JP2014173926A - 歪み式腐食センサの製造方法および歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】腐食の進行を確実に検出できる歪み式腐食センサの製造方法および歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法を提供すること。
【解決手段】腐食環境中に暴露される被腐食面１８を有する被検体１９と、前記被検体１９に応力を付与する棒状体２９と、前記被検体１９における応力を検出する歪みセンサ３０とを有する歪み式腐食センサ１の製造方法であって、前記被検体１９を前記棒状体２９により応力が付与された状態とした後、前記被腐食面１８での厚みが減少するように前記被検体１９の材料を除去する。
【選択図】図１

Description

本発明は、歪み式腐食センサの製造方法および歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法に関し、腐食環境中に曝される金属材料の腐食の進行を測定するための歪み式腐食センサの製造および利用に関する。

構造物の金属材料部分が腐食環境中に曝される場合、当該金属材料の腐食の進行を監視したいという要求がある。
このような要求に対して、監視対象と同じ金属製の被検体を、監視対象がおかれる同じ腐食環境中に配置し、被検体の表面（腐食環境により腐食される被腐食面）の腐食状態を経時的に測定することで、代替的に監視対象の腐食状態を推定する腐食測定方法が知られている（特許文献１参照）。

このような腐食測定方法では、監視対象と同じ金属製の被検体を用い、被検体に初期応力を導入したうえで腐食環境中に暴露し、歪みセンサにより被検体の応力変化を監視する。腐食環境によって被検体の腐食が進行すると、その断面積の減少によって応力が変化する。応力の変化は、歪みセンサの出力信号の変化として検出することができ、これにより腐食度合いを測定することができる。
このような腐食測定方法に好適な歪み式腐食センサとして、筒状の被検体の内部に棒状体を設置し、棒状体で被検体に軸力を付与することで被検体に初期応力を導入するとともに、被検体の内周または棒状体の外周に歪みセンサを設置したものが用いられている。

特開昭５３−６５７８３号公報

前述した歪み式腐食センサにおいては、被検体の腐食が始まった初期段階では、腐食が進んだ後期に比べて、歪み量が小さく歪みセンサの出力変化が小さい。このため、腐食の進行として認識しにくいという問題がある。
図９は、棒状体により与えられる軸力によって被検体に生じる歪み（曲線ｓｏ）および棒状体の歪み（曲線ｓｉ）が、被検体の被腐食面（腐食環境中に暴露される領域）の腐食の進行に伴って変化する状況を模式的に示すグラフである。ここで、横軸は被腐食面の腐食量ｃｄ（表面からの腐食深さ）である。

被検体（曲線ｓｏ）においては、グラフの左端で、棒状体から付与された軸力に応じた初期応力による歪みが与えられ、腐食の進行に従ってグラフ右側へ移行し、被検体の断面積が減少することで軸力に基づく応力が増加し、歪みも急激に大きくなる。
棒状体（曲線ｓｉ）においては、前述した被検体の歪みｓｏと上下反転した曲線を描き、被検体が腐食により歪みを増し、やがて破壊に至ることで、最終的に歪みがなくなる。
歪みセンサは、このような歪みｓｏ，ｓｉの何れの側を検出してもよいが、ここでは棒状体の歪みｓｉを検出しているものとする。

棒状体の歪みｓｉは、初期段階（深さ０から深さｃ１までの区間ｐ１）では曲線がなだらかであり、当該区間ｐ１での腐食の進行に応じた曲線ｓｉの変化量はｄｓ１に過ぎない。一方、末期段階（深さｃ２から深さｃ３までの区間ｐ３）では、曲線ｓｉは傾きが急激に大きくなり、当該区間ｐ３での曲線ｓｉの変化量はｄｓ３となる。
ここで、区間ｐ３は前述した初期段階の区間ｐ１とほぼ同じ腐食深さであるが、変化量ｄｓ３は変化量ｄｓ１よりも遙かに大きく、つまり区間ｐ３は区間ｐ１よりも著しく検出感度が高い。その相違の程度は、曲線ｓｉの状況にもよるが、例えば図９の例では、変化量ｄｓ３は変化量ｄｓ１の８倍にも及ぶ。言い換えると、初期段階の区間ｐ１では、末期段階の区間ｐ３のような高い検出感度が得られない、ということである。

このように、従来の歪み式腐食センサにおいては、同じ腐食の進行に対して時期によって歪みの現れ方が極端に変化し、検出感度が十分でない時期が生じてしまい、とくに解像度が十分でない小型で廉価なデータ処理装置を用いた場合など、腐食の進行を確実に検出できない期間が生じるという問題があった。

本発明の目的は、腐食の進行を確実に検出できる歪み式腐食センサの製造方法および歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法を提供することにある。

