ２とパイプライン１との電位差を電圧計４で計測することで、パイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓを計測する。この際、計測された地表面電位差Ｓ／Ｓと管対地電位Ｐ／Ｓは、中央の照合電極Ｅ２が設置されている計測地点（図２では計測地点Ｍ２）における計測値として把握することにする。
【００２５】
スイッチ２１をオン・オフさせながら、各計測地点での前述した地表面電位差Ｓ／Ｓと管対地電位Ｐ／Ｓをオン時とオフ時でそれぞれ計測する。計測のタイミングは、Ｓ／ＳとＰ／Ｓを同時又は順次計測すればよいが、一例としては、各計測地点で１０ｓｅｃの計測時間を設定し、その中で通電電流のオン時間を８．５ｓｅｃ、オフ時間を１．５ｓｅｃにし、オン時とオフ時のそれぞれで、Ｐ／ＳとＳ／Ｓの一方を、０．１ｍｓｅｃ毎のサンプリング間隔で２０ｍｓｅｃを単位計測時間にして、これを数単位計測し、その後他方を同様に計測する。そして、Ｓ／ＳとＰ／Ｓのそれぞれにおいて、単位計測時間毎の平均値を求めて、一つの計測地点で求められた前記平均値の平均を通電電流のオン時とオフ時のそれぞれで求めることで、その計測地点でのＳ／Ｓ及びＰ／Ｓのオン時とオフ時の値にする。ここで、２０ｍｓｅｃを単位計測時間にしてその平均値を求めた理由は、商用交流周波数５０Ｈｚ（関東地方の商用交流周波数）の一周期分を平均化して交流誘導によるＳ／Ｓ及びＰ／Ｓの影響をキャンセルし、通電電流による直流現象のみに着目した計測評価を行うためである。
【００２６】
３個一組の照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の計測地点毎の移動は、各計測地点（Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，…，Ｍｎ，Ｍｎ＋１，Ｍｎ＋２，…）毎に一つずつ照合電極を移動させても良いし、飛び飛びに、例えば、移動前に照合電極Ｅ３を設置した計測地点Ｍ３に移動後照合電極Ｅ１を設置するように移動させても良い。また、ここでは、照合電極Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３の間隔と計測地点の間隔を一致させているが、必ずしも両者の間隔は一致していなくても良い。要するに、評価計測区間Ｌ内の複数の計測地点で通電電流のオン時とオフ時のそれぞれでＳ／ＳとＰ／Ｓが計測されればよい。
【００２７】
単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓのオン時とオフ時の差による第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）とパイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓのオン時とオフ時の差による第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）は、計測地点毎にオン時とオフ時でそれぞれ得られたＳ／ＳとＰ／Ｓの値を演算処理することによって求められる。具体的には、前述した計測結果を演算処理手段５に入力して、前述した平均値の演算処理を行うと共に、各計測地点で求めたオフ時のＳ／Ｓ，Ｐ／Ｓからオン時のＳ／Ｓ，Ｐ／Ｓに変化した変化量を求める。第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を自動で求めるには、演算処理手段５からスイッチ２１のオン・オフ制御信号を出力し、そのオンオフタイミングに基づいて、逐次入力されるＳ／ＳとＰ／Ｓのサンプリング計測値を演算処理することもできる。
【００２８】
腐食リスク箇所を特定する評価工程（Ｓ６）では、前述のように求めた第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測評価区間Ｌの各計測地点に沿って並べたプロフィールを作成し、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転する計測地点間で、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）が計測評価区間Ｌ内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所として評価する。
【００２９】
図４は、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測評価区間Ｌの各計測地点に沿って並べたプロフィールの一例を示す説明図である。横軸に計測地点をとり、左右の縦軸にそれぞれ第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）をとって、計測地点毎に第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）の値をプロット（●がΔ（Ｓ／Ｓ），○がΔ（Ｐ／Ｓ））している。この例では、計測地点Ｍｎと計測地点Ｍｎ＋１の間で第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転している。そして、この計測地点Ｍｎ，Ｍｎ＋１の一方で、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）が計測評価区間Ｌ内での最小値を示している。したがって、図示例では、計測地点Ｍｎと計測地点Ｍｎ＋１の間を腐食リスクの高い箇所であると評価することができる。
【００３０】
このような計測評価の技術的な意義について説明する。先ず、通電電流Ｉのオン時とオフ時の差を求めていることで、通電電流Ｉによる影響のみに着目した計測評価を実現している。これによって、迷走電流が存在する状況下においてもその迷走電流による計測値のばらつきを排除した計測評価が可能になる。また、通電電流Ｉによって、通常の良好なカソード防食がなされている状況を再現した上での計測評価を実現しており、防食管理上重要な腐食リスクの特定をカソード防食状況の把握と合わせて行うことを可能にしている。
