Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
事項	前年度予算額	平成30年度予算額(案)	比較增△減額	備考
(2)海洋·極域	百万円	百万円	百万円
37,607	37,328	△279	(29年度補正予算案988百万円)

概要：海洋科学技術は、地球環境問題や災害への対応、資源開発といった我が国が直面する課題と密接な関連があることを踏まえ、関係省庁や研究機関、産業界と連携を図りながら、海洋・地球科学技術分野の調査観測及び研究開発を推進する。

## 国土強靭化に向けた海底広域変動観測

地球深部探査船「ちきゅう」や海底広域研究船「かいめい」等を活用し、海底地殻変動を連続かつリアルタイムに観測するシステムを開発・整備するとともに、海底震源断層の広域かつ高精度な調査を実施する。また、新たな調査・観測結果を取り入れ、地殻変動・津波シミュレーションの高精度化を行う。

(参考：29年度補正予算案)

・傾斜変動観測装置の整備（360百万円）

◆統合的海洋観測網の構築

2,642百万円（3,096百万円）

漂流フロートによる全球的な観測、係留ブイによる重点海域の観測、船舶による詳細な観測等を組み合わせ、統合的な海洋の観測網を構築するとともに、得られた海洋観測ビッグデータを基に、革新的な海洋・大気環境予報システムを構築する。

(参考：29年度補正予算案)

・海洋観測機器の整備（628百万円）

◆北極域研究の戦略的推進（北極域研究船の推進を含む）

1,100百万円（1,027百万円）

地球温暖化の影響が最も顕著な北極をめぐる諸課題に対し、我が国の強みである科学技術を活かして貢献するため、国際共同研究の推進等に取り組む。また、海水下の観測を可能とする自律型無人探査機に係る技術開発を推進するとともに、研究のプラットフォームとなる北極域研究船を推進する。

## 南極地域観測事業

#### 5. 064百万円（4.507百万円）

地球環境変動の解明に向け、地球の諸現象に関する多様な研究・観測を推進する。また、南極観測船「しらせ」による南極地域(昭和基地)への観測隊員・物資等の輸送等を実施するとともに、そのために必要な「しらせ」及び南極輸送支援へリコプターの保守・整備等を実施する。

## <参考：復興特別会計>

◇東北マリンサイエンス拠点形成事業 645百万円（707百万円）

大槌町、女川町の拠点を中心として、関係自治体・漁協と連携し、震災により激変した東北沖の漁場を含む海洋生態系を明らかにするなど、被災地の水産業の復興のための調査研究を実施する。
事項	前年度予算額	平成30年度予算額(案)	比較增△減額	備考
(3)原子力	百万円	百万円	百万円	[29年度補正予算案4,018百万円]
148,089	147,813	△275
○概要:原子力が抱える課題に正面から向き合い、原子力の再生を図るため、エネルギー基本計画等に基づき、高温ガス炉に係る国際協力を含めた原子力基盤技術や供用促進、人材育成の基盤の維持・発展を着実に進める。また、東京電力(株)福島第一原子力発電所の安全な廃止措置等に求められる研究開発基盤の強化のため、国内外の英知を結集した先端的技術研究開発及び人材育成、原子力の安全研究、高速炉や加速器を用いた放射性廃棄物の減容化・有害度低減のための研究開発等を着実に進めるとともに、原子力施設の安全確保対策を行う。また、被災者の迅速な救済に向けた原子力損害賠償の円滑化等の取組を実施する。
◆原子力の基礎基盤研究とそれを支える人材育成	4,763百万円(4,725百万円)
固有の安全性を有し、水素製造を含めた多様な産業利用が見込まれる高温ガス炉に係る国際協力を含めた研究開発を推進するとともに、新たな原子力利用技術の創出に貢献する基礎基盤研究を着実に実施する。また、大学や産業界との連携を通じた原子力施設の供用促進や次代の原子力を担う人材の育成を着実に推進する。	1,533百万円(1,273百万円)
·高温ガス炉に係る研究開発	1,533百万円(1,273百万円)
·「もんじゅ」サイトを活用した試験研究炉に関する調査・検討	20百万円(11百万円)
·原子力の研究開発及び人材育成の基盤強化に向けた取組	228百万円(208百万円)
◆「東京電力(株)福島第一原子力発電所の廃止措置等研究開発の加速プラン」の実現
4,426百万円(4,776百万円)
東京電力(株)福島第一原子力発電所の安全かつ確実な廃止措置に資するため、日本原子力研究開発機構廃壓図際共同研究センターを中核とし、廃壓現場のニーズを一層踏まえた国内外の研究機関等との研究開発・人材育成の取組を推進する。
(参考:29年度補正予算案)
·東京電力(株)福島第一原発の廃炉の加速に資する福島研究開発に係る整備(550百万円)
◆原子力の安全性向上に向けた研究	1,946百万円(2,057百万円)
軽水炉を含めた原子力施設の安全性向上に必須な、シビアアクシデント回避のための安全評価用のデータの取得や安全評価手法の整備、材料照射試験等を着実に実施する。
(参考:29年度補正予算案)
·放射性物質の漏えい等の対策に係る施設更新(278百万円)
◆核燃料サイクル及び高レベル放射性廃棄物処理処分の研究開発	38,278百万円(36,078百万円)
「もんじゅ」については、平成29年12月に原子力機構が原子力規制委員会に提出した廃止措置計画等に基づき、安全、着実かつ計画的に廃止措置を実施する。また、エネルギー基本計画(平成26年4月11日閣議決定)や未来投資戦略2017(平成29年6月9日閣議決定)等に従い、高レベル放射性廃棄物の大幅な減容や有害度の低減に資する研究開発等を推進する。
·安全確保を最優先とした高速増殖炉「もんじゅ」の廃止措置に係る取組
17,898百万円(17,898百万円)
◆原子力施設に関する新規制基準への対応等、施設の安全確保対策	10,739百万円(13,750百万円)
原子力規制委員会からの指示等を踏まえ、新規制基準への対応を行うとともに、原子力施設の老朽化対策等着実な安全確保対策を行う。
(参考:29年度補正予算案)
·原子力施設の安全確保対策等(3,191百万円)
<参考:復興特別会計>
◇東京電力(株)福島第一原子力発電所事故からの環境回復に関する研究	2,832百万円(3,145百万円)
東京電力(株)福島第一原子力発電所事故により放射性物質で汚染された環境の回復に向けて、効果的な除染技術の開発や放射性物質の環境動態予測・移行抑制技術の開発等を実施する。
◇原子力損害賠償の円滑化	4,047百万円(4,456百万円)
被害者を迅速に救済するため、「原子力損害賠償繳争審査会」による指針の策定や「原子力損害賠償繳争解決センター」による和解の仲介等、迅速・公平かつ適切な原子力損害賠償の円滑化を図る。
電気ヒーターの上に座布団を置く

