(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード防食管理用のプローブの一端側に前記プローブの長手方向に沿って進行するガイド波信号を発信する発信部を設け、前記プローブの他端側に前記発信部から発信されたガイド波信号を受信する受信部を設け、
埋設金属構造物の近傍に設置した前記プローブの前記発信部に地上からガイド波信号を発生させる信号として交流信号を送信し、前記受信部で受信した信号を地上で検出し、
前記交流信号の周波数を変えて、送受信した信号の減衰比に基づいて調整された感度で推定される減肉量によって前記プローブの腐食状態を監視し、前記減肉量によって埋設金属構造物の腐食状況判断を行うことを特徴とするカソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法。
【請求項２】
カソード防食管理用のプローブの一端側に前記プローブの長手方向に沿って進行するガイド波信号を発信する発信部を設け、前記プローブの他端側に前記発信部から発信されたガイド波信号を受信する受信部を設け、
埋設金属構造物の近傍に設置した前記プローブの前記発信部に地上からガイド波信号を発生させる信号として交流信号を送信し、前記受信部で受信した信号を地上で検出し、
送受信した信号の減衰比に基づいて推定される減肉量によって前記プローブの腐食状態を監視し、前記減肉量によって埋設金属構造物の防食電流を制御することを特徴とするカソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法。
【請求項３】
カソード防食管理用のプローブの腐食状態を監視するシステムであって、
前記プローブの一端側に設けられ当該プローブの長手方向に沿って進行するガイド波信号を発信する発信部と、
前記プローブの他端側に設けられ前記発信部から発信されたガイド波信号を受信する受信部と、
埋設金属構造物の近傍に設置した前記プローブの前記発信部に地上からガイド波信号を発生させる信号として交流信号を送信する信号送信手段と、
前記受信部で受信した信号を地上で検出する信号検出手段を備え、
前記交流信号の周波数を変えて、送受信した信号の減衰比に基づいて調整された感度で推定される減肉量によって前記プローブの腐食状態を監視し、前記減肉量によって埋設金属構造物の腐食状況判断を行うことを特徴とするカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設構造物に対するカソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法及び監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
埋設金属構造物の腐食対策としては、電気抵抗の高い塗覆装とカソード防食を併用することが有効な対策として実施されている。カソード防食は、防食電流によって埋設金属構造物の表面にカソード反応（還元反応）を促すもので、防食電流の発生形態によって外部電源方式や流電陽極方式などがある。
【０００３】
カソード防食による防食状況は、埋設金属構造物の周辺電解質に対する電位や埋設金属構造物に流入する防食電流の電流密度によって評価することができる。しかしながら、高電気抵抗の塗覆装が施された埋設金属構造物では、埋設金属構造物の周辺電解質に対する電位や埋設金属構造物に流入する防食電流の電流密度を直接計測することができないため、埋設金属構造物の近傍にプローブ（又はテストクーポン）と呼ばれる金属試験片を埋めてこれを埋設金属構造物に接続し、プローブに流入する電流密度（プローブ流入電流密度）などによってカソード防食の防食状況を評価している。
【０００４】
前述したプローブは、防食対象の埋設金属構造物と同じ材質の柱状金属片であり、電流密度を計測するために規定の断面積を有している。このプローブは、埋設金属構造物に施された塗覆装の欠陥部を模擬したものであって、埋設金属構造物の塗覆装に欠陥部が生じた場合を想定して、欠陥部に流入する防食電流をプローブに流入する電流密度（プローブ流入電流密度）で把握し、これによって防食状況の管理を行っている。
【０００５】
図１は、下記特許文献１に記載された従来技術を示す説明図である。この従来技術は、埋設金属構造物（埋設金属パイプラインＰ）に対してカソード防食を施すための外部電源用カソード防食装置であって、埋設金属パイプラインＰの近傍に埋められたプローブ１と外部電源装置２、地中Ｓに埋められた電極（アノード）３を備えている。プローブ１は、プローブ電流密度計測部２Ａを介して埋設金属パイプラインＰに接続されており、電極３は電力制御部２Ｂを介して埋設金属パイプラインＰに接続されている。そして、プローブ電流密度計測部２Ａの出力に応じて電力制御部２Ｂを制御することで、プローブ流入電流密度の計測結果に基づいて電極３から出力される防食電流を制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−８３９９６号公報（図１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
防食対象の埋設金属構造物に接続されてその近傍に設置されるプローブは、埋設金属構造物のカソード防食が適正になされていれば、常に防食電流が流入する状態になっており腐食が進行することはない。しかしながら、何らかの外的な要因でカソード防食状況が不適正な状態になった場合には、埋設金属構造物が腐食状況下に曝されることになる。
