腐食の推定方法及び装置
【課題】 現在の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、さらに余寿命を合理的な基準に基づいて推定し、産業資源を有効に利用できる技術を提供する。
【解決手段】 土壌等の媒質中に配設され、腐食検討対象物である埋設管のアノード部とコンクリート建物内の鉄筋であるカソード部との間に形成されるマクロセルにより発生する腐食を推定するに、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、現在の減肉深さｒと媒質の比抵抗ρとを求め、求められた現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとに基づいて、腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める。
【解決手段】 土壌等の媒質中に配設され、腐食検討対象物である埋設管のアノード部とコンクリート建物内の鉄筋であるカソード部との間に形成されるマクロセルにより発生する腐食を推定するに、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、現在の減肉深さｒと媒質の比抵抗ρとを求め、求められた現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとに基づいて、腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の腐食の推定にあっては、被覆損傷状態をその面積の推定によりおこなっているのみであった。このような被覆損傷の面積を推定する場合、土壌中に埋設された埋設管にあっては、その接地抵抗を測定し、この接地抵抗から経験式に基づいて、被覆損傷面積を求め、腐食の問題があるか否かが判断している。
例えば、この種の被覆損傷の面積Ｓの推定にあたっては、土壌の比抵抗をρ、接地抵抗をＲｓとして、Ｓ＝Ｋ（ρ／Ｒｓ）２として求めることができる。
この技術は、従来、慣用的に行われてきた技術であり、特に文献を示すことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来技術では、被覆損傷面積Ｓを求めることが過ぎず、現場にある埋設管の具体的な減肉量や余寿命を推定することができず、従来、真に問題となる腐食状況より、かなり安全側で腐食管理を行っているのが実情である。
さらに、埋設管周りにある土壌等の比抵抗に関しては、別途測定したり、経験値を使用することとされており、実際に腐食が発生している部位の媒質（例えば土壌）の比抵抗を合理的に求めることはできなかった。
結果、この種の埋設管の管理を合理的な基準に基づいて行っているとは言えず、産業資源の管理上、無駄があった。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現在の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、さらに余寿命を合理的な基準に基づいて推定することができ、産業資源を有効に利用できる技術を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は、腐食検討対象物の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、腐食検討対象物の余寿命を合理的に推定する技術に関するが、その共通原理は、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、その仮定の下に推定を実行することにある。
ここで、本願にいう回転楕円は球を含む概念であり、平面状の腐食検討対象物の表面から回転楕円を半割りにした状態（図４（ａ）に例示的に短軸に対して長軸が２倍であることを示す）で、腐食が、腐食始点から深さ方向及びその周部に進行するものとする。
従って、この状態の腐食は、図４（ａ）の紙面表裏方向及び深さ方向が短軸となり、図４（ｂ）の紙面に沿った横方向が長軸となる半割り状の回転楕円となる。
【０００６】
このように比較的解析が容易な具体的形状を仮定することで、合理的な解析が可能となるとともに、下記するように、腐食検討対象物が媒質中に配設された配設期間と、アノード部とカソード部との間に発生している電位差とアノード部と媒質との間の抵抗とに基づいて、前記腐食の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、腐食検討対象物の余寿命を合理的に推定することが可能となる。
また、発明者による検討では、本願方法を採用して現場の状態を良好に代表できる。
以下、順に説明する。
【０００７】
１ 腐食検討対象物の減肉深さ
ここで、減肉深さとは、現状で腐食検討対象物に単一の腐食が発生しているとした場合の、その現在の減肉深さをいう。
そして、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法にあっては、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記腐食の減肉深さｒを推定するものとする。
【０００８】
上記のように、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、この状態で減肉が進行するものとすると、減肉深さｒは、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓに基づいた一定の関係を満たす。
そこで、腐食検討対象物に関する配設期間ｔ、電位差ΔＥ及び抵抗Ｒｓを求めることにより、減肉深さの推定を合理的に行うことができる。
【０００９】
さらに具体的には、Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求めることができる。
【００１０】
この手法に基づいて減肉深さを求める装置としては、
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置を、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えて構成することができる。
【００１１】
２ 媒質の比抵抗の推定
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定を行うには、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記媒質の比抵抗ρを求める。
【００１２】
上記のように、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、この状態で減肉が進行するものとすると、減肉深さｒは、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓに基づいた一定の関係を満たす。
