腐食速度評価方法
【課題】ＡＣＭセンサの設置箇所での腐食速度に基づいてＡＣＭセンサの設置されていないエリアの腐食速度を精度よく求めることができる腐食速度評価方法を提供することである。
【解決手段】金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子と地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求める。
【解決手段】金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子と地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求める。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外に設置された金属材料の腐食劣化を評価するための腐食速度評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広範囲の地域に点在して屋外に設けられる金属材料を用いた設備としては、例えば、鋼や亜鉛めっき、アルミニウムを用いた変圧器、鉄塔、構造部材、電線がある。このような電力設備に対して、その金属材料の腐食速度を評価し適切かつ効率的にメンテナンスすることは近年非常に重要になっている。金属材料の腐食速度の定量的評価は、通常、暴露試験により行われる。最近は、ＡＣＭ（Atmospheric Corrosion Monitor）センサ（大気腐食センサ）により大気環境のモニタリングを行い、腐食速度の評価を行うようになってきた。これは、ＡＣＭセンサによる大気環境のモニタリングは、暴露試験に比べて短時間かつ簡便に腐食速度の定量的評価が可能となるからである。
【０００３】
ここで、金属材料の腐食性をぬれ時間ＴＯＷ（time of wetness）で評価するにあたり、ＩＳＯ（International Standard Organization）の標準基準では、１年間を通して気温０℃以上で相対湿度が８０％以上である時間をぬれ時間としている。
【０００４】
評価対象の所在地に応じたぬれ時間、塩分付着量、及び亜硫酸ガス量を考慮して、屋外に設置された金属性部材の腐食劣化を精度良く予測評価できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のものは、ＩＳＯの標準基準のように一律に相対湿度を８０％以上とするものではなく、水分による腐食を評価するために例えば湿度８０％以上のぬれ時間Ｔ１を用い、塩分付着による腐食を評価するために例えば湿度７０％以上のぬれ時間Ｔ２を用い、亜硫酸ガスによる腐食を評価するために例えば湿度６０％以上のぬれ時間Ｔ３を用いるものである。
【特許文献１】特開２００５−３３７８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＡＣＭセンサによる腐食速度の評価は、ＡＣＭセンサを設置した箇所での評価となるため、ＡＣＭセンサのみで広範囲な地域に設置される設備の金属材料の腐食速度（腐食性）を評価することは困難である。鉄塔や変圧器等の電力設備は広い地域に広範囲に点在しているため、腐食速度評価もその電力設備が設置された広範囲をカバーするものであることが必要である。
【０００６】
ＡＣＭセンサのみで広範囲な地域に設置された設備の金属材料の腐食速度を評価するには、多数のＡＣＭセンサを広範囲の地域に点在して設置し、多数のＡＣＭセンサで得られた腐食速度を集計し、広範囲な地域の腐食性（腐食速度）を評価しなければならない。そのため、多大な労力、コスト、時間を要することになり、多数のＡＣＭセンサを広範囲の地域に点在して設置し測定データを集計することは現実的ではない。
【０００７】
また、特許文献１のものでは、ぬれ時間は、湿度がしきい値（８０％以上、７０％以上、６０％以上）を超えたか否かで求められるので、しきい値の近傍でしきい値を超えない状態が長時間継続した場合であっても、ぬれ時間は零と評価される。湿度６０％以下でも金属材料の表面の付着物や錆びの状態によって、材料表面が濡れた状態になり腐食を生じる。従って、ぬれ時間が精度よく考慮されたものではないので、腐食劣化の予測評価も精度が落ちることになる。
【０００８】
本発明の目的は、ＡＣＭセンサの設置箇所での腐食速度に基づいてＡＣＭセンサの設置されていないエリアの腐食速度を精度よく求めることができる腐食速度評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係わる腐食速度評価方法は、金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子や地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求めることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１の発明において、前記仮想ぬれ時間の重み付けは、相対湿度に加え金属材料への付着物の種類と量も考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１または２の発明において、前記仮想ぬれ時間の重み付けは、腐食速度を推定演算する対象エリアごとにその対象エリアの環境、気象条件と地形条件を考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１または２の発明において、前記仮想ぬれ時間の重み付けは、前記ＡＣＭセンサで検出した金属材料の腐食速度、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の金属材料の腐食状況から求めた腐食速度に基づいて重み付けをすることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１ないし４のいずれか１項の発明において、前記推定演算して求めた金属材料の腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度マップを作成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子や地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求めるので、非測定エリアの金属材料の腐食速度を精度よく求めることができる。
【００１５】
また、金属材料への付着物の種類と量や対象エリアの環境，気象条件と地形条件を考慮して仮想ぬれ時間の重み付けを変化させるので、付着量や非測定エリアの環境条件に応じた精度のよい腐食速度を求めることができる。また、推定演算して求めた非測定エリアの腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度分布のマップを作成するので、広範囲な地域における金属材料の腐食速度を容易に把握できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態では、金属材料の腐食速度を求めるにあたり重回帰分析法を用い、目的変数を腐食速度とし説明変数を環境因子や地形因子とし、説明変数の一つとして、少なくとも相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、目的変数である腐食速度の推定式を求める。重回帰分析法はいくつかの説明変数Ｘ１〜Ｘｎに基づいて目的変数Ｙを求めるものであり、その重回帰式は、ａ１〜ａｎを係数、ｂを定数としたとき、下記の（１）式で示される。