A Japanese style cushion was placed on an electric heater.

## 小型の電気ヒーターを座布団で覆った際の様子

(a) 通常のデジタルカメラで撮影した画像

(b) から (d) 左 通常のデジタルカメラで撮影した画像

右 熱画像

電気ヒーターの出力：200W 本文 27 ページ参照

Pictures and thermal images taken in an experiment in which Japanese style cushion was heated from below by an electric heater.

Power of the electric heater was 200 W.

(a) A picture taken by a digital camera.

(b), (c), (d) Left: Pictures taken by a digital camera.

Right: Thermal images taken by a thermal imaging camera. See also page27.
再燃に関する実験で使用した装置

左壁を模擬した実験装置 右天井を模擬した実験装置 本文29ページ参照

Experimental setup used for a study on prevention of rekindling.

Left: Experiments assuming that heat source was hidden inside walls.

Right: Experiments assuming that heat source was hidden inside ceilings. See also page29.

## 壁を模擬した実験装置の熱画像

左加熱開始から6分後、手掌部で壁を触っても熱を感じない

中加熱開始から9分後、手掌部で壁を触ると熱を感じる

右 加熱開始から12分後、手掌部を壁に近づけると熱を感じる 本文30ページ参照

Change of thermal images taken in experiments assuming that heat source was hidden inside walls. Left: The thermal image was taken 6 minutes after switching on the heater. Temperature rise was not felt by touching on the surface though temperature rise was seen in the thermal image.

Middle: The thermal image was taken 9 minutes after switching on the heater. Temperature rise was felt by touching on the surface.

Right: The thermal image was taken 12 minutes after switching on the heater. Temperature rise was felt by approaching a hand without touching. See also page30.

2階の外壁

1 階天井裏

鎮圧後の木造住宅で撮影した熱画像 本文 33 ページ参照

Thermal images of a wooden house taken after the fire was declared under control.

Left: The thermal image of exterior wall of the second floor.

Right: The thermal image of the space between the first floor and the second floor. See also page33.
## 目次

技術報告

石油タンク底板で生じる腐食・劣化及びその評価方法

德武 皓也 ……(1)

平成 28 年 (2016 年) 熊本地震後に発生した火災の概要

鈴木 恵子、篠原 雅彦 ……(11)

平成 28 年 (2016 年) 熊本地震での出火件数と出火率

篠原 雅彦 ……(18)

熱画像を活用した再燃火災の発生防止に関する研究

鈴木 健 ……(26)

所外発表論文

……(37)
## — Contents —

[Technical Report]
Corrosion and Degradation of Bottom Plate of Oil Strage Tank and their Evaluation Methods
Koya Tokutake …… 1

Summary of Fires in the 2016 Kumamoto Earthquake and Countermeasures
Keiko Suzuki and Masahiko Shinohara …… 11

The Number and Rate of Fire Outbreak Following the 2016 Kumamoto Earthquake
Masahiko Shinohara …… 18

A Study on Prevention of Rekindling by Using Thermal Imaging Camera
Takeshi Suzuki …… 26

[Research Papers Presented in Other Journals or Proceedings]
…… 37
技術報告

# 石油タンク底板で生ずる腐食・劣化及びその評価方法

德武皓也

(平成29年2月13日 受理)

石油タンク底板で生ずる腐食・劣化及びその評価方法についてまとめた。石油タンクの危険物流出事故は近年増加傾向にあるとともに、流出事故要因の半数以上は腐食に起因するものである。底板裏面(外面)で生ずる鋼板腐食及びその評価手法である板厚測定について概説した。底板内面に滞留する水溶液の組成分析の結果に基づき、その腐食環境について考察した。内面防食用の重防食塗装の特徴とその施工方法について説明した。インピーダンス法を用いた実タンク底板内面塗膜の定量的な健全性診断方法について示した。既往調査研究のインピーダンスデータを整理し、インピーダンス法の底板内面塗膜の経年劣化評価に関する課題について述べた。

### 1. はじめに

資源に乏しい国である日本は、エネルギー資源のほとんどを輸入に依存している。資源エネルギー庁のエネルギーに関する統計 $ ^{1} $ によれば、平成26年度における国民生活や経済活動に必要な一次エネルギーの自給率は6%であったことが報告されている。また、一次エネルギー国内供給に占める化石エネルギーの割合は、石炭25.5%、天然ガス25.2%、石油41.4%であって、石油の比率が比較的高い。従って、石油を貯蔵するため多くのタンクが必要である。

平成27年度までの容量別屋外タンク貯蔵所数の調査 $ ^{2)} $ によれば、日本の屋外タンク貯蔵所（以降、石油タンクと呼ぶ）は、約63,000基設置されており、その中で容量1,000klを超える大型の石油タンクはおよそ7,400基ある。このよう

