JP2008261652A - Sensor for measuring amount of corrosion - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物の腐食劣化に対する耐久性を評価する技術に関するものであり、さらに詳しくは、構造物の腐食量を連続的に測定するための、腐食量測定センサに関するものである。 The present invention relates to a technique for evaluating durability against corrosion deterioration of a structure, and more particularly to a corrosion amount measurement sensor for continuously measuring the corrosion amount of a structure.
これまで、様々な腐食量を予測する技術が考えられてきた。例えば、非特許文献1には、重量測定法(Corrosion Coupons and
Weight Loss Analysis)の詳細が記載されている。この手法は、腐食評価を行おうとする構造物と同じ鋼材により製作した試験片を架台などに設置し、必要時間暴露して腐食させた後にこれを回収する。その後、表面さびを除去し重量測定を行ない、腐食損耗による重量減を測定する。
Until now, techniques for predicting various amounts of corrosion have been considered. For example, Non-Patent
Details of Weight Loss Analysis are described. In this method, a test piece made of the same steel material as that of the structure to be evaluated for corrosion is placed on a stand and exposed to the required time for corrosion, and then recovered. Thereafter, the surface rust is removed and the weight is measured, and the weight loss due to corrosion wear is measured.
多くの暴露試験の場合、時間的な変化を捉えた腐食試験をする必要があり、数多くの試験片を必要とする。さらに、腐食試験結果のバラツキを考慮すると一般的には同一条件で3枚以上の試験片が必要で、これも多くの試験体数を要す要因となる。一般的に1枚当たりの試験片は300gで、通常50枚程度は暴露することとなる。したがって、試験片の総重量は15kgでスペースも2m2程度は必要で、このために必要となる架台やその他設備もかなり大掛かりとなる。これ加え、試験片の設置、回収、調査にも多くの労力を要する。 In many exposure tests, it is necessary to conduct a corrosion test that captures changes over time, and many test pieces are required. Further, considering the variation in the corrosion test results, generally three or more test pieces are required under the same conditions, which is also a factor that requires a large number of test specimens. Generally, the test piece per piece is 300 g, and usually about 50 pieces are exposed. Therefore, the total weight of the test piece is 15 kg and a space of about 2 m 2 is required, and the frame and other equipment required for this purpose are considerably large. In addition, a lot of labor is required for installing, collecting, and investigating test pieces.
また、非特許文献2では、電気抵抗測定法(Electric Resistance Method)と、電気化学測定法の一つである線形分極抵抗法(LPR法)を用いた腐食速度の測定技術について説明されている。 Non-Patent Document 2 describes a corrosion rate measurement technique using an electric resistance measurement method (Electric Resistance Method) and a linear polarization resistance method (LPR method) which is one of electrochemical measurement methods.
電気抵抗測定法の原理は、腐食により試験片の断面減少が生じ、これにともない金属抵抗が増大する特徴を利用している。しかし、金属試験片は一般的な抵抗は比抵抗で9.7×10-6Ωcmと極めて小さい。このため電気的に抵抗変化を捉えることは困難を伴う。したがって、試験片断面積を極小にして試験片の全抵抗を大きくする必要がある。そのため棒状では長さ50mm程度で径を1.0mm程度以下、板状では面積を1cm×1cmで板厚を0.2mm程度以下に加工する必要がある。したがって極太丸棒や試験面積の広い試験片を用いたい場合には腐食試験は困難となる。 The principle of the electrical resistance measurement method utilizes the feature that the cross section of the test piece is reduced due to corrosion and the metal resistance increases accordingly. However, the general resistance of the metal test piece is very small at a specific resistance of 9.7 × 10 −6 Ωcm. For this reason, it is difficult to electrically detect the resistance change. Therefore, it is necessary to minimize the cross-sectional area of the test piece and increase the total resistance of the test piece. Therefore, it is necessary to process the rod to have a length of about 50 mm and a diameter of about 1.0 mm or less, and for the plate to have an area of 1 cm × 1 cm and a thickness of about 0.2 mm or less. Therefore, when it is desired to use a very thick round bar or a test piece having a large test area, the corrosion test becomes difficult.