【００３１】
特に、通電電極２を計測評価区間Ｌの中間地点ＬＭに設置し、規定通電電流Ｉを、計測評価区間Ｌの両端で計測されるパイプライン１の分極電位が防食電位以下になるように設定することで、計測評価区間Ｌの全域で適正な防食管理が行われている状況下での腐食リスク把握が可能になる。
【００３２】
そして、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転する箇所は、通電電極２から発生するカソード防食電流ＩＰがパイプライン１に集中的に流入している箇所を示しており、メタルタッチや塗覆装欠陥によって接地抵抗が異常に低くなっている箇所を示している。一方、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）は、管対地電位Ｐ／Ｓの通電電流オン時とオフ時の差であるから、カソード防食電流ＩＰがパイプライン１に流入することによって起こるカソード分極の程度を示している。カソード防食電流ＩＰがパイプライン１に流入することで十分なカソード分極が起きているとするならば、通電電流オン時に管対地電位Ｐ／Ｓは所定の値に引き下げられるので、通電電流オン時とオフ時の差Δ（Ｐ／Ｓ）は大きくなる。逆に、通電電極オン時とオフ時の差Δ（Ｐ／Ｓ）が小さいと言うことは、カソード防食電流ＩＰが流入されているにも拘わらずカソード分極が十分に行われていないことを示している。
【００３３】
本発明においては、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の極性が反転する箇所で、第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）が計測評価区間Ｌ内で最小となる箇所を特定することで、カソード防食電流ＩＰが集中的にパイプライン１に流入しているにも拘わらず、カソード分極量が小さい箇所を特定しており、局所的な腐食の進行（アノード反応の進行）等によってカソード分極量が抑えられている箇所、すなわち、ターミナルボックス毎の管対地電位の計測では把握することができない局所的な腐食リスクを含む面積の大きな異常低接地箇所を特定することを可能にしている。
【００３４】
このような計測評価工程で、計測評価区間Ｌ内に腐食リスクの高い箇所を特定した場合には、更に、掘削確認箇所を絞り込むために、管直方向に沿ったΔ（Ｓ／Ｓ）のプロフィールを作成する。すなわち、図５に示すように、前述した計測評価工程で腐食リスクの高い箇所として特定された計測地点間で、管直方向に沿って所定間隔毎に計測地点（…，Ｖｎ−１，Ｖｎ，Ｖｎ＋１，…）を設定し、単位２地点間の地表面電位差Ｓ／Ｓを、通電電流Ｉのオン時とオフ時でそれぞれ計測し、地表面電位差Ｓ／Ｓのオン時とオフ時の差Δ（Ｓ／Ｓ）が極性反転する計測地点間を特定する。これによって、カソード防食電流ＩＰが集中してパイプライン１に流入している箇所を平面的に特定することが可能になる。管軸方向に沿った計測が正確に管軸上の地上部で行われている場合には、この管直方向の計測評価は省略することができる。
【００３５】
腐食リスク箇所の特定（Ｓ６）がなされた後には、この箇所における第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を求める演算処理を行う（Ｓ７）。第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配は、図４に示すａ／ｂによって求められる。ここで、ａ：極性反転前の計測地点でのΔ（Ｓ／Ｓ）と極性反転後の計測地点でのΔ（Ｓ／Ｓ）の差の絶対値、ｂ：計測地点間隔、である。
【００３６】
特定された腐食リスク箇所での第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配は、その箇所に流入するカソード防食電流ＩＰの量の指標になる。特に、規定通電電流Ｉを計測評価区間Ｌ内での所要防食電流に設定している場合には、異なる計測評価区間Ｌにおける第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を比較することで、腐食リスクの高さの程度を把握することができる。
【００３７】
図６は、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を利用して、掘削確認の優先順位付けを行う際の工程フローである。延長距離の長いパイプラインをカソード防食管理する場合、或いは複数路線のパイプラインを統括してカソード防食管理する場合には、腐食リスクの高い箇所の特定が短期間に集中してなされ、全ての箇所の掘削確認を同時期に行うことができない場合がある。このような場合には、腐食リスク箇所に優先順位を付けて、優先順位の高い箇所から順番に掘削確認を行う。
【００３８】
図示のように、同路線又は他路線における計測評価区間１，計測評価区間２，…，計測評価区間ｎで腐食リスク箇所が特定されたとすると（Ｓ６）、各計測評価区間で前述したように第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を演算処理して求める（Ｓ７）。そして、カソード防食管理を行う統括センターにおいて、各計測評価区間で求められた第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を比較し（Ｓ８）、この変化勾配が大きい順に掘削確認を行うように優先順位付けを行う（Ｓ９）。優先順位の高い箇所は、即座に掘削確認を行うが、優先順位の低い箇所は、例えば、その近傍に敷設されている流電陽極の発生電流を増強するなどの応急処置をして、当面の腐食リスク低減化を図る。
【００３９】
