(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソード防食されたパイプラインに接近して埋設された鋼製プローブと飽和硫酸銅電極間を夫々結線すると共に、前記カソード防食を維持した状態で前記鋼製プローブと飽和硫酸銅電極間のＯＮ、ＯＦＦ電位及び鋼製プローブとパイプライン間のプローブ電流を、０．１mｓのデータサンプリング間隔で一旦記録手段に取り込み、この記録手段に取り込んだデータをコンピュータを用いて数値解析することにより、ＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ電流の周波数解析、周波数別の値のレベル解析を行い、これらの所見から防食レベルを評価する方法。
【請求項２】
ＯＮ、ＯＦＦ電位及び、プローブ電流の値をＯＦＦ前後において記録手段に取り込む請求項１記載のカソード防食システムにおける防食レベルの評価方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地下に埋設されたパイプラインのカソード防食システムにおける防食レベルの評価方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地下に埋設されたパイプラインのカソード防食システムにおいて、その防食レベルの評価を行うために、このパイプラインの近傍に鋼製プローブを埋設して前記パイプラインと電気的に結線すると共に、更に飽和硫酸銅電極を埋設してこの電極と前記鋼製プローブとを結線し、鋼製プローブとパイプライン間の回線を遮断したときに得られる鋼製プローブの分極電位を計測することにより、鋼製プローブに出入りする電流の密度、つまり電流の向きと大きさを検知してカソード防食システムの維持管理を行う方法が公知である。
【０００３】
図８は、カソード防食システムにおいて、鋼製プローブを用いて管対地電位を測定する方法の説明図であって，１はパイプライン、２は鋼製プローブ、３は飽和硫酸銅電極、４はパイプライン１と鋼製プローブ２とを結ぶ回線５内に挿入された電流計、６はＯＮ、ＯＦＦスイッチ、７はプローブ２と電極３間とを結ぶ回線８に挿入された電位計、９はカソード防食用直流電極、１０は陽極、１１は犠牲陽極、１２はレコーダーである。
【０００４】
しかして、上記システムにあっては、ＯＮ、ＯＦＦスイッチ６を用いて例えば１０〜２０秒毎に０．６〜１．０秒間プローブ２とパイプライン１との間に流れる電流を遮断し、そのときの電位、電流の経時変化をレコーダー１２に記録し、これによりＩＲ降下分が上乗せになっている管対地電位、分極電位、電流密度を同時に求めて、これらの値から防食レベルの評価を行っている。図９のグラフは、このようにして求めたときのレコーダー１２の出力である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記方法によると、次のような問題がある。
▲１▼レコーダー１２に出力していることから、内蔵ローパスフィルターの作用により、あるがままの（全周波数帯域のデータを収録していない）ＯＮ、ＯＦＦ電位とプローブ電流波形を把握することができない。
▲２▼防食管理上、ＯＦＦ電位とプローブ直流・交流電流密度の値は重要であるが、従来の技術では、ＯＦＦ電位をＯＦＦ後、どの時点でとっているのか、また、特にどの周波数においてブローブ交流電流密度の値が大きかったのかを把握することができない。
▲３▼ＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ直流・交流電流の時間瞬時値のデータをセーブしていないために、測定時間平均値を求めるなどの数値計算ができない。
【０００６】
本発明の課題は、あるがままのＯＮ、ＯＦＦ電位とプローブ電流波形をセーブすること、どの周波数においてＯＮ、ＯＦＦ電位とプローブ直流・交流電流値が大きいかを検知できるようにすること、ＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ直流・交流の測定時間平均の数値計算を行うことができるようにすることである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決する方法について鋭意研究を行った結果、上記の課題を次の方法を用いることにより、すべて解決できることが判った。