また、線形分極抵抗法は、電気化学的理論に基づき測定される分極抵抗、すなわち腐食反応抵抗を測定して、これを腐食速度に換算する手法である。この方法では、瞬間的な腐食速度は得られても、長い期間蓄積された腐食量を得ることはできない。また、瞬間的な腐食速度を積算しても、実際の腐食重量との対比すれは必ずしも一致しないことがある。電気化学測定法は、分極抵抗と腐食速度が逆比例するという電気化学理論を用いて、分極抵抗を連続測定し、これの積分値から腐食量を予測する方法であるが、理論値と測定値との間には条件毎に換算係数を事前に求めておく必要があり、その為の実験が別途必要で、多くの期間と手間を要す。
従来、重量法による腐食量測定が一般的であったが、試験片毎のばらつきが存在し、また、腐食の時間推移を把握するために多くの試験体数を要し、コストも大であった。本発明の目的は、構造物と同じ腐食環境化で、腐食量を精度良く長期間にわたり計測することができる腐食量測定センサを得ることを目的としている。 Conventionally, measurement of the amount of corrosion by the gravimetric method has been common, but there are variations from specimen to specimen, and a large number of specimens are required to grasp the time transition of corrosion, and the cost is high. It was. An object of the present invention is to obtain a corrosion amount measurement sensor capable of measuring a corrosion amount with high accuracy over a long period of time in the same corrosive environment as that of a structure.
この目的を達成するために、本発明によれば、腐食雰囲気に暴露される暴露材と、前記暴露材に弾性曲げを生じさせた状態で、前記暴露材を支持する支持材を有し、前記暴露材の弾性曲げは一定の曲率に維持され、前記暴露材の表面に、曲げ歪を検出するひずみゲージが貼付されていることを特徴とする、腐食量測定センサが提供される。 In order to achieve this object, according to the present invention, an exposed material exposed to a corrosive atmosphere, and a support material that supports the exposed material in a state in which the exposed material is elastically bent, There is provided a corrosion amount measuring sensor characterized in that the elastic bending of the exposed material is maintained at a constant curvature, and a strain gauge for detecting bending strain is attached to the surface of the exposed material.
この腐食量測定センサにあっては、前記支持材が実質的に剛体であっても良い。また、前記支持材は、前記暴露材の表面を押して弾性曲げを生じさせる押圧部材を有していても良い。また、前記支持材は、腐食雰囲気に暴露されないようにカバーされていても良い。また、前記支持材と前記暴露材が板形状であり、前記支持材の板厚に対する前記暴露材の板厚の比が0.5以下であっても良い。 In this corrosion amount measurement sensor, the support material may be substantially rigid. Moreover, the said support material may have a press member which produces the elastic bending by pressing the surface of the said exposed material. The support material may be covered so as not to be exposed to a corrosive atmosphere. Further, the support material and the exposed material may be plate-shaped, and a ratio of the plate thickness of the exposed material to the plate thickness of the support material may be 0.5 or less.
また、この腐食量測定センサにあっては、前記支持材が弾性体であり、前記暴露材と前記支持部材との間で作用する力が変化することにより、前記暴露材の弾性曲げが一定の曲率に維持されても良い。この場合、前記支持材は、腐食雰囲気に暴露されることが可能となっていても良い。ここで,弾性体とは完全弾性体,弾塑性体をも含む。 Further, in this corrosion amount measurement sensor, the support material is an elastic body, and the elastic bending of the exposed material is constant by changing the force acting between the exposed material and the support member. The curvature may be maintained. In this case, the support material may be capable of being exposed to a corrosive atmosphere. Here, the elastic body includes a completely elastic body and an elastic-plastic body.
また本発明によれば、腐食雰囲気に暴露される暴露材と、前記暴露材を弾性曲げを生じさせた状態で支持する支持材を有し、前記暴露材と前記支持材の少なくとも一方に、前記暴露材と前記支持材との間で作用する力によって発生する歪を検出するひずみゲージが貼付されていることを特徴とする、腐食量測定センサが提供される。 Further, according to the present invention, the exposed material exposed to a corrosive atmosphere, and a support material that supports the exposed material in a state in which the exposed material is elastically bent, the at least one of the exposed material and the support material, A corrosion amount measuring sensor is provided, in which a strain gauge for detecting strain generated by a force acting between an exposed material and the support material is attached.
