JP2004219124A - 埋設配管の防食被覆損傷検知方法及び検知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置の設置環境等の制約を受けずに精度良く防食被覆の損傷を検知する方法及び装置を提供する。
【解決手段】本発明に係る方法が適用される防食被覆損傷検知装置１００は、地盤に埋設した対電極１８を具備し、地中に埋設され外面に防食被覆２０が施された金属製の配管１９と前記対電極１８との間に交流電流を通電する発信器２３と、前記配管１９の直上における地表面を移動可能な車輪電極１を具備し、当該車輪電極１によって地表面の電位差を検出して、当該検出した電位差信号を同期検波する受信器１３とを備えている。前記受信器１３は、前記交流電流を配管１９に通電することによって生じる磁場を検出するためのコイル２を具備し、当該コイル２によって検出した磁場信号を前記同期検波における参照信号として用いることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中に埋設され外面に防食被覆（塗装膜等）が施された金属製の配管における防食被覆の損傷を地表面から非開削で検知する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ガス管など、地中に埋設される金属製の配管には、腐食を防止するべく、塗装膜等の防食被覆が施されているが、経年変化や工事ミスなどによって、防食被覆に損傷が生じる場合がある。特に、金属面にまで達するような防食被覆の損傷を放置すれば、当該金属面が土壌等の電解質に接触することによって腐食が進行し、ガス漏れ等の事故に通じるおそれがある一方、配管が設置された全ての地盤を掘削して損傷の有無を検査することは、極めて効率が悪いという問題がある。そこで、斯かる防食被覆の損傷を地表面から非開削で検知する手法が種々提案されている。
【０００３】
例えば、前記手法として、固定した発信器から配管に交流電流を通電し、防食被覆の損傷部位から漏れる電流によって生じる地表面の電位差を、地表面を移動する受信装置に装着した車輪電極によって検出することにより、防食被覆の損傷位置を検知する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
ここで、地表面で検出し得る電位差は極めて微小であるため、ノイズを抑制して電位差を精度良く検出するには、埋設した配管に通電する交流電流信号を参照信号として、検出した電位差信号を同期検波（ロックイン）することが有効である。しかしながら、配管に通電する交流電流信号を、同期検波の参照信号として使用するべく、有線や無線で受信装置に伝送することは、装置の設置環境が制約される等の観点から、実際上は適用が困難であるという問題がある。
【０００５】
そこで、前記特許文献１には、前記参照信号を得る方法として、前記交流電流信号と同一周波数の参照信号発信器を受信装置に搭載することが開示されている。
【０００６】
しかしながら、前記特許文献１に開示された技術では、交流電流を通電するための発信器と、参照信号を得るための参照信号発信器とが独立別個の構成であるため、完全に同一周波数の参照信号を得ることは実際上困難であり、一般的には周波数のズレによって、検出した電位差信号の位相が時間と共にドリフトし、防食被覆の検知精度が低下するという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】
特公平７−５２１６６号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、斯かる従来技術の問題点を解決するべくなされたものであり、装置の設置環境等の制約を受けずに精度良く防食被覆の損傷を検知する方法及び装置を提供することを課題とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するべく、本発明の発明者らは、鋭意検討した結果、地表面の電位差を検出するべく配管に交流電流を通電することで自ずと生じる当該配管の周囲の交流磁界を利用することに想到し、本発明を完成させた。すなわち、本発明は、請求項１に記載の如く、地中に埋設され外面に防食被覆が施された金属製の配管に交流電流を通電し、前記配管の直上における地表面の電位差を検出して、当該検出した電位差信号を同期検波することにより、防食被覆の損傷を検知する方法であって、前記交流電流を配管に通電することによって生じる磁場を検出し、当該検出した磁場信号を前記同期検波における参照信号とすることを特徴とする埋設配管の防食被覆損傷検知方法を提供するものである。
