(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塗覆装又は被覆が施された第１金属管と塗覆装が施されていない第２金属管とが絶縁継手を介して接続された埋設金属パイプラインのカソード防食方法であって、
前記第１金属管に流電陽極を接続し、
前記第１金属管と前記第２金属管との間を流れるボンド電流を生じさせるボンド電流回路を前記絶縁継手と並列に接続し、
前記ボンド電流回路には、前記ボンド電流が発生する起動電圧を調整可能なボンド電流調整手段と、前記ボンド電流回路をオン・オフする回路遮断手段とが直列に接続され、
前記流電陽極の発生電流を定電流制御した状態で、前記回路遮断手段によって前記ボンド電流回路をオフにすることで、前記第２金属管のインスタントオフ電位を計測し、
前記第２金属管の自然電位と前記インスタントオフ電位との差が基準値以上になるように、前記ボンド電流調整手段の起動電圧と前記流電陽極の発生電流の一方又は両方を設定することを特徴とする埋設金属パイプラインのカソード防食方法。
【請求項２】
前記基準値を１００ｍＶとすることを特徴とする請求項１記載に記載された埋設金属パイプラインのカソード防食方法。
【請求項３】
前記ボンド電流回路がオンの状態で前記第１金属管の管対地電位を計測し、前記第１金属管の管対地電位がカソード防食基準に合格するように、前記ボンド電流調整手段の起動電圧と前記流電陽極の発生電流の一方又は両方を設定することを特徴とする請求項２に記載された埋設金属パイプラインのカソード防食方法。
【請求項４】
前記インスタントオフ電位の計測は、前記回路遮断手段の動作に対応して前記第２金属管の管対地電位を経時的にデジタル計測し、この経時的なデジタル計測によって得られる電位波形から前記インスタントオフ電位を求め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カソード防食方法。
【請求項５】
前記インスタントオフ電位の計測を設定期間毎に行い、前記第２金属管の自然電位と前記インスタントオフ電位との差が基準値以上になっている場合は、前記流電陽極の発生電流を低下させ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カソード防食方法。
【請求項６】
前記第１金属管は歴青質塗覆装又はプラスチック被覆が施された鋼管であり、前記第２金属管が塗覆装のない鋳鉄管であ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カソード防食方法。
【請求項７】
前記ボンド電流回路を流れる電流値を計測し、該電流値によって前記鋳鉄管に流入するカソード防食電流を把握し、定電流制御された前記流電陽極の発生電流値から前記電流値を差し引いた値によって、前記鋼管に流入するカソード防食電流を把握することを特徴とする請求項６に記載された埋設金属パイプラインのカソード防食方法。
【請求項８】
塗覆装又は被覆が施された第１金属管と塗覆装が施されていない第２金属管とが絶縁継手を介して接続された埋設金属パイプラインのカソード防食システムであって、
前記第１金属管に定電流制御手段を介して接続される流電陽極と、
前記絶縁継手と並列に接続され、前記第１金属管と前記第２金属管との間を流れるボンド電流を生じさせるボンド電流回路と、
前記ボンド電流回路に接続され、前記ボンド電流が発生する起動電圧を調整可能なボンド電流調整手段と、
前記ボンド電流調整手段と直列に前記ボンド電流回路に接続され、前記ボンド電流回路をオン・オフする回路遮断手段と、
前記第２金属管のインスタントオフ電位を計測するインスタントオフ電位計測手段とを備え、
前記第２金属管の自然電位と前記インスタントオフ電位との差が基準値以上になるように、前記ボンド電流調整手段の起動電圧と前記流電陽極の発生電流の一方又は両方が設定されていることを特徴とする埋設金属パイプラインのカソード防食システム。
【請求項９】
前記基準値を１００ｍＶとすることを特徴とする請求項８記載に記載された埋設金属パイプラインのカソード防食システム。
【請求項１０】
前記第１金属管の管対地電位を計測する管対地電位計測手段を備えることを特徴とする請求項８又は９に記載された埋設金属パイプラインのカソード防食システム。
【請求項１１】
前記定電流制御手段は前記第１金属管と前記流電陽極との間に接続される乾電池外電であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載された埋設金属パイプラインのカソード防食システム。
【請求項１２】