この腐食量測定センサにあっては、前記支持材が弾性体であっても良い。また、前記支持材は、腐食雰囲気に暴露されなくても良い。 In this corrosion amount measurement sensor, the support material may be an elastic body. The support material may not be exposed to a corrosive atmosphere.
なお、本発明の腐食量測定センサは、更に、温度補正ゲージを有していても良い。 The corrosion amount measurement sensor of the present invention may further have a temperature correction gauge.
本発明によれば、構造物と同じ腐食環境下で、少ない数の腐食量測定センサを用いて腐食量の時間推移を精度良く、長期間にわたり計測することが可能となる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to measure the time transition of corrosion amount accurately over a long period of time using the small number of corrosion amount measurement sensors in the same corrosive environment as a structure.
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態にかかる腐食量測定センサ1の概略的な説明図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic explanatory view of a corrosion
この腐食量測定センサ1は、平板状の暴露材10と支持材11を有しており、暴露材10と支持材11を重ね合わせて、暴露材10の両端部を支持材11の両端部に貼り付けた構成になっている。暴露材10と支持材11は、いずれも例えば矩形状である。
The corrosion
暴露材10は弾性材料であり、例えば構造物の腐食劣化を検査する場合であれば、暴露材10は、腐食の検査対象である構造物の構成部材と同じ材料で構成される。暴露材10は、例えば鋼等の金属材料からなる。一方、支持材11は、暴露材10に比べて十分に大きい剛性を有しており、暴露材10が弾性体であるのに対して、支持材11は実質的に剛体と見なすことができる。暴露材10も、例えば鋼等の金属材料からなるが、暴露材10に対して支持材11が実質的に剛体と見なされるために、支持材11は、暴露材10よりも大きい曲げ剛性を有する,すなわちより大きい弾性率を有するか、あるいは、より大きい厚さを有している。例えば、支持材11と暴露材10が同じ材料で弾性率が等しい場合、支持材11の板厚に対する暴露材10の板厚の比が0.5以下であれば、暴露材10に対して、支持材11は実質的に剛体と見なすことができる。
The exposed
図示のように、暴露材10の中央を湾曲させ、暴露材10に弾性曲げを生じさせた状態で、暴露材10の両端部が支持材11の両端部に貼り付けられている。これにより、腐食量測定センサ1の内部には、密閉空間12が形成されている。ここで密閉空間は,完全な密閉状態としても良いが,大気圧と内部圧が等しくなる程度の微小なすき間あるいは開口があるこことが望ましい。
As shown in the drawing, both ends of the exposed
この密閉空間12内において、暴露材10の内面には歪ゲージ15が取り付けてある。上述のように暴露材10に弾性曲げが発生していることにより、暴露材10の外面には、引っ張りとなる曲げ歪が発生し、暴露材10の内面には、圧縮となる曲げ歪が発生している。歪ゲージ15は、暴露材10の内面において圧縮となる曲げ歪を検出する。
A
歪ゲージ15の検出信号は、リード線16によって、外部に配置されたブリッジ回路17に入力されている。ブリッジ回路17では、歪ゲージ15で検出される抵抗値の変化に基いて、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪が検出される。なお図1では、暴露材10におけるリード線16の引き出し部分を開口させて記載している。ここでブリッジ回路17とは,歪ゲージの抵抗変化を電圧変化に変換するブリッジ回路だけではなく,電圧変化を増幅するアンプ機能,電圧をデジタル化,表示する機能,また外部出力させる機能,等も含むものである。
The detection signal of the
支持材11の外面は、腐食防止用のカバー20で覆われている。これにより、支持材11は腐食雰囲気に暴露されない状態となっている。一方、暴露材10の外面は露出している。このため、暴露材10の外面は、腐食雰囲気に暴露される状態である。
The outer surface of the
例えば構造物の腐食劣化を検査する場合、以上のように構成された腐食量測定センサ1を、腐食の検査対象である構造物の構成部材と同じ環境に設置する。これにより、暴露材10は、検査対象である構成部材と同一の腐食雰囲気に暴露された状態となり、腐食の進行に伴って、暴露材10の板厚は、徐々に薄くなっていく。