に多くの石油タンクが現存しているが、これらの半数以上は建設されてから30年以上経過しているタンクであるため、それらの高経年化が今後の課題と考えられる。平成元年～平成27年までの石油タンクで生じた流出事故の推移 $ ^{3-7)} $ を図1に示す。ばらつきはあるものの、流出事故の数は近年増加傾向にあることが本図より読み取れ、施設経年化の影響が示唆される。次に、平成27年に発生した石油タンクにおける要因別の危険物流出原因の件数を図2に示す $ ^{8)} $ 。本図から、石油タンクでの流出原因の半数以上が腐食疲労等経年劣化に起因したものであることが分かる。以上のことから、今後益々進行すると思われるタンクの経年劣化の診断と危険物流出事故の主たる原因である腐食の防止や評価は、石油タンクの安全な運用のため欠かせない。

石油タンク本体の概略図を図3に示す。石油タンクは、主として底板と側板およびアニュラ板で構成される溶接鋼構造物であって、アスファルトやオイルサンドからなる基礎上に設置される。底板と側板の継ぎ手部やその近傍には大きな応力が生じるため、板厚の厚い側板やアニュラ板が採用される。また、本解説には直接関係しないが、風圧による外圧座屈防止のため、円周方向には強め輪（トップアングル・ウインドガーダ）が補強として溶接される。本報で記す石油タンク底板に関して、危険物等及び基礎と接する底板・アニュラ板を底板の「内面」及び「裏面」と呼び、それぞれ区別する。

石油タンクでは、タンクの容量や設置年数に基づいた定期点検が義務づけられており、特に底板の経年劣化や腐食

図1 石油タンクにおける危険物流出事故の推移
の入念な検査が行われる。タンク底板の材料には一般的な鋼材（SS400 鋼板）が用いられており、腐食が生じるのは、タンク基礎と接している裏面と底部に水分が滞留する内面といえる。近年は底板内面にコーティングが施工されるケースも多く、その場合の鋼板腐食は主として底板裏面で生じると想定される。そのため、裏面腐食に起因した板厚の減少を評価することが必要といえる。一方底板内面では、施工されたコーティングが防食性を保っていれば、鋼材の著しい腐食は生じないと思われるものの、長期供用によるコーティング自体の経年劣化進行が懸念される。コーティングの経年劣化によって危険物貯蔵中にその防食性が損なわれ、終局的に塗膜下での腐食が発生・進行すれば、危険物流出事故につながりかねないから、コーティングの寿命評価も重要と考えられる。

本報では、石油タンク底板で生ずる腐食・劣化とその評価方法の現状と課題について概説する。

図２ 平成27年に石油タンクで生じた危険物流出事故の要因

図3 石油タンク本体の概略図

### 2. 腐食を防ぐ意義

鉄鋼材料は安価かつ加工性が良好であって、橋梁、パイプライン、石油タンク等、我々の身の回りで幅広く使用される金属の一つである。しかし、酸素や水がある環境下で鉄鋼材料をそのまま使用すれば必ず腐食が生ずる。このような金属の腐食を防ぐことには3つの意義 $ ^{11} $ があると考えられる。

一つ目は経済的な意義であり、金属材料の腐食が生じることによる価値の損失を軽減することといえる。日本では、腐食に起因した防食や構造物補修にかかる直接的な費用と定義される「腐食コスト」の大規模な調査が過去に2度行われている $ ^{9} $ 。腐食コストの調査方法には2種類あって、一つは防食に用いる材料の生産・製造費と防食施工費を単純積算するUhlig方式、もう一つは、様々な産業分野に対してアンケート調査や訪問調査を行い、防食や補修にかかった金額を詳細に積み上げていくHoar方式である。それらの調査の結果、1997年度の腐食コストはUhlig方式での積算で約3.9兆円、Hoar方式での積算で約5.3兆円もの莫大な費用であったことが示されている。これらの方式は、積算仮定や調査状況によって金額が異なってくるものであるが、いずれにせよ非常に高額といえる。また、上述のような腐食対策に必要な直接的損失に加え、実際は工場の操業停止や石油タンクからの内容物流出によってそれが使い物にならなくなるといった、間接的損失があることを踏まえると、腐食が社会に与える損害は計り知れない。

二つ目は安全性向上、つまり、腐食による事故を未然に防ぐことで物的・人的被害を抑制することである。腐食による鋼材板厚の減少や孔食によって鉄の環境強度が低下するとともに、地震動等に起因した応力負荷が重なれば破損の可能性は高まると想定される。日本海中部地震で生じたタンク側板からの危険物流出事故事例では、腐食によって生じた腐食溝が側板破損の一要因であったことが示唆されている $ ^{10} $ 。さらに、このような破損が作業中などに起これば、重大な事態につながることも否定できない。

三つ目は資源の保存であって、地球上にある限られた金属材料を如何に長く使っていくかという観点である。先述の通り、日本には多くの石油タンクが現存しているが、これらは高度経済成長期に建設最盛期を迎えたため、30年以上に亙って供用されているものが多い状況にある。現在の経済状況を踏まえると、新たな鋼構造物の建設が著しく増えるとは考えにくいから、現存する施設を適切に維持管理することで資源の有効活用を図ることは、大変意義が高いといえよう。