【０００８】
また、現場で計測されるプローブ電流密度は、レール漏れ電流の影響や交流誘導の影響など時々刻々変化する様々な外乱によって変化する可能性があるため、プローブ電流密度による防食状況の管理は所定の計測期間内でのプローブ電流密度の平均値を用いて行わざるを得ない。そうすると、プローブ電流密度による防食状況の管理が適正であったとしても、埋設金属構造物が一時的に腐食状況下に曝されることがある。
【０００９】
埋設金属構造物が腐食状況下に曝されたことによる影響は、埋設金属構造物の近傍に設置されたプローブの腐食状態によって把握することができる。しかしながら、これまでは、プローブの腐食状態を把握しようとすると、地下に埋められているプローブを地上に引き上げて減肉量を計測するしかなく、頻繁且つ経時的にプローブの腐食状態を把握することができない問題があった。
【００１０】
本発明は、このような問題に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、埋設金属構造物の近傍に設置されたプローブの腐食状態を埋設状態のままで監視することで、埋設金属構造物が腐食状況下に曝されたことによる影響を頻繁且つ経時的に把握すること、プローブの腐食状態を地上から監視することで、埋設金属構造物の防食管理レベルの向上を図ること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような目的を達成するために、本発明によるカソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法及び監視システムは、以下の構成を少なくとも具備するものである。
一つは、カソード防食管理用のプローブの一端側に前記プローブの長手方向に沿って進行するガイド波信号を発信する発信部を設け、前記プローブの他端側に前記発信部から発信されたガイド波信号を受信する受信部を設け、埋設金属構造物の近傍に設置した前記プローブの前記発信部に地上からガイド波信号を発生させる信号として交流信号を送信し、前記受信部で受信した信号を地上で検出し、前記交流信号の周波数を変えて、送受信した信号の減衰比に基づいて調整された感度で推定される減肉量によって前記プローブの腐食状態を監視し、前記減肉量によって埋設金属構造物の腐食状況判断を行うことを特徴とするカソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法。
【００１２】
カソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法は、カソード防食管理用のプローブの一端側に前記プローブの長手方向に沿って進行するガイド波信号を発信する発信部を設け、前記プローブの他端側に前記発信部から発信されたガイド波信号を受信する受信部を設け、埋設金属構造物の近傍に設置した前記プローブの前記発信部に地上からガイド波信号を発生させる信号として交流信号を送信し、前記受信部で受信した信号を地上で検出し、送受信した信号の減衰比に基づいて推定される減肉量によって前記プローブの腐食状態を監視し、前記減肉量によって埋設金属構造物の腐食状況判断を行い、また、前記減肉量によって埋設金属構造物の防食電流を制御することを特徴とする。
【００１３】
カソード防食管理用のプローブの腐食状態を監視するシステムであって、前記プローブの一端側に設けられ当該プローブの長手方向に沿って進行するガイド波信号を発信する発信部と、前記プローブの他端側に設けられ前記発信部から発信されたガイド波信号を受信する受信部と、埋設金属構造物の近傍に設置した前記プローブの前記発信部に地上からガイド波信号を発生させる信号として交流信号を送信する信号送信手段と、前記受信部で受信した信号を地上で検出する信号検出手段を備え、前記交流信号の周波数を変えて、送受信した信号の減衰比に基づいて調整された感度で推定される減肉量によって前記プローブの腐食状態を監視し、前記減肉量によって埋設金属構造物の腐食状況判断を行うことを特徴とするカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム。
【発明の効果】
【００１４】
このような特徴を有する本発明は、埋設金属構造物の近傍に設置されたプローブの腐食状態を埋設状態のままで監視することで、埋設金属構造物が腐食状況下に曝されたことによる影響を頻繁且つ経時的に把握することができる。プローブの腐食状態を地上から監視することで、埋設金属構造物の防食管理レベルの向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】従来技術の説明図である。
【図２】本発明の実施形態に係るカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システムの構成例を示した説明図である。
【図３】本発明の実施形態に係るカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システムを利用したカソード防食システムの構成例を示している。
【図４】本発明の実施形態に係るカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システムのより具体的な構成例を示した説明図である。