For example, when the corrosion deterioration of a structure is inspected, the corrosion
また、ブリッジ回路17により、歪ゲージ15で検出される抵抗値の変化に基いて、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪が検出される。腐食の進行に伴って、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪は徐々に減少していくので、この曲げ歪を検出することによって、暴露材10の板厚を求め、腐食量を測定することができる。
The
ここで、図2、3は、腐食の進行に伴う、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪の変化を示す説明図である。図2は、暴露材10の板厚がまだ厚い状態を示し、図3は、暴露材10の板厚が薄くなった状態を示している。上述のように、暴露材10は弾性曲げを有する状態で支持材11に両端を支持されている。このため、腐食の進行によって暴露材10の板厚が薄くなっても、暴露材10の弾性曲げは常に一定の曲率に維持される。従って、図2、3において、暴露材10の中立軸10’は、等しい曲率である。
Here, FIGS. 2 and 3 are explanatory views showing changes in compression bending strain generated on the inner surface of the exposed
図2、3に示すように、暴露材10の内部において、中立軸10’より上方では、中立軸10’と平行に引っ張りとなる曲げ応力σが作用し、中立軸10’より下方では、中立軸10’と平行に圧縮となる曲げ応力σが作用する。曲げ応力σは、中立軸10’からの高さに比例するので、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪εも、中立軸10’からの高さHに比例する。
As shown in FIGS. 2 and 3, in the exposed
従って、腐食がまだ進行してなく、図2のように暴露材10の板厚がまだ厚い状態では、中立軸10’からの高さH(中立軸10’から暴露材10の内面までの距離、即ち、暴露材10の半分)が比較的大きい。そのため、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪εも相対的に大きくなる。
Therefore, when the corrosion has not yet progressed and the exposed
一方、腐食が進行して、図3のように暴露材10の板厚が薄くなると、中立軸10’からの高さHも比較的小さくなる。そのため、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪εも相対的に小さくなる。
On the other hand, when the corrosion progresses and the plate thickness of the exposed
このように、暴露材10の内面に生じている圧縮の曲げ歪εは暴露材10の板厚に比例する。このため、ブリッジ回路17において、歪ゲージ15で検出される曲げ歪ε抵抗値の変化に基いて、暴露材10の板厚を求めれば、暴露材10の腐食量を容易に測定できる。暴露材10は、検査対象である構成部材と同一の腐食雰囲気に暴露されているので、暴露材10の腐食量によって、検査対象である構成部材の腐食量を測定することが可能となる。従って、本発明の第1の実施の形態にかかる腐食量測定センサ1を用いることにより、構造物と同じ腐食環境下で、腐食量の時間推移を精度良く、長期間にわたり計測することが可能となる。
Thus, the compressive bending strain ε produced on the inner surface of the exposed
図4〜図9は、本発明の第1の実施の形態にかかる腐食量測定センサ1の変形例である。図4に示す腐食量測定センサ1は、更に、温度補正ゲージ21を有している。図4に示す腐食量測定センサ1では、密閉空間12内に温度補正ゲージ21を内蔵させている。
4 to 9 are modified examples of the corrosion
腐食量測定センサ1は、構造物と同じ腐食環境下に設置されるため、外気の温度変化などの影響を受け、これにより、腐食量測定センサ1を構成する暴露材10と支持材11も膨張、収縮させられ、暴露材10の内面に熱歪が発生する。内部に温度補正用の板片21’を用意し、この板片21’に温度補正ゲージ21を貼り付けて,これを用いて、かかる熱歪の影響をキャンセルすることにより、外気の温度変化などの影響を受けずに、腐食量を正確に測定することができる。
Since the corrosion
なお、このように熱歪の影響をキャンセルさせる温度補正ゲージ21は、必ずしも腐食量測定センサ1に内蔵させる必要は無い。例えば図5では、腐食量測定センサ1とは別に温度補正用の板片21’を構造物と同じ腐食環境下に用意し、この板片21’に温度補正ゲージ21を取り付けている。かかる構成によっても、熱歪の影響をキャンセルして、外気の温度変化などの影響を受けずに、腐食量を正確に測定することができる。