【００１７】
Ｙ＝ａ１・Ｘ１＋ａ２・Ｘ２＋…ａｎ・Ｘｎ＋ｂ …（１）
目的変数Ｙである腐食速度を複数箇所の特定の測定点で測定し、また、その測定点での説明変数Ｘ１〜Ｘｎを取得し、その説明変数の一つとして、少なくとも相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含める。この場合の仮想ぬれ時間ＴＯＷａは、一例として下記の（２）式で示される。α１〜α５は重み係数、Ｔ１〜Ｔ５はある相対湿度の値の幅に応じた時間である。例えば、Ｔ１は相対湿度が１００％〜８０％であるときの時間、Ｔ２は相対湿度が８０％〜６０％であるときの時間、Ｔ３は相対湿度が６０％〜４０％であるときの時間、Ｔ４は相対湿度が４０％〜２０％であるときの時間、Ｔ５は相対湿度が２０％〜０％であるときの時間である。
【００１８】
ＴＯＷａ＝α１・Ｔ１＋α２・Ｔ２＋α３・Ｔ３＋α４・Ｔ４＋α５・Ｔ５ …（２）
そして、測定した腐食速度及び説明変数のデータに基づいて、最小二乗法や正規方程式を用いて（１）式の係数ａ１〜ａｎ及び定数ｂを求め、目的変数である腐食速度の推定式を求める。
【００１９】
ここで、相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を説明変数に含めるようにしたのは、相対湿度が低い場合であっても金属材料の腐食に影響を与えることがあり、また、逆に相対湿度が高くても、例えば雨洗効果により金属材料の腐食に影響を与えない場合などがあり、これらを考慮し金属材料の実際の腐食速度により近似させるためである。また、金属材料は、亜鉛めっき、鋼（鉄）部材、アルミや銅などである。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態に係わる腐食速度評価方法の一例を示すフローチャートである。まず、特定の測定点での目的変数である金属材料の腐食速度を測定する（Ｓ１）。金属材料の腐食速度の測定は、例えば、鋼、亜鉛めっき、アルミニウムを用いた変圧器、鉄塔、構造部材、電線の近傍にＡＣＭセンサを設置し、ＡＣＭセンサの設置箇所での腐食速度を検出する。
【００２１】
次に、（１）式の重回帰式を用いるにあたり説明変数を選択する（Ｓ２）。その際に、少なくとも、（２）式に示した相対湿度による重み付けをした仮想ぬれ時間を含める。
【００２２】
そして、測定した腐食速度、その測定点での選択した説明変数のデータに基づいて、最小二乗法や正規方程式を用いて（１）式の係数ａ１〜ａｎ及び定数ｂを求め、目的変数である腐食速度推定式を作成する（Ｓ３）。作成した腐食速度推定式に、非測定点での説明変数のデータを代入して非測定点での腐食速度を推定演算する（Ｓ４）。推定演算した非測定点での腐食速度に基づいて広範な領域の腐食速度分布を作成する（Ｓ５）。
【００２３】
図２は、図１のステップＳ１での金属材料の腐食速度を測定するＡＣＭセンサの説明図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図である。ＡＣＭセンサ１１は二つの異種金属を互いに絶縁した状態で樹脂中に埋め込み、両者の端部を環境へ露出して、両金属間に水膜が連結したときに流れる腐食電流を測定して金属の腐食速度を測定するものであり、大気環境の腐食性を定量的に評価するものである。
【００２４】
すなわち、図２に示すように、鋼基板１２の表面に絶縁部材１３及び導電部材（例えばＡｇ）１４を積層し、鋼基板１２と導電部材１４とからそれぞれ導線１５、１６を介して電流計測器１７に接続して構成される。 このＡＣＭセンサ１１の設置された環境が乾燥状態で表面に何も堆積していないときには、絶縁部材１３により鋼基板１２と導電部材１４とが絶縁されているので、その間に電位は発生せず電流は計測されない。一方、ＡＣＭセンサ１１の表面の導電部材（Ａｇ）１４と鋼基板（Ｆｅ）１２とを絶縁して配置した部分に、図２（ｂ）に示すように、雨や露により水膜１８が形成されると、両金属間を水膜１８が連結され、金属間に電位差が発生する。この電位差によりガルバニック電流が生じ、このガルバニック電流は、鋼材料や亜鉛材料の腐食量に対して相間があることから、ガルバニック電流を測定して腐食速度を定量評価することになる。
【００２５】
金属の腐食性に影響を与える因子としては、温度、湿度、降雨、大気中を飛来している海塩や腐食性ガス（ＳＯｘ）などが挙げられるが、ＡＣＭセンサ１１は、これら複雑な環境因子により電気化学的に発生する鋼の腐食電流を直接計測することができるので、ＡＣＭセンサ１１の出力電流値を解析することにより、環境の腐食性を直接的かつ定量的に評価することができるものである。
【００２６】
以上の説明では、金属材料の腐食速度をＡＣＭセンサ１１で測定して求めるようにしたが、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の金属材料の腐食状況から求めた腐食速度を用いるようにしてもよい。
【００２７】
次に、図３は、図１のステップＳ２での説明変数を選択する内容の詳細フローチャートである。説明変数を選択するにあたっては、本発明の実施の形態では、まず、最初に（１）式に示した重回帰式に取り入れる説明変数として、相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間ＴＯＷａを選択する（Ｓ１１）。次に、重回帰式に取り入れるその他の説明変数の候補を抽出し（Ｓ１２）、抽出した説明変数を絞り込み適した説明変数を選択する（Ｓ１３）。
【００２８】
図３のステップＳ１１で選択する仮想ぬれ時間ＴＯＷａは、例えば、（２）式で示されものである。以下、この仮想ぬれ時間ＴＯＷａについて説明する。図４は、金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフである。ＡＣＭセンサ１１を設置したある測定点でのグラフであり、相対湿度が低いときは腐食速度も小さく、相対湿度が高くになるにつれて腐食速度も大きくなっている。そこで、図４に示すように、相対湿度が１００％〜８０％であるときの重み係数をα１、相対湿度が８０％〜６０％であるときの重み係数をα２、相対湿度が６０％〜４０％であるときの重み係数をα３、相対湿度が４０％〜２０％であるときの重み係数をα４、対湿度が２０％〜０％であるときの重み係数をα５とし、相対湿度に応じて異なる重み係数αを用意する。
【００２９】