本発明は、予め腐食が進んだ状態（腐食されて薄くなった状態）の被検体を利用することで、従来の歪み式腐食センサにおける検出感度が不十分な初期段階を回避し、腐食測定の初期から高い検出感度が得られるようにする。
腐食が進んだ状態の被検体としては、被検体の製造時に腐食が進んだ状態の厚みに相当する薄肉の材料を用いることで実現できる。あるいは、被検体が腐食により薄くなるのと同様に、切削等により被検体の材料を除去して薄肉化することによっても得られる。ただし、被検体を切削等する場合、製造工程の複雑化を考慮する必要がある。
このような薄肉化した被検体を用いることで、腐食測定の初期から高い検出感度を得ることが期待できる。
しかし、本発明の発明者は、被検体を単に薄肉化しても、次のような不都合が生じ、実用化が難しいことを見いだした。

図１０において、実線で示された曲線ｓｏ３，ｓｉ３は、それぞれ前述した図９の曲線ｓｏ，ｓｉと同じ歪み式腐食センサの特性を示すものであり、それぞれ被検体に生じる歪み（曲線ｓｏ３）および棒状体の歪み（曲線ｓｉ３）である。
このセンサは、被検体の厚さが横軸に示す深さｃ３相当となるように製造されており、腐食が深さ０から深さｃ３まで進行するのに従って、被検体に生じる歪み（曲線ｓｏ３）が増大し、棒状体の歪み（曲線ｓｉ３）が減少する。
棒状体の歪み（曲線ｓｉ３）は、初期値で歪み量ｓｎであるが、腐食の進行に伴って深さｃ３（つまり被検体が消失）となった時点で歪み量０となる。

同図において、破線で示された曲線ｓｏ２，ｓｉ２は、前述した曲線ｓｏ３を示す歪み式腐食センサよりも被検体が薄く製造されたものの特性を示し、それぞれ被検体に生じる歪み（曲線ｓｏ２）および棒状体の歪み（曲線ｓｉ２）である。
このセンサは、被検体の厚さが深さｃ２となるように製造されており、横軸に示す深さ０から深さｃ２まで腐食が進行するのに従って、被検体に生じる歪み（曲線ｓｏ２）が増大し、棒状体の歪み（曲線ｓｉ２）が減少する。
棒状体の歪み（曲線ｓｉ２）は、初期値で歪み量ｓｎであるが、腐食の進行に伴って深さｃ２となった時点で歪み量０となる。つまり、曲線ｓｉ２は、前述した曲線ｓｉ３に対して、横軸だけが縮小した形状となっている。
被検体の歪み（曲線ｓｏ２）は、薄く製造されている分、前述した曲線ｓｏ３を図中左方向（深さが少なくなる方向）へ平行移動させた形状を示す。この際、被検体としての断面積が小さくなるため、同じ軸力であっても初期応力が大きくなっており、曲線ｓｏ２の深さ０時点での歪み量は、曲線ｓｏ３の深さｃ１時点での歪み量に相当する値となっている。

同図において、破線で示された曲線ｓｏ１，ｓｉ１は、前述した曲線ｓｏ２を示す歪み式腐食センサよりも被検体が更に薄く製造されたものの特性を示し、このセンサは、被検体の厚さが深さｃ１となるように製造されている。
棒状体の歪み（曲線ｓｉ１）は、初期値で歪み量ｓｎであるが、腐食の進行に伴って深さｃ１となった時点で歪み量０となる。つまり、曲線ｓｉ１は、前述した曲線ｓｉ３に対して、横軸が曲線ｓｉ２以上に縮小された形状である。
被検体の歪み（曲線ｓｏ１）は、前述した曲線ｓｏ３を図中左方向（深さが少なくなる方向）へ更に平行移動させた形状となっており、曲線ｓｏ１の深さ０時点での歪み量は、曲線ｓｏ３の深さｃ２時点での歪み量に相当する値となっている。

このような３種類の歪み式腐食センサにおいて、棒状体に取り付けた歪みセンサで棒状体の歪み（曲線ｓｉ３，ｓｉ２，ｓｉ１）を検出したとすると、曲線ｓｉ３を示す歪み式腐食センサでは、期間ｔ３（深さ０から深さｃ３まで）に曲線ｓｉ３が歪み量ｓｎから０まで変化し、その測定レンジｒａ３は歪み量ｓｎ分である。同様に、曲線ｓｉ２を示す歪み式腐食センサでは、期間ｔ２（深さ０から深さｃ２まで）で測定レンジｒａ２が歪み量ｓｎ分であり、曲線ｓｉ１を示す歪み式腐食センサでは、期間ｔ１（深さ０から深さｃ１まで）でレンジｒａ１が歪み量ｓｎ分である。
つまり、何れの歪み式腐食センサにおいても、測定レンジｒａ３〜ｒａ１は同じである。