本発明の実施形態における計測評価区間Ｌの特定は、定期点検などで行われるターミナルボックス毎での管対地電位Ｐ／Ｓの計測結果に基づいて行うことができる。主要なパイプラインには、パイプラインに沿って所定間隔毎にターミナルボックスが設置されており、ターミナルボックス内にパイプラインに接続された電線が引き出されている。例えば、１年毎に行われる定期点検では、このターミナルボックスに引き出された電線に照合電極を接続することで、ターミナルボックス毎の管対地電位Ｐ／Ｓを計測している。
【００４０】
このターミナルボックスの実位置は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）による緯度・経度で管理されており、防食管理センターでは、管理コンピュータにパイプラインの各路線におけるターミナルボックスの実位置が入力・管理されている。したがって、各パイプラインのターミナルボックス毎に計測された管対地電位Ｐ／Ｓの値を管理コンピュータに入力すると、図７に示すような、パイプラインの延長方向に沿った管対地電位の路線分布を得ることができる。同図において、ＴＢＮｏ．は一つのパイプライン路線における連続したターミナルボックスを示す番号であり、ＴＢＮｏ．のプロット間隔がターミナルボックスの実位置間隔に対応している。同図は、ＴＢ１からの距離（ｋｍ）を横軸にとって、各ターミナルボックスで計測された管対地電位Ｐ／Ｓ（ｍＶＣＳＥ）を縦軸にとった折れ線グラフであり、これによって、折れ線が凸になっている低接地箇所（図示のＡ箇所やＢ箇所）を見つけることで、メタルタッチや塗覆装欠陥の兆候を把握することができる。
【００４１】
このような管対地電位の路線分布から、低接地箇所と特定されたターミナルボックス間（例えば、図７では、ＴＢ１〜３間、或いはＴＢ７〜９間）を選定して、本発明の実施形態における計測評価区間Ｌを特定することができる。これによって、定期点検等で把握されたメタルタッチや塗覆装欠陥の兆候に対して、更に詳細な計測評価を行い、掘削確認を必要とする具体的な腐食リスク箇所を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の課題を説明する説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法を実行するためのシステム構成を示した説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係る埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法の手順を示したフロー図である。
【図４】本発明の実施形態において、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）と第２評価値Δ（Ｐ／Ｓ）を計測評価区間Ｌの各計測地点に沿って並べたプロフィールの一例を示す説明図である。
【図５】本発明の実施形態において、管直方向の計測評価を行う場合の説明図である。
【図６】本発明の実施形態において、第１評価値Δ（Ｓ／Ｓ）の変化勾配を利用して、掘削確認の優先順位付けを行う際の工程フローである。
【図７】パイプラインの延長方向に沿った管対地電位の路線分布の一例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１：パイプライン，１Ａ：歴青質塗覆装，
２：通電電極，２０：電線，２１：スイッチ，
３，４：電圧計，
５：演算処理手段，
Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３：照合電極（飽和硫酸銅電極），
【特許請求の範囲】
【請求項１】
歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、
前記埋設金属パイプラインに対するカソード防食設備稼働の影響を排除し、
計測評価区間を特定すると共に、該計測評価区間の埋設金属パイプラインに沿った地表面に所定間隔毎の計測地点を設定し、
前記計測評価区間内に、前記埋設金属パイプラインに接続して規定通電電流を出力する通電電極を設置し、
前記計測評価区間の始点から終点までの前記各計測地点で、単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と前記埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）を、前記規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測して、
前記単位２地点間の地表面電位差の前記オン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と前記埋設金属パイプラインの管対地電位の前記オン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を前記計測地点毎に求め、
前記第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間で、前記第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が前記計測評価区間内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所と評価することを特徴とする埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項２】
複数の計測評価区間で得られた前記腐食リスクの高い箇所の比較において、当該箇所での前記第１評価値の変化勾配が大きい順に、掘削確認のための優先順位を付けることを特徴とする請求項１に記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項３】
前記計測地点間で、管直方向に沿って所定間隔毎に計測地点を設定し、