さらに、この状態において、媒質の比抵抗は、一定環境下に配設期間ｔだけ配設されて、腐食が進んだと見なすことができるため、判明する減肉深さｒとの関係から、これを推定することができる。
そこで、腐食検討対象物に関する配設期間ｔ、電位差ΔＥ及び抵抗Ｒｓを求めることにより、媒質の比抵抗の推定を合理的に行うことができる。
【００１３】
具体的には、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求めることができる。
【００１４】
この方法を使用する、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置は、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間と、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備える腐食の推定装置とできる。
【００１５】
３ 腐食検討対象物の余寿命
これまで説明してきた腐食の推定方法により、腐食検討対象物の現在の減肉深さと、その周部に存在する媒質の比抵抗を求めることができる。
さらに、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なすことにより、その減肉の時間的な変化が決まる。
そこで、腐食検討対象物の余寿命を求めることも可能となる。
ここで、余寿命とは、減肉深さが腐食検討対象物の肉厚（元の肉厚）に到達するに要する、現在からの時間を言い、この状態で腐食が貫通することを意味する。
【００１６】
そこで、本願にあっては、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定するに当たって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとを求め、
求められた現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとに基づいて、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める。
即ち、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なすことにより、減肉深さ及び媒質の比抵抗の関するとして、腐食検討対象物の余寿命を関数として求めることが可能となり、結果的に具体的に余寿命を得ることができる。
【００１７】
また、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法としては、
これまで説明してきた方法に従って、前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓ、及び前記腐食検討対象物の肉厚Ｒに基づいて、減肉深さと媒質の比抵抗を求めるとともに、これらとの関係で、前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求めることもできる。
【００１８】
具体的には、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求め、
さらに、前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求めるのである。
このようにすることで、現場での測定値を参考にして、腐食検討対象物の余寿命を得ることができる。
【００１９】
この方法を使用する、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置としては、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備え、
前記腐食検討対象物の肉厚をＲとして、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める余寿命導出手段を備えた構成とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について、以下、Ａ：腐食の推定装置、Ｂ：腐食の推定方法、Ｃ：本願手法の導出過程の順に、図面に基づいて説明する。
【００２１】
Ａ：腐食の推定装置
図１は、本願に係る腐食の推定装置１のシステム構成を示す図であり、この推定装置１は、入力に従って、所定の演算処理を実行し、演算結果を出力するコンピュータによって構成されている。
コンピュータは、良く知られているように、作業者が入力操作を行うキーボード等の入力部１ａと、演算結果を出力するためのディスプレイ、プリンター等の出力部１ｂとを備えて構成されるとともに、演算部１ｃにおける演算に必要な係数、定数、近似式を記憶した記憶部１ｄと、入力部１ａから入力される入力情報に従って、記憶部１ｄに記憶された記憶情報を使用して、所定の演算式に従って出力情報を得る演算部１ｃを備えて構成されており、この演算部１ｃに備えられる導出手段２で導出された結果が、前記出力部１ｂより出力される構成が採用されている。
【００２２】
前記演算部１ｃは、演算処理を実行するハードウェアと所定の演算を実行するように構成されたソフトウェアとの協働により、一定の入力から一定の出力を得ることができる導出手段２が構築されている。ここで、本願に係る腐食の推定装置１にあっては、図１に示すように、減肉深さ導出手段２ａ、比抵抗導出手段２ｂ、余寿命導出手段２ｃの３種の導出手段２が備えられている。以下、それぞれの手段２ａ，２ｂ，２ｃに関して説明する。
【００２３】
１ 減肉深さ導出手段２ａ
この手段２ａは、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なして、その減肉深さｒを求める手段である。
この手段２ａにあっては、入力されてくる腐食検討対象物が媒質中に配設された配設期間ｔと、別途測定されるアノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、アノード部と媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として、現在の減肉深さを求める。
【００２４】
図１にあっては、下記数１として示している。
【数１】
【００２５】
ここで、Ａは、記憶部１ｄに記憶されている形状係数であり、腐食を回転楕円と見なした場合に決定される形状係数である。さらに、Ｋも記憶部１ｄに記憶されている係数であり、電流から腐食速度への換算係数である。
【００２６】
２ 比抵抗導出手段２ｂ
この手段２ｂは、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なして、腐食検討対象物の周部にある媒質の比抵抗を求める手段である。
この手段２ｂにあっては、図１に示すように、減肉深さ導出手段２ａにより導出される現在の減肉深さｒが使用される。一方、記憶部１ｄには、媒質の比抵抗ρに関する定数ｋが記憶されており、この定数ｋを使用する。