ここで、被検体については、前述のように腐食により厚みが０になって消失する前に、軸力に基づく応力が材料の降伏強度を超えてしまい、これにより測定レンジが制約されることがある。
図１１において、前述した降伏が、被検体の歪み量ｓｙで生じたとする。被検体の歪みを表す曲線ｓｏ３〜ｓｏ１においては、それぞれ深さｃ３〜ｃ１に達する前に降伏を生じる歪み量ｓｙに達し、各曲線に係る歪み式腐食センサが有効な期間はｔ３’〜ｔ１’となり、これらは各々前述した期間ｔ３〜ｔ１に対して深さｄｃ分だけ短い。
このように、被検体の歪み（曲線ｓｏ３〜ｓｏ１）に深さｄｃ分の短縮が生じることで、棒状体で検知される歪み（曲線ｓｉ３〜ｓｉ１）においては測定レンジの縮小が生じ、それぞれ測定レンジｒａ３’〜ｒａ１’となる。
これらの測定レンジｒａ３’〜ｒａ１’は、その縮小状況がセンサによって異なる。これは、被検体の歪み（曲線ｓｏ３〜ｓｏ１）がグラフ上で平行移動した形状を示すのに対し、棒状体の歪み（曲線ｓｉ３〜ｓｉ１）は横軸だけが縮まり、結果として異なる形状となることによる。
とくに、被検体の厚みを深さｃ１とした歪み式腐食センサでは、測定レンジｒａ１’が、被検体の厚みが深さｃ３であった元の歪み式腐食センサの測定レンジｒａ３’の７０％程度まで縮小されてしまうことになる。

以上に述べたように、既存の歪み式腐食センサに対して、被検体を単に薄肉化するだけでは、腐食の測定レンジが短縮してしまう不都合が生じる。
このような不都合に対し、本発明の発明者は、被検体を単に薄肉化するのではなく、予め厚みの大きな被検体と棒状体とを組み立て、軸力を導入した状態で被検体を所定の厚さまで薄肉化することで、上述した被検体の降伏にも拘わらず、測定レンジの縮小を回避できることを見いだした。
本発明は、前述した通りの知見に基づいてなされたものであり、具体的には次の構成を備える。

本発明の歪み式腐食センサの製造方法は、腐食環境中に暴露される被腐食面を有する被検体と、前記被検体に応力を付与する応力付与部材と、前記被検体における応力を検出する歪みセンサとを有する歪み式腐食センサの製造方法であって、前記被検体を前記応力付与部材により応力が付与された状態とした後、前記被腐食面での厚みが減少するように前記被検体の材料を除去することを特徴とする。
このような本発明では、被検体は、十分な厚さを有する状態で応力付与部材により応力が付与された後、被腐食面での厚みが減少するように材料を除去される。つまり、被検体は、従来の歪み式腐食センサにおいて、被検体が腐食されて厚みが減少するのと同様な状況とされる。これにより、被検体を薄肉化した状態で応力を付与した場合のような被検体の降伏を回避し、測定レンジの縮小を回避することができる。そして、測定レンジの縮小を回避しつつ、被検体の薄肉化により腐食測定の初期から十分な検出感度を得ることができ、腐食の進行を確実に検出することができる

本発明の歪み式腐食センサの製造方法において、前記被検体は、外周面に前記被腐食面を有する筒状の部材であり、前記応力付与部材は、被検体の内部に同軸で設置されかつ前記被検体の両端に圧接して前記被検体に引っ張り方向の軸力を付与する棒状体であり、前記歪みセンサは、前記被検体の内周面または前記棒状体の外周面に設置されることが望ましい。
このような本発明では、既に歪み式腐食センサとして汎用されている部品を用いることで、部品確保が容易でありかつ製造コストを低減することができる。

前記被検体の材料の除去は、前記被腐食面の切削により行うことが望ましい。機械加工により作業効率が優れている。
前記被検体の材料の除去は、前記被腐食面のエッチング処理により行うことが望ましい。機械加工のような加工応力がないため被検体を不必要に変化させることがない。

前記被検体の材料除去の程度は、歪み式腐食センサとしての利用状況あるいは要求条件に基づいて適宜設定すればよい。
ただし、一般的に歪み式腐食センサとして十分な測定レンジおよび精度が得られる期間（腐食深さの範囲）は有限であり、歪み式腐食センサとしての測定期間を長くしようとすると測定レンジおよび精度が不十分になる傾向にある。
このような関係に対して、本発明の歪み式腐食センサを用いた腐食測定使用方法により、測定レンジおよび精度と測定期間との両方を確保することができる。

本発明の歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法は、腐食環境中に暴露される被腐食面を有する被検体と、前記被検体に応力を付与する応力付与部材と、前記被検体における応力を検出する歪みセンサとを有する歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法であって、前述した本発明の歪み式腐食センサの製造方法で製造された歪み式腐食センサを含む前記被腐食面での厚みが異なる複数の歪み式腐食センサを用い、前記複数の歪み式腐食センサを腐食環境中に配置し、先ず一つの前記歪み式腐食センサで腐食測定を行い、次に他の前記歪み式腐食センサで腐食測定を行うことを特徴とする。

