JP2008298688A - 埋設金属構造体の腐食評価方法と腐食危険マップの作成方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 土壌(1)中の金属構造体(2)の埋設位置近傍に土壌表面部から金属試験体(3)を挿入し、所定期間後に引抜いて試験体(3)の腐食速度やマクロセル腐食電流を測定することで、土壌中の金属構造体(2)の腐食を評価もしくは予測可能とする。
【選択図】図1
Description
0.8H2<H<1.2H1
を目安とする。より好ましくは0.8H2<H<H1である。
0.1D1≦H0
とすることが考慮される。つまり、試験体(3)の挿入長さ(H0)は、土壌表面から先端(3A)までの全長であってもよいし、あるいは、図2に示したように、ワイヤーやロープ等を連結したもの(a)や樹脂やセラミックス等と接続した挿入体(b)(c)の全長の一部であってもよい。
0<L≦0.2D2
の範囲内となるようにすることが好適に考慮される。
実際に金属構造体として配管が埋設されている現場において試験体の埋設試験を実施した。試験は普通土壌および腐食性土壌で行い、約170日間の埋設の後、試験体を回収して、腐食速度を調査した。また、前記試験体と別に、分割電極を作製して各試験個所に埋設し、マクロセル腐食電流を測定した。
1:試験体は上段の分割電極を含めて次の3種類とした。
20φのSGD400みがき丸棒を用いた。これから、長さ30cmに切り出して試験体とした。
2)管タイプ
15A(外径21.7mm、肉厚2.8mm)のSGP黒管を用いた。これから、設計寸法を20φとして外周部を旋盤で切削し、鋼管表面の黒皮を取り除くとともに、外径を20mmに整えた。次いで、長さを30cmとして切り出して試験体とした。
3)分割電極
図7には、組み上げた分割電極の写真と、この分割電極を分解した写真を示す。分割電極は、15AのSGP黒管から長さ40mm×外径20mmのサイズに切り出した5個の鋼管からなる。5つの鋼管を塩ビ製の心棒に通して固定し、鋼管と鋼管の間には厚さ1mmのアクリル円盤をはさんで鋼管同士が短絡しないよう絶縁した。各鋼管からは、はんだ付けし、色分けした導線を引き出した。これらをまとめて結線し、電気的には1本の鋼管とみなすことができるようにした。また、引き出し導線には差込型のコネクタをはんだ付けし、適宜、引き出し線の間に無抵抗電流計を介して電流を測定できるようにした。
2:図8および図9に埋設試験の説明図を示す。図8は断面図、図9は上から見た試験体の配置図の一例である。試験体は、弁室構造を設けて埋設した。試験終了後、引抜きにより回収できるようにするために、塩ビ管をガイド管として据えるとともに、試験体にはビニール被覆のステンレスワイヤーを取り付け、塩ビ管の上端部から表に出るように引き出した。
3:今回の試験においては、表3の項目についての調査を行った。
5:試験結果
(5−1)現場での観察結果
表4にその結果をまとめた。
土の色調は目視で、粘性および固さは手で触った感覚で判断した。
2)サビの色調
さびの色調から、埋設されている試験片の酸素雰囲気が推定できる。すなわち、酸素の供給が少ないと色調は黒で、十分であれば赤になる。また、酸素の供給がほとんど無ければ、さび色は緑(みどりさび)となる。色調が変化するのは、「さび」すなわち「酸化鉄」の酸化状態が異なるからである。
3)湿り気
水の存在は腐食に進行に最も影響を与える要因の1つである。今回、埋設試験を実施した6箇所では、引抜いた試験片の湿り方の程度が場所によって異っていた。表に記載したように、試験片の引抜き当日および前日の天候は雨でなかったことから、湿り気の差は気象条件の差よりは土壌環境の差に起因すると思われる。従ってこの湿り気の差は、土壌環境の腐食性に関わる重要な調査項目であると考えられる。湿り気に差が生じた原因には、(a)水みちの形成、(b)上水ないし下水からの漏水、(c)地形、(d)土壌の透水性、の差およびこれらの組み合わせによる差が挙げられる。
4)硫化水素臭
各埋設箇所では合計6本の試験体を埋設したが、6箇所の全ての試験体について、付着物からの硫化水素臭は認められなかった。従って、今回の試験では、腐食の原因として、硫酸塩還元菌に由来する微生物腐食は除外されると結論づけた。
5)付着物の量
付着物はさびと土からなる。結果としては、試験体の腐食速度を考察するためには活用できなかった調査項目であったが、容易に予想されるように、付着物の多い試験体は引抜き時の抵抗が大きい傾向があった。
(5−2)分割電極を用いたマクロセル腐食の評価
測定結果およびその見方
表5に、マクロセル腐食電流を測定した結果を示す。測定日は、埋設した試験片を引抜いた当日である。なお、マクロセル腐食電流は試験体の埋設期間中3回測定した。
(5−3)試験体の腐食速度の解析
表6に地中部に埋設された部分のA〜Eの試験片について求められた腐食速度を、表7にA〜Eの平均値および最大値を示す。表7より、B所が平均値および最大値ともに腐食速度が最も大きく、最も高い腐食環境であったこと、一方、C所が平均値および最大値ともに腐食速度が最も小さく、よって最も腐食性が小さい環境であったと評価される。