【００２７】
比抵抗導出手段２ｂは、媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）とする。図１にあっては、下記数２として示している。
【００２８】
【数２】
【００２９】
３ 余寿命導出手段２ｃ
この手段２ｃは、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なして、腐食検討対象物の余寿命を求める手段である。
この余寿命導出手段２ｃでは、前記減肉深さ導出手段２ａにより導出される減肉深さｒと、前記比抵抗導出手段２ｂにより導出される媒質の比抵抗ρが使用されるとともに、別途、入力される腐食検討対象物の肉厚Ｒが使用される。
この余寿命導出手段２ｃでは、腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める。図１にあっては、以下の数３として示している。
【００３０】
【数３】
【００３１】
従って、この装置１では、図１に示すように、配設期間ｔ、腐食検討対象物の肉厚Ｒ、電位差ΔＥ、抵抗Ｒｓと推定に使用する回転楕円の種別を入力として、腐食検討対象物の減肉深さｒ、媒質の比抵抗ρ、及び余寿命Ｔ−ｔを出力として得ることができる。
【００３２】
Ｂ：腐食の推定方法
以下、図２、３、４に基づいて、この腐食の推定装置１を使用して腐食の状況を推定する手順に関して説明する。
この例にあっては、具体的な腐食推定の対象である土壌３（本願にいう媒質となる）中に埋設された絶縁性塗覆層４を有する埋設管５（本願にいう腐食検討対象物となる）であって、塗覆層４に欠陥が発生し、埋設管５の一部が土壌３に直接接触して腐食を発生している場合に関して説明する。この例の場合、埋設管５の一端が鉄筋コンクリートの建物６内で、その鉄筋７に電気的に導通しており、鉄筋７−埋設管５−埋設管の土壌３に接触する部位に発生した腐食部８−土壌３−コンクリート９−鉄筋７を介するマクロセルＭＣが形成されることとなる。従って、埋設管の土壌３に接触する部位に発生した腐食部８の近傍の埋設管部位が本願にいうアノード部となり、鉄筋７がカソード部となる。
【００３３】
図３には、このようなマクロセルＭＣの形成状況が示されており、図３(ａ)及び（ｂ）に、これまで説明してきた抵抗である接地抵抗を従来方式あるいはクランプ接地抵抗計１０を使用して測定する状況を示している。
このマクロセルＭＣを対象とする場合、これまで説明してきた腐食検討対象物が媒質中に配設された配設期間ｔは埋設期間であり、アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥは図３（ａ）に示すように、土壌３に電極１１ｂを設置して、埋設管５との電位差Ｖ０を測定することで得ることができる。このとき、交流電流源１４から電流を流すことはない。
【００３４】
一方、アノード部と媒質との間の抵抗は、図３（ａ）に示す接地抵抗測定用のシステムＣ１において、電流計１１により測定される電流量Ａ０と電圧計１３により測定される電位差Ｖ０との関係から求めることが可能である。このシステムＣ１では、電極１１ａ，１１ｂに対して、交流電流源１４が設けられ、電極１１ａとコンクリート９、鉄筋７、埋設管５、電流計１２を介する電流測定回路１５を流れる電流量Ａ０を測定するとともに、土壌３と埋設管５間との電位差Ｖ０を電圧測定回路１６で測定することにより、接地抵抗Ｒｓ＝Ｖ０／Ａ０を得ることができる。
【００３５】
一方、図３（ｂ）に示すように、クランプ式の接地抵抗計１０を使用したシステムＣ２にて求めることも可能である。このクランプ式の接地抵抗計１０にあっては、一方のクランプ１０ａでマクロセルＭＣ内に一定電圧の交流電流を流し、他方のクランプ１０ｂでマクロセルＭＣ内に発生する電流を測定することで、マクロセルの抵抗（実際は埋設管５と土壌３との間の接地抵抗Ｒｓにより代表される値となり、この値を使用できる）を得ることができる。
【００３６】
図２に戻って、本願の腐食の推定工程は、現場作業において実測値を得る工程と、得られた実測値に基づいて、これを本願独特の腐食の推定装置１に入力して、所定の出力を得る工程から成立している。無論、これらを所定のシーケンスに従って順次、一装置で行なうものとすることもできる。
【００３７】
１ 現場作業
この現場作業にあっては、埋設管５の埋設年数ｔと肉厚Ｒの確認を行う（ステップ１）とともに、現場にて、図３（ａ）に示す電流計１２及び電圧計１３を有するシステムＣ１単独若しくは図３（ｂ）に示すシステムＣ２を併用して、電位差ΔＥ、接地抵抗Ｒｓを測定する（ステップ２）。引き続いて、推定に採用する回転楕円の特定を実行する（ステップ３）。この回転楕円は、図４（ａ）に示すように、減肉深さｒに対して、その長軸径がａ・ｒの関係にある回転楕円であることを示している。この回転楕円にあっては、ａを１とすると球と意味しており、ａを２とすると、長軸と短軸の関係比が２の回転楕円となる。ａを１とするとＡ＝０．５であり、ａを２とすると、Ａ＝２．３３である。
ａの値は、任意に設定可能であるが、通常、発明者はａを２に設定している。
【００３８】
２ 腐食の推定装置による解析
上記のようにして得られた情報が、再度図２に戻って、本願に係る腐食の推定装置１に入力される。
この装置１の演算部１ｃにそれぞれ備えられる導出手段２ａ、２ｂ、２ｃの構成は、先に説明したところであり、減肉深さ導出手段２ａからは現在の減肉深さｒが、比抵抗導出手段２ｂからは埋設管５周りの土壌３の比抵抗ρが導出される。
さらに、これらの導出手段２ａ，２ｂからの導出結果を使用して、余寿命導出手段２ｃにより埋設管の余寿命Ｔ−ｔが導出される。このようにして導出された結果は、出力部１ｂより出力される（ステップ４）。
【００３９】
本願の腐食の推定方法に従った場合の、埋設管５のおける埋設年数ｔと減肉深さｒの関係を、土壌比抵抗ρ（接地抵抗Ｒｓ）をパラメータとして、図４（ｂ）に示した。
この図からも判明するように、腐食が半回転楕円状に均等に進行するとの仮定のもとでは、減肉深さｒは、埋設年数ｔの１／３次関数となり、土壌比抵抗ρ（接地抵抗Ｒｓ）に従った推定が可能となる。
同図には、埋設年数ｔが２５年までを実線で、それ以降を破線で示した。さらに、同図上側に推定される余寿命Ｔ−ｔを示した。この図からも判明するように、本願方法による推定では、土壌比抵抗ρ（接地抵抗Ｒｓ）を知ることで、余寿命Ｔ−ｔを良好に推定することが実質上可能となる。さらに、接地抵抗値が２０ｋΩ以上あれば、充分に余裕があることが判る。
【００４０】
Ｃ：本願手法の導出過程
以上、説明してきたように、本願にあっては、腐食を、腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進むものと見なす。即ち、腐食は、図４（ａ）に示すように、その長軸が腐食検討対象物の表面で形成され、その深さ方向及び前記長軸に直交する方向に短軸を成すように、均等に進行するものと仮定する。
【００４１】