そして、相対湿度が高くなるほど重み係数αを大きくし相対湿度が低くなるほど重み係数αを小さくする。例えば、α１は０．９、α２は０．７、α３は０．４、α４は０．１、α５は０とする。これにより、相対湿度が低いときはその時間が長くても小さな重み係数をかけてぬれ時間を短くし、相対湿度が高いときはその時間が短くても大きな重み係数をかけてぬれ時間を長くする。このようにするのは、相対湿度が高いほど金属材料の表面がぬれている確率が高く、逆に相対湿度が低いほど金属材料の表面がぬれていない確率が高いからである。仮想ぬれ時間ＴＯＷａを求めるにあたっては、（２）式に示すように、これら相対湿度による重み係数α１〜α５を各々の相対湿度の値の幅に応じた時間Ｔ１〜Ｔ５に乗算して仮想ぬれ時間ＴＯＷａとする。
【００３０】
図５は、金属材料への付着物の種類と量をパラメータとした金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフである。ＡＣＭセンサ１１を設置したある測定点でのグラフであり、曲線Ｃ１は付着物量が少なく、曲線Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の順に付着物量が多くなった場合を示している。曲線Ｃ１〜Ｃ４は付着物の種類や複数の付着物の腐食への相乗効果によって変化する。曲線Ｃ１〜Ｃ４のいずれの場合も、相対湿度が低いときは腐食速度も小さく、相対湿度が高くになるにつれて腐食速度も大きくなっているが、金属材料への付着物量が多くなるにつれて金属材料の腐食速度も大きくなっている。
【００３１】
このように、金属材料への付着物量に応じて金属材料の腐食速度が変化することから、仮想ぬれ時間ＴＯＷａを求めるにあたって、相対湿度に加え金属材料への付着物量も考慮に入れて重み付けを行う。この場合、同じ相対湿度であるときは、付着物量が多くなるほど重み係数αを大きくし付着物量が少なくなるほど重み係数αを小さくする。例えば、付着物量が多い曲線Ｃ４の場合には、α１４は０．９５、α２４は０．７５、α３４は０．４５、α４４は０．１５、α５４は０とし、付着物量が少ない曲線Ｃ１の場合には、α１１は０．８５、α２１は０．６５、α３１は０．３５、α４１は０．０５、α５１は０とする。仮想ぬれ時間ＴＯＷａを求めるにあたっては、付着物量に応じて相対湿度による重み係数α１ｉ〜α５ｉを定め、（２）式に示すように、これら相対湿度による重み係数α１ｉ〜α５ｉを各々の相対湿度の値の幅に応じた時間Ｔ１〜Ｔ５の乗算して仮想ぬれ時間ＴＯＷａとする。図３のステップＳ１１では、このようにして求められる相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間ＴＯＷａを説明変数として選択する。
【００３２】
以上の説明では、同じ相対湿度であっても付着物量により重み係数αを変化させる場合について説明したが、金属材料の腐食速度を推定演算する対象エリアごとに、その対象エリアの環境条件を考慮に入れて重み付けをするようにしてもよい。環境条件としては、例えば、ＳＯｘやＮＯｘが多いエリアではＳＯｘやＮＯｘを考慮に入れた重み係数αする。
【００３３】
また、図４及び図５に示した金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフの金属材料の腐食速度は、ＡＣＭセンサで検出した金属材料の腐食速度に代えて、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の金属材料の腐食状況から求めた腐食速度を用いるようにしてもよい。
【００３４】
次に、図３のステップＳ１２では、この仮想ぬれ時間ＴＯＷａ以外の説明変数の候補を抽出する。説明変数の候補の抽出は、目的変数である腐食速度を推定演算するにあたり、その目的変数である腐食速度に関連すると思われる説明変数を抽出することになる。
【００３５】
図６、図７は、図３のステップＳ１１、Ｓ１２で抽出した説明変数の一例の説明図である。図７では、目的変数である腐食速度を推定演算するにあたり、関連する説明変数として、気象因子（５因子）と地形因子（１０因子）を抽出した一例を示している。図７に示すように、気象因子として、平均温度、波浪、波浪（重み付け）、湿度による重み付けした仮想ぬれ時間、積算降水量が抽出され、地形因子として、緯度、経度、標高、曲率（地形の凹凸）、海距離、海度（海の占める割合）、前方障害度、中間障害標高、地点中間距離、中間海距離が抽出された場合を示している。
【００３６】
次に、図３のステップＳ１３での説明変数の絞り込り込みについて説明する。説明変数の絞り込みにあたっては、目的変数である金属材料の腐食速度との単相関の有無及び説明変数間での多重共線性の有無を検討して説明変数の一次絞り込みを行い、その後に変数減少法により二次絞り込みを行う。
【００３７】
まず、単相関の有無及び多重共線性の有無を検討による一次絞り込みについて説明する。単相関とは目的変数と単独で相関関係があるかどうかの関係であり、多重共線性とは説明変数間で強相関等があるかどうかの関係である。図７に示すように、気象因子（５因子）及び地形因子（１０因子）はすべて腐食速度と単相関の関係があるので○印を付けられ、一方、多重共線性があるものには○印が付されている。目的変数である腐食速度と単相関の関係がありかつ多重共線性がない説明変数が総合判定で○印で示されている。
【００３８】
つまり、単相関及び多重共線性の有無の検討により、気象因子の説明変数は、平均温度、波浪（重み付け）、湿度による重み付けした仮想ぬれ時間の３因子に絞り込まれ、地形因子の説明変数は、経度、標高、曲率（地形の凹凸）、海距離、海度（海の占める割合）、前方障害度の６因子に絞り込まれる。
【００３９】
次に、変数減少法による説明変数の二次絞り込みについて説明する。単相関及び多重共線性の有無の検討により絞り込まれた説明変数に対し、さらに変数減少法を用いて説明変数の絞り込みを行う。変数減少法では、一次絞り込みにより絞り込まれたすべての説明変数を含む重回帰式を作り、次に、その中から最も予測に有効でない説明変数を除去し、予測精度の低下が一定限度以内である間はこの操作を繰り返し説明変数の絞り込みを行う。
【００４０】
図８は、図３のステップＳ１３で絞り込まれた説明変数の一例の説明図である。図８では、単相関の有無及び多重共線性の有無を検討による一次絞り込みにより絞り込まれた気象因子（３因子）及び地形因子（６因子）の説明変数に対し、変数減少法により気象因子（３因子）が湿度による重み付けした仮想ぬれ時間Ｘａの１因子に絞り込まれ、地形因子（６因子）が海度（海の占める割合）Ｘｂの１因子に絞り込まれた場合を示している。
【００４１】
このようにして、目的変数Ｙを腐食速度Ｙ１とする重回帰式の説明変数Ｘａ、Ｘｂを絞り込み、（１）式に代入すると、下記（３）式で示される腐食速度推定式が得られる。ａ１、ａ２は各々の説明変数Ｘ１、Ｘ２の係数、ｂは定数である。
【００４２】
Ｙ１＝ａ１・Ｘａ＋ａ２・Ｘｂ＋ｂ …（３）
説明変数Ｘ１、Ｘ２の係数ａ１、ａ２や定数ｂは、測定した腐食速度及び説明変数Ｘ１、Ｘ２のデータに基づいて、最小二乗法や正規方程式を用いて求められる。
【００４３】