単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）を、前記規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測し、前記単位２地点間の地表面電位差の前記オン時とオフ時の差（Δ（Ｓ／Ｓ））が極性反転する計測地点間を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項４】
前記計測評価区間は、前記埋設金属パイプラインに沿って設置されたターミナルボックス毎に計測された管対地電位によって、低接地箇所と特定されたターミナルボックス間に特定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項５】
前記通電電極を前記計測評価区間の中間地点に設置し、前記規定通電電流を、前記計測評価区間の両端で計測される前記埋設金属パイプラインの分極電位が防食電位以下になるように設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項６】
前記単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と前記埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）は、所定間隔で地表面に設置された３個の照合電極を一組として、各計測地点に移動することによって計測することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項１】
歴青質塗覆装が施された埋設金属パイプラインを対象にして、
前記埋設金属パイプラインに対するカソード防食設備稼働の影響を排除し、
計測評価区間を特定すると共に、該計測評価区間の埋設金属パイプラインに沿った地表面に所定間隔毎の計測地点を設定し、
前記計測評価区間内に、前記埋設金属パイプラインに接続して規定通電電流を出力する通電電極を設置し、
前記計測評価区間の始点から終点までの前記各計測地点で、単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と前記埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）を、前記規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測して、
前記単位２地点間の地表面電位差の前記オン時とオフ時の差による第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））と前記埋設金属パイプラインの管対地電位の前記オン時とオフ時の差による第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））を前記計測地点毎に求め、
前記第１評価値（Δ（Ｓ／Ｓ））の極性が反転する計測地点間で、前記第２評価値（Δ（Ｐ／Ｓ））が前記計測評価区間内での最小値を示した場合に、当該計測地点間を腐食リスクの高い箇所と評価することを特徴とする埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項２】
複数の計測評価区間で得られた前記腐食リスクの高い箇所の比較において、当該箇所での前記第１評価値の変化勾配が大きい順に、掘削確認のための優先順位を付けることを特徴とする請求項１に記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項３】
前記計測地点間で、管直方向に沿って所定間隔毎に計測地点を設定し、
単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）を、前記規定通電電流のオン時とオフ時でそれぞれ計測し、前記単位２地点間の地表面電位差の前記オン時とオフ時の差（Δ（Ｓ／Ｓ））が極性反転する計測地点間を特定することを特徴とする請求項１又は２に記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項４】
前記計測評価区間は、前記埋設金属パイプラインに沿って設置されたターミナルボックス毎に計測された管対地電位によって、低接地箇所と特定されたターミナルボックス間に特定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項５】
前記通電電極を前記計測評価区間の中間地点に設置し、前記規定通電電流を、前記計測評価区間の両端で計測される前記埋設金属パイプラインの分極電位が防食電位以下になるように設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【請求項６】
前記単位２地点間の地表面電位差（Ｓ／Ｓ）と前記埋設金属パイプラインの管対地電位（Ｐ／Ｓ）は、所定間隔で地表面に設置された３個の照合電極を一組として、各計測地点に移動することによって計測することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載された埋設金属パイプラインの腐食リスク計測評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１９８２４２（Ｐ２００９−１９８２４２Ａ）
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３８６６８（Ｐ２００８−３８６６８）
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月３日（２００９．９．３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年２月２０日（２００８．２．２０）
【出願人】（０００２２０２６２）東京瓦斯株式会社 (1,166)
【Ｆターム（参考）】
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