１．カソード防食されたパイプラインに接近して埋設された鋼製プローブと飽和硫酸銅電  極間を夫々結線すると共に、前記カソード防食を維持した状態で前記鋼製プローブと飽  和硫酸銅電極間のＯＮ、ＯＦＦ電位及び鋼製プローブとパイプライン間のプローブ電流  を、０．１ｍｓのデータサンプリング間隔で一旦記録手段に取り込み、この記録手段に  取り込んだデータをコンピュータを用いて数値解析することにより、ＯＮ、ＯＦＦ電位  、プローブ電流の周波数解析、周波数別の値のレベル解析を行い、これらの所見から防  食レベルを評価する方法。
【０００８】
２．ＯＮ、ＯＦＦ電位及び、プローブ電流の値をＯＦＦ前後において記録手段に取り込む前記１記載のカソード防食システムにおける防食レベルの評価方法。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１において、１はパイプライン、２は鋼製プローブ、３は飽和硫酸銅電極、４はパイプライン１とプローブ２間を結ぶ回線５内に挿入された電流計、６はＯＮ、ＯＦＦスイッチ、７はプローブ２と電極３間を結ぶ回線８に挿入された電流計である。なお、図１において、カソード防食用直流電源及び陽極及び犠牲陽極は省略してある。１３はカソード防食モニターであって、このモニター１３にはデータ収録用のＩＣカード（記録手段）（８５ＭＢ）１４が内蔵されていて、ＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ電流をセーブする。そして、数値解析を行う場合には、このＩＣカード１４をパソコン１５にセットして行う。
以下、パソコン１５を用いて行うデータの取得と、この数値解析について説明する。
【００１０】
［カソード防食データ測定・解析］
図２に示すように、常にプローブ２〜パイプライン１間がＯＮからＯＦＦになった時点の前後を計測する。一般にＯＮ時間はＯＦＦ時間よりも非常に長く、基本的にＯＮ時間８．５ｓ（秒）、ＯＦＦ時間１．５ｓで１周期を１０ｓとしている。例えば測定時間が２分であれば、１２周期（サイクル）繰り返していることになる。基本的にＯＦＦ前時間とＯＦＦ後時間は１ｓとする。ＯＦＦ前時間とＯＦＦ後時間の範囲内は、ＯＮ電位、ＯＦＦ電位、プローブ電流の値をできるだけ細かく取るために（あるがままの状態を把握するために）０．１ｍｓ毎にサンプリングする。したがって、ＯＮ電位、ＯＦＦ電位、プローブ電流の各データ数は１２００００個もの膨大な数となる。
【００１１】
１）ＯＮ電位の表示
設定されたＯＦＦ前時間の範囲内で、計測器へのＯＮ電位の表示と計算（最大値、最小値、平均値）を行う。経験的にＯＮ電位の表示と計算は、ＯＦＦ前０．３ｓから０．２ｓの間が最適である（図３参照）。したがって、１サイクルでこの０．１ｓの間を０．１ｍｓ毎にサンプリングしてるので、サンプリング総数は１０００となり、この１０００データの中の最大値、最小値、平均値を表示することになる。
【００１２】
２）ＯＦＦ電位の表示
設定されたＯＦＦ後時間の範囲内で、計測器へのＯＦＦ電位の表示と計算を行う。理論的にはＯＦＦ電位は、ＯＦＦ直後にＩＲ（主に防食電流と土壌抵抗）を差し引いたプローブの電位であるが、経験的にＯＦＦ直後は異常な電気信号が入ることが多いので、ＯＦＦ後０．２ｓから０．３ｓ後の間で評価する。上記ＯＮ電位の計算と全く同じくなり、１サイクルで１０００データの中の最大値、最小値、平均値を表示することになる。
【００１３】
３）プローブ電流の表示
プローブ電流は、ＯＮ状態で評価するものなので、上記ＯＮ電位の計測と同じである。
上記ＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ電流の表示は、ＯＦＦ前時間、ＯＦＦ後時間の範囲内であれば任意に設定することができる。
【００１４】
［ソフトと出力］
例えば、測定条件を下記のようにする（最も標準的である）。
ＯＮ時間              ：  ８．５ｓ
ＯＦＦ時間            ：  １．５ｓ
１サイクル            ：  １０ｓ
測定時間              ：  １２０ｓ
ＯＦＦ前時間          ：  １ｓ
ＯＦＦ後時間          ：  １ｓ
ＯＮ電位表示計測範囲  ：  ＯＦＦ前０．３〜０．２ｓ
ＯＦＦ電位表示計測範囲：  ＯＦＦ後０．２〜０．３ｓ
データサンプリング間隔：  ０．１ｍｓ
【００１５】
すると出力は、ＯＦＦ前時間とＯＦＦ後時間が同じであるために、プローブ２〜パイプライン１間のＯＦＦ時を対象として、図４の実施例が示すように１２サイクル得られるようになる。各サイクルが不連続であるのは、実際には連続測定を行っているからである。図４の右側には、設定された範囲内でのＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ電流の最大値、最小値、平均値が表示されている。