このような本発明では、複数の歪み式腐食センサを、前述した本発明の歪み式腐食センサの製造方法で製造しておく。この際、前記被検体の材料の除去による前記被腐食面での厚みを調整することで、歪み式腐食センサとしての測定期間を適切に調整することができる。
例えば、被検体の材料除去を十分に行うことで、歪み式腐食センサは被腐食面での厚みが十分に薄くなり、腐食環境中に配置された初期段階から、十分な精度および測定レンジを有するものとすることができる。一方、被検体の材料除去の程度を緩和することで、歪み式腐食センサは被腐食面での厚みが元の厚みに近く維持されており、腐食環境中に配置されて一定期間を経過したのち、十分な精度および測定レンジを有するものとすることができる。
従って、複数の歪み式腐食センサの被腐食面での厚みを調整し、測定期間を互いにずらした状態としておき、測定期間が到来した歪み式腐食センサを順次選択して腐食測定に利用することで、精度および測定レンジが十分である測定期間を連続させることができる。
本発明において、複数の歪み式腐食センサの全てが本発明の歪み式腐食センサの製造方法で製造されたものであってもよいが、一部が本発明の歪み式腐食センサの製造方法によらない歪み式腐食センサであってもよい。例えば、測定期間の最後に選択される歪み式腐食センサは、本発明に基づく材料除去を行わないものとしてもよい。

本発明の第１実施形態の歪み式腐食センサを示す断面図。 前記第１実施形態の材料除去加工前の腐食量歪み曲線を示すグラフ。 前記第１実施形態の材料除去加工後の腐食量歪み曲線を示すグラフ。 前記第１実施形態の異なる条件での材料除去加工後の腐食量歪み曲線を示すグラフ。 本発明の第２実施形態の材料除去加工前の腐食量歪み曲線を示すグラフ。 前記第２実施形態の材料除去加工後の腐食量歪み曲線を示すグラフ。 本発明の第３実施形態の材料除去加工後の腐食量歪み曲線を示すグラフ。 本発明の第４実施形態の材料除去加工後の腐食量歪み曲線を示すグラフ。 従来の歪み式腐食センサの腐食量歪み曲線を示すグラフ。 本発明を説明するための腐食量歪み曲線を示すグラフ。 本発明を説明するための腐食量歪み曲線を示すグラフ。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔第１実施形態〕
図１において、歪み式腐食センサ１は、被検体１９を有する外ピース１０と、棒状体２９を有する内ピース２０とを備えている。

外ピース１０は、腐食測定対象（監視対象）と同じ金属材料で形成された筒体であり、一端は封止部１１で閉じられているが、他端の接続部１２は内部空間が外部に開放されており、接続部１２の内周面には内ピース２０を螺合させるための雌ねじ１３が形成されている。
外ピース１０の外周面は、封止部１１および接続部１２が比較的大径とされているが、これらの間の部分は比較的小径に形成されている。この小径の部分により筒状の被検体１９が形成され、この被検体１９の外周面が腐食環境中に暴露される被腐食面１８とされている。

内ピース２０は、円筒状の本体２１の一端側に、本体２１と同軸上を延びる丸棒状の棒状体２９を有する。棒状体２９と本体２１とは外ピース１０と同じ金属材料から一連で削り出されたものである。
本体２１の外周の棒状体２９側には、前述した外ピース１０の雌ねじ１３に螺合可能な雄ねじ２３が形成されている。
内ピース２０と外ピース１０とは、棒状体２９を接続部１２から外ピース１０の内部へ挿入し、雄ねじ２３を雌ねじ１３に螺合させることで一体に連結される。連結された状態では、棒状体２９の先端が封止部１１の内側に当接される。

この状態で、雄ねじ２３と雌ねじ１３とをさらに締め込むことで、封止部１１および接続部１２に、各々を離隔させる向きの力を加えることができる。
これにより、封止部１１および接続部１２を連結する被検体１９には封止部１１および接続部１２を離隔させる方向の軸力が付与され、被検体１９に応力が付与される。
棒状体２９の外周面には歪みセンサ３０が張られている。歪みセンサ３０からの信号線は、本体２１の挿通孔２４を通して本体２１内部の空洞に引き込まれ、本体２１の棒状体２９とは反対側の端面から外部に引き出され、図示しないデータ処理装置に接続されている。

なお、歪みセンサ３０は被検体１９の内周面に張ってもよい。但し、外ピース１０と内ピース２０を螺合させる際に各々を回転させる必要があり、歪みセンサ３０が外ピース１０側であると、内ピース２０に形成された挿通孔２４を通して信号線を引き出すことが難しいことがある。従って、有線接続する場合、歪みセンサ３０は棒状体２９の外周面であることが望ましい。なお、無線接続する場合は、どちらの側であっても不都合はない。