前記ボンド電流調整手段は、双方向に並列接続されたダイオードを含むことを特徴とする請求項８〜１１のいずれかに記載された埋設金属パイプラインのカソード防食システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、埋設金属パイプラインのカソード防食方法及びその方法を実行するためのカソード防食システムに関するものであり、特に、鋼管と鋳鉄管のような異種金属管が混在したパイプラインにおけるカソード防食方法及びカソード防食システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
埋設金属パイプラインには、既設の鋳鉄管に鋼管を接続する場合のように、異種金属の管が混在する埋設パイプライン系が存在する。この場合、互いに接続された一方の管（例えば鋼管）が歴青質塗覆装又はプラスチック被覆の施された管であり、他方の管（例えば鋳鉄管）が塗覆装の無い、いわゆる裸管の場合がある。
【０００３】
カソード防食を施すべき埋設された異種金属の管は絶縁継手で接合されることが前提となる。例えば、仮に鋼管と鋳鉄管を導通継手で接合すると、自然腐食状態において、異種金属接触による腐食電池が形成されて鋼管側がアノードになって腐食することになる。また、鋼管と鋳鉄管を導通継手で接合した状態で両管をカソード防食すると、鋳鉄管が裸管であるために大きなカソード防食電流が必要になり、他の埋設金属構造物の直流干渉リスクが高くなる。このように、自然腐食状態であろうがカソード防食状態であろうが、鋼管と鋳鉄管のような異種金属管は絶縁継手で接続されることが必須となる。
【０００４】
一方、絶縁継手を介してパイプライン間を接続した場合には、雷害や電力事故等によるサージ（高電圧）によって、絶縁継手の焼損や感電、火花発生などが起きないようにすることが必要になる。そのためには、絶縁継手を介して接続される両管に対して、ダイオードを双方向に並列接続したものを絶縁継手と並列に接続することが知られている（下記非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】電気学会電食防止研究委員会編「新版  電食・土壌腐食ハンドブック」電気学会，１９７７年５月，ｐ．２６３〜２６４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
例えば、塗覆装又は被覆が施された鋼管と塗覆装が施されていない鋳鉄管が絶縁継手を介して接続されている埋設パイプラインにおいて、ダイオードを双方向に並列接続した接続回路を絶縁継手と並列に接続すると、両管の間の電位差がある程度大きくなった場合に接続回路を介して両管の間に電流が流れる。
【０００７】
このような異種金属管の埋設パイプラインをカソード防食すると、塗覆装が施されていない鋳鉄管は塗覆装又は被覆が施された鋼管より接地抵抗が低いのでカソード防食電流の大半が鋳鉄管側に流入して、鋳鉄管の管対地電位をマイナス側にシフトさせる。しかしながら、この状態でも鋳鉄管の管対地電位は、鋼管の管対地電位よりプラス側の値であるため、ダイオードが起動し、鋳鉄管側から鋼管側に接続回路を経由して電流が流れる。このような状態が継続することで鋳鉄管側をカソード防食状態にすることはできるが、カソード防食電流の大半が鋳鉄管側に流入している状況下でカソード防食電流を如何に設定するかの指標がないため、鋼管と鋳鉄管の両管を適正にカソード防食しているか否かが把握できない問題があった。
【０００８】
仮に、両管の管対地電位を計測して、両管がカソード防食電位を満たすようにカソード防食電流を制御したとすると、塗覆装の無い鋳鉄管がカソード防食電位を満たすためには多大なカソード防食電流が必要になり、他の埋設金属構造物の直流干渉リスクを高める問題や、鋼管側の過防食が問題になる。
【０００９】
一方、塗覆装のない埋設構造物等のカソード防食状態を把握する基準として、最小１００ｍＶカソード分極を指標としたカソード防食基準が知られている。これは、埋設構造物に対するカソード電流の印加によるカソード分極量を計測して、計測されたカソード分極量が１００ｍＶ以上であればカソード防食基準に合格していると判断するものである。この基準は、金属が最小１００ｍＶカソード分極した状態における腐食速度が、自然腐食速度より一桁小さくなるという、電気化学理論から導き出される根拠に基づくものである。
【００１０】
この最小１００ｍＶカソード分極を指標としたカソード防食基準を採用するには、防食対象物に流入するカソード電流の発生を一時的に停止して、防食対象物のインスタントオフ電位を計測し、計測されたインスタントオフ電位と自然電位との差が１００ｍＶ以上であるか否かを評価することが必要になる。しかしながら、このカソード防食基準を、絶縁継手を介して鋼管に接続された鋳鉄管の防食状態把握に適用しようとすると、カソード防食電流の発生を停止した時点であっても、前述した接続回路を経由して鋳鉄管側から鋼管側に流れる電流がしばらく続くことになるので、その間鋳鉄管のカソード分極が続くことになり、カソード電流印加による鋳鉄管のカソード分極量を正確に計測できない問題があった。また、鋳鉄管のインスタントオフ電位を計測するために、カソード電流の発生を停止すると、その間、鋳鉄管に接続された鋼管側が無防食になってしまう不具合が生じる。