この仮定の下にあっては、腐食体積速度ｄＶ／ｄｔは、数４、５を経て数６のように、減肉深さｒを用いて表される。
【００４２】
【数４】
【００４３】
さらに、抵抗（埋設管の場合は接地抵抗）Ｒｓは数５に示す様に、
【００４４】
【数５】
【００４５】
なので
【００４６】
【数６】
【００４７】
となる。
ここで、
Ｋは比例定数（電流から腐食速度への換算係数で具体的には1.16ｍ３／ｙｅａｒ／ｍＡ）、ΔＥはアノード部とカソード部との電位差、
ρは土壌比抵抗、
ｋは近似式よりk=-10-6ρ+0.17
である。
【００４８】
一方、減肉速度ｄｒ／ｄｔは数７のように表される。
【００４９】
【数７】
【００５０】
ここで、Ａは楕円の形状に依存する形状係数であり、ａが２の場合はＡ＝２．３３であり、ａが１である場合はＡ＝０．５となる。
【００５１】
これを積分すると、下記数８のようになる。
【００５２】
【数８】
ここで、
t2＝t（現在時間） , t1＝0
r2＝r（現在の減肉深さ） , r1＝0（初期値）
【００５３】
を代入して現在の減肉深さrの計算式は下記数９のようになる。
【００５４】
【数９】
【００５５】
この式において、比抵抗ρを抵抗Ｒｓに置換することで、これまで説明してきた減肉深さｒの式である数１を得ることができる。
媒質の比抵抗ρは以下の数１０となる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
一方、余寿命は、現在、時間はｔで減肉深さｒとし、時間Ｔで貫通深さＲ（腐食検討対象物の肉厚）に達するとすると余寿命Ｔ−ｔは数１１で表される。
【００５８】
【数１１】
【００５９】
〔別実施の形態〕
これまで説明してきた腐食の推定方法にあっては、マクロセル腐食を基礎に、その減肉深さｒ、媒質の比抵抗ρ及び余寿命Ｔ−ｔを求める例を示したが、このようにして求められる物理量に対して、実験的に従来から認められてきたミクロセル腐食を加味して、腐食の推定を行ってもよい。
図５に、このようにマクロセルとミクロセルとによる腐食が発生している場合における腐食の推定装置の機能ブロック図を図１に対応して示した。
図１との対比で説明すると、減肉深さ導出手段５０ａ、比抵抗導出手段５０ｂにおける演算式に、ミクロセルの項が加わることとなる。
ミクロセルによる腐食は、媒質（埋設管の場合は土壌）中における配設期間ｔ（埋設管の場合は埋設期間）の関するとなることが知られており、その減肉量は実験式により、Ｃ×ｔα（ここで、Ｃ及びαは共に実験的に求められる定数）となる。
そこで、ミクロセルをも考慮した減肉深さ導出手段５０ａにより導出される減肉深さは、数１に示すマクロセルによる減肉深さにミクロセルによる減肉深さを加算したものとできる。さらに、比抵抗導出手段５０ｂにおける演算に関しても、ミクロセルを考慮したものとする。
【００６０】
以下、先に説明した本願手法の導出過程に沿って説明する。
先に説明した半回転楕円状にマクロセル腐食が進行し、それにミクロセル腐食の減肉量が加わるとすると、この状態の腐食では減肉深さｒは、数１２のように表される。
【００６１】
【数１２】
【００６２】
従って、比抵抗は数１３の様になる。
【００６３】
【数１３】
【産業上の利用可能性】
【００６４】
現在の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、さらに余寿命を合理的な基準に基づいて推定することができ、産業資源を有効に利用できる技術を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本願に係る腐食の推定装置のシステム構成を示す図
【図２】本願に係る腐食の推定方法の手順を示すフロー図
【図３】アノード部、カソード部間の電位差、接地抵抗の測定状況を示す図
【図４】埋設年数と減肉深さの関係を示す図
【図５】本願に係る腐食の推定装置の別実施形態のシステム構成を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１ 腐食の推定装置
２ 導出手段
２ａ 減肉深さ導出手段
２ｂ 比抵抗導出手段
２ｃ 余寿命導出手段
３ 土壌（媒質）
５ 埋設管（腐食検討対象物）
８ 腐食部
ＭＣ マクロセル
Ｒｓ 抵抗（接地抵抗）
ΔＥ 電位差
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の腐食の推定にあっては、被覆損傷状態をその面積の推定によりおこなっているのみであった。このような被覆損傷の面積を推定する場合、土壌中に埋設された埋設管にあっては、その接地抵抗を測定し、この接地抵抗から経験式に基づいて、被覆損傷面積を求め、腐食の問題があるか否かが判断している。
例えば、この種の被覆損傷の面積Ｓの推定にあたっては、土壌の比抵抗をρ、接地抵抗をＲｓとして、Ｓ＝Ｋ（ρ／Ｒｓ）２として求めることができる。
この技術は、従来、慣用的に行われてきた技術であり、特に文献を示すことができない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記のような従来技術では、被覆損傷面積Ｓを求めることが過ぎず、現場にある埋設管の具体的な減肉量や余寿命を推定することができず、従来、真に問題となる腐食状況より、かなり安全側で腐食管理を行っているのが実情である。
さらに、埋設管周りにある土壌等の比抵抗に関しては、別途測定したり、経験値を使用することとされており、実際に腐食が発生している部位の媒質（例えば土壌）の比抵抗を合理的に求めることはできなかった。
結果、この種の埋設管の管理を合理的な基準に基づいて行っているとは言えず、産業資源の管理上、無駄があった。
【０００４】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、現在の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、さらに余寿命を合理的な基準に基づいて推定することができ、産業資源を有効に利用できる技術を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本願は、腐食検討対象物の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、腐食検討対象物の余寿命を合理的に推定する技術に関するが、その共通原理は、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、その仮定の下に推定を実行することにある。
ここで、本願にいう回転楕円は球を含む概念であり、平面状の腐食検討対象物の表面から回転楕円を半割りにした状態（図４（ａ）に例示的に短軸に対して長軸が２倍であることを示す）で、腐食が、腐食始点から深さ方向及びその周部に進行するものとする。
従って、この状態の腐食は、図４（ａ）の紙面表裏方向及び深さ方向が短軸となり、図４（ｂ）の紙面に沿った横方向が長軸となる半割り状の回転楕円となる。
【０００６】