この場所は棒状試験片を埋設した箇所が土丹であった。その土質は固く締まっていたことから、埋め戻し土として、土丹の発生土がそのまま使用されたと思われる。従って、この場所の腐食性が高かったのは、腐食性の土壌である「土丹(海成粘土)」が原因と考えられる。しかし、土丹の層であっても、その密実性のために水気や酸素の供給が妨げられていれば、原理的には腐食性は低いはずである。そうならなかったのは、まず、さびの色調が赤色であったことから明らかなように酸素の供給は妨げられていなかったこと、また湿った状態にあったことから、腐食を促す水と酸素の両方が存在していたことがわかる。従って、この場所において腐食性が高かったことは、十分に説明できる。表5のように、マクロセル腐食については生じていなかったと判別されたが、仮にマクロセル腐食が生じていれば、腐食速度は更に大きい結果になったと推察される。
(II)腐食速度が最も小さかったC所およびD所について
この2つの場所は、土質が異なる。一方は腐食土壌で、もう一方は普通土壌である。そのことは、土質の所見からも裏付けられている。それにもかかわらず、両者とも試験片の腐食速度は同程度でかつ今回の試験箇所のなかで最も小さかった。その原因であるが、両者は次の2点で共通する。さびの色調が黒で、かつ濡れた状態であったことである。さびの色調が黒であったことは、貧酸素の雰囲気であったことを示している。また、濡れた状態であったことは、この場所は水気が滞留しがちであったことを示唆している。腐食には水気が必要であるが、滞留した水は酸素を遮断するため、むしろ腐食の抑制方向に作用する。従って、この場所では、土質は腐食の支配因子ではなく、貧酸素雰囲気であったことで腐食が抑制されたと説明できる。
(III)中程度の腐食速度を示したF所について
この場所では、さびの色調からやや酸素の供給が不足気味で、湿り気についてもほとんど乾いた状態であり、本来なら腐食性は低いはずである。それにもかかわらず、中程度の腐食性を示したのは、マクロセル腐食を形成したためと考えられる。マクロセル腐食の作用も反映した土壌の腐食性評価ができる。
<実施例2>
円錐チップ型の試験体を用いて試験を行った。
3:埋設においては、
はじめに配管の埋設深さまで重機で開削し、さらに配管下の土壌面が出るまで、配管の両側を幅10〜15cm程度で掘り下げた。配管の下の土壌面には試験片部分が完全に埋設されるように供試体を打ち込んだ。ついで、埋設棒にガイド用の塩ビ管を通した後、発生土で埋め戻した。配管頂部から上約10cmまで埋め戻した後、この埋め戻しの箇所に供試体を埋設した。埋め戻し土に埋設した供試体についても埋設棒に塩ビ管を通した後、発生土で埋め戻した。
4:試験体の平均の腐食速度については、
精密天秤により試験片の重量を埋設試験前後で測定し、重量減少量を求めた。腐食速度は重量減少量から次式により計算により算出した。
集中腐食が認められた試験片について、最大の腐食孔深さを測定した。最大腐食孔深さを次式で換算し、腐食孔の最大進行度を算出した。
2)マクロセル腐食電流が最も大きかったのはG所であった。この試験場所は、配管底面の深さは極めて硬い土丹の層であり、埋め戻し土は普通土であったから、配管の上面と配管の底面との間で、土質の違いに基づくマクロセル腐食が生じやすいと予想される条件であった。そのことは今回の試験で検証することができた。
Claims (11)
- 土壌中の金属構造体の埋設位置近傍に土壌表面部から金属試験体を挿入し、所定期間後に引抜いて試験体の腐食速度を測定することで、土壌中の金属構造体の腐食を評価もしくは予測可能とすることを特徴とする埋設金属構造体の腐食評価方法。
- 引抜いた試験体の腐食形態の観察もすることを特徴とする請求項1に記載の埋設金属構造体の腐食評価方法。
- 引抜いた試験体の局部腐食部位の局在性あるいは浸食深さを測定することで、土壌中の金属構造体のマクロセル腐食の進行度を評価もしくは予測可能とすることを特徴とする請求項2に記載の埋設金属構造体の腐食評価方法。
- 土壌中に挿入した試験体をもってマクロセル腐食電流をも測定することを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の埋設金属構造体の腐食評価方法。
- 測定したマクロセル腐食電流の積分値によって金属構造体の腐食評価をすることを特徴とする請求項4に記載の埋設金属構造体の腐食評価方法。
- 土壌中の金属構造体の側部に試験体を挿入することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の埋設金属構造体の腐食評価方法。
- 試験体は、丸棒状、円筒状あるいは円錐状であることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の埋設金属構造体の腐食評価方法。
- 請求項1から7のいずれか一項に記載の方法による評価を金属構造体の埋設長さ方向の多点で行い、腐食にともなう危険度のマッピングを行うことを特徴とする埋設金属構造体の腐食危険マップの作成方法。
- 土壌中の金属構造体のマクロセル腐食の評価方法であって、金属構造体の埋設位置近傍に試験体電極を挿入埋設して無抵抗電流計に結線してマクロセル腐食電流を測定評価することで金属構造体のマクロセル腐食を評価もしくは予測可能とすることを特徴とする埋設金属構造体のマクロセル腐食の評価方法。
- 測定したマクロセル腐食電流の積分値によって金属構造体の腐食評価をすることを特徴とする請求項9に記載の埋設金属構造体のマクロセル腐食の評価方法。
- 試験体電極は、各々別体のものとして挿入埋設の深さ位置が異なるように埋設することを特徴とする請求項9または10に記載の埋設金属構造体のマクロセル腐食の評価方法。
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