【００１６】
サンプリング間隔を０．１ｍｓとしているのは、以下の２つの理由による。
▲１▼プローブとパイプが結線状態にある時、ＯＮ電位、プローブ電流の原波形を把握することにより、もし大きな電位、電流変動があれば周波数解析を行うことにより、変動原因の特定ができることと、更にプローブ電流の周波数解析により防食状況のチェックができる。図５は、ＯＮ電位の原波形の説明図、図６はＯＮ電位の周波数解析をＦＦＴ（高速フーリエ変換）によりスペクトル表示したものである。５０Ｈｚにスペクトルの最大がみられ、このような場合には高圧架空送電線の電磁誘導のパイプラインへの影響が予測される。ＯＮ電位と同時にとられたプローブ電流のうち、腐食に関係するのは低周波数成分である。
本件では、０．１ｍｓでとられた原波形をベースにＦＦＴによるフィルタ処理を行い２５Ｈｚ、５０Ｈｚ、１００Ｈｚ、２００Ｈｚ及び５００Ｈｚの各成分の電流の平均値を計算表示することにした。図７はその実施例を示したものである。
【００１７】
▲２▼プローブのＯＦＦ電位は、時間間隔を密にしてとられた原波形をベースに決定されなければならないが、そのために０．１ｍｓのサンプリングが必要になる。
【００１８】
数値解析を行った結果、以下のカソード防食管理基準に照らし合わせて基準を満たしていなければ、パイプラインのカソード電位を下げる措置や、低接地物をパイプラインに接続することにより（パイプラインに電磁誘導電圧が発生し、交流腐食がもたらされることが予測される場合）、交流電圧の低減の措置をとる。
【００１９】
［プローブを用いたカソード防食管理基準］
１．パイプラインに交流電圧が発生していない状態
（ａ）プローブＯＦＦ電位が−１．０Ｖ  ｖｓ．  Ｃｕ／ＣｕＳＯ4 （飽和硫酸銅電極基準）よりも卑
（ｂ）プローブ流入電流密度が０．０１０ｍＡ／ｃｍ2 以上
のいずれか一方が満たされれば防食が達成される。
【００２０】
２．パイプラインに交流電圧が発生している状態
プローブＯＦＦ電位、プローブ流入電流密度、プローブ交流電流密度との関係については必ずしも明確ではないが、プローブ交流電流密度が５ｍＡ／ｃｍ2 より小さいと、プローブ腐食速度が０．０１ｍｍ／ｙ以下に抑制されることは知られている。
【００２１】
そこで、パイプラインに交流電圧が発生している状態の防食管理基準は、１．を満たし、かつプローブ交流電流密度が５ｍＡ／ｃｍ2 より小さいこととする。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によると、カソード防食システムのレベル評価に関し、次の効果を奏する。
１．ＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ電流の値を例えば０．１ｍｓ間隔でブローブ〜パイプライン間ＯＦＦ前後（例えば２秒）で取り込んでいるので、フィルターをかけないあるがままの波形を把握することができる。
【００２３】
２．ＯＮ電位、プローブ電流の周波数解析が可能となり、周波数別の値のレベルの把握が可能となる。例えば５０Ｈｚ成分のレベルが高いことが判れば、腐食原因の特定も可能になる。
３．測定時間平均値等の算出、ヒストグラムの作成等の数値解析処理が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の説明図。
【図２】ＯＮ電位、ＯＦＦ電位及びプローブ電流の説明図。
【図３】ＯＮ、ＯＦＦ電位の表示と計算の説明図。
【図４】ＯＮ、ＯＦＦ電位、プローブ電流の最大値、最小値、平均値の説明図。
【図５】ＯＮ電位の原波形の説明図。
【図６】ＯＮ電位の周波数解析結果の説明図。
【図７】プローブ電流の原波形と周波数別の解析結果の説明図。
【図８】カソード防食システムの説明図。
【図９】カソード防食データの説明図。
【符号の説明】
１  パイプライン
２  鋼製プローブ
３  飽和硫酸銅電極
４  電流計
５、８  回線
６  ＯＮ、ＯＦＦスイッチ
７  電流計
１３  カソード防食モニター
１４  ＩＣカード
１５  コンピュータ（パソコン）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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