Note that the
図6に示す腐食量測定センサ1は、暴露材10の内面を押して弾性曲げを生じさせる押圧部材22を有している。図7は、図6に示す腐食量測定センサ1の平面図である。
The corrosion
この例では、押圧部材22はねじであり、支持材11の下面から押圧部材22を取り付けることにより、押圧部材22の先端によって、密閉空間12内において暴露材10の内面を外側に向けて押し出すことにより、強制的に支持材11に弾性曲げを生じさせている。
In this example, the pressing
このように、適当な押圧部材22を用いて支持材11に弾性曲げを生じさせ、歪ゲージ15で曲げ歪の変化を検出することによっても、同様に腐食量を正確に測定することができる。
In this manner, the amount of corrosion can be accurately measured in the same manner by causing the
図8に示す腐食量測定センサ1は、支持材11も弾性体であり、暴露材10と支持部材11との間で作用する力によって、暴露材10に弾性曲げを生じさせている。この図8に示す腐食量測定センサ1では、暴露材10の両端部において、支持材11から暴露材10に曲げモーメントMが作用している。なお、当然に、支持材11の両端部においても、暴露材10から支持材11に、大きさが同じ曲げモーメントMが逆向きに作用している。この暴露材10から受ける逆向きの曲げモーメントMにより、支持材11にも弾性曲げが生じている。
In the corrosion
このように、暴露材10と支持部材11との間で曲げモーメントMが作用し合うことにより、暴露材10と支持部材11には、いずれも弾性曲げが生じており、これによって、暴露材10の内面中央部と支持部材11の内面中央部との間に、2δの距離の隙間が発生している。なお、この例では、暴露材10と支持部材11は、互いに板厚が等しく、かつ、弾性率も等しい板で構成されている。このため、暴露材10と支持部材11に生じている弾性曲げは、対象形状である。
As described above, the bending moment M acts between the exposed
この図8の腐食量測定センサ1では、支持材11の外面は、カバー20で覆われておらず、暴露材10と同様に、支持材11の外面も、腐食雰囲気に暴露される状態である。
In the corrosion
この図8の腐食量測定センサ1によれば、腐食雰囲気に暴露されることによって、暴露材10と支持材11が同様に腐食されていく。この腐食に伴って、暴露材10と支持部材11との間で作用しあう曲げモーメントMも減少していくが、腐食の進行で板厚が薄くなることにより、暴露材10と支持材11の曲げ剛性も減少していく。この曲げモーメントMの減少と曲げ剛性の減少が相殺されることにより、暴露材10の弾性曲げを一定の曲率に維持することができる。こうして、歪ゲージ15で検出される暴露材10の板厚から、同様に腐食量を測定することができる。
According to the corrosion
図9に示す腐食量測定センサ1は、図8の腐食量測定センサ1の変形例であり、暴露材10と支持部材11との間に、平板状の中間材25を配置している。この図9の腐食量測定センサ1によっても、暴露材10と支持材11が同様に腐食されることによって、暴露材10と支持部材11との間で作用しあう曲げモーメントMの減少と、暴露材10と支持材11の曲げ剛性の減少が相殺され、暴露材10の弾性曲げを一定の曲率に維持することができる。こうして、歪ゲージ15で検出される暴露材10の板厚から、同様に腐食量を測定することができる。
A corrosion
図10は、これら図8、9の腐食量測定センサ1において、暴露材10と支持部材11の板厚tが減少していく場合の、ひずみ算出式(1)により計算したグラフである。計算条件は、暴露材10と支持材11の長さL=50mm、板間隔δ=1.41mmとした条件でt=0.184から0.0まで変化させた。
FIG. 10 is a graph calculated by the strain calculation formula (1) when the plate thickness t of the exposed
次に、図11は、本発明の第2の実施の形態にかかる腐食量測定センサ2の概略的な説明図である。図12は、腐食が進行した状態の腐食量測定センサ2の概略的な説明図である。 Next, FIG. 11 is a schematic explanatory view of a corrosion amount measuring sensor 2 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 12 is a schematic explanatory diagram of the corrosion amount measurement sensor 2 in a state where corrosion has progressed.