### 3. 腐食の原理 $ ^{17)} $

腐食は様々な形態があるが、ここでは中性・自然環境下での一般的な鋼板の腐食について概説する。中性環境(pH7近傍)で腐食を引き起こす主たる要因となるのは、“酸素”と“水”である。図4に、鉄が中性水溶液に曝された状況で生ずる腐食の概念図を示す。本図に示したように腐食は、
アノードおよびカソードの2つの反応が同時に生じることで進行していくことが知られている。アノード反応は、鉄イオン $ Fe^{2+} $ が鉄素地から水溶液中に放出されるものをいう。このとき、同時に金属中に放出される電子 $ e^{-} $ と溶存酸素 $ O_{2} $ が、アノード反応が生じる箇所以外の金属表面で反応し、水酸化物イオン $ OH^{-} $ を水溶液中に放出する。これがカソード反応である。このようにして、水溶液と金属中で電流経路が形成されるように生じる反応が、電気化学的に進行する金属の腐食である。

$$ \mathrm{Fe}\rightarrow\mathrm{Fe}^{2+}+2\mathrm{e}^{-} $$

カソード反応 $ (1/2) $ O_{2} + H_{2}O + 4e^{-} → 4OH^{-}

図４ 鋼板で生ずる一般的な腐食反応の概念図

### 4. 石油タンク底板裏面の腐食

底板の裏面は盛土上に敷設されたアスファルトサンドもしくはオイルサンドに接している。特に側板直下の底板やアニュラ板は、底板の張り出し部と犬走りアスファルトの隙間から水が侵入するため、腐食が起こりやすい³)。腐食を防止する手段としては図5に示したように、犬走り部とアニュラ板張り出し部の間に雨水侵入防止のためのシールを施すことが有効である。また、厳しい腐食環境が想定される場合は、電気防食が併用されることがある。電気防食は、石油タンクから外部の金属板に向かって強制的に電流を流すことで外部金属板をアノードに、石油タンクの鋼材をカソードにすることで防食する方法といえる。概念図を図6に示す。電気防食の方法としては、鉄よりもイオン化傾向が高いアルミニウム(Al)やマグネシウム(Mg)といった金属を接続する流電陽極法(図6左)と直流電源装置を用いて電流経路を形成させる外部電源法(図6右)がある¹²)。なお、土壤中における外部電源法の電極としては、黒鉛や鉄がよく用いられる¹¹)。

先にも述べた通り、鋼材の腐食は主としてタンク裏面にて生ずると考えられる。このような石油タンク底板裏面腐食を評価するための検査方法として、鋼材板厚の定点測定や連続板厚測定が行われている。定点測定では、超音波式の板厚計によって、板1枚辺り数点の板厚を測定し、建設時の公称板厚との差を腐食量(底板が腐食によって減肉した値)として評価する。ただし、当該方法でサンプリングでき

図５ 雨水侵入防止シール

図6 電気防食の概念図
るのは高々1 cm²程度の面積であるから、測定値がそのまま腐食の最大量を示すものではないことに留意する必要がある。このような定点データから底板裏面で起こる最大の腐食を予測するための統計的手法に関する既往研究が報告されている $ ^{13,14} $ 。一方で連続板厚測定は、超音波もしくは電磁気を用いてタンクの板厚を全面にわたって測定する方法である $ ^{15} $ 。後者を適切に用いれば、底板全体の腐食量を正確に把握することができると考えられる。平成23年には、連続板厚測定法を用いて測定した板厚減少量が、一定の基準を示し、かつ保安のための措置を講じているものについて、開放周期を延長できるように規定の改正がなされている $ ^{16} $ 。

### 5. 石油タンク底板内面を取り巻く腐食環境

石油タンク底板内面には、貯油のほかに水分（ドレン水）が滞留しやすいことが知られている。このドレン水は、元来油内に含まれている水分や浮き屋根式では雨水侵入によるものに由来する $ ^{12} $ 。図7に原油タンクのドレン水を約1年にわたり、1ヶ月間ごと分析した結果を示す。本表からドレン水のpHはほぼ中性であり、溶存酸素と塩化物イオンが含まれていることがわかる。一般的な海水中の溶存酸素は5-10 ppm程度 $ ^{17} $ 、塩化物イオン濃度は19,000 ppm程度 $ ^{18} $ であり、それらとほぼ同等に含まれているケースもあるといえ、腐食を引き起こすには十分である。一方、海水中の硫酸イオンは数千ppm含まれている場合もあり $ ^{19} $ 、それと比べると表に示した値は少ないといえる。ただし、溶存酸素が少ない嫌気性環境では硫酸塩還元菌による硫化水素発生に起因した腐食が生ずることが知られている $ ^{20} $ から、微生物腐食(Micorobiologically Influenced Corrosion)が起こる可能性も留意する必要がある。これらのことから石油タンク底板内面は、腐食性が高い水溶液に常に曝される腐食が生じやすい環境と考察される。既往研究を参照すると、底板内面の最大腐食速度は概ね0.2～0.3 mm/yearであることが報告されている $ ^{12} $ 。中性海水における炭素鋼の腐食速度は0.1～0.2 mm/yearといわれている $ ^{17} $ から、底板内面の腐食速度はそれと同程度もしくはやや大きい。また、国家石油備蓄タンクを中心に貯蔵されている原油に関していえば、その底部には水分、ロウ分、砂・鉄さび・塩などで構成される粘性

pH;	6.7-7.3
溶存酸素(ppm);	0.1-4.5
塩化物(ppm); 2,485-15,760
硫酸(ppm);	2.0-83.0

$ ^{*} $ Results of the monthly composition analysis over 1 year.

が高い堆積物であるスラッジがドレン水とともに滞留する $ ^{12} $ 。スラッジ直下の底板は酸素が供給されにくい（拡散しにくい）ため、図4に示した酸素消費型のカソード反応よりもアノード反応が生じやすい。さらに、アノード及びカソードは必ず対となる反応であるから、スラッジ直下でアノード反応が選択的に起これば、スラッジの無いドレン水と接した底板でカソード反応が生じるようになる。このような場所による溶存酸素濃度の違いに起因した腐食形態は、通気差電池腐食と呼ばれる。通気差電池腐食による腐食速度は、スラッジ堆積状況やドレン水中の溶存酸素濃度によって変わるため、定まった値は得られていないが、土壤中の配管においては、条件によって0.3～0.5 mm程度の深さの孔食が1年でできると推定されている $ ^{21} $ 。すなわち、底板内面で生ずる最大腐食深さは先に示した0.2～0.3 mm/yearより大きいことも想定される。以上のことから、底板内面で生ずる腐食に対する十分な措置を行う必要があるといえる。この措置として有望な方法がコーティングの施工であり、これについて次節で触れる。