【図５】信号送信手段が送信した信号と信号検出手段が検出した信号の減衰比とプローブの減肉量の関係を信号の周波数毎に実測したグラフ（横軸が減肉量（ｍｍ）で縦軸が減衰比（ｄＢ／ｍ）を示している）である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態を説明する。以下の説明では、埋設金属構造物として埋設金属パイプラインを例に挙げて説明するが、本発明の実施形態としては埋設金属構造物の形態は特にこれに限定されない。図２は、本発明の実施形態に係るカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システムの構成例を示した説明図である。埋設金属構造物は、例えば埋設金属パイプラインＰであり、この埋設金属パイプライン（以下単に、パイプラインという）Ｐは高電気抵抗の塗覆装に被われた状態で地中Ｓに敷設されており、例えば、外部電源方式などでカソード防食がなされている。
【００１７】
パイプラインＰの近傍には前述したプローブ１が設置されている。プローブ１は、前述したように、塗覆装欠陥部を模擬した金属試験片であり、パイプラインＰと同じ材質の金属材料からなり、規定断面積の柱状の形態を有し、できる限りパイプラインＰに近接して地中Ｓに設置されている。
【００１８】
プローブ１には電線Ｌ１が接続されている。電線Ｌ１の一端はプローブ１の端部に電気的に接続され、電線Ｌ１の他端は所定の引き上げ部（例えば、ターミナルボックスＴＢ）を介して地上に引き上げられている。また、パイプラインＰには電線Ｌ２が接続されている。電線Ｌ２の一端はパイプラインＰの金属部に電気的に接続され、電線Ｌ２の他端は前述した引き上げ部（ターミナルボックスＴＢ）を介して地上に引き上げられている。プローブ電流密度を計測する際には、電線Ｌ１，Ｌ２の地上端子Ｌ１ａ，Ｌ２ａ間にプローブ電流密度計測器４を接続する。
【００１９】
本発明の実施形態に係るカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム１００は、地下に埋設されたプローブ１に設置される感知部１０と地上に設置される監視部２０とを備えている。
【００２０】
感知部１０は、プローブ１の一端側に設けられプローブ１の長手方向に沿って進行するガイド波信号を発信する発信部１１と、プローブ１の他端側に設けられ発信部１１から発信されたガイド波信号を受信する受信部１２とを備えている。発信部１１と受信部１２にはそれぞれ信号線Ｌ１１，Ｌ１２が接続されている。信号線Ｌ１１は一端が発信部１１に接続され他端が地上に引き出されており、信号線Ｌ１２は一端が受信部１２に接続され他端が地上に引き出されている。この信号線Ｌ１１，Ｌ１２は前述した電線Ｌ１，Ｌ２の一方又は両方に沿って地上に引き上げられることが好ましい。この際には信号線Ｌ１１，Ｌ１２も引き上げ部（ターミナルボックスＴＢ）を介して他端側が引き出されることになる。電線Ｌ１，Ｌ２と信号線Ｌ１１，Ｌ１２を束ねて引き上げることで、電線Ｌ１，Ｌ２や信号線Ｌ１１，Ｌ１２の断線防止用の保護が容易になる。
【００２１】
監視部２０は、発信部１１に地上から信号線Ｌ１１を介してガイド波信号を発生させる信号を送信する信号送信手段２１と、信号線Ｌ１２を介して受信部１２で受信した信号を地上で検出する信号検出手段２２を備え、受信部１２で受信した信号に基づいてプローブ１の腐食状態を監視する監視手段２３を備える。
【００２２】
このようなシステムを用いたカソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法を説明する。プローブ１の一端側に発信部１１を設け、プローブ１の他端側に受信部１２を設けて、このプローブ１を埋設金属構造物であるパイプラインＰの近傍に設置する。そして、信号送信手段２１を動作させて発信部１１に地上から信号線Ｌ１１を介してガイド波信号を発生させる信号を送信し、信号線Ｌ１２を介して受信部１２で受信した信号を地上の信号検出手段２２で検出し、監視手段２３によって受信した信号に基づいてプローブ１の腐食状態を監視する。
【００２３】
信号送信手段２１は、必要に応じて定期的又は所望の期間継続的に信号を送信する。信号送信手段２１が信号を送信したタイミングに合わせて信号検出手段２２が受信信号を検出することになる。監視手段２３は、信号送信手段２１が送信した信号と信号検出手段２２が検出した信号の比較などによってプローブ１の腐食状態（減肉量）を推定する。
【００２４】
このような監視システム及び監視方法によると、プローブ１を地上に引き上げることなくプローブ１の腐食状態を監視することができる。また、プローブ１の腐食状態を頻繁に又は経時的に監視することができるので、プローブ１の腐食状態から防食対象の埋設金属構造物（パイプラインＰ）がどの程度腐食状況下に曝されているかを簡易に把握することが可能になる。これによって、埋設金属構造物の防食管理レベルの向上を図ることができる。
【００２５】
図３は、前述したカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム１００を利用したカソード防食システムの構成例を示している。ここでは、外部電源方式のカソード防食システムにカソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム１００を組み込んだ例を示している。前述した説明と重複する部分は同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００２６】