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、交流電流を配管に通電することによって生じる磁場を検出し、当該検出した磁場信号を同期検波における参照信号として用いるので、交流電流信号の周波数と、参照信号の周波数とを完全に同一にすることができる。従って、検出した電位差信号を前記参照信号で同期検波することにより、電位差信号の位相ドリフトを生じることなく、精度良く防食被覆の損傷を検知することが可能である。また、配管に通電する交流電流信号を同期検波のために有線や無線で伝送する必要がないため、請求項１に係る発明を適用する装置が、設置環境等の制約を受けることはないという利点を有する。
【００１１】
なお、本発明は、請求項２に記載の如く、地盤に埋設した対電極を具備し、地中に埋設され外面に防食被覆が施された金属製の配管と前記対電極との間に交流電流を通電する発信装置と、前記配管の直上における地表面を移動可能な車輪電極を具備し、当該車輪電極によって地表面の電位差を検出して、当該検出した電位差信号を同期検波する受信装置とを備えた防食被覆の損傷を検知する装置であって、前記受信装置は、前記交流電流を配管に通電することによって生じる磁場を検出するためのコイルを具備し、当該コイルによって検出した磁場信号を前記同期検波における参照信号として用いることを特徴とする埋設配管の防食被覆損傷検知装置としても提供される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ、本発明の一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の一実施形態に係る防食被覆損傷検知装置を示す概略構成図である。図１に示すように、防食被覆損傷検知装置（以下、検知装置という）１００は、発信装置２３と、受信装置１３とを備え、地中に埋設され外面に防食被覆（塗装膜）２０が施された鋼管１９における塗膜損傷部２１を検知するものである。
【００１４】
発信装置２３は、地盤２２に埋設した対電極１８を具備し、鋼管１９と対電極１８との間に交流電流を通電するように構成されている。より具体的には、発信装置２３は、電力増幅器１７を具備し、当該電力増幅器１７に対電極１８及び鋼管１９が接続されることにより（電力増幅器１７と鋼管１９とは結線１５を介して接続される）、前記交流電流が通電することになる。ここで、本実施形態に係る発信装置２３は、発信器１４を具備し、当該発振器１４は、後述するように、磁場をコイルで感度良く検出するのに適した２００Ｈｚ〜１ｋＨｚ程度（本実施形態では約４４３Ｈｚ）の周波数を有する信号を出力し、電力増幅器１７に送信するように構成されている。これにより、電力増幅器１７は、前記周波数の交流電流を鋼管１９に通電することになる。なお、前記周波数範囲（２００Ｈｚ〜１ｋＨｚ）より低い周波数であると、後述するコイル２による磁場の検出感度が低くなる一方、逆に高い周波数であると鋼管１９での減衰が大きくなるため、前記範囲内の周波数に設定するのが好ましい。
【００１５】
一方、受信装置１３は、鋼管１９の直上における地表面に、当該鋼管１９の長手方向に沿って間隔を隔てて配置された導電性ゴムからなる２つの車輪電極１を具備し、これにより地表面を移動可能とされている。受信装置１３は、車輪電極１によって地表面の電位差を検出し、当該検出した電位差信号を同期検波することにより塗膜損傷部２１を検知する。また、受信装置１３は、前述したように、交流電流を鋼管１９に通電することによって生じる磁場を有効に検出する方向に配置（鋼管１９の周方向に沿って形成される磁束が略直交に貫通するような向きに配置）されたコイル（ループコイル）２を具備し、当該コイル２によって検出した磁場信号を前記同期検波における参照信号として用いるように構成されている。
【００１６】
本実施形態に係る受信装置１３は、検出した地表面の電位差信号を同期検波して塗膜損傷部２１を検知するべく、前述した車輪電極１及びコイル２の他、バンドパスフィルタ３、第１交流増幅器４、第２交流増幅器２４、第１同期検波器５、第２同期検波器６、第１ローパスフィルタ７、第２ローパスフィルタ８、第１直流増幅器９、第２直流増幅器１０、演算回路１１及び表示器１２を備えている。
【００１７】
次に、以上に説明した構成を有する検知装置１００によって、塗膜損傷部２１を検知する方法について説明する。まず最初に、鋼管１９の直上の地表面に対して、当該地表面と車輪電極１との接触抵抗を小さくするべく、予め当該鋼管１９に沿って散水した後、発信装置２３によって、鋼管１９と対電極１８との間に前述した周波数の交流電流を通電すると共に、車輪電極１を鋼管１９に沿って移動させ、地表面の２点間（各車輪電極１の間）の電位差を検出する。検出された電位差信号は、受信器１３のバンドバスフィルタ３に入力され、当該バンドパスフィルタ３によって、高周波及び低周波の雑音が除去される。つまり、前記周波数成分を除く雑音成分が除去される。バンドパスフィルタ３の出力は、第１交流増幅器４で増幅された後、第１同期検波器５及び第２同期検波器６に入力され、後述する参照信号の位相に同期した成分が抽出される。ここで、第１同期検波器５及び第２同期検波器６は、それぞれ２信号の掛算器であるため、第１同期検波器５及び第２同期検波器６の出力信号には、参照信号の周波数成分が含まれることになる。そこで、第１ローパスフィルタ７及び第２ローパスフィルタ８によって、それぞれ第１同期検波器５及び第２同期検波器６の出力信号中の参照信号の周波数成分を除去し、準直流成分に変換する。準直流成分に変換された第１ローパスフィルタ７及び第２ローパスフィルタ８の出力信号は、それぞれ第１直流増幅器９及び第２直流増幅器１０に入力されて増幅された後、演算回路１１によって演算処理（例えば、絶対値化処理等）を施され、表示器１２に入力される。