【００１１】
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、絶縁継手を介して接合された鋼管と鋳鉄管のような異種金属管に対して、両管を如何にして適正にカソード防食するか、カソード防食電流の一部を鋳鉄管側に流し、その残りの一部で鋼管側をカソード防食するに際して、両管の防食状態を如何に把握するか、また、両管の防食状態が適正になるようにカソード防食システムの条件を如何に設定するか、両管をカソード防食するに際して、カソード防食電流を必要且つ十分な大きさに設定して、両管の過防食防止や他埋設金属構造物の直流干渉リスクを低減することができること、等が本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するために、本発明は、以下の構成を少なくとも具備するものである。
【００１３】
塗覆装又は被覆が施された第１金属管と塗覆装が施されていない第２金属管とが絶縁継手を介して接続された埋設金属パイプラインのカソード防食方法であって、前記第１金属管に流電陽極を接続し、前記第１金属管と前記第２金属管との間を流れるボンド電流を生じさせるボンド電流回路を前記絶縁継手と並列に接続し、前記ボンド電流回路には、前記ボンド電流が発生する起動電圧を調整可能なボンド電流調整手段と、前記ボンド電流回路をオン・オフする回路遮断手段とが直列に接続され、前記流電陽極の発生電流を定電流制御した状態で、前記回路遮断手段によって前記ボンド電流回路をオフにすることで、前記第２金属管のインスタントオフ電位を計測し、前記第２金属管の自然電位と前記インスタントオフ電位との差が基準値以上になるように、前記ボンド電流調整手段の起動電圧と前記流電陽極の発生電流の一方又は両方を設定することを特徴とする埋設金属パイプラインのカソード防食方法。
【００１４】
塗覆装又は被覆が施された第１金属管と塗覆装が施されていない第２金属管とが絶縁継手を介して接続された埋設金属パイプラインのカソード防食システムであって、前記第１金属管に定電流制御手段を介して接続される流電陽極と、前記絶縁継手と並列に接続され、前記第１金属管と前記第２金属管との間を流れるボンド電流を生じさせるボンド電流回路と、前記ボンド電流回路に接続され、前記ボンド電流が発生する起動電圧を調整可能なボンド電流調整手段と、前記ボンド電流調整手段と直列に前記ボンド電流回路に接続され、前記ボンド電流回路をオン・オフする回路遮断手段と、前記第２金属管のインスタントオフ電位を計測するインスタントオフ電位計測手段とを備え、前記第２金属管の自然電位と前記インスタントオフ電位との差が基準電値以上になるように、前記ボンド電流調整手段の起動電圧と前記流電陽極の発生電流の一方又は両方が設定されていることを特徴とする埋設金属パイプラインのカソード防食システム。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、塗覆装又は被覆が施された第１金属管と塗覆装が施されていない第２金属管とが絶縁継手を介して接続された埋設金属パイプラインをカソード防食するに際して、第１金属管に接続された流電陽極の発生電流を定電流制御した状態で、回路遮断手段によってボンド電流回路をオフにすることで、第２金属管のインスタントオフ電位を計測する。これにより、第１金属管と第２金属管との間のボンド電流を完全に遮断した状態で前記第２金属管のインスタントオフ電位を計測することができ、第２金属管の流電陽極発生電流によるカソード分極量を正確に計測することが可能になる。このように計測された第２金属管のカソード分極量が基準値（最小１００ｍＶカソード分極）以上になるように、ボンド電流調整手段の起動電圧と流電陽極の発生電流を設定することで、第２金属管が適正な基準に合格した防食状態になるように必要且つ十分なカソード防食電流を設定することが可能になる。
【００１６】
これにより、塗覆装又は被覆が施された第１金属管と塗覆装が施されていない第２金属管とが絶縁継手を介して接続された埋設金属パイプラインをカソード防食するに際して、必要且つ十分なカソード防食電流を設定することができるので、他の埋設金属構造物の直流干渉リスクを高める問題や、過防食の問題を回避することができると共に、流電陽極や定電流発生電源の寿命を延ばしてシステムのランニングコストを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の実施形態に係るカソード防食方法又はカソード防食システムを説明する説明図である。