次に、（３）式の腐食速度推定式を用いて、金属材料の腐食速度の非測定点での説明変数Ｘａ、Ｘｂのデータを代入して非測定点での腐食速度を推定演算する。（３）式の腐食速度推定式には、少なくとも説明変数の一つとしてで相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間Ｘａが含まれているので、非測定エリアの金属材料の腐食速度を精度よく求めることができる。
【００４４】
ＩＳＯ基準のぬれ時間ＴＯＷを用いて腐食速度の推定を行った場合には、大きく分けて次のような２つの問題点があるが、本発明によれば、これらの問題点を改善できることになる。
【００４５】
まず、雨が多いエリアでは、付着物の量に関係なく腐食速度が大きく評価される傾向にあり、特に、多雨の山岳地帯では現実離れしたほど過大評価される場合がある。これは、雨洗効果（降雨時には塩化物などの付着物が流されて、金属腐食しにくくなること）を考慮していないためである。相対湿度が高くなれば腐食しやすくなるが、相対湿度が１００％に到達し、かつ降雨時には逆に腐食しにくくなる場合がある。本発明では、対象エリアの年間降雨時間等を考慮して湿度１００％を含む時間帯の重み係数を低減させることで、この問題に対応することができる。
【００４６】
逆に、ＩＳＯ基準のぬれ時間ＴＯＷを用いた場合には、沿岸地帯で腐食速度が小さく評価される場合もある。沿岸地帯では、相対湿度が８０％を大幅に下回る条件下でも金属腐食が発生することがある。これは、付着物の種類によっては、潮解現象が８０％より低い相対湿度で発生するためと考えられる。潮解とはある物質が大気中の水分を吸って水溶液となる現象のことである。付着物が金属材料表面で潮解することにより、金属材料表面に電解質膜が形成され腐食電流が流れ、金属腐食しやすくなる。また埃や不溶性の大気浮遊物質などが付着した金属材料表面や錆びが生成した金属材料表面では、低湿度であっても多孔質の埃や錆が物理的に大気中の水分を毛管現象により吸着するため、金属材料表面に水膜や電解質膜が形成され腐食電流が流れ、金属腐食しやすくなる。例えば、純度の高い塩化ナトリウムの潮解相対湿度は約８０％であるため、付着物が全て純塩の場合にはＩＳＯ基準のぬれ時間ＴＯＷも用いても問題ない可能性がある。しかし、実際の海塩には、塩化マグネシウム（潮解相対湿度は約３４％）、塩化カルシウム（潮解相対湿度は約３２％）などが含まれており、これらの潮解相対湿度は塩化ナトリウムよりも低い。このため、沿岸地域では、相対湿度４０％を下回る条件下でも金属腐食することがあるものと推定される。本発明では、ＡＣＭセンサなどの実測値に基づいて、低い相対湿度の段階から０以上の重み係数を付与してぬれ時間を算定することができるため、特に様々な塩を含む海塩の飛来量が多い沿岸地域、塩化カルシウムなどを主成分とする融雪塩が散布される山間部や道路及び埃などの多い環境などでの腐食速度予測精度を向上させることができる。
【００４７】
また、（３）式の腐食速度推定式により推定演算した非測定点での腐食速度を広範な地域の腐食速度分布としてマップを作成する。図９は広範な地域の腐食速度分布のマップ１９の一例を示す平面図である。海２０を含んだ地図上に等高線で金属材料の腐食速度分布を表示する。これにより、対象エリアの全域の広範囲をカバーする腐食速度分布のマップ１９の表示が可能となり、例えば、海岸に近いところでは高い腐食速度であることや海岸から離れた箇所であっても湿度の高い箇所では比較的に高い腐食速度であることなどが容易に把握できる。
【００４８】
本発明の実施の形態によれば、金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子や地形因子を説明変数とする重回帰分析を用いて、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含めて、腐食速度推定式を求めるので、非測定エリアでの金属材料の腐食速度も精度よく求めることができる。
【００４９】
また、金属材料への付着物の種類と量や対象エリアの環境条件を考慮して仮想ぬれ時間の重み付けを変化させるので、非測定エリアの環境、気象条件、地形条件に応じた精度のよい腐食速度を求めることができる。また、推定演算して求めた非測定エリアの腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度マップを作成するので、広範囲な地域における金属材料の腐食速度を容易に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係わる腐食速度評価方法の一例を示すフローチャート。
【図２】図１のステップＳ１での金属材料の腐食速度を測定するＡＣＭセンサの説明図。
【図３】図１のステップＳ２での説明変数を選択する内容の詳細フローチャート。
【図４】金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフ。
【図５】金属材料への付着物量をパラメータとした金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフ。
【図６】図３のステップＳ１１で抽出した説明変数の一例の説明図。
【図７】図３のステップＳ１２で抽出した説明変数の一例の説明図。
【図８】図３のステップＳ１３で絞り込まれた説明変数の一例の説明図。
【図９】広範な地域の腐食速度分布のマップの一例を示す平面図。
【符号の説明】
【００５１】
１１…ＡＣＭセンサ、１２…鋼基板、１３…絶縁部材、１４…導電部材、１５…導線、１６…導線、１７…電流計測器、１８…水膜、１９…マップ、２０…海
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外に設置された金属材料の腐食劣化を評価するための腐食速度評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
広範囲の地域に点在して屋外に設けられる金属材料を用いた設備としては、例えば、鋼や亜鉛めっき、アルミニウムを用いた変圧器、鉄塔、構造部材、電線がある。このような電力設備に対して、その金属材料の腐食速度を評価し適切かつ効率的にメンテナンスすることは近年非常に重要になっている。金属材料の腐食速度の定量的評価は、通常、暴露試験により行われる。最近は、ＡＣＭ（Atmospheric Corrosion Monitor）センサ（大気腐食センサ）により大気環境のモニタリングを行い、腐食速度の評価を行うようになってきた。これは、ＡＣＭセンサによる大気環境のモニタリングは、暴露試験に比べて短時間かつ簡便に腐食速度の定量的評価が可能となるからである。
【０００３】
ここで、金属材料の腐食性をぬれ時間ＴＯＷ（time of wetness）で評価するにあたり、ＩＳＯ（International Standard Organization）の標準基準では、１年間を通して気温０℃以上で相対湿度が８０％以上である時間をぬれ時間としている。
【０００４】