このように比較的解析が容易な具体的形状を仮定することで、合理的な解析が可能となるとともに、下記するように、腐食検討対象物が媒質中に配設された配設期間と、アノード部とカソード部との間に発生している電位差とアノード部と媒質との間の抵抗とに基づいて、前記腐食の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、腐食検討対象物の余寿命を合理的に推定することが可能となる。
また、発明者による検討では、本願方法を採用して現場の状態を良好に代表できる。
以下、順に説明する。
【０００７】
１ 腐食検討対象物の減肉深さ
ここで、減肉深さとは、現状で腐食検討対象物に単一の腐食が発生しているとした場合の、その現在の減肉深さをいう。
そして、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法にあっては、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記腐食の減肉深さｒを推定するものとする。
【０００８】
上記のように、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、この状態で減肉が進行するものとすると、減肉深さｒは、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓに基づいた一定の関係を満たす。
そこで、腐食検討対象物に関する配設期間ｔ、電位差ΔＥ及び抵抗Ｒｓを求めることにより、減肉深さの推定を合理的に行うことができる。
【０００９】
さらに具体的には、Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求めることができる。
【００１０】
この手法に基づいて減肉深さを求める装置としては、
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置を、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えて構成することができる。
【００１１】
２ 媒質の比抵抗の推定
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定を行うには、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記媒質の比抵抗ρを求める。
【００１２】
上記のように、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、この状態で減肉が進行するものとすると、減肉深さｒは、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓに基づいた一定の関係を満たす。
さらに、この状態において、媒質の比抵抗は、一定環境下に配設期間ｔだけ配設されて、腐食が進んだと見なすことができるため、判明する減肉深さｒとの関係から、これを推定することができる。
そこで、腐食検討対象物に関する配設期間ｔ、電位差ΔＥ及び抵抗Ｒｓを求めることにより、媒質の比抵抗の推定を合理的に行うことができる。
【００１３】
具体的には、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求めることができる。
【００１４】
この方法を使用する、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置は、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間と、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備える腐食の推定装置とできる。
【００１５】
３ 腐食検討対象物の余寿命
これまで説明してきた腐食の推定方法により、腐食検討対象物の現在の減肉深さと、その周部に存在する媒質の比抵抗を求めることができる。
さらに、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なすことにより、その減肉の時間的な変化が決まる。
そこで、腐食検討対象物の余寿命を求めることも可能となる。
ここで、余寿命とは、減肉深さが腐食検討対象物の肉厚（元の肉厚）に到達するに要する、現在からの時間を言い、この状態で腐食が貫通することを意味する。
【００１６】
そこで、本願にあっては、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定するに当たって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとを求め、
求められた現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとに基づいて、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める。
即ち、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なすことにより、減肉深さ及び媒質の比抵抗の関するとして、腐食検討対象物の余寿命を関数として求めることが可能となり、結果的に具体的に余寿命を得ることができる。
【００１７】
また、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法としては、
これまで説明してきた方法に従って、前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓ、及び前記腐食検討対象物の肉厚Ｒに基づいて、減肉深さと媒質の比抵抗を求めるとともに、これらとの関係で、前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求めることもできる。
【００１８】
具体的には、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求め、
さらに、前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求めるのである。
このようにすることで、現場での測定値を参考にして、腐食検討対象物の余寿命を得ることができる。
【００１９】
この方法を使用する、媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置としては、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備え、
前記腐食検討対象物の肉厚をＲとして、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める余寿命導出手段を備えた構成とできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態について、以下、Ａ：腐食の推定装置、Ｂ：腐食の推定方法、Ｃ：本願手法の導出過程の順に、図面に基づいて説明する。