この腐食量測定センサ2では、先に図8で説明した腐食量測定センサ1と同様、暴露材10と支持材11がいずれも弾性体であり、暴露材10と支持部材11との間で作用する力によって、暴露材10に弾性曲げを生じさせている。暴露材10の両端部において、支持材11から暴露材10に曲げモーメントMが作用している。また、支持材11の両端部においても、暴露材10から支持材11に、大きさが同じ曲げモーメントMが逆向きに作用している。
In this corrosion amount measurement sensor 2, both the exposed
腐食量測定センサ2の内部に形成された密閉空間12内において、暴露材10内面の歪ゲージ15に加えて、支持材11の内面にもひずみゲージ30が取り付けてある。支持材11の外面は、腐食防止用のカバー20で覆われている。これにより、支持材11は腐食雰囲気に暴露されない状態となっている。一方、暴露材10の外面は露出している。このため、暴露材10の外面は、腐食雰囲気に暴露される状態である。
In a sealed
この腐食量測定センサ2において、暴露材10および支持材11の長さ:L、暴露材10内面と支持材11内面との間隔:ΔL、暴露材10の板厚:t1、支持材11の板厚:t2、暴露材10内面の曲げ歪:ε1、支持材11内面の曲げ歪:ε2とおけば、暴露材10内面の曲げ歪ε1、支持材11内面の曲げ歪ε2は、それぞれ、次の式(2)、(3)で概略計算できる。
In this corrosion amount measuring sensor 2, the length of the exposed
図13は、これら式(2)、(3)の係数αと係数βについて、板厚比t1/t2が0.0から1.0までの範囲で計算し、図示したものである。図中の◆は係数αの曲線を、■は係数βの曲線を示している。係数αは、板厚比t1/t2が0.5以下の範囲、つまり暴露材10の板厚t1が、支持材11の板厚t2の半分以下まで腐食して薄くなった範囲において、t1の変化とほぼ直線関係となる。即ち、板厚比t1/t2が0.5以下の範囲では、暴露材10に対して支持材11を実質的に剛体と見なすことができ、暴露材10の弾性曲げはほぼ一定の曲率に維持される。そのため、歪ゲージ15で検出される抵抗値(暴露材10内面の曲げ歪ε1)が板厚比t1/t2とほぼ比例するようになる。
FIG. 13 illustrates the coefficients α and β in the equations (2) and (3) calculated in the range where the plate thickness ratio t1 / t2 is 0.0 to 1.0. In the figure, ◆ represents a curve of coefficient α, and ■ represents a curve of coefficient β. The coefficient α is a value of t1 in the range where the thickness ratio t1 / t2 is 0.5 or less, that is, in the range where the thickness t1 of the exposed
一方、係数βは、板厚比が1.0以下で0.5以上の範囲、つまり暴露材10の板厚t1が、支持材11の板厚t2の半分になるまでの範囲において、t1の変化とほぼ直線関係となる。即ち、板厚比t1/t2が0.5を超える範囲では、暴露材10から支持材11に作用する曲げモーメントMが、暴露材10の板厚t1の減少と共に小さくなっていく。これに比例して、支持材11に生じている弾性曲げの曲率も小さくなり、支持材11内面の曲げ歪ε2が減少していく。そのため、歪ゲージ30で検出される抵抗値(支持材11内面の曲げ歪ε2)が板厚比t1/t2とほぼ比例するようになる。
On the other hand, the coefficient β is equal to or less than t1 in the range where the plate thickness ratio is 1.0 or less and 0.5 or more, that is, the range until the plate thickness t1 of the exposed
なお、特に板厚比が1.0から減少していく初期の範囲では、支持材11に生じている弾性曲げの曲率の減少の影響で、逆に、暴露材10の弾性曲げの曲率は増加する。このため、板厚比が1.0から減少していく初期の範囲では、支持材11内面の曲げ歪ε2が僅かに増加する傾向を示す。
In particular, in the initial range in which the plate thickness ratio decreases from 1.0, the elastic bending curvature of the exposed
図14は、暴露材10の板厚の初期値をt1=0.184mm、支持材11の板厚をt2=0.75mmとし、初期値として板厚比がt1/t2=0.24の場合のグラフである。長さ:L=50mm、板間隔ΔL=2.82mmとした条件である。暴露材10の板厚が初期板厚から0まで減肉した場合について式(2)を用いて計算した例を示す。横軸は残存板厚t1で縦軸は暴露材10の歪ε1である。
FIG. 14 is a graph in which the initial value of the thickness of the exposed
図15は、上記と同じ条件で、式(2)を用いて計算したグラフである。横軸は残存板厚t1で縦軸は支持材11の歪ε2である。
FIG. 15 is a graph calculated using Equation (2) under the same conditions as described above. The horizontal axis is the remaining thickness t1, and the vertical axis is the strain ε2 of the