評価対象の所在地に応じたぬれ時間、塩分付着量、及び亜硫酸ガス量を考慮して、屋外に設置された金属性部材の腐食劣化を精度良く予測評価できるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のものは、ＩＳＯの標準基準のように一律に相対湿度を８０％以上とするものではなく、水分による腐食を評価するために例えば湿度８０％以上のぬれ時間Ｔ１を用い、塩分付着による腐食を評価するために例えば湿度７０％以上のぬれ時間Ｔ２を用い、亜硫酸ガスによる腐食を評価するために例えば湿度６０％以上のぬれ時間Ｔ３を用いるものである。
【特許文献１】特開２００５−３３７８３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、ＡＣＭセンサによる腐食速度の評価は、ＡＣＭセンサを設置した箇所での評価となるため、ＡＣＭセンサのみで広範囲な地域に設置される設備の金属材料の腐食速度（腐食性）を評価することは困難である。鉄塔や変圧器等の電力設備は広い地域に広範囲に点在しているため、腐食速度評価もその電力設備が設置された広範囲をカバーするものであることが必要である。
【０００６】
ＡＣＭセンサのみで広範囲な地域に設置された設備の金属材料の腐食速度を評価するには、多数のＡＣＭセンサを広範囲の地域に点在して設置し、多数のＡＣＭセンサで得られた腐食速度を集計し、広範囲な地域の腐食性（腐食速度）を評価しなければならない。そのため、多大な労力、コスト、時間を要することになり、多数のＡＣＭセンサを広範囲の地域に点在して設置し測定データを集計することは現実的ではない。
【０００７】
また、特許文献１のものでは、ぬれ時間は、湿度がしきい値（８０％以上、７０％以上、６０％以上）を超えたか否かで求められるので、しきい値の近傍でしきい値を超えない状態が長時間継続した場合であっても、ぬれ時間は零と評価される。湿度６０％以下でも金属材料の表面の付着物や錆びの状態によって、材料表面が濡れた状態になり腐食を生じる。従って、ぬれ時間が精度よく考慮されたものではないので、腐食劣化の予測評価も精度が落ちることになる。
【０００８】
本発明の目的は、ＡＣＭセンサの設置箇所での腐食速度に基づいてＡＣＭセンサの設置されていないエリアの腐食速度を精度よく求めることができる腐食速度評価方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明に係わる腐食速度評価方法は、金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子や地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求めることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１の発明において、前記仮想ぬれ時間の重み付けは、相対湿度に加え金属材料への付着物の種類と量も考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１または２の発明において、前記仮想ぬれ時間の重み付けは、腐食速度を推定演算する対象エリアごとにその対象エリアの環境、気象条件と地形条件を考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１または２の発明において、前記仮想ぬれ時間の重み付けは、前記ＡＣＭセンサで検出した金属材料の腐食速度、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の金属材料の腐食状況から求めた腐食速度に基づいて重み付けをすることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明に係わる腐食速度評価方法は、請求項１ないし４のいずれか１項の発明において、前記推定演算して求めた金属材料の腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度マップを作成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子や地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求めるので、非測定エリアの金属材料の腐食速度を精度よく求めることができる。
【００１５】
また、金属材料への付着物の種類と量や対象エリアの環境，気象条件と地形条件を考慮して仮想ぬれ時間の重み付けを変化させるので、付着量や非測定エリアの環境条件に応じた精度のよい腐食速度を求めることができる。また、推定演算して求めた非測定エリアの腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度分布のマップを作成するので、広範囲な地域における金属材料の腐食速度を容易に把握できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の実施の形態では、金属材料の腐食速度を求めるにあたり重回帰分析法を用い、目的変数を腐食速度とし説明変数を環境因子や地形因子とし、説明変数の一つとして、少なくとも相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、目的変数である腐食速度の推定式を求める。重回帰分析法はいくつかの説明変数Ｘ１〜Ｘｎに基づいて目的変数Ｙを求めるものであり、その重回帰式は、ａ１〜ａｎを係数、ｂを定数としたとき、下記の（１）式で示される。
【００１７】
Ｙ＝ａ１・Ｘ１＋ａ２・Ｘ２＋…ａｎ・Ｘｎ＋ｂ …（１）
目的変数Ｙである腐食速度を複数箇所の特定の測定点で測定し、また、その測定点での説明変数Ｘ１〜Ｘｎを取得し、その説明変数の一つとして、少なくとも相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含める。この場合の仮想ぬれ時間ＴＯＷａは、一例として下記の（２）式で示される。α１〜α５は重み係数、Ｔ１〜Ｔ５はある相対湿度の値の幅に応じた時間である。例えば、Ｔ１は相対湿度が１００％〜８０％であるときの時間、Ｔ２は相対湿度が８０％〜６０％であるときの時間、Ｔ３は相対湿度が６０％〜４０％であるときの時間、Ｔ４は相対湿度が４０％〜２０％であるときの時間、Ｔ５は相対湿度が２０％〜０％であるときの時間である。
【００１８】
ＴＯＷａ＝α１・Ｔ１＋α２・Ｔ２＋α３・Ｔ３＋α４・Ｔ４＋α５・Ｔ５ …（２）
そして、測定した腐食速度及び説明変数のデータに基づいて、最小二乗法や正規方程式を用いて（１）式の係数ａ１〜ａｎ及び定数ｂを求め、目的変数である腐食速度の推定式を求める。
【００１９】
ここで、相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を説明変数に含めるようにしたのは、相対湿度が低い場合であっても金属材料の腐食に影響を与えることがあり、また、逆に相対湿度が高くても、例えば雨洗効果により金属材料の腐食に影響を与えない場合などがあり、これらを考慮し金属材料の実際の腐食速度により近似させるためである。また、金属材料は、亜鉛めっき、鋼（鉄）部材、アルミや銅などである。
【００２０】