【００２１】
Ａ：腐食の推定装置
図１は、本願に係る腐食の推定装置１のシステム構成を示す図であり、この推定装置１は、入力に従って、所定の演算処理を実行し、演算結果を出力するコンピュータによって構成されている。
コンピュータは、良く知られているように、作業者が入力操作を行うキーボード等の入力部１ａと、演算結果を出力するためのディスプレイ、プリンター等の出力部１ｂとを備えて構成されるとともに、演算部１ｃにおける演算に必要な係数、定数、近似式を記憶した記憶部１ｄと、入力部１ａから入力される入力情報に従って、記憶部１ｄに記憶された記憶情報を使用して、所定の演算式に従って出力情報を得る演算部１ｃを備えて構成されており、この演算部１ｃに備えられる導出手段２で導出された結果が、前記出力部１ｂより出力される構成が採用されている。
【００２２】
前記演算部１ｃは、演算処理を実行するハードウェアと所定の演算を実行するように構成されたソフトウェアとの協働により、一定の入力から一定の出力を得ることができる導出手段２が構築されている。ここで、本願に係る腐食の推定装置１にあっては、図１に示すように、減肉深さ導出手段２ａ、比抵抗導出手段２ｂ、余寿命導出手段２ｃの３種の導出手段２が備えられている。以下、それぞれの手段２ａ，２ｂ，２ｃに関して説明する。
【００２３】
１ 減肉深さ導出手段２ａ
この手段２ａは、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なして、その減肉深さｒを求める手段である。
この手段２ａにあっては、入力されてくる腐食検討対象物が媒質中に配設された配設期間ｔと、別途測定されるアノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、アノード部と媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として、現在の減肉深さを求める。
【００２４】
図１にあっては、下記数１として示している。
【数１】
【００２５】
ここで、Ａは、記憶部１ｄに記憶されている形状係数であり、腐食を回転楕円と見なした場合に決定される形状係数である。さらに、Ｋも記憶部１ｄに記憶されている係数であり、電流から腐食速度への換算係数である。
【００２６】
２ 比抵抗導出手段２ｂ
この手段２ｂは、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なして、腐食検討対象物の周部にある媒質の比抵抗を求める手段である。
この手段２ｂにあっては、図１に示すように、減肉深さ導出手段２ａにより導出される現在の減肉深さｒが使用される。一方、記憶部１ｄには、媒質の比抵抗ρに関する定数ｋが記憶されており、この定数ｋを使用する。
【００２７】
比抵抗導出手段２ｂは、媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）とする。図１にあっては、下記数２として示している。
【００２８】
【数２】
【００２９】
３ 余寿命導出手段２ｃ
この手段２ｃは、腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なして、腐食検討対象物の余寿命を求める手段である。
この余寿命導出手段２ｃでは、前記減肉深さ導出手段２ａにより導出される減肉深さｒと、前記比抵抗導出手段２ｂにより導出される媒質の比抵抗ρが使用されるとともに、別途、入力される腐食検討対象物の肉厚Ｒが使用される。
この余寿命導出手段２ｃでは、腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める。図１にあっては、以下の数３として示している。
【００３０】
【数３】
【００３１】
従って、この装置１では、図１に示すように、配設期間ｔ、腐食検討対象物の肉厚Ｒ、電位差ΔＥ、抵抗Ｒｓと推定に使用する回転楕円の種別を入力として、腐食検討対象物の減肉深さｒ、媒質の比抵抗ρ、及び余寿命Ｔ−ｔを出力として得ることができる。
【００３２】
Ｂ：腐食の推定方法
以下、図２、３、４に基づいて、この腐食の推定装置１を使用して腐食の状況を推定する手順に関して説明する。
この例にあっては、具体的な腐食推定の対象である土壌３（本願にいう媒質となる）中に埋設された絶縁性塗覆層４を有する埋設管５（本願にいう腐食検討対象物となる）であって、塗覆層４に欠陥が発生し、埋設管５の一部が土壌３に直接接触して腐食を発生している場合に関して説明する。この例の場合、埋設管５の一端が鉄筋コンクリートの建物６内で、その鉄筋７に電気的に導通しており、鉄筋７−埋設管５−埋設管の土壌３に接触する部位に発生した腐食部８−土壌３−コンクリート９−鉄筋７を介するマクロセルＭＣが形成されることとなる。従って、埋設管の土壌３に接触する部位に発生した腐食部８の近傍の埋設管部位が本願にいうアノード部となり、鉄筋７がカソード部となる。
【００３３】
図３には、このようなマクロセルＭＣの形成状況が示されており、図３(ａ)及び（ｂ）に、これまで説明してきた抵抗である接地抵抗を従来方式あるいはクランプ接地抵抗計１０を使用して測定する状況を示している。
このマクロセルＭＣを対象とする場合、これまで説明してきた腐食検討対象物が媒質中に配設された配設期間ｔは埋設期間であり、アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥは図３（ａ）に示すように、土壌３に電極１１ｂを設置して、埋設管５との電位差Ｖ０を測定することで得ることができる。このとき、交流電流源１４から電流を流すことはない。
【００３４】
一方、アノード部と媒質との間の抵抗は、図３（ａ）に示す接地抵抗測定用のシステムＣ１において、電流計１１により測定される電流量Ａ０と電圧計１３により測定される電位差Ｖ０との関係から求めることが可能である。このシステムＣ１では、電極１１ａ，１１ｂに対して、交流電流源１４が設けられ、電極１１ａとコンクリート９、鉄筋７、埋設管５、電流計１２を介する電流測定回路１５を流れる電流量Ａ０を測定するとともに、土壌３と埋設管５間との電位差Ｖ０を電圧測定回路１６で測定することにより、接地抵抗Ｒｓ＝Ｖ０／Ａ０を得ることができる。
【００３５】
一方、図３（ｂ）に示すように、クランプ式の接地抵抗計１０を使用したシステムＣ２にて求めることも可能である。このクランプ式の接地抵抗計１０にあっては、一方のクランプ１０ａでマクロセルＭＣ内に一定電圧の交流電流を流し、他方のクランプ１０ｂでマクロセルＭＣ内に発生する電流を測定することで、マクロセルの抵抗（実際は埋設管５と土壌３との間の接地抵抗Ｒｓにより代表される値となり、この値を使用できる）を得ることができる。
【００３６】
図２に戻って、本願の腐食の推定工程は、現場作業において実測値を得る工程と、得られた実測値に基づいて、これを本願独特の腐食の推定装置１に入力して、所定の出力を得る工程から成立している。無論、これらを所定のシーケンスに従って順次、一装置で行なうものとすることもできる。