### 6. コーティングの施工とその健全性診断

素地鋼板を腐食環境から遮断し、耐久性を向上させることを目的として、石油タンク底板内面には、有機コーティングが施されるようになった。古くは、タールエポキシ、ウレタン樹脂コーティングが使用されていたが、徐々に不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ビニエエステル樹脂を用いたフレークコーティングへと転換してきた。近年では、ほとんどの日本の国家石油備蓄タンクにおいて、環境遮断性・耐薬品性・機械的強度・耐熱性に優れるビニエエステル樹脂系ガラスフレークコーティングが施されている。

ビニルエステル樹脂系コーティングは、耐酸性、耐アルカリ性、耐溶剤性のバランスが取れた耐食性に優れる仕様といわれている $ ^{22)} $ 。当該コーティングは、図8に示した塗膜主成分であるビニルエステル樹脂をスチレン等の溶剤に溶解分散させ、有機過酸化物を加えることで作製される。これによって、末端に含まれたビニル基の二重結合が開裂するとともに活性化し、当該箇所がスチレン等の重合溶剤も巻き込みながら結合することで、3次元の網目構造が形成される。このとき有機過酸化物は、末端ビニル基の反応性を高める役割をしている。これらをより厳密にいえば、末端ビニル基では活性が高いラジカル種の形成によって架橋が進行するラジカル重合が生じている。

ガラスフレーク含有のコーティングは、石油タンク以外にも、パイプライン、化学薬品設備、飛沫帯、船の水線部といった厳しい腐食環境に用いられている $ ^{23} $ 。ガラスフレーク自体は、コーティングの機械的強度や耐熱性を高めるといった機能に加えて、環境遮断性を向上させる役割を持つ。すなわち、積層されたガラスフレークによって、コーティング内の水やイ
オンが侵入する経路が、極めて長い距離を迂回するように形成されるため、腐食活性種が素地に至るまでの期間を十分に長くすることができる。

石油タンク底板内面に施工されるビニルエステル樹脂系ガラスフレークコーティングは、下塗り、中塗り、上塗りの3層からなる塗膜仕様である。まず素地金属に対してサンドブラストによる下処理 (ISO Sa2 1/2 以上) を行った後、刷毛・ローラーでガラスフレークが含まれていない塗膜(プライマー)を下塗りとして50 μm程度塗布する。その後、塗膜中にガラスフレークが17～25 wt.%含まれた中塗り・上塗り塗装をエアレススプレーで各層300～400 μm程度塗布する。なお各工程を行った後は、十分に乾燥させた上で次工程を行っている。プライマー塗装に刷毛・ローラー塗りを採用しているのは、当該方法であれば塗料を押し込みながら施工することが可能であって、それによって、下地処理後の素地に対してプライマーを十分に浸み込ませることで、塗膜/素地金属界面の密着力を確保することができるからである。現場では、溶接部・配管サポート廻り・狭隘部といった施工しにくい箇所に対して刷毛・ローラーの先行塗装を行い、その後、比較的容易に塗装できる領域に移行していくといったプロセスがとられている。一方で、エアレススプレーによる塗装は、刷毛・ローラー塗装と比べて、厚塗りができるとともに、施工速度も格段に早い。そのため、膜厚確保と現場施工時の効率の観点から、プライマー塗装後の中塗り・上塗りには、エアレススプレーでの施工が行われている。ただし、エアレススプレー塗装によって過度の膜厚となってしまえば、十分に硬化できないことに起因した不具合発生につながってしまうから、適切膜厚で施工することに留意しなくてはならない。

このようなビニルエステル樹脂系ガラスフレークコーティングが施工されて以来、大規模な危険物流出事故は20年以上に亘って報告されておらず、コーティングは石油タンク底板内面の腐食を十分に抑制してきたといって差し支えない。しかし、コーティングの環境遮断性は経年劣化により年々低下していくものであるから、その健全性・余寿命を定期検査時に見極めることは事故の未然防止のために重要な課題であると考えられる。

現状における石油タンク底板内面コーティングの健全性診断には、ピンホール、割れ、ふくれといった不具合を目視によって検出する外観検査が主として行われている。消防危第74号によれば、目視でのふくれ面積率が20％を超えてはならないと定められている $ ^{24)} $ 。目視外観検査は簡易な手法である一方、検査員のスキル依存性が高い定性的な評価といえる。また目視で不具合が見られない箇所において、仮にコーティングの環境遮断性が大きく低下していれば、次回開放時点よりも早期にふくれが発生し、その状況で長期間供用される可能性もある。従って、目視外観検査に加えて、コーティングの環境遮断性の定量的な評価方法を併用することで、底板内面コーティングの健全性をこれまで以上に高度に診断できると考えられる。

### 7. コーティング環境遮断性評価のためのインピーダンス法

有機コーティングの環境遮断性を定量的に評価する手法として、電気化学インピーダンス分光法 (Electrochemical impedance spectroscopy: EIS、本報ではこれ以降インピーダンス法と呼ぶ) が様々な研究で用いられている $ ^{25-27} $ 。この方法は、測定対象 (Zx) にある周期 (周波数) を有する交流電圧 (V) を印可し、それに対する交流電流 (I) を検出することで、電気の流れにくさに相当するインピーダンス特性を評価するものである。図9に概略図を示す。代表的なインピーダンス特性としては、交流抵抗 |Z| と位相角θが挙げられる。本図に示したような変調する電圧と電流の特性において、振幅比から (1) 式のように交流抵抗 |Z| を、波形のずれから位相角θを求めることができる。

$$ |Z|=\frac{\Delta V}{\Delta I} $$

例えば、水溶液に浸漬させた有機コーティングのインピーダンスの時間変化を追跡した場合、インピーダンス |Z| が小

図8 ビニルエステル樹脂の化学構造式
さくなれば、電気が流れやすくなったということだから、環境遮断性が低下したと判断できる。一方、位相角θは、環境遮断性低下とともにθ=-90°から0°に向かって変化する。すなわち、理想的なコーティングは水溶液と素地金属の接触を防ぐ絶縁体の役割をしているため、位相角θはθ=-90°というコンデンサの電気的性質に近い特徴を示すが、水分侵入によって漏れ抵抗成分（コンデンサと並列に接続された抵抗成分）の寄与が強くなれば、位相角θはθ=0°という理想抵抗体の電気的特性を反映し、増大する挙動を示す。