本実施形態では、被検体１９の厚さ、つまり被検体１９の外周面である被腐食面１８から被検体１９の内周面までの距離が、内ピース２０と外ピース１０とを連結して組み立てるまでは比較的厚く形成されているが、これらを連結して被検体１９に応力を付与した後に、被腐食面１８から所定深さまで材料除去を行うことで、被検体１９は全周にわたって一様に薄肉化される。

本実施形態では、被検体１９の材料除去は、被腐食面１８に対する切削によって行う。切削を採用することで、機械加工により作業効率が優れたものとすることができる。
ただし、被検体１９の材料除去は、被腐食面１８のエッチング処理によって行ってもよい。このようなエッチングを採用することで、切削等の機械加工で生じる加工応力がなく、被検体１９を不必要に変化させることがない。

本実施形態において、被検体１９の材料除去を行う深さは、歪み式腐食センサ１としての要求性能に応じて設定する。例えば、検出精度を高めたい場合、被検体１９の元の厚みに対して２／３を除去することで、残された１／３の厚みによる腐食測定を行う。

図２は、内ピース２０と外ピース１０とを組み立てた状態での被検体１９および棒状体２９について、被検体１９の応力（曲線ｓｏ）および棒状体２９の応力（曲線ｓｉ）が腐食深さ（０〜ｃ３）にわたって変化する様子を示す。
深さｃ３は被検体１９の材料除去前の厚みに相当し、被検体１９の応力特性を示す曲線ｓｏ，ｓｉは腐食が深さｃ３に至った時点で被検体１９の厚さが０となって破壊に至る。実際には、被検体１９の材料の降伏強度（歪み量ｓｙ）に達することで塑性変形を始め、被検体１９の厚さが０となる前の所定厚みｄｃ分だけ早く破壊に至る（図１１参照）。従って、歪み式腐食センサ１としての腐食深さは０から（ｃ３−ｄｃ）までとなり、測定期間である期間ｔ３’に確保できる測定レンジはｒａ３’（図１１参照）である。

図３は、前述した図２の被検体１９に対し、被腐食面１８から材料除去を行って深さｃ２分の材料を除去した状態を示す。ここで、深さｃ２は被検体１９の材料除去前の厚み（＝深さｃ３）の２／３であり、深さｃ３から深さｃ２を材料除去した結果の深さｃ１（深さｃ３の１／３）となる。
図３において、横軸０〜ｃ１の区間に表れる曲線ｅｓｏ，ｅｓｉは、図２の曲線ｓｏ，ｓｉ（図３では点線で図示）を深さｃ２分だけ左へ平行移動させたものであり、曲線ｓｏ，ｓｉの横軸ｃ２〜ｃ３の区間に現れるものと同じ曲線である。
曲線ｅｓｏ，ｅｓｉは、深さ０において、前述した曲線ｓｏ，ｓｉの深さｃ２時点の歪みをそれぞれ示し、深さｃ１に至った時点で被検体１９の厚さが０となって破壊に至る。実際には、曲線ｓｏ，ｓｉについて説明した通り、被検体１９の材料の降伏強度に基づいて、被検体１９の厚さが０となる前の所定厚みｄｃ分だけ早く破壊に至り、従って歪み式腐食センサ１としての腐食深さは０から（ｃ１−ｄｃ）までとなり、測定期間である期間ｔ１’に確保できる測定レンジはｅｒａ１となる。

図２に戻って、深さ０から深さ（ｃ１−ｄｃ）に相当する期間ｔ１’における曲線ｓｏ，ｓｉは変化量が小さく、この期間ｔ１’での測定レンジｒａ１’は、図３の曲線ｅｓｏ，ｅｓｉにおける同じ期間ｔ１’の測定レンジｅｒａ１の１／８程度である。
従って、本実施形態の歪み式腐食センサ１では、被検体１９の材料除去を行うことにより、同じ深さ（ｃ１−ｄｃ）までの期間ｔ１’において、測定レンジｒａ１’から測定レンジｅｒａ１へと飛躍的に拡大し、検出精度を高めることができる。

なお、本実施形態では、歪み式腐食センサ１としての測定が、深さ０から（ｃ１−ｄｃ）の期間ｔ１’にわたって行えるものであったが、被検体１９の材料除去の深さｃ２を調整することで、測定期間を期間ｔ１’から増減することができる。
図４において、被検体１９の材料除去を深さ（ｃ２−ｄｃ）とすれば、被検体１９の破壊（曲線ｅｓｏが歪み量ｓｙに到達）は深さｃ１で起こることになり、深さ０〜ｃ１の期間ｔ１で歪み式腐食センサ１としての測定を行うことができ、測定期間である期間ｔ１において測定レンジｅｒａ１’（図３の測定レンジｅｒａ１より大きい）を確保することができる。