【００３７】
１ 現場作業
この現場作業にあっては、埋設管５の埋設年数ｔと肉厚Ｒの確認を行う（ステップ１）とともに、現場にて、図３（ａ）に示す電流計１２及び電圧計１３を有するシステムＣ１単独若しくは図３（ｂ）に示すシステムＣ２を併用して、電位差ΔＥ、接地抵抗Ｒｓを測定する（ステップ２）。引き続いて、推定に採用する回転楕円の特定を実行する（ステップ３）。この回転楕円は、図４（ａ）に示すように、減肉深さｒに対して、その長軸径がａ・ｒの関係にある回転楕円であることを示している。この回転楕円にあっては、ａを１とすると球と意味しており、ａを２とすると、長軸と短軸の関係比が２の回転楕円となる。ａを１とするとＡ＝０．５であり、ａを２とすると、Ａ＝２．３３である。
ａの値は、任意に設定可能であるが、通常、発明者はａを２に設定している。
【００３８】
２ 腐食の推定装置による解析
上記のようにして得られた情報が、再度図２に戻って、本願に係る腐食の推定装置１に入力される。
この装置１の演算部１ｃにそれぞれ備えられる導出手段２ａ、２ｂ、２ｃの構成は、先に説明したところであり、減肉深さ導出手段２ａからは現在の減肉深さｒが、比抵抗導出手段２ｂからは埋設管５周りの土壌３の比抵抗ρが導出される。
さらに、これらの導出手段２ａ，２ｂからの導出結果を使用して、余寿命導出手段２ｃにより埋設管の余寿命Ｔ−ｔが導出される。このようにして導出された結果は、出力部１ｂより出力される（ステップ４）。
【００３９】
本願の腐食の推定方法に従った場合の、埋設管５のおける埋設年数ｔと減肉深さｒの関係を、土壌比抵抗ρ（接地抵抗Ｒｓ）をパラメータとして、図４（ｂ）に示した。
この図からも判明するように、腐食が半回転楕円状に均等に進行するとの仮定のもとでは、減肉深さｒは、埋設年数ｔの１／３次関数となり、土壌比抵抗ρ（接地抵抗Ｒｓ）に従った推定が可能となる。
同図には、埋設年数ｔが２５年までを実線で、それ以降を破線で示した。さらに、同図上側に推定される余寿命Ｔ−ｔを示した。この図からも判明するように、本願方法による推定では、土壌比抵抗ρ（接地抵抗Ｒｓ）を知ることで、余寿命Ｔ−ｔを良好に推定することが実質上可能となる。さらに、接地抵抗値が２０ｋΩ以上あれば、充分に余裕があることが判る。
【００４０】
Ｃ：本願手法の導出過程
以上、説明してきたように、本願にあっては、腐食を、腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進むものと見なす。即ち、腐食は、図４（ａ）に示すように、その長軸が腐食検討対象物の表面で形成され、その深さ方向及び前記長軸に直交する方向に短軸を成すように、均等に進行するものと仮定する。
【００４１】
この仮定の下にあっては、腐食体積速度ｄＶ／ｄｔは、数４、５を経て数６のように、減肉深さｒを用いて表される。
【００４２】
【数４】
【００４３】
さらに、抵抗（埋設管の場合は接地抵抗）Ｒｓは数５に示す様に、
【００４４】
【数５】
【００４５】
なので
【００４６】
【数６】
【００４７】
となる。
ここで、
Ｋは比例定数（電流から腐食速度への換算係数で具体的には1.16ｍ３／ｙｅａｒ／ｍＡ）、ΔＥはアノード部とカソード部との電位差、
ρは土壌比抵抗、
ｋは近似式よりk=-10-6ρ+0.17
である。
【００４８】
一方、減肉速度ｄｒ／ｄｔは数７のように表される。
【００４９】
【数７】
【００５０】
ここで、Ａは楕円の形状に依存する形状係数であり、ａが２の場合はＡ＝２．３３であり、ａが１である場合はＡ＝０．５となる。
【００５１】
これを積分すると、下記数８のようになる。
【００５２】
【数８】
ここで、
t2＝t（現在時間） , t1＝0
r2＝r（現在の減肉深さ） , r1＝0（初期値）
【００５３】
を代入して現在の減肉深さrの計算式は下記数９のようになる。
【００５４】
【数９】
【００５５】
この式において、比抵抗ρを抵抗Ｒｓに置換することで、これまで説明してきた減肉深さｒの式である数１を得ることができる。
媒質の比抵抗ρは以下の数１０となる。
【００５６】
【数１０】
【００５７】
一方、余寿命は、現在、時間はｔで減肉深さｒとし、時間Ｔで貫通深さＲ（腐食検討対象物の肉厚）に達するとすると余寿命Ｔ−ｔは数１１で表される。
【００５８】
【数１１】
【００５９】
〔別実施の形態〕
これまで説明してきた腐食の推定方法にあっては、マクロセル腐食を基礎に、その減肉深さｒ、媒質の比抵抗ρ及び余寿命Ｔ−ｔを求める例を示したが、このようにして求められる物理量に対して、実験的に従来から認められてきたミクロセル腐食を加味して、腐食の推定を行ってもよい。
図５に、このようにマクロセルとミクロセルとによる腐食が発生している場合における腐食の推定装置の機能ブロック図を図１に対応して示した。
図１との対比で説明すると、減肉深さ導出手段５０ａ、比抵抗導出手段５０ｂにおける演算式に、ミクロセルの項が加わることとなる。
ミクロセルによる腐食は、媒質（埋設管の場合は土壌）中における配設期間ｔ（埋設管の場合は埋設期間）の関するとなることが知られており、その減肉量は実験式により、Ｃ×ｔα（ここで、Ｃ及びαは共に実験的に求められる定数）となる。
そこで、ミクロセルをも考慮した減肉深さ導出手段５０ａにより導出される減肉深さは、数１に示すマクロセルによる減肉深さにミクロセルによる減肉深さを加算したものとできる。さらに、比抵抗導出手段５０ｂにおける演算に関しても、ミクロセルを考慮したものとする。
【００６０】
以下、先に説明した本願手法の導出過程に沿って説明する。
先に説明した半回転楕円状にマクロセル腐食が進行し、それにミクロセル腐食の減肉量が加わるとすると、この状態の腐食では減肉深さｒは、数１２のように表される。
【００６１】
【数１２】
【００６２】
従って、比抵抗は数１３の様になる。
【００６３】
【数１３】
【産業上の利用可能性】
【００６４】
現在の減肉深さ、腐食検討対象物周りに存する媒質の比抵抗、さらに余寿命を合理的な基準に基づいて推定することができ、産業資源を有効に利用できる技術を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本願に係る腐食の推定装置のシステム構成を示す図
【図２】本願に係る腐食の推定方法の手順を示すフロー図
【図３】アノード部、カソード部間の電位差、接地抵抗の測定状況を示す図
【図４】埋設年数と減肉深さの関係を示す図
【図５】本願に係る腐食の推定装置の別実施形態のシステム構成を示す図
【符号の説明】
【００６６】
１ 腐食の推定装置
２ 導出手段
２ａ 減肉深さ導出手段
２ｂ 比抵抗導出手段
２ｃ 余寿命導出手段
３ 土壌（媒質）
５ 埋設管（腐食検討対象物）
８ 腐食部
ＭＣ マクロセル
Ｒｓ 抵抗（接地抵抗）
ΔＥ 電位差
【特許請求の範囲】
【請求項１】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記腐食の減肉深さｒを推定する腐食の推定方法。