【図２】第２金属管におけるインスタントオフ電位の計測方法を説明する説明図である。
【図３】本発明の実施形態におけるカソード防食システムのシステム条件を設定するフローを示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係るカソード防食方法又はカソード防食システムを説明する説明図である。本発明の実施形態に係るカソード防食方法又はカソード防食システムの対象は、絶縁継手ＩＪを介して接続された異種金属管からなる埋設金属パイプラインである。ここでは、絶縁継手ＩＪを介して接続された一方の管を第１金属管Ｐ１といい、他方の管を第２金属管Ｐ２という。第１金属管Ｐ１は塗覆装又は被覆が施された金属管であって、例えば歴青質塗覆装が施された鋼管である。第２金属管Ｐ２は塗覆装が施されていない金属管であって、例えば塗覆装無しの鋳鉄管である。以下の説明は、第１金属管Ｐ１を歴青質塗覆装が施された鋼管とし、第２金属管Ｐ２を塗覆装無しの鋳鉄管として説明するが、本発明の実施形態は特にこれに限定されるものではない。
【００１９】
このような埋設金属パイプラインに対して設置されるカソード防食システムの構成を説明する。このカソード防食システムは、一つのカソード防食電流発生源によって、絶縁継手ＩＪを介して接続された第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２の両方をカソード防食することができるシステムである。また、このカソード防食システムは、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２のカソード防食状態を共に定量的に評価することができ、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２の防食状態が適正になり、カソード防食電流を必要且つ十分な大きさに設定できるように、システム条件を設定調整することができるシステムである。
【００２０】
このカソード防食システムにおけるカソード防食電流の発生源としては、流電陽極１が用いられる。流電陽極１はより接地抵抗の高い第１金属管（鋼管）Ｐ１に接続されている。流電陽極１をより接地抵抗の高い第１金属管Ｐ１側に接続することで、流電陽極１から発生するカソード防食電流を低く抑えることができる。第１金属管Ｐ１が鋼管の場合には、流電陽極１としてＭｇ陽極が適する。第１金属管Ｐ１と流電陽極１とを接続する接続線１０には、流電陽極１からの発生電流を定電流制御する定電流制御手段２が接続され、この定電流制御手段２を介して流電陽極１は第１金属管Ｐ１に接続されている。定電流制御手段２は、流電陽極１からの発生電流を定電流制御できるものであればよく、例えば、直流電池（乾電池）と迷走電流が第１金属管Ｐ１に流入するのを防止するダイオード（ショットキー・バリア・ダイオード）とを直列接続した乾電池外電が簡易に設置可能な設備として好ましい。
【００２１】
このカソード防食システムでは、カソード防食電流発生源として流電陽極（Ｍｇ陽極）１を用いているので、カソード防食電流発生源と防食対象である第１金属管Ｐ１，第２金属管Ｐ２との距離は比較的短く設定される。これによって、流電陽極１と防食対象である第１金属管Ｐ１，第２金属管Ｐ２との間に他の埋設金属構造物が存在する可能性は少なくなり、流電陽極１から発生するカソード防食電流が他の埋設金属構造物に干渉するリスクは少なくなる。
【００２２】
第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２はボンド電流回路３で接続されている。ボンド電流回路３は、絶縁継手ＩＪと並列に接続されて第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２との間を流れるボンド電流を生じさせる回路である。ボンド電流回路３には、ボンド電流が発生する起動電圧を調整可能なボンド電流調整手段（ボンド電流調整器）３０とボンド電流回路をオン・オフする回路遮断手段３１が直列に接続されている。また、ボンド電流回路３には、シャント抵抗からなるボンド電流計測手段３２がボンド電流調整手段３０及び回路遮断手段３１に対して直列に接続されている。
【００２３】
ボンド電流調整手段３０は、双方向に並列接続されたダイオード３０Ａを含み、必要に応じて、雷等のサージ対策として、ダイオード３０Ａと直列に複数のコイル３０Ｂとヒューズ３０Ｅが接続され、ダイオード３０Ａと並列に電源用保安器３０Ｃとバリスタ３０Ｄが接続されている。ボンド電流調整手段３０は、ダイオード３０Ａの特性を選択して、その立ち上がり特性を調整することでボンド電流が発生する起動電圧を調整することができる。
【００２４】