インピーダンス法は、非破壊検査であるとともに、検査データを数値として得ることができる。また測定は、運搬が容易な装置で行えることから、比較的広範囲に亙るデータサンプリングが可能といえる。従って当該試験は、石油タンク底板内面コーティング環境遮断性の定量的評価として有望な方法であると考えられる。

## 8 ．石油タンク底板内面コーティングへのインピーダンス法の適用

インピーダンス法は、図10に示したような構成で石油タンク底板内面コーティングの定量的な環境遮断性の評価手法として一部用いられている。まず、導電性ペースト(5 wt.%カルボキシメチルセルロース(CMC) + 3 wt.% NaCl 水溶液)をコーティング上に塗布し、10 cm × 10 cm のアルミ箔を貼り付けることで電極を形成させる。なおインピーダンス法では、面積によって測定対象のインピーダンスの絶対値が変わるから、アルミ箔からはみ出した導電性ペーストを十分にふき取ることで面積を規定する。ペーストがコーティングに馴染むまでおよそ2時間以上放置した後、インピーダンス計測装置のケーブルの一方はアルミ箔に、もう一方は溶接線（鋼板のつなぎ目である溶接線は検査時にコーティングが剥離されている）に接続することで電気的な回路を構成し、アルミ箔貼り付け面のコーティングのインピーダンスZを測定する。計測装置内部ではインピーダンスブリッジ回路が組み込まれており、このブリッジ回路に任意の周波数の交流電圧を与え、並列等価回路抵抗Rp、並列等価回路容量Cpの値を可変調整し、電圧計で0 Vの平衡状態を得ることで、測定系のインピーダンスを決定する。コーティング環境遮断性の指標としては、周波数0.2、0.5、1 kHzの固定周波数におけるRpとCpに加えてtanδが用いられている。このtanδは、(2)式に示したようにRpとCpで定まる値として知られている $ ^{28)} $ 。

$$ \mathrm{t a n}\delta=\frac{1}{2\pi f C_{\mathrm{p}}R_{\mathrm{p}}} $$

fは交流電圧の周波数、δは損失角である。なお、δ=90°-θであるため、先述の位相角θと同じ情報を示す。本式からわかるようにtanδは、RpやCpとして得られるコーティングのインピーダンス情報を一つのパラメータとして集約したものであるから、このパラメータでの評価が有用と考えられる。特にf=1 kHzのtanδが、石油タンクに施されたコーティングのための良否判定に用いられている $ ^{29)} $ 。

図 11 に電気的特性データの石油タンクでの運用方法 $ ^{29)} $ に

図9 電気化学インピーダンス分光法の概念図
関する概略図を示す。目視で膨れが少なく、健全性が高いと判断されるタンクにおいて、1回目の開放点検時には目視で不具合のない箇所（目視健全部）から16点を選定する。続いて2回目以降の開放点検時には、1回目と同様に目視健全部から16点と溶接線検査等で剥離・補修された箇所について16点（補修部8点＋ラップ部8点）の追加測定を行う。なお、タンクに膨れが多い場合は、図11のサンプリング点に加えて膨れ部近傍の電気的特性の測定が行われる。このように数十点までの電気的特性での運用が国家石油備蓄タンクを中心に行われている。

### 9. インピーダンス法の課題

従来、tan δでの評価は脆弱なコーティング系に採用されてきた手法であって、時間とともにtan δの値が大きくなる(劣化に近づく)傾向を捉えられることが既往研究で示されている $ ^{(28),30)} $ 。この手法を用いて、タンク底板内面用の重防食コーティング系に採用されてきた手法であって、時間とともにtan δの値が大きくなる(劣化に近づく)傾向を捉えられることが既往研究で示されている $ ^{(28),30)} $ 。この手法を用いて、タンク底板内面用の重防食コーティング系に採用されてきた手法であって、時間とともにtan δの値が大きくなる(劣化に近づく)傾向を捉えられることが既往研究で示されている $ ^{(28),30)} $ 。

図10 石油タンクにおけるインピーダンス法による測定方法

図11 石油タンクにおける電気的特性データのサンプリング方法
図12 電気的特性データの時系列プロット

ティングの経年劣化を追跡できるかに関して、検査データを用いて検討されたことがある。図12に示したのは、101基のタンクを対象とした目視で不具合が確認されないコーティングより採取した1 kHzのtanδの検査データの時系列解析 $ ^{31)} $ を整理した結果である。本図から、プロットのばらつきが非常に大きく、経年劣化の時間依存性が確認されるとはいい難いことが分かる。従って、重防食コーティングの経年劣化を精度良く追跡できる方法の研究開発が必要と考えられる。最近の研究として、筆者は電気化学インピーダンス法を用いて、石油タンク底板内面用重防食コーティングの電気的特性を詳細に検証している $ ^{32)} $ 。具体的な内容は当該論文に譲るが、重防食コーティングのインピーダンスは初期段階から長期に至るまで、Constant-phase element (CPE) なる分布定数系回路素子で表現できるとともに、そのインピーダンス挙動は水分浸透現象をよく反映することを示唆している。従って、CPEを用いれば、コーティング内の水分浸透度(素地金属での腐食を引き起こす危険度)を評価することができると期待される。また、図11に示したサンプリング方法に関しては、検査精度のサンプリング数依存性や当該サンプリング方法で代表的なデータが得られているかといった点について、検証された論文は見当たらない。今後、多点データの統計解析等を行い、これらについても検討していく必要があると考えられる。