〔第２実施形態〕
図５および図６には、本発明の第２実施形態が示されている。
前記第１実施形態では、被検体１９の材料除去を深さｃ２とし、元の深さｃ３の２／３を除去するものとした。しかし、本発明に基づく被検体１９の材料除去は、深さがより小さくても有効である。
本実施形態において、歪み式腐食センサ１の構成（図１参照）は同一であるため、重複する説明は省略する。
図５において、材料除去を行う前つまり元の被検体１９の応力は、図２で説明した通り、曲線ｓｏ，ｓｉで表され、深さ０〜ｃ３までの期間のうち降伏して破壊に至る所定厚みｄｃ分を除く深さ（ｃ３−ｄｃ）までの期間ｔ３’において、測定レンジｒａ３’を確保することができる。

本実施形態では、図５の被検体１９に対し、深さｃ１（深さｃ３の１／３）の材料除去を行う。
図６において、横軸０〜ｃ２の区間に表れる曲線ｅｓｏ２，ｅｓｉ２は、図２の曲線ｓｏ，ｓｉ（図６では点線で図示）を左にｃ１だけ平行移動させたものであり、曲線ｓｏ，ｓｉの横軸ｃ１〜ｃ３の区間に現れるものと同じ曲線である。
曲線ｅｓｏ２，ｅｓｉ２は、深さ０において、前述した曲線ｓｏ，ｓｉの深さｃ１時点の歪みをそれぞれ示し、深さｃ２に至った時点で被検体１９の厚さが０となって破壊に至る。実際には、被検体１９の材料の降伏強度に基づいて、被検体１９の厚さが０となる前の所定厚みｄｃ分だけ早く破壊に至り、従って歪み式腐食センサ１としての腐食深さは０から（ｃ２−ｄｃ）までとなり、測定期間である期間ｔ２’に確保できる測定レンジはｅｒａ２となる。

図５に戻って、深さ０から（ｃ２−ｄｃ）の期間ｔ２’における曲線ｓｏ，ｓｉは変化量が小さく、この期間ｔ２’での測定レンジｒａ２’は、図６の曲線ｅｓｏ２，ｅｓｉ２における同じ期間ｔ２’の測定レンジｅｒａ２の１／３程度である。
従って、本実施形態の歪み式腐食センサ１では、被検体１９の材料除去が元の厚みの半分以下であっても、同じ深さ（ｃ２−ｄｃ）までの期間ｔ２’において、測定レンジｒａ２’から測定レンジｅｒａ２へと３倍程度に拡大し、検出精度を高めることができる。
なお、本実施形態の歪み式腐食センサ１は、センサとして有効な深さ０から深さ（ｃ２−ｄｃ）の期間ｔ２’のうち、深さｃ１から深さ（ｃ２−ｄｃ）に対応する期間（深さ０〜ｃ１までの期間ｔ１を除く期間）にわたって使用してもよく、この期間における本実施形態の曲線ｅｓｏ２，ｅｓｉ２は、前述した第１実施形態の曲線ｅｓｏ，ｅｓｉと同じ曲線となる。

〔第３実施形態〕
図７には、本発明の第３実施形態が示されている。
前述した第１実施形態および第２実施形態が単一の歪み式腐食センサ１であったのに対し、本実施形態は、被腐食面での厚みが異なる複数の歪み式腐食センサを組み合わせて用いることで、全体としての測定期間および深さ範囲の拡張を図るものである。
図７において、複数の歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２は、それぞれ前述した第１実施形態の歪み式腐食センサ１（図３参照）および第２実施形態の歪み式腐食センサ１（図６参照）と同じものであり、各々は同じ腐食環境中に例えば並列に設置される。

本実施形態において、歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２は、それぞれ被腐食面での厚みを異ならせることで、互いに測定期間が異なるように設定されている。
歪み式腐食センサＳ１は、第１実施形態で図３に基づき説明した通り、被検体１９の表面を深さｃ２分だけ材料除去することにより、期間Ｔ１’において測定レンジｅｒａ１が確保されている。
歪み式腐食センサＳ２は、第２実施形態で図６に基づき説明した通り、被検体１９の表面を深さｃ１分だけ材料除去することにより、期間Ｔ２’において測定レンジｅｒａ１が確保されている。
このように、歪み式腐食センサＳ１では測定期間が期間ｔ１’であり、歪み式腐食センサＳ２は測定期間が期間ｔ２’とされており、歪み式腐食センサＳ２の測定期間は歪み式腐食センサＳ１よりも期間ｔ１２（＝ｔ２’−ｔ１’）だけ長くなっている。
歪み式腐食センサＳ２では、期間ｔ１２において測定レンジｅｒａ１２が確保されている。

本実施形態においては、前述した歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２を腐食環境中に設置した後、先ず歪み式腐食センサＳ１の検出信号を選択し、歪み式腐食センサＳ１で期間ｔ１’（深さ０〜（ｃ１−ｄｃ））にわたって腐食測定を行う。次に、選択している検出信号を歪み式腐食センサＳ２に切り替え、歪み式腐食センサＳ２で期間ｔ１２（深さ（ｃ１−ｄｃ）〜（ｃ２−ｄｃ））にわたって腐食測定を行う。
その結果、期間ｔ１’においては歪み式腐食センサＳ１による測定レンジｅｒａ１が確保され、続く期間ｔ１２においては歪み式腐食センサＳ２による測定レンジｅｒａ１２が確保される。