回路遮断手段３１は、ボンド電流回路３のオン状態（通電状態）とオフ状態（遮断状態）を切り替えることができるスイッチ手段であり、常時はボンド電流回路３をオン状態（通電状態）にしておき、必要時（インスタントオフ電位の計測時）のみボンド電流回路３をオフ状態にする。回路遮断手段３１は、機械的なスイッチ手段によって構成することができるが、動作の安定性を確保するために非接触型のスイッチ素子（例えば、非接触型半導体リレー）を用いることが好ましい。非接触型のスイッチ素子を用いることで、インスタントオフ電位計測時にボンド電流回路３をオン・オフする際の機械的な接点不良を回避することができ、安定した電位計測を行うことが可能になる。
【００２５】
そして、本発明の実施形態に係るカソード防食システムは、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測するためのインスタントオフ電位計測手段４を備える。インスタントオフ電位計測手段４は、基本的には第２金属管Ｐ２の管対地電位を計測することができればよいが、詳しいシステム構成としては、地上に設置した照合電極（例えば、飽和硫酸銅電極）４１と第２金属管Ｐ２を接続する接続線４０に電圧計４２を接続している。この電圧計４２は、ISO15589-1を満足する入力インピーダンスと計測レンジを備えている。
【００２６】
また、本発明の実施形態に係るカソード防食システムは、第１金属管Ｐ１の管対地電位を計測する管対地電位計測手段５を備える。管対地電位計測手段５は、基本的には第１金属管Ｐ１の管対地電位を計測することができればよいが、詳しいシステム構成としては、地上に設置した照合電極（例えば、飽和硫酸銅電極）５１と第１金属管Ｐ１を接続する接続線５０に電圧計５２を接続している。この電圧計５２は、ISO15589-1を満足する入力インピーダンスと計測レンジを備えている。
【００２７】
このようなシステム構成を備えたカソード防食システムを用いたカソード防食方法、或いは前述したカソード防食システムにおけるシステム条件の設定方法について以下に説明する。
【００２８】
第１金属管Ｐ１に接続された流電陽極（Ｍｇ陽極）１の発生電流を定電流制御手段２によって定電流制御した状態でボンド電流回路３をオン状態にすると、流電陽極１から発生する電流（カソード防食電流）は、その一部が第２金属管（鋳鉄管）Ｐ２に流入し、その残りが第１金属管（鋼管）に流入する。この際、流電陽極１から発生する電流のうち、どの程度が第２金属管Ｐ２に流入し（どの程度が第１金属管Ｐ１に流入し）、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２のカソード防食状態がどのようになっているかを把握することが、両管を適正にカソード防食する上で必要になる。
【００２９】
本発明の実施形態に係るカソード防食方法では、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測し、第２金属管Ｐ２の自然電位と計測されたインスタントオフ電位との差が基準値以上であるか否かで、第２金属管Ｐ２のカソード防食状態を把握する。第２金属管Ｐ２の自然電位と計測されたインスタントオフ電位との差は、流電陽極１の発生電流が第２金属管Ｐ２に流入したことによる第２金属管Ｐ２のカソード分極量になるから、このカソード分極量が基準値以上であることが分かれば、第２金属管Ｐ２のカソード防食状態を把握することができる。ここでの基準としては、最小１００ｍＶカソード分極を指標としたカソード防食基準を採用する。すなわち、第２金属管Ｐ２の自然電位と計測されたインスタントオフ電位との差が１００ｍＶ以上であるか否かで、第２金属管Ｐ２のカソード防食状態が適正であるか否かを判断する。第２金属管Ｐ２の自然電位と計測されたインスタントオフ電位との差が１００ｍＶ以上であるということは、第２金属管Ｐ２の腐食速度が自然腐食速度よりも一桁小さくなっていることを指す。
【００３０】
本発明の実施形態におけるカソード防食システムは、流電陽極１の発生電流を定電流制御した状態で、回路遮断手段３１によってボンド電流回路３をオフにすることで、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測していることに一つの特徴を有している。前述したシステム構成において、ボンド電流回路３をオフ状態にすると、流電陽極１の発生電流を定電流に保ち、第１金属管Ｐ１へのカソード防食電流の流入を継続させながら、第２金属管Ｐ２に流入するカソード防食電流を遮断させることができる。すなわち、第１金属管Ｐ１へのカソード防食を継続させながら、第２金属管Ｐ２へのカソード防食を一時的に停止させることができる。
【００３１】