図１は本発明の実施の形態に係わる腐食速度評価方法の一例を示すフローチャートである。まず、特定の測定点での目的変数である金属材料の腐食速度を測定する（Ｓ１）。金属材料の腐食速度の測定は、例えば、鋼、亜鉛めっき、アルミニウムを用いた変圧器、鉄塔、構造部材、電線の近傍にＡＣＭセンサを設置し、ＡＣＭセンサの設置箇所での腐食速度を検出する。
【００２１】
次に、（１）式の重回帰式を用いるにあたり説明変数を選択する（Ｓ２）。その際に、少なくとも、（２）式に示した相対湿度による重み付けをした仮想ぬれ時間を含める。
【００２２】
そして、測定した腐食速度、その測定点での選択した説明変数のデータに基づいて、最小二乗法や正規方程式を用いて（１）式の係数ａ１〜ａｎ及び定数ｂを求め、目的変数である腐食速度推定式を作成する（Ｓ３）。作成した腐食速度推定式に、非測定点での説明変数のデータを代入して非測定点での腐食速度を推定演算する（Ｓ４）。推定演算した非測定点での腐食速度に基づいて広範な領域の腐食速度分布を作成する（Ｓ５）。
【００２３】
図２は、図１のステップＳ１での金属材料の腐食速度を測定するＡＣＭセンサの説明図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ’線での断面図である。ＡＣＭセンサ１１は二つの異種金属を互いに絶縁した状態で樹脂中に埋め込み、両者の端部を環境へ露出して、両金属間に水膜が連結したときに流れる腐食電流を測定して金属の腐食速度を測定するものであり、大気環境の腐食性を定量的に評価するものである。
【００２４】
すなわち、図２に示すように、鋼基板１２の表面に絶縁部材１３及び導電部材（例えばＡｇ）１４を積層し、鋼基板１２と導電部材１４とからそれぞれ導線１５、１６を介して電流計測器１７に接続して構成される。 このＡＣＭセンサ１１の設置された環境が乾燥状態で表面に何も堆積していないときには、絶縁部材１３により鋼基板１２と導電部材１４とが絶縁されているので、その間に電位は発生せず電流は計測されない。一方、ＡＣＭセンサ１１の表面の導電部材（Ａｇ）１４と鋼基板（Ｆｅ）１２とを絶縁して配置した部分に、図２（ｂ）に示すように、雨や露により水膜１８が形成されると、両金属間を水膜１８が連結され、金属間に電位差が発生する。この電位差によりガルバニック電流が生じ、このガルバニック電流は、鋼材料や亜鉛材料の腐食量に対して相間があることから、ガルバニック電流を測定して腐食速度を定量評価することになる。
【００２５】
金属の腐食性に影響を与える因子としては、温度、湿度、降雨、大気中を飛来している海塩や腐食性ガス（ＳＯｘ）などが挙げられるが、ＡＣＭセンサ１１は、これら複雑な環境因子により電気化学的に発生する鋼の腐食電流を直接計測することができるので、ＡＣＭセンサ１１の出力電流値を解析することにより、環境の腐食性を直接的かつ定量的に評価することができるものである。
【００２６】
以上の説明では、金属材料の腐食速度をＡＣＭセンサ１１で測定して求めるようにしたが、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の金属材料の腐食状況から求めた腐食速度を用いるようにしてもよい。
【００２７】
次に、図３は、図１のステップＳ２での説明変数を選択する内容の詳細フローチャートである。説明変数を選択するにあたっては、本発明の実施の形態では、まず、最初に（１）式に示した重回帰式に取り入れる説明変数として、相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間ＴＯＷａを選択する（Ｓ１１）。次に、重回帰式に取り入れるその他の説明変数の候補を抽出し（Ｓ１２）、抽出した説明変数を絞り込み適した説明変数を選択する（Ｓ１３）。
【００２８】
図３のステップＳ１１で選択する仮想ぬれ時間ＴＯＷａは、例えば、（２）式で示されものである。以下、この仮想ぬれ時間ＴＯＷａについて説明する。図４は、金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフである。ＡＣＭセンサ１１を設置したある測定点でのグラフであり、相対湿度が低いときは腐食速度も小さく、相対湿度が高くになるにつれて腐食速度も大きくなっている。そこで、図４に示すように、相対湿度が１００％〜８０％であるときの重み係数をα１、相対湿度が８０％〜６０％であるときの重み係数をα２、相対湿度が６０％〜４０％であるときの重み係数をα３、相対湿度が４０％〜２０％であるときの重み係数をα４、対湿度が２０％〜０％であるときの重み係数をα５とし、相対湿度に応じて異なる重み係数αを用意する。
【００２９】
そして、相対湿度が高くなるほど重み係数αを大きくし相対湿度が低くなるほど重み係数αを小さくする。例えば、α１は０．９、α２は０．７、α３は０．４、α４は０．１、α５は０とする。これにより、相対湿度が低いときはその時間が長くても小さな重み係数をかけてぬれ時間を短くし、相対湿度が高いときはその時間が短くても大きな重み係数をかけてぬれ時間を長くする。このようにするのは、相対湿度が高いほど金属材料の表面がぬれている確率が高く、逆に相対湿度が低いほど金属材料の表面がぬれていない確率が高いからである。仮想ぬれ時間ＴＯＷａを求めるにあたっては、（２）式に示すように、これら相対湿度による重み係数α１〜α５を各々の相対湿度の値の幅に応じた時間Ｔ１〜Ｔ５に乗算して仮想ぬれ時間ＴＯＷａとする。
【００３０】
図５は、金属材料への付着物の種類と量をパラメータとした金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフである。ＡＣＭセンサ１１を設置したある測定点でのグラフであり、曲線Ｃ１は付着物量が少なく、曲線Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４の順に付着物量が多くなった場合を示している。曲線Ｃ１〜Ｃ４は付着物の種類や複数の付着物の腐食への相乗効果によって変化する。曲線Ｃ１〜Ｃ４のいずれの場合も、相対湿度が低いときは腐食速度も小さく、相対湿度が高くになるにつれて腐食速度も大きくなっているが、金属材料への付着物量が多くなるにつれて金属材料の腐食速度も大きくなっている。
【００３１】
このように、金属材料への付着物量に応じて金属材料の腐食速度が変化することから、仮想ぬれ時間ＴＯＷａを求めるにあたって、相対湿度に加え金属材料への付着物量も考慮に入れて重み付けを行う。この場合、同じ相対湿度であるときは、付着物量が多くなるほど重み係数αを大きくし付着物量が少なくなるほど重み係数αを小さくする。例えば、付着物量が多い曲線Ｃ４の場合には、α１４は０．９５、α２４は０．７５、α３４は０．４５、α４４は０．１５、α５４は０とし、付着物量が少ない曲線Ｃ１の場合には、α１１は０．８５、α２１は０．６５、α３１は０．３５、α４１は０．０５、α５１は０とする。仮想ぬれ時間ＴＯＷａを求めるにあたっては、付着物量に応じて相対湿度による重み係数α１ｉ〜α５ｉを定め、（２）式に示すように、これら相対湿度による重み係数α１ｉ〜α５ｉを各々の相対湿度の値の幅に応じた時間Ｔ１〜Ｔ５の乗算して仮想ぬれ時間ＴＯＷａとする。図３のステップＳ１１では、このようにして求められる相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間ＴＯＷａを説明変数として選択する。