なお、これら図13〜15で示したように、本発明の第2の実施の形態にかかる腐食量測定センサ2においては、板厚比t1/t2が0.5以下の範囲では、暴露材10内面の曲げ歪ε1が板厚比t1/t2とほぼ比例し、板厚比t1/t2が0.5を超える範囲では、支持材11内面の曲げ歪ε2が板厚比t1/t2とほぼ比例するようになる。このため、板厚比t1/t2が0.5以下の範囲では、歪ゲージ15で検出される抵抗値に基いて腐食量を測定し、板厚比t1/t2が0.5を超える範囲では、歪ゲージ30で検出される抵抗値に基いて腐食量を測定することも考えられる。
As shown in FIGS. 13 to 15, in the corrosion amount measurement sensor 2 according to the second embodiment of the present invention, the exposed
なお、上記係数α、βは、板厚比t1/t2が0〜1.0の全範囲に渡っては、腐食量と比例関係を示さない。しかし、図13で示したように、上記係数α、βは、板厚比t1/t2と一定の関係にあることは分かっている。このため、腐食量測定センサ2においては、必ずしも図11に示したように、暴露材10内面と支持材11内面の両方にひずみゲージを取り付ける必要はなく、暴露材10内面と支持材11内面のどちらか一方にひずみゲージを取り付けても良い。
The coefficients α and β are not proportional to the corrosion amount over the entire range where the plate thickness ratio t1 / t2 is 0 to 1.0. However, as shown in FIG. 13, it is known that the coefficients α and β have a certain relationship with the plate thickness ratio t1 / t2. Therefore, in the corrosion amount measuring sensor 2, as shown in FIG. 11, it is not always necessary to attach strain gauges to both the exposed
以上では,暴露材10,支持材11が形状的に簡単なものであるから幾つかの仮定に基づいた歪計算式を用いて説明してきた。しかし,更に形状が複雑な円形の暴露材や支持材である場合には,計算式を導くことは難しい。このような場合には,有限要素法などによる構造解析を行い,暴露材や支持材に発生する歪を計算することができる。また,別の方法として実形状の腐食量測定センサを製作して実験により暴露材や支持材に発生する歪を計測することも有効となる。
In the above, since the exposed
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。例えば、暴露材、支持材は、鋼、ステンレス、銅、アルミニウム、チタン、その他合金等の金属材料の他、樹脂、ゴム等も利用できる。また、曲げ歪を検出するひずみゲージは、必ずしも暴露材、支持材の内面に取り付けなくても良く、外面に取り付けることもできる。なお、暴露材10の両端部を支持材11の両端部に貼り付ける場合、接着剤や、溶接などが利用できる。
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this example. It is obvious for those skilled in the art that various changes or modifications can be conceived within the scope of the technical idea described in the claims. It is understood that it belongs to. For example, as the exposed material and the support material, resin, rubber and the like can be used in addition to metal materials such as steel, stainless steel, copper, aluminum, titanium, and other alloys. Further, the strain gauge for detecting the bending strain does not necessarily have to be attached to the inner surface of the exposed material and the support material, and can be attached to the outer surface. In addition, when sticking the both ends of the
図1で説明した腐食量測定センサを以下の条件で製作した。
暴露材: 炭素鋼SS400 板厚t1=0.184mm、
支持材:炭素鋼SS400 板厚t2=0.75mm
暴露材、支持材に用いた鋼板の寸法:L=50mm、幅B=30mm
ひずみゲージ:共和電業製 ゲージ長5mm、2mリード線付き(商品番号:KFG-5-120-C1)
端部接着法:金属製接着材、ベロメタルジャパン株式会社製の商品名「ベロメタル冷間溶接システム」
板間隔ΔL=2.82mm(金属スペーサーを用いて間隔を保持した。)
The corrosion amount measurement sensor described in FIG. 1 was manufactured under the following conditions.