仮に、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測するに際して、流電陽極１と第１金属管Ｐ１との接続を遮断して、流電陽極１からの発生電流自体を停止させたとすると、これによって第１金属管Ｐ１のカソード防食が妨げられることになり、また、ボンド電流回路３がオン状態（通電状態）でボンド電流が継続している状態では、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を適正に計測することができない。本発明の実施形態に係るカソード防食システムでは、これらの問題を解消して、第１金属管Ｐ１へのカソード防食を継続させながら、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を適正に計測することを可能にしている。
【００３２】
図２は、第２金属管Ｐ２におけるインスタントオフ電位の計測方法を説明する説明図である。同図は、縦軸が第２金属管Ｐ２の管対地電位を示し、横軸が経過時間を示したグラフであって、第２金属管Ｐ２の管対地電位の経時的な変化を示している。図において、Ａの電位は第２金属管Ｐ２がカソード防食されていない状態の電位（自然電位）、Ｂの電位は、前述したカソード防食システムを構築して、時間Ｔ１にボンド電流回路３をオン状態にした直後の電位、Ｃの電位はボンド電流回路３をオン状態にした後十分にカソード分極が進んだ状態の電位、Ｄの電位はＣの電位状態で時間Ｔ２にボンド電流回路３をオフにした直後の電位をそれぞれ示している。
【００３３】
図示のＡの電位からＢの電位に至る電位差或いはＣの電位からＤの電位に至る電位差は、照合電極を地上に設置して埋設管の管対地電位を計測していることによって生じるＩＲドロップであり、カソード防食電流Ｉと土壌抵抗Ｒの積からなる電位差である。インスタントオフ電位は、カソード分極が十分に進んだ状態の管対地電位（Ｃの電位）からＩＲドロップを差し引いた電位（Ｄの電位）として定義することができる。図示のＢの電位からＣの電位に至る電位差がカソード防食電流による第２金属管Ｐ２のカソード分極量であるが、ＩＲドロップを計測すること無しに第２金属管Ｐ２のカソード分極量を求めるために、十分にカソード分極が進んだＣの状態でボンド電流回路Ｐ２をオフにして、Ｄの電位で示されるインスタントオフ電位を計測し、既知のＡの電位（自然電位）と計測されたＤの電位（インスタントオフ電位）との差によって、第２金属管Ｐ２のカソード分極量を求めている。
【００３４】
第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測するには、カソード分極が十分に進んだ状態で、回路遮断手段３１の動作に対応して第２金属管Ｐ２の管対地電位を経時的にデジタル計測し、この経時的なデジタル計測によって得られる電位波形からインスタントオフ電位を求める。一例を示すと、デジタル計測のサンプリング間隔を０．１ｍｓｅｃとし、計測時間ｔｍを数ｓｅｃ程度とすることが好ましい。
【００３５】
インスタントオフ電位は、回路遮断手段３１をオフにして第２金属管Ｐ２に流入するカソード防食電流を遮断することで、第２金属管Ｐ２の管対地電位からＩＲドロップに当たる電位差を消失させ、第２金属管Ｐ２の復極が始まる時点の電位によって特定することができる。図２において、計測時間ｔｍで得られる電位波形は、ＩＲドロップの消失が管対地電位のプラス側への急峻な変化によって示され、その後の第２金属管Ｐ２の復極が緩やかな管対地電位のプラス側への変化によって示される。回路遮断手段３１をオフにした後に生じる第２金属管Ｐ２の管対地電位の変化には、ボンド電流回路３に含まれる一次遅れ要素（ロー・パス・フィルタのコンデンサ等）や回路遮断手段３１を半導体リレーによって構成した場合に生じる動作遅れの影響などが含まれるので、どの時点での第２金属管Ｐ２の管対地電位をインスタントオフ電位に当てるかを決めるのが困難な場合がある。本発明の実施形態では、計測時間ｔｍで得られる電位波形の変化によって第２金属管Ｐ２の復極が始まる時点の電位を把握することで、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を明確に特定することができる。
【００３６】
一方、第１金属管Ｐ１のカソード防食状態を把握するには、従来公知のように、管対地電位計測手段５によって第１金属管Ｐ１の管対地電位を計測する。そして、第１金属管Ｐ１の管対地電位がカソード防食電位よりマイナス側であるか否かで、第１金属管Ｐ１が適正なカソード防食状態にあるか否かを判断する。この際、第１金属管Ｐ１の管対地電位の計測は、ボンド電流回路３がオン状態のときに行う。ボンド電流回路３のオフ時には、ボンド電流回路３がオン状態のときに第２金属管Ｐ２に流入していた電流が第１金属管Ｐ１側に流れ込むことになるので、通常のカソード防食状態より防食電流が増加状態になっている。通常のカソード防食状態の適否を判断するには、このように防食電流が増加状態を避けて、ボンド電流回路３のオン状態で第１金属管Ｐ１の管対地電位を計測することが必要になる。
