JP2667325B2 - インピーダンス指標の算出方法及びインピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法 - Google Patents
インピーダンス指標の算出方法及びインピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法Info
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- JP2667325B2 JP2667325B2 JP4038702A JP3870292A JP2667325B2 JP 2667325 B2 JP2667325 B2 JP 2667325B2 JP 4038702 A JP4038702 A JP 4038702A JP 3870292 A JP3870292 A JP 3870292A JP 2667325 B2 JP2667325 B2 JP 2667325B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本願発明は、地中に埋設されてい
るガス供内管等の管材の腐食度測定方法に関するもので
ある。
るガス供内管等の管材の腐食度測定方法に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】従来から、地中に埋設されてガス管とし
て使用されている亜鉛メッキ鋼管の腐食が問題とされ、
保守点検のために腐食の程度を検査する必要があった。
このため、測定作業が比較的容易に実施できる非堀削的
方法として、次の方法があった。
て使用されている亜鉛メッキ鋼管の腐食が問題とされ、
保守点検のために腐食の程度を検査する必要があった。
このため、測定作業が比較的容易に実施できる非堀削的
方法として、次の方法があった。
【０００３】まず、図４に示す方法で管対地電位Ｐ／Ｓ
を測定する。即ち、地中３２に埋設されているガス管１
の本管部分１１、供内管部分１２及び露出部分１３が図
４のように接続された状態で、地表面３１から地中３２
に差し込まれた電極棒５４と露出部分１３との間の電圧
即ち管対地電位Ｐ／Ｓを電位差計５１により、配線５２
及び配線５３を介して測定する。
を測定する。即ち、地中３２に埋設されているガス管１
の本管部分１１、供内管部分１２及び露出部分１３が図
４のように接続された状態で、地表面３１から地中３２
に差し込まれた電極棒５４と露出部分１３との間の電圧
即ち管対地電位Ｐ／Ｓを電位差計５１により、配線５２
及び配線５３を介して測定する。
【０００４】次に、図５に示すようにして土壌比抵抗ρ
を測定する。図５において、交流抵抗計６１の出力は、
配線６２及び配線６３を介して、土壌杖６４の絶縁被覆
導線６４ａ，導電性棒状部材６４ｂ間に印加される。絶
縁被覆導線６４ａは、導電性棒状部材６４ｂの中心空洞
を通って先端電極部分６４ｃに接続され、先端電極部分
６４ｃは、絶縁材部分６４ｄを介して導電性棒状部材６
４ｂの先端に固着されている。したがって、交流抵抗計
６１の出力は、導電性棒状部材６４ｂと先端電極部分６
４ｃとの間に印加されることになる。そして、先端電極
部分６４ｃと導電性棒状部材６４ｂの図示下側は地表面
３１から地中３２に差し込まれているので、交流抵抗計
６１の出力によって電流が地中３２を流れ、土壌比抵抗
ρを測定することができる。このとき地中３２を流れる
プローブ電流Ｉprも測定できる。
を測定する。図５において、交流抵抗計６１の出力は、
配線６２及び配線６３を介して、土壌杖６４の絶縁被覆
導線６４ａ，導電性棒状部材６４ｂ間に印加される。絶
縁被覆導線６４ａは、導電性棒状部材６４ｂの中心空洞
を通って先端電極部分６４ｃに接続され、先端電極部分
６４ｃは、絶縁材部分６４ｄを介して導電性棒状部材６
４ｂの先端に固着されている。したがって、交流抵抗計
６１の出力は、導電性棒状部材６４ｂと先端電極部分６
４ｃとの間に印加されることになる。そして、先端電極
部分６４ｃと導電性棒状部材６４ｂの図示下側は地表面
３１から地中３２に差し込まれているので、交流抵抗計
６１の出力によって電流が地中３２を流れ、土壌比抵抗
ρを測定することができる。このとき地中３２を流れる
プローブ電流Ｉprも測定できる。
【０００５】このようにして土壌比抵抗ρ、プローブ電
流Ｉpr及び管対地電位Ｐ／Ｓを測定した後、管材の腐食
度推定値Ｈを次式、即ち Ｈ＝Ａ3 ＋Ｂ3 ρ1/2 ＋Ｃ3 Ｐ／Ｓ 又は Ｈ＝Ａ4 ＋Ｂ4 Ｉpr＋Ｃ4 Ｐ／Ｓ で算出する。ここでＡ3 ，Ｂ3 ，Ｃ3 ，Ａ4 ，Ｂ4 ，Ｃ
4 は定数であり、Ｉprはプローブ電流であり、Ｐ／Ｓは
管対地電位であり、ρは土壌比抵抗である。
流