このように、本実施形態によれば、２つの歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２を併せることで、期間ｔ２’の全体にわたって測定レンジｅｒａ１あるいは測定レンジｅｒａ１２という広い測定レンジを確保することができる。
言い換えれば、歪み式腐食センサＳ２だけでは、期間ｔ１’において歪み量の変動が少なく（期間ｔ２’の測定レンジｅｒａ２と期間ｔ１２の測定レンジｅｒａ１２との差として表れる）、当該期間の検出精度が不十分となる。しかし、本実施形態のように歪み式腐食センサＳ１を組み合わせることで、期間ｔ１’における測定レンジｅｒａ１を確保することができ、期間ｔ２’の全体にわたって広い測定レンジが確保される。

〔第４実施形態〕
図８には、本発明の第４実施形態が示されている。
前述した第３実施形態では、２つの歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２を組み合わせて用いた
が、本実施形態では３つの歪み式腐食センサＳ１〜Ｓ３を組み合わせて用いる。

歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２は、それぞれ前述した第３実施形態の歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２と同様なものであり、各々は前述した第１実施形態および第２実施形態の本実施形態の歪み式腐食センサ１と同じである。
ただし、本実施形態の歪み式腐食センサＳ１では、材料除去の深さが深さｃ２（図７参照）ではなく、深さ（ｃ２−ｄｃ）となっている。その結果、歪み式腐食センサＳ１の応力は曲線ｅｓｉ’，ｅｓｏ’を示し、測定期間ｔ１において、測定レンジｅｒａ１’となる（図４で説明した例と同様）。
また、本実施形態の歪み式腐食センサＳ２では、材料除去の深さが深さｃ１（図７参照）ではなく、深さ（ｃ１−ｄｃ）となっている。その結果、歪み式腐食センサＳ２の応力は曲線ｅｓｉ２’，ｅｓｏ２’を示し、測定期間ｔ１２’において、測定レンジｅｒａ１２’となる。
このように、２つの歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２により、期間ｔ１および期間ｔ１２’つまり深さ０から深さｃ２に及ぶ区間において、十分に広い測定レンジｅｒａ１’あるいは測定レンジｅｒａ１２’が確保されている。

歪み式腐食センサＳ３は、前述した歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２とは異なり、本発明の製造方法で製造されたものではない。具体的には、先に図２あるいは図５で説明した通りの、本発明に基づく材料除去を行う前の段階のものである。
ここで、歪み式腐食センサＳ３では、被検体１９の応力は曲線ｓｉ，ｓｏで示される通りであり、期間ｔ３’としては測定レンジｒａ３’が得られていたが、深さｃ２までの期間では曲線ｓｉ，ｓｏの傾きが緩く、十分な測定レンジが得られていなかった（図２および図５参照）。
しかし、本実施形態では、深さ０〜ｃ２にわたって、前述した２つの歪み式腐食センサＳ１，Ｓ２が代替するため、この期間ｔ１，ｔ２において十分に広い測定レンジｅｒａ１’あるいは測定レンジｅｒａ１２’が確保される。
その結果、歪み式腐食センサＳ３では、深さｃ２〜（ｃ３−ｄｃ）までの期間ｔ２３における測定レンジｅｒａ２３を確保することができる。

以上により、本実施形態によれば、３つの歪み式腐食センサＳ１〜Ｓ３により、期間ｔ１、期間ｔ１２’および期間ｔ２３にわたる測定期間（深さ０から深さ（ｃ２―ｄｃ）に及ぶ区間、歪み式腐食センサＳ３の単体での測定期間ｔ３’と同じ）において、十分に広い測定レンジｅｒａ１’、測定レンジｅｒａ１２’あるいは測定レンジｅｒａ２３が確保され、長期間にわたって高い検出精度を確保することができる。

〔変形例〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形等は本発明に含まれるものである。
例えば、被検体１９に対する材料除去は、第１実施形態および第２実施形態のような元の厚みの２／３あるいは１／３に限らず、他の比率であってもよく、歪み式腐食センサとして要求される条件等に応じて適宜選択すればよい。

測定期間が異なる複数の歪み式腐食センサを併用する場合、第３実施形態および第４実施形態で述べたように図１に示す歪み式腐食センサ１のパッケージを、併用するセンサの数だけ並列に設置すればよい。
一方、１つの腐食センサパッケージに複数の被検体１９を形成し、同パッケージにおいて測定期間が異なる複数の歪み式腐食センサを構成してもよい。