【００３７】
図３は、本発明の実施形態におけるカソード防食システムのシステム条件を設定するフローを示した説明図である。前述したカソード防食システムの条件設定を行うには、先ず、定電流制御手段２の定電流値とボンド電流調整手段３０の起動電圧を初期設定した状態で、ボンド電流回路３をオン状態にして、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２に対してカソード防食を行う。第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２に対して所定時間カソード防食を行った後、ボンド電流回路３のオン状態を維持して、管対地電位計測手段５によって第１金属管Ｐ１の管対地電位を計測する（Ｓ１）。そして、計測した第１金属管Ｐ１の管対地電位がカソード防食基準に合格しているか否かを確認する（Ｓ２）。
【００３８】
第１金属管Ｐ１の管対地電位がカソード防食基準に合格していることは、当初のシステム設計の大前提であるが、計測した第１金属管Ｐ１の管対地電位がカソード防食基準に合格していない場合は（Ｓ２；ＮＯ）、流電陽極１の発生電流の設定やボンド電流調整手段の起動電圧の設定等を含めた基本設定変更を行って、第１金属管Ｐ１の管対地電位がカソード防食基準に合格するような対策を講じる（Ｓ３）。
【００３９】
第１金属管Ｐ１の管対地電位がカソード防食基準に合格していること確認した後（Ｓ２；ＹＥＳ）、回路遮断手段３１を動作させてボンド電流回路３をオフ状態にすることで、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測する（Ｓ４）。そして、第２金属管Ｐ２の自然電位と計測した第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位との差によって求められる第２金属管Ｐ２のカソード分極量が、基準値（１００ｍＶ）以上で有るか否かを確認する（Ｓ５）。第２金属管Ｐ２の自然電位は既知の値として予め演算手段に登録しておくことができる。
【００４０】
第２金属管Ｐ２のカソード分極量が基準値（１００ｍＶ）以上でない場合には（Ｓ５；ＮＯ）、システム条件の設定変更が必要になり、ボンド電流調整手段の起動電圧と流電陽極１の発生電流の一方又は両方の再設定を行う（Ｓ６，Ｓ７）。そして、再び、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測して（Ｓ４）、第２金属管Ｐ２のカソード分極量が基準値（１００ｍＶ）以上で有るか否かを確認する（Ｓ５）。第２金属管Ｐ２のカソード分極量が基準値（１００ｍＶ）以上である場合には（Ｓ５；ＹＥＳ）、システム条件の設定を完了し、その設定された条件で第１金属管Ｐ１及び第２金属管Ｐ２に対するカソード防食を継続する（Ｓ８）。
【００４１】
このようなカソード防食方法によると、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２のカソード防食状況を設定期間毎に点検することができる。設定期間毎の点検時には、第１金属管Ｐ１の管対地電位を計測すると共に、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測し、第１金属管Ｐ１の管対地電位がカソード防食基準に合格しているか否か、第２金属管Ｐ２のカソード分極量が基準値（１００ｍＶ）以上であるか否かを確認する。第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２のカソード防食状態が基準に適合していない場合は、図３に示したフローに従ってシステム条件の設定変更を行い、カソード防食状態を適正な状態にするための対策を講じる。
【００４２】
また、設定期間毎の点検で、第２金属管Ｐ２のインスタントオフ電位を計測した場合に、第２金属管Ｐ２の自然電位と計測したインスタントオフ電位との差、すなわち、第２金属管Ｐ２のカソード分極量が基準値（１００ｍＶ）以上になっている場合には、カソード分極量の大きさを考慮して流電陽極１の発生電流を低下させる。このように流電陽極１の発生電流を必要最小限に抑制することで、流電陽極１や定電流制御手段２の直流電池（乾電池）の寿命を延ばすことができると共に、流電陽極１の周囲に存在する他の埋設金属構造物に対する直流干渉のリスクや第１金属管Ｐ１及び第２金属管Ｐ２に対する過防食のリスクを低減することができる。設定期間毎の点検で流電陽極１の発生電流を見直し、必要且つ十分な発生電流に設定することが好ましい。
【００４３】