### 10. 終わりに

本報では、石油タンク底板で生ずる腐食・劣化とその検査方法の現状と課題について述べた。石油タンク底板の裏面は水分の侵入防止措置や電気防食によって、その内面は重防食コーティングにおける防食によって、それらの腐食が抑制されている状況といえる。裏面腐食の管理方法としては鋼材の板厚測定が行われており、板厚減少量から腐食速度を概算し、貫通孔が空くまでの耐用期間（余寿命）をある程度予測することができる。一方で重防食コーティングの管理は、目視の定性的検査に依存している状況であるから、定量的に環境遮断性を評価し、その余寿命を予測することが危険物貯蔵中の流出事故を防ぐために重要と考えられる。定量的な評価手法として、インピーダンス法は有効と思われるものの、極めて性能に優れる重防食コーティングは、塗膜が朽ちて素地金属での腐食が生ずるまでの劣化プロセスとその耐久性限界が不明確なため、余寿命評価が難しい現状にある。これらの点も含め、今後も保全管理手法の高度化を目指した様々な研究開発が進むことが望まれる。

## 参考文献

1）資源エネルギー庁：エネルギー白書 2016、第2部エネルギー動向，pp.144,145

http://www.enecho.meti.go.jp/about/whitepaper/2016pdf/whitepaper2016pdf_2_1.pdf

2）危険物保安技術協会：平成27年危険物施設などの統計資料／容量別屋外タンク貯蔵所の数（完成検査証交付施設）https://www.khk-syoubou.info/sougou/

3）山田實：石油タンク底板裏面の腐食管理と寿命予測，Zairyo-to-Kankyo, 53, pp.520-523, 2004

4）消防庁危険物保安室：平成18年度中の危険物に係る事故の概要，Safety & Tomorrow, 114, pp.37-47, 2007

5）消防庁危険物保安室：平成21年度中の危険物に係る事故の概要，Safety & Tomorrow, 132 pp.26-34, 2010

6）消防庁危険物保安室：平成25年度中の危険物に係る事故の概要，Safety & Tomorrow, 156 pp.33-37, 2014

7）消防庁危険物保安室：平成27年度中の危険物に係る事故の概要，Safety & Tomorrow, 168 pp.5-9, 2016

8）危険物保安技術協会：平成27年危険物施設などの統計資料／危険物施設の火災・流出事故の発生件数等の推移 https://www.khk-syoubou.info/sougou/

9）腐食コスト調査委員会：わが国の腐食コスト、Zairyo-to-Kankyo, 50, pp.490-512, 2001

10）亀井浅道：日本海中部地震における危険物施設の損傷事例，安全工学，23, pp.220-226, 1984

11) H.H ユーリック, R.W. レヴィー: 腐食反応とその制御 (第3版), pp.2,219, 産業図書, 2007

12）亀井浅道：石油タンクの腐食とその対策、Boshoku Gijutsu, 33, pp.654-661, 1984

13）荒岡礼，須藤皓，水流徹：燃料貯蔵タンク底板外面の腐食深さ測定と超音波検査結果の検討，Zairyo-to-Kankyo, 47, pp.131-135, 1998

14）加藤謙治, 伊藤叡, 石本裕保, 屋敷孝志: 石油タンク底板の腐食実態に関する極値統計調査 - 石油タンク底板防食技術の開発 (第1報) -, Zairyo-to-Kankyo, 51, pp.99-104, 2002

15）田村孝市，芳賀啓之，辻芳生，橘川重郎，笠井尚哉，関根和喜：石油タンク裏面腐食の確率統計的研究(第一報)
（実タンクを対象とした連続面計測データを用いた実験的検討）,圧力技術,46,1,pp.18-25,2008

16）消防庁ホームページ、平成23年2月23日消防危第36号 危険物の規制に関する政令の一部を改正する政令等の公布について、

http://www.fdma.go.jp/concern/law/tuchi2302/pdf/230223_ki36.pdf

17）腐食防食協会編：金属の腐食・防食 Q&A コロージョン 110 番、丸善, pp.4. 10-11, 1988

18）下平三郎：腐食・防食の材料科学，株式会社アグネ技術センター，1995，pp.62-63.

19) N. Sridhar, C. S. Brossia, D. S. Dunn and A. Anderko: Predicting localized corrosion in seawater, Corrosion (NACE), 60, 10, pp. 915-936, 2004

20) 佐々木英次, 中原東朗, 神田幸雄, 大里一夫, 栂野秀夫: 硫酸塩還元菌による硫化水素発生と軟鋼の腐食挙動の関係、Boshoku Gijutsu, 26, pp.77-86, 1977

21）松島巌：トコトンやさしい錆の本，日刊工業新聞社，pp96, 2002

(22) 伊丹慶輔，篠原稔雄：フレークライニング，金属表面技術，31, 5, pp.230-238, 1980

23) M. Ehsani, H. A. Khonakdar and A. Ghadami: Assessment of morphological, thermal, and viscoelastic properties of epoxy vinyl ester coating composites, Role of glass flake and mixing method, Prog. Org. Coat, 76, pp.238-243, 2013

24）消防庁ホームページ、平成6年9月1日消防危第74号

危険物の規制に関する政令の一部を改正する政令等の

公布について、

http://www.fdma.go.jp/html/data/tuchi0609/060901ki74.pdf

25) M. Itagaki, A. Ono, K. Watanabe, H. Katayama and K. Noda: Analysis on organic coating film degradation by dynamic impedance measurements, Corrosion Science, 48, pp.3802-3811, 2006