歪み式腐食センサ１において、棒状体２９は、被検体１９の内部に同軸で設置されるものに限らず、偏心して設置されてもよい。また、棒状体２９は、被検体１９の内部に一本だけに限らず、複数設置してもよい。
前記各実施形態では、応力付与部材として被検体１９内部に設置されて両端を離隔方向に加圧する棒状体２９を用いたが、応力付与部材としては、被検体１９の両端間に掛け渡されて被検体１９に圧縮方向の軸力を付与する棒状体、鎖あるいはケーブル等の紐状体であってもよい。
応力付与部材は被検体１９の内部に限らず、被検体１９の外部に設置されるものであってもよく、被検体１９を内側に収容してその両端から圧縮方向の軸力を付与する枠体等であってもよい。
被検体１９は、内部に応力付与部材を収容する筒状の部材に限らず、表面が被腐食面とされた棒状あるいは柱状の部材、または長尺の板材等であってもよい。

歪みセンサ３０は、応力付与部材からの軸力による被検体１９の応力が検出できればよく、被検体１９ないし応力付与部材等の任意の位置に設置することができる。
歪みセンサ３０は、歪み式腐食センサ１の外部への信号出力を有線で行ってもよいが、ＡＲＩＢ規格（ＳＴＥ−Ｔ６７等）やＩＥＥＥ規格（８０２，１４５１）他の短距離無線通信を利用してもよい。
歪みセンサ３０の設置は、歪み式腐食センサ１の組み立て工程中の任意の時期でよい。但し、前記各実施形態のように歪みセンサ３０を外ピース１０の内部に設置する場合、外ピース１０と内ピース２０との組み立て前に装着しておく必要がある。
ただし、歪みセンサ３０を外ピース１０の表面に設置して外部センサとするなら、被検体１９に対する材料除去の後でも設置が可能である。
さらに、本発明の歪み式腐食センサは、図１に示した歪み式腐食センサ１の構成に限定されるものではなく、他の構造の被検体および応力付与部材によって構成してもよい。

１…歪み式腐食センサ
１０…外ピース
１１…封止部
１２…接続部
１８…被腐食面
１９…被検体
２０…内ピース
２１…本体
２９…応力付与部材である棒状体
３０…センサ
ｃ１，ｃ２，ｃ３…深さ（腐食深さ）
ｄｓ１，ｄｓ３…変化量
ｅｒａ１，ｅｒａ１’，ｅｒａ１２，ｅｒａ１２’，ｅｒａ２，ｅｒａ２３，ｅｒａ３…測定レンジ
ｅｓｉ，ｅｓｉ’，ｅｓｉ２，ｅｓｉ２’…曲線
ｅｓｏ，ｅｓｏ’，ｅｓｏ２，ｅｓｏ２’…曲線
ｐ１，ｐ２，ｐ３…区間
ｒａ１，ｒａ２，ｒａ３…測定レンジ
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…歪み式腐食センサ
ｓｉ，ｓｉ１，ｓｉ２，ｓｉ３…曲線
ｓｏ，ｓｏ１，ｓｏ２，ｓｏ３…曲線
ｓｙ…降伏強度の歪み量
ｔ１，ｔ１’，ｔ１２，ｔ２，ｔ２’，ｔ２３，ｔ３，ｔ３’…期間（測定期間）

Claims (4)

1. 腐食環境中に暴露される被腐食面を有する被検体と、前記被検体に応力を付与する応力付与部材と、前記被検体における応力を検出する歪みセンサとを有する歪み式腐食センサの製造方法であって、
   前記被検体を前記応力付与部材により応力が付与された状態とした後、前記被腐食面での厚みが減少するように前記被検体の材料を除去することを特徴とする歪み式腐食センサの製造方法。
2. 請求項１に記載した歪み式腐食センサの製造方法において、
   前記被検体は、外周面に前記被腐食面を有する筒状の部材であり、前記応力付与部材は、被検体の内部に同軸で設置されかつ前記被検体の両端に圧接して前記被検体に引っ張り方向の軸力を付与する棒状体であり、前記歪みセンサは、前記被検体の内周面または前記棒状体の外周面に設置されることを特徴とする歪み式腐食センサの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載した歪み式腐食センサの製造方法において、
   前記被検体の材料の除去は、前記被腐食面の切削または前記被腐食面のエッチング処理により行うことを特徴とする歪み式腐食センサの製造方法。
4. 腐食環境中に暴露される被腐食面を有する被検体と、前記被検体に応力を付与する応力付与部材と、前記被検体における応力を検出する歪みセンサとを有する歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法であって、
   請求項１から請求項３の何れかの歪み式腐食センサの製造方法で製造された歪み式腐食センサを含む前記被腐食面での厚みが異なる複数の歪み式腐食センサを用い、
   前記複数の歪み式腐食センサを腐食環境中に配置し、先ず一つの前記歪み式腐食センサで腐食測定を行い、次に他の前記歪み式腐食センサで腐食測定を行うことを特徴とする歪み式腐食センサを用いた腐食測定方法。

Images