更に、設定期間毎の点検では、ボンド電流回路３に直列接続されているボンド電流計測手段３２によってボンド電流回路３を流れる電流（ボンド電流）を計測することで、より詳細なカソード防食の状態を把握することができる。ボンド電流計測手段３２によって計測されたボンド電流は、流電陽極１から発生しているカソード防食電流の中で第２金属管Ｐ２に流入したカソード防食電流の値を示している。また、流電陽極１において定電流値に設定されている発生電流の値からボンド電流計測手段３２によって計測されたボンド電流の値を差し引いた値が、第１金属管Ｐ１に向けられるカソード防食電流の値を示している。したがって、ボンド電流計測手段３２によって計測されたボンド電流を把握することで、流電陽極１から発生するカソード防食電流の何％が第２金属管Ｐ２に流入し、残りの何％が第１金属管Ｐ１に振り分けられるかを把握することができ、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２がどのような状態でカソード防食されているかを詳細に把握することができる。ボンド電流計測手段３２のシャント抵抗の大きさは、その大きさによって第２金属管Ｐ２に流入するカソード防食電流の大きさが決まるので、できるだけ小さくする方が好ましい。一例としては、シャント抵抗を０．１Ωに設定する。
【００４４】
以上説明したような本発明の実施形態に係るカソード防食方法又はカソード防食システムによると、鋼管と鋳鉄管のような異種金属管が接続された埋設金属パイプラインに対して、一つのカソード防食電流発生源によって効果的にカソード防食を行うことができ、絶縁継手ＩＪを介して接続される第１金属管Ｐ１（例えば歴青質塗覆装鋼管）と第２金属管Ｐ２（例えば塗覆装無しの鋳鉄管）をそれぞれ適正なカソード防食基準の下で管理することができる。
【００４５】
第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２のそれぞれに適正なカソード防食基準を適用して、接地抵抗がより高い第１金属に接続した流電陽極１によって両管をカソード防食するので、流電陽極１から発生するカソード防食電流を必要且つ十分に設定することが可能になる。これによって、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２に対する過防食を防止することができるだけでなく、流電陽極１や定電流制御手段（乾電池外電）２の寿命を延ばすことができ、更には、周辺の埋設金属構造物に対する直流干渉リスクを低減することができる。
【００４６】
カソード防食電流発生源として流電陽極（Ｍｇ陽極）１を用いているので、第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２から近い位置でカソード防食電流を発生させることができる。これによって、流電陽極１から塗覆装のない第２金属管Ｐ２に多くのカソード防食電流が流入している状況下であっても、流電陽極１と第２金属管Ｐ２との間に他の埋設金属構造物が存在することがなく、これによっても他の埋設金属構造物に対する直流干渉リスクを低減することができる。
【００４７】
本発明の実施形態によると、絶縁継手ＩＪを介して接続される第１金属管Ｐ１と第２金属管Ｐ２に対して、絶縁継手ＩＪの近くにカソード防食システムを設置することができる。これにより、第２金属管Ｐ２は、絶縁継手ＩＪの近傍における管対地電位が絶縁継手ＩＪから離れたところでの管対地電位よりマイナス側の値になって絶縁継手ＩＪ側に向かう管内電流を発生させる。この管内電流によって第２金属管Ｐ２の絶縁継手ＩＪから離れたところから電解質に流出する電流を排除でき、第２金属管Ｐ２全体の腐食リスクを防止することができる。そして、第２金属管Ｐ２からボンド電流回路３を介して第１金属管Ｐ１に流入した電流は、絶縁継手ＩＪの近くに接続された流電陽極１から流出することになるので、第１金属管Ｐ１から電解質に流出する電流を排除でき、第１金属管Ｐ１全体の腐食リスクも併せて低減することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１：流電陽極（Ｍｇ陽極），１０：接続線，
２：定電流制御手段（乾電池外電）
３：ボンド電流回路，
３０：ボンド電流調整手段，３０Ａ：ダイオード，３０Ｂ：コイル，
３０Ｃ：電源用保安器，３０Ｄ：バリスタ，
３１：回路遮断手段，
３２：ボンド電流計測手段（シャント抵抗），
４：インスタントオフ電位計測手段，
４０：接続線，４１：照合電極（飽和硫酸銅電極），４２：電圧計，
５：管対地電位計測手段，
５０：接続線，５１：照合電極（飽和硫酸銅電極），５２：電圧計，
Ｐ１：第１金属管（鋼管），Ｐ２：第２金属管（鋳鉄管）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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