(26) J. N. Murry: Electrochemical test methods for evaluating organic coatings on metal: an update. Part III: Multiple test parameter measurements, Progress in Organic Coating, 31, pp.375-391, 1997

27) R. E. Lobnig, W. Villalba, K. Goll, J. Vogelsang, I. Winkels, R. Schmidt, P. Zanger and J. Soetemann: Development of a new experimental method to determine critical pigment? volume?concentrations using impedance spectroscopy, Progress in Organic Coating, 55, pp.363-374, 2006

(28) 岡本剛，諸住高，山科俊郎：塗装鋼板の tan δと耐塩水性，工業化学雑誌，61, 3, pp.293-295, 1958

29）日本高圧力技術協会：石油タンクの防食及び腐食管理指針 HPIS G105T2002,p.24,61,2002

30) 大藪権昭:鉄鋼の有機被膜の役割とその機構,鉄と鋼,7,pp.905-917,1980

31）社団法人高圧力技術協会，平成9年度 石油タンクの耐震性と健全性評価に関する調査研究委員会 報告書，pp.3-115, 1997

32）徳武皓也，西晴樹，伊藤大輔，岡崎慎司，芹沢礼孝：石油タンク底板内面コーティングの電気的特性評価-CPEを用いたインピーダンススペクトルの解釈-, Zairyo-to-Kankyo, 65, 1, pp.24-30, 2016
# Corrosion and Degradation of Bottom plate of Oil storage Tank and their Evaluation Methods

(Abstract)

K. Tokutake

(Accepted February 13, 2017)

Corrosion and degradation of the bottom plate of an oil storage tank and their evaluation methods were summarized. From leak accident statistics of oil storage tanks, it was shown that the leak accidents have been increasing recently, and more than half of the accidents are caused by corrosion and degradation. Corrosion of the outer surfaces of the bottom plates and its evaluation method: the thickness measurement of the steel plates were outlined. Based on the result of the composition analysis for an electrolyte solution which accumulates onto the bottom plates, the corrosion environment of the inner surfaces of the bottom plates was explained. The characteristics of a heavy-duty coating on the inner surfaces of the bottom plates and its application method were shown. It was mentioned that electrochemical impedance spectroscopy (EIS) can be used as a quantitative health diagnosis method for the heavy-duty coatings applied to actual oil storage tanks. By arranging impedance data in previous report, the issue of the EIS as an evaluation method for the aging degradation of the heavy-duty coating was discussed.
技術報告

# 平成 28 年（2016 年）熊本地震後に発生した火災の概要

鈴木 恵子、篠原 雅彦

(平成29年2月21日 受理)

熊本地震後に発生した16件の火災の概要を示すと共に、電気火災と溶融金属が漏洩して発生した火災について、過去の大規模地震時の事例と併せて対策の必要性を述べた。

電気火災については、停電していない被災地域及び停電しても蓄電池や非常電源等により電力供給が継続されたケースで火災が発生していたことから、強い揺れに見舞われた場合には、停電や避難の有無によらず、一旦電力供給を遮断し、安全を確認した上で再開するという考え方の普及の必要性を指摘した。また、小規模分散電源からの電力供給で発生した地震後の火災事例はまだ無いが、その発生が懸念される。

また、非常用電源等からの電力供給時の火災や、溶融金属の漏出による工場火災など、繰り返し発生している既知の地震時の出火危険に対しては、事業継続の観点から及び消防活動の確保の観点からも十分な対応がなされることが望ましいことを述べた。

### 1. はじめに

平成28年（2016年）熊本地震（以下、「熊本地震」という）後に発生した火災として、地元自治体から消防庁に対して16件の火災が報告された。消防研究センターでは、これらの火災について所管消防本部から情報提供を受けるとともに現地調査を行い、情報収集を行った。本稿ではこれらの情報を元に火災の概要を報告するとともに、過去の地震後の火災事例と併せて今後に活かすべき教訓について論じる。

### 2. 地震及び被害の概要 $ ^{1)} $

熊本地震では、最大震度7の地震が2回発生した。4月14日21時26分の地震（以下「前震」という。）と、4月16日1時25分の地震（以下「本震」という。）である。このほか、最大震度6強の地震が2回、6弱の地震が3回発生するなど、長期間にわたり、強い余震が続いた。

人的被害は、死者193名、負傷者2,717名であり、住家被害は全壊8,414棟、半壊33,056棟、一部損壊148,730棟に上っている（平成29年2月1日現在）。

また、土砂災害が多数発生し、地震発生から8ヶ月以上が経過した平成29年1月31日においても、熊本県内の1市1町1村において、避難指示が179世帯408名、避難勧告が355世帯878名に発令されている。

### 3. 地震後に発生した火災の概要

### 3.1 火災の概要

熊本地震後に発生した火災として地元自治体から消防庁の災害対策本部に対して速報された火災は16件である。これらの火災を表1に示す。このうち、火災番号16の火災は、地震との関係が確認できないとして取り下げられており、消防庁発表資料第95報(平成29年2月1日) $ ^{1} $ では熊本地震で発生した火災は15件となっている。本報では地震との因果関係の判断はせず、地震後に発生した火災として掲載した。

### 3.2 地震と出火日時

火災の出火時刻による累積分布と最大震度5強以上の地震の発生状況を図1に示す。16件の火災の出火日時をみると、前震後（本震前）に発生した火災が5件、本震後に発生した火災が11件である。

前震の直後に発生した火災は2件であり、出火時刻はいずれも地震発生から24分が経過した21時50分とされている。その後、翌15日の午前中に発生した2件は、電気配線と受電設備（キュービクル）から出火したものである。

本震の直後には5分以内に3件、2時間以内に7件の火災（5分以内の3件を含む）が発生した。

### 3.3 出火原因

表1に記載している発火源は、主に火災報告における