【００３２】
以上の説明では、同じ相対湿度であっても付着物量により重み係数αを変化させる場合について説明したが、金属材料の腐食速度を推定演算する対象エリアごとに、その対象エリアの環境条件を考慮に入れて重み付けをするようにしてもよい。環境条件としては、例えば、ＳＯｘやＮＯｘが多いエリアではＳＯｘやＮＯｘを考慮に入れた重み係数αする。
【００３３】
また、図４及び図５に示した金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフの金属材料の腐食速度は、ＡＣＭセンサで検出した金属材料の腐食速度に代えて、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の金属材料の腐食状況から求めた腐食速度を用いるようにしてもよい。
【００３４】
次に、図３のステップＳ１２では、この仮想ぬれ時間ＴＯＷａ以外の説明変数の候補を抽出する。説明変数の候補の抽出は、目的変数である腐食速度を推定演算するにあたり、その目的変数である腐食速度に関連すると思われる説明変数を抽出することになる。
【００３５】
図６、図７は、図３のステップＳ１１、Ｓ１２で抽出した説明変数の一例の説明図である。図７では、目的変数である腐食速度を推定演算するにあたり、関連する説明変数として、気象因子（５因子）と地形因子（１０因子）を抽出した一例を示している。図７に示すように、気象因子として、平均温度、波浪、波浪（重み付け）、湿度による重み付けした仮想ぬれ時間、積算降水量が抽出され、地形因子として、緯度、経度、標高、曲率（地形の凹凸）、海距離、海度（海の占める割合）、前方障害度、中間障害標高、地点中間距離、中間海距離が抽出された場合を示している。
【００３６】
次に、図３のステップＳ１３での説明変数の絞り込り込みについて説明する。説明変数の絞り込みにあたっては、目的変数である金属材料の腐食速度との単相関の有無及び説明変数間での多重共線性の有無を検討して説明変数の一次絞り込みを行い、その後に変数減少法により二次絞り込みを行う。
【００３７】
まず、単相関の有無及び多重共線性の有無を検討による一次絞り込みについて説明する。単相関とは目的変数と単独で相関関係があるかどうかの関係であり、多重共線性とは説明変数間で強相関等があるかどうかの関係である。図７に示すように、気象因子（５因子）及び地形因子（１０因子）はすべて腐食速度と単相関の関係があるので○印を付けられ、一方、多重共線性があるものには○印が付されている。目的変数である腐食速度と単相関の関係がありかつ多重共線性がない説明変数が総合判定で○印で示されている。
【００３８】
つまり、単相関及び多重共線性の有無の検討により、気象因子の説明変数は、平均温度、波浪（重み付け）、湿度による重み付けした仮想ぬれ時間の３因子に絞り込まれ、地形因子の説明変数は、経度、標高、曲率（地形の凹凸）、海距離、海度（海の占める割合）、前方障害度の６因子に絞り込まれる。
【００３９】
次に、変数減少法による説明変数の二次絞り込みについて説明する。単相関及び多重共線性の有無の検討により絞り込まれた説明変数に対し、さらに変数減少法を用いて説明変数の絞り込みを行う。変数減少法では、一次絞り込みにより絞り込まれたすべての説明変数を含む重回帰式を作り、次に、その中から最も予測に有効でない説明変数を除去し、予測精度の低下が一定限度以内である間はこの操作を繰り返し説明変数の絞り込みを行う。
【００４０】
図８は、図３のステップＳ１３で絞り込まれた説明変数の一例の説明図である。図８では、単相関の有無及び多重共線性の有無を検討による一次絞り込みにより絞り込まれた気象因子（３因子）及び地形因子（６因子）の説明変数に対し、変数減少法により気象因子（３因子）が湿度による重み付けした仮想ぬれ時間Ｘａの１因子に絞り込まれ、地形因子（６因子）が海度（海の占める割合）Ｘｂの１因子に絞り込まれた場合を示している。
【００４１】
このようにして、目的変数Ｙを腐食速度Ｙ１とする重回帰式の説明変数Ｘａ、Ｘｂを絞り込み、（１）式に代入すると、下記（３）式で示される腐食速度推定式が得られる。ａ１、ａ２は各々の説明変数Ｘ１、Ｘ２の係数、ｂは定数である。
【００４２】
Ｙ１＝ａ１・Ｘａ＋ａ２・Ｘｂ＋ｂ …（３）
説明変数Ｘ１、Ｘ２の係数ａ１、ａ２や定数ｂは、測定した腐食速度及び説明変数Ｘ１、Ｘ２のデータに基づいて、最小二乗法や正規方程式を用いて求められる。
【００４３】
次に、（３）式の腐食速度推定式を用いて、金属材料の腐食速度の非測定点での説明変数Ｘａ、Ｘｂのデータを代入して非測定点での腐食速度を推定演算する。（３）式の腐食速度推定式には、少なくとも説明変数の一つとしてで相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間Ｘａが含まれているので、非測定エリアの金属材料の腐食速度を精度よく求めることができる。
【００４４】
ＩＳＯ基準のぬれ時間ＴＯＷを用いて腐食速度の推定を行った場合には、大きく分けて次のような２つの問題点があるが、本発明によれば、これらの問題点を改善できることになる。
【００４５】
まず、雨が多いエリアでは、付着物の量に関係なく腐食速度が大きく評価される傾向にあり、特に、多雨の山岳地帯では現実離れしたほど過大評価される場合がある。これは、雨洗効果（降雨時には塩化物などの付着物が流されて、金属腐食しにくくなること）を考慮していないためである。相対湿度が高くなれば腐食しやすくなるが、相対湿度が１００％に到達し、かつ降雨時には逆に腐食しにくくなる場合がある。本発明では、対象エリアの年間降雨時間等を考慮して湿度１００％を含む時間帯の重み係数を低減させることで、この問題に対応することができる。
【００４６】
逆に、ＩＳＯ基準のぬれ時間ＴＯＷを用いた場合には、沿岸地帯で腐食速度が小さく評価される場合もある。沿岸地帯では、相対湿度が８０％を大幅に下回る条件下でも金属腐食が発生することがある。これは、付着物の種類によっては、潮解現象が８０％より低い相対湿度で発生するためと考えられる。潮解とはある物質が大気中の水分を吸って水溶液となる現象のことである。付着物が金属材料表面で潮解することにより、金属材料表面に電解質膜が形成され腐食電流が流れ、金属腐食しやすくなる。また埃や不溶性の大気浮遊物質などが付着した金属材料表面や錆びが生成した金属材料表面では、低湿度であっても多孔質の埃や錆が物理的に大気中の水分を毛管現象により吸着するため、金属材料表面に水膜や電解質膜が形成され腐食電流が流れ、金属腐食しやすくなる。例えば、純度の高い塩化ナトリウムの潮解相対湿度は約８０％であるため、付着物が全て純塩の場合にはＩＳＯ基準のぬれ時間ＴＯＷも用いても問題ない可能性がある。しかし、実際の海塩には、塩化マグネシウム（潮解相対湿度は約３４％）、塩化カルシウム（潮解相対湿度は約３２％）などが含まれており、これらの潮解相対湿度は塩化ナトリウムよりも低い。このため、沿岸地域では、相対湿度４０％を下回る条件下でも金属腐食することがあるものと推定される。本発明では、ＡＣＭセンサなどの実測値に基づいて、低い相対湿度の段階から０以上の重み係数を付与してぬれ時間を算定することができるため、特に様々な塩を含む海塩の飛来量が多い沿岸地域、塩化カルシウムなどを主成分とする融雪塩が散布される山間部や道路及び埃などの多い環境などでの腐食速度予測精度を向上させることができる。