【請求項２】
Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める請求項１記載の腐食の推定方法。
【請求項３】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えた腐食の推定装置。
【請求項４】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記媒質の比抵抗ρを求める腐食の推定方法。
【請求項５】
ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める請求項４記載の腐食の推定方法。
【請求項６】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間と、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備えた腐食の推定装置。
【請求項７】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとを求め、
求められた現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとに基づいて、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める腐食の推定方法。
【請求項８】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓ、及び前記腐食検討対象物の肉厚Ｒに基づいて、前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める腐食の推定方法。
【請求項９】
ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）
として求め、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める請求項８記載の腐食の推定方法。
【請求項１０】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備え、
前記腐食検討対象物の肉厚をＲとして、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める余寿命導出手段を備えた腐食の推定装置。
【請求項１】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記腐食の減肉深さｒを推定する腐食の推定方法。
【請求項２】
Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める請求項１記載の腐食の推定方法。
【請求項３】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、Ａを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えた腐食の推定装置。
【請求項４】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づいて、前記媒質の比抵抗ρを求める腐食の推定方法。
【請求項５】
ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める請求項４記載の腐食の推定方法。
【請求項６】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間と、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備えた腐食の推定装置。
【請求項７】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとを求め、
求められた現在の減肉深さｒと前記媒質の比抵抗ρとに基づいて、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める腐食の推定方法。
【請求項８】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定方法であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓ、及び前記腐食検討対象物の肉厚Ｒに基づいて、前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを求める腐食の推定方法。
【請求項９】
ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）の立方根として求め、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）
として求め、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める請求項８記載の腐食の推定方法。
【請求項１０】
媒質中に配設され、腐食検討対象物のアノード部とカソード部との間に形成されるマクロセルにより、前記アノード部に発生する腐食の推定装置であって、
前記腐食を腐食検討対象物の深さ方向断面で半回転楕円状に減肉が進む楕円状腐食と見なし、前記腐食検討対象物が前記媒質中に配設された配設期間ｔと、前記アノード部とカソード部との間に発生している電位差ΔＥと、前記アノード部と前記媒質との間の抵抗Ｒｓとに基づき、ａ及びＡを回転楕円の形状に依存する形状係数、Ｋを電流から腐食速度への換算係数として、
前記減肉深さｒを、（Ｋ×ΔＥ×ｔ）／（Ａ×π×Ｒｓ）として求める減肉深さ導出手段を備えるとともに、
ｋを媒質の比抵抗ρに関する定数として、
前記媒質の比抵抗ρを、（Ｋ×ΔＥ×ａ×ｔ）／（Ａ×π×ｋ×ｒ２）として求める比抵抗導出手段を備え、
前記腐食検討対象物の肉厚をＲとして、
前記腐食検討対象物の余寿命Ｔ−ｔを、
{Ａ×π×ｋ×ρ×（Ｒ２−ｒ２)}／(Ｋ×ΔＥ×ａ)として求める余寿命導出手段を備えた腐食の推定装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−２８４２８０（Ｐ２００６−２８４２８０Ａ）
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１０２３８２（Ｐ２００５−１０２３８２）
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月１９日（２００６．１０．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月３１日（２００５．３．３１）
【出願人】（００００００２８４）大阪瓦斯株式会社 (2,453)
【Ｆターム（参考）】
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