【００１８】
一方、コイル２によって検出された磁場信号は、第２交流増幅器２４で増幅された後、参照信号生成器２５に入力され、当該参照信号生成器２５によって、０度及び９０度の位相を有する参照信号が作成される。作成された参照信号は、第１同期検波器５及び第２同期検波器６にそれぞれ入力され、同期検波に供される。このように、コイル２によって検出された磁場信号は、同期検波における参照信号とされるため、参照信号の周波数と、前記交流電流の周波数とを完全に同一にすることが可能である。
【００１９】
図２は、表示器１２において表示される信号波形例を示す。ここで、図２（ａ）は振幅Ａ（演算回路１１によって絶対値化処理を施された後の電位差信号）の波形を、（ｂ）はＡｃｏｓφの波形を、（ｃ）はＡｓｉｎφの波形を、（ｄ）は位相φの波形を、それぞれ示す。なお、図２（ｂ）及び（ｃ）は、それぞれ第１ローパスフィルタ７及び第２ローパスフィルタ８の出力信号波形を直接観測した場合と同等の波形である。また、図２の横軸は、塗膜損傷部２１からの距離（縦軸との交点が塗膜損傷部２１の直上に相当する）を、図２（ａ）〜（ｃ）の縦軸は電位差を、図２（ｄ）の縦軸は位相の大きさを、それぞれ示す。
【００２０】
表示器１２においては、図２（ａ）〜（ｄ）に示す波形が表示されるが、図２（ａ）においては、電位差の極小位置が塗膜損傷部２１の位置を、図２（ｃ）及び（ｄ）においては、電位差の正負の反転位置が塗膜損傷部２１の位置を、図２（ｄ）においては、位相の反転位置が塗膜損傷部２１の位置を、それぞれ示すものであるため、各波形から塗膜損傷部２１の位置を容易に検知することができる（波形を目視することによって検知することの他、極小位置や反転位置を検出する手段を別途設けることにより自動的に検知することも可能である）。
【００２１】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明に係る方法及び装置によれば、交流電流を配管に通電することによって生じる磁場を検出し、当該検出した磁場信号を同期検波における参照信号として用いるので、交流電流信号の周波数と、参照信号の周波数とを完全に同一にすることができる。従って、検出した電位差信号を前記参照信号で同期検波することにより、電位差信号の位相ドリフトを生じることなく、精度良く防食被覆の損傷を検知することが可能である。また、配管に通電する交流電流信号を同期検波のために有線や無線で伝送する必要がないため、本発明に係る装置が、設置環境等の制約を受けることはないという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る防食被覆損傷検知装置を示す概略構成図である。
【図２】図２は、図１に示す表示器において表示される信号波形例を示す。
【符号の説明】
１…車輪電極 ２…コイル １３…受信器 １４…基準発信器
１５…分周器 １６…混合器 １８…対電極 １９…鋼管（配管）
２０…塗装膜（防食被覆） ２１…塗膜損傷部 ２３…発信器
１００…防食被覆損傷検知装置

Claims (2)

1. 地中に埋設され外面に防食被覆が施された金属製の配管に交流電流を通電し、前記配管の直上における地表面の電位差を検出して、当該検出した電位差信号を同期検波することにより、防食被覆の損傷を検知する方法であって、
   前記交流電流を配管に通電することによって生じる磁場を検出し、当該検出した磁場信号を前記同期検波における参照信号とすることを特徴とする埋設配管の防食被覆損傷検知方法。
2. 地盤に埋設した対電極を具備し、地中に埋設され外面に防食被覆が施された金属製の配管と前記対電極との間に交流電流を通電する発信装置と、
   前記配管の直上における地表面を移動可能な車輪電極を具備し、当該車輪電極によって地表面の電位差を検出して、当該検出した電位差信号を同期検波する受信装置とを備えた防食被覆の損傷を検知する装置であって、
   前記受信装置は、前記交流電流を配管に通電することによって生じる磁場を検出するためのコイルを具備し、当該コイルによって検出した磁場信号を前記同期検波における参照信号として用いることを特徴とする埋設配管の防食被覆損傷検知装置。

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