【００４７】
また、（３）式の腐食速度推定式により推定演算した非測定点での腐食速度を広範な地域の腐食速度分布としてマップを作成する。図９は広範な地域の腐食速度分布のマップ１９の一例を示す平面図である。海２０を含んだ地図上に等高線で金属材料の腐食速度分布を表示する。これにより、対象エリアの全域の広範囲をカバーする腐食速度分布のマップ１９の表示が可能となり、例えば、海岸に近いところでは高い腐食速度であることや海岸から離れた箇所であっても湿度の高い箇所では比較的に高い腐食速度であることなどが容易に把握できる。
【００４８】
本発明の実施の形態によれば、金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子や地形因子を説明変数とする重回帰分析を用いて、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含めて、腐食速度推定式を求めるので、非測定エリアでの金属材料の腐食速度も精度よく求めることができる。
【００４９】
また、金属材料への付着物の種類と量や対象エリアの環境条件を考慮して仮想ぬれ時間の重み付けを変化させるので、非測定エリアの環境、気象条件、地形条件に応じた精度のよい腐食速度を求めることができる。また、推定演算して求めた非測定エリアの腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度マップを作成するので、広範囲な地域における金属材料の腐食速度を容易に把握できる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施の形態に係わる腐食速度評価方法の一例を示すフローチャート。
【図２】図１のステップＳ１での金属材料の腐食速度を測定するＡＣＭセンサの説明図。
【図３】図１のステップＳ２での説明変数を選択する内容の詳細フローチャート。
【図４】金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフ。
【図５】金属材料への付着物量をパラメータとした金属材料の腐食速度と相対湿度との関係の一例を示すグラフ。
【図６】図３のステップＳ１１で抽出した説明変数の一例の説明図。
【図７】図３のステップＳ１２で抽出した説明変数の一例の説明図。
【図８】図３のステップＳ１３で絞り込まれた説明変数の一例の説明図。
【図９】広範な地域の腐食速度分布のマップの一例を示す平面図。
【符号の説明】
【００５１】
１１…ＡＣＭセンサ、１２…鋼基板、１３…絶縁部材、１４…導電部材、１５…導線、１６…導線、１７…電流計測器、１８…水膜、１９…マップ、２０…海
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子と地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求めることを特徴とする腐食速度評価方法。
【請求項２】
前記仮想ぬれ時間の重み付けは、相対湿度に加え金属材料への付着物量も考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする請求項１記載の腐食速度評価方法。
【請求項３】
前記仮想ぬれ時間の重み付けは、腐食速度を推定演算する対象エリアごとにその対象エリアの環境、気象条件と地形条件を考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする請求項１または２に記載の腐食速度評価方法。
【請求項４】
前記仮想ぬれ時間の重み付けは、前記ＡＣＭセンサで検出した金属材料の腐食速度、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の部材を構成する金属材料の腐食状況から求めた腐食速度に基づいて重み付けをすることを特徴とする請求項１または２に記載の腐食速度評価方法。
【請求項５】
前記推定演算して求めた金属材料の腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度マップを作成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の腐食速度評価方法。
【請求項１】
金属材料の腐食速度を目的変数としその腐食速度に影響を与える環境因子と地形因子を説明変数とする重回帰分析を行うにあたり、少なくとも説明変数の一つとして相対湿度による重み付けした仮想ぬれ時間を含め、測定した金属材料の腐食速度に基づき重回帰分析法により腐食速度推定式を求め、求めた腐食速度推定式に基づいて非測定エリアの金属材料の腐食速度を推定演算して求めることを特徴とする腐食速度評価方法。
【請求項２】
前記仮想ぬれ時間の重み付けは、相対湿度に加え金属材料への付着物量も考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする請求項１記載の腐食速度評価方法。
【請求項３】
前記仮想ぬれ時間の重み付けは、腐食速度を推定演算する対象エリアごとにその対象エリアの環境、気象条件と地形条件を考慮に入れて重み付けをすることを特徴とする請求項１または２に記載の腐食速度評価方法。
【請求項４】
前記仮想ぬれ時間の重み付けは、前記ＡＣＭセンサで検出した金属材料の腐食速度、暴露試験で求めた金属材料の腐食速度、または実際の部材を構成する金属材料の腐食状況から求めた腐食速度に基づいて重み付けをすることを特徴とする請求項１または２に記載の腐食速度評価方法。
【請求項５】
前記推定演算して求めた金属材料の腐食速度に基づいて、広範囲な地域における金属材料の腐食速度マップを作成することを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の腐食速度評価方法。
【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２００８−２２４４０５（Ｐ２００８−２２４４０５Ａ）
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６２８７８（Ｐ２００７−６２８７８）
【出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１３日（２００７．３．１３）
【出願人】（０００００３６８７）東京電力株式会社 (2,580)
【Ｆターム（参考）】
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