地中Ｓに埋設されたパイプラインＰには外部電源装置２が接続されており、外部電源装置２に接続された電極（アノード）３から防食電流がパイプラインＰに供給されている。前述したプローブ１は、防食電流によるカソード防食状況を把握するためにパイプラインＰの近傍に埋設されている。
【００２７】
そして、プローブ電流密度計測器４の出力が遠隔制御部５に入力されると共に、カソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム１００における監視手段２３の出力が遠隔制御部５に入力される。遠隔制御部５はこれらの入力に応じて外部電源装置２の出力を制御している。これによると、プローブ電流密度によるカソード防食状況の管理だけでなく、埋設金属構造物（パイプラインＰ）がどの程度腐食状況下に曝されているかの状況判断に基づいてカソード防食状況の管理を行い、適正な防食電流の制御を行うことが可能になる。
【００２８】
図４は、カソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム１００のより具体的な構成例を示した説明図である。この例では、発信部１１及び受信部１２は、プローブ１に巻かれたコイル１１Ａ，１２Ａとコイル１１Ａ，１２Ａが巻かれた部分に磁場を形成する磁極部（磁石）１１Ｂ，１２Ｂとを備えている。そして、コイル１１Ａ，１２Ａに信号線Ｌ１１，Ｌ１２が接続され、信号送信手段２１からガイド波信号を発生させる信号として交流信号を送信する。
【００２９】
発信部１１の機能としては、信号送信手段２１から交流信号がコイル１１Ａに送信されると、プローブ１の長手方向の磁場が変化して、磁気歪み効果によってプローブ１の長手方向にガイド波信号を伝搬させる。受信部１２の機能としては、ガイド波信号によって発生した交流信号を出力することになり、信号検出手段２２が発生した信号を検出する。
【００３０】
監視手段２３は、信号送信手段２１が送信した信号と信号検出手段２２が検出した信号を比較し、その減衰比などによってプローブ１の減肉量を推定する。プローブ１の減肉量は信号の減衰比と略比例関係にあり、減衰比（ｄＢ／ｍ）が大きいほど減肉量（ｍｍ）が大きく腐食が進行していると推定できる。送信する信号の周波数を変えることで、減衰比を減肉量に変換する際の感度を調整することができる。比較的低い周波数（１０ｋＨｚ程度）にすると、広い範囲の減肉量を減衰比との高い相関で計測することができる。また、比較的高い周波数（５０〜１３０ｋＨｚ）にすることで、僅かな減肉量を高感度で計測することができる。計測現場の状況に応じて周波数を変えて計測できるシステム構成にすることが好ましい。
【００３１】
図５は、信号送信手段２１が送信した信号と信号検出手段２２が検出した信号の減衰比とプローブ１の減肉量の関係を信号の周波数毎に実測したグラフ（横軸が減肉量（ｍｍ）で縦軸が減衰比（ｄＢ／ｍ）を示している）である。ここでは、図から明らかなように、信号周波数が１０〜３０ｋＨｚでは広い範囲で減肉量と減衰比は直線的な相関関係になっている。信号周波数が高くなると、減肉量と減衰比の線形的な範囲が狭くなるが減肉量を減衰比によって高感度に計測できることが分かる。ここでの試験条件は、直径１０ｍｍのスチール製プローブ１を外径１６８ｍｍ、肉厚７．１ｍｍ、長さ３．１３９ｍの塗覆装のないパイプに接続し、発信部１１と受信部１２の間隔を３０ｍｍに設定して計測を行った。
【００３２】
また、信号送信手段２１が送信した信号によって発生するガイド波信号はプローブ１の端面で反射を繰り返し、信号検出手段２２は多重反射信号を検出する。この多重反射信号の減衰時間とプローブ１の減肉量とは略比例する関係にある。したがって、監視手段２３は、信号検出手段２２が検出する多重反射信号の減衰時間の程度によってプローブ１の腐食状態を推定することもできる。
【００３３】
このように、本発明の実施形態に係るカソード防食管理用プローブの腐食状態監視方法及び監視システムによると、埋設金属構造物の近傍に設置されたプローブ１の腐食状態を埋設状態のままで監視することで、埋設金属構造物が腐食状況下に曝されたことによる影響を頻繁且つ経時的に把握することができる。また、プローブ１の腐食状態を地上から監視することで、埋設金属構造物の防食管理レベルの向上を図ることができる。
【００３４】
以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３５】
１：プローブ，２：外部電源装置，３：電極（アノード），
４：プローブ電流密度計測器，５：遠隔制御部，
１００：カソード防食管理用プローブの腐食状態監視システム，
１０：感知部，２０：監視部，
１１：発信部，１２：受信部，Ｌ１１，Ｌ１２：信号線，
２１：信号送信手段，２２：信号検出手段，２３：監視手段，
１１Ａ，１２Ａ：コイル，１１Ｂ，１２Ｂ：磁極部（磁石），
Ｐ：パイプライン
【図１】
0005470191.tif 000002
【図２】
0005470191.tif 000003
【図３】
0005470191.tif 000004
【図４】
0005470191.tif 000005
【図５】
0005470191.tif 000006