Exposed material: Carbon steel SS400, thickness t1 = 0.184mm,
Support material: Carbon steel SS400 Thickness t2 = 0.75mm
Dimensions of steel plate used for exposed material and support material: L = 50mm, width B = 30mm
Strain gauge: Kyowa Dengyo Gauge length 5mm, with 2m lead wire (Product number: KFG-5-120-C1)
End bonding method: Metal adhesive, product name "Velometal cold welding system" manufactured by Verometal Japan Co., Ltd.
Plate interval ΔL = 2.82 mm (The interval was maintained using a metal spacer.)
測定に際し、温度補正を実施した。温度補正ゲージとして、板厚0.184mmの鋼板に上記と同じゲージを貼付し、表裏面全部を耐酸性の絶縁性テープで被覆した。ひずみ測定では、ブリッジ法により温度補正を行う回路を構成して連続測定をおこなった。測定間隔は0.5秒間隔である。 In the measurement, temperature correction was performed. As a temperature correction gauge, the same gauge as above was attached to a steel plate having a thickness of 0.184 mm, and the entire front and back surfaces were covered with an acid-resistant insulating tape. In the strain measurement, a circuit that performs temperature correction by the bridge method was configured to perform continuous measurement. The measurement interval is 0.5 seconds.
ビーカー内に硝酸5.0%溶液を約500ml程度入れ、この中に腐食量測定センサを浸漬し、ひずみ測定を実施した。同時に腐食板厚を測定する目的で、鋼板板厚0.368mmの腐食試験片4枚を準備し、同じ腐食液に同時に浸漬した。開始後、200秒、400秒、500秒後に腐食試験片1枚をそれぞれ取り出し、ポイントマイクロメーターで板厚を計測した。 About 500 ml of a 5.0% nitric acid solution was placed in a beaker, and a corrosion amount measurement sensor was immersed in the beaker to measure strain. At the same time, for the purpose of measuring the corrosion plate thickness, four corrosion test pieces having a steel plate thickness of 0.368 mm were prepared and simultaneously immersed in the same corrosion solution. After the start, 200 seconds, 400 seconds and 500 seconds later, one corrosion test piece was taken out, and the plate thickness was measured with a point micrometer.
図16は、腐食量測定センサによって測定された歪測定値の時間的変化を示すグラフである。図17、18は、腐食試験後の腐食量測定センサを示している。また、それぞれの時間で引き上げた腐食試験片によって残存板厚と時間との関係は図19のようになった。図16の結果と図19の結果を比較したところ表1のようになった。腐食量測定センサによる歪測定値から推定した残存板厚(残存板厚と推定値)と腐食試験片から測定した残存板厚(試験片値)は良く一致した。 FIG. 16 is a graph showing a temporal change in the strain measurement value measured by the corrosion amount measurement sensor. 17 and 18 show the corrosion amount measurement sensor after the corrosion test. Further, the relationship between the remaining thickness and the time was as shown in FIG. 19 by the corrosion test piece pulled up at each time. The result of FIG. 16 and the result of FIG. 19 are compared with each other as shown in Table 1. The remaining plate thickness (estimated plate thickness and estimated value) estimated from the strain measurement value by the corrosion amount measurement sensor and the remaining plate thickness (test piece value) measured from the corrosion test piece agreed well.
本発明は、構造物などの腐食劣化の測定に適用できる。 The present invention can be applied to the measurement of corrosion deterioration of structures and the like.
1、2 腐食量測定センサ
10 暴露材
11 支持材
12 密閉空間
15 歪ゲージ
16 リード線
17 ブリッジ回路
20 カバー
21 温度補正ゲージ
21’ 板片
22 押圧部材
25 中間材
30 ひずみゲージ
1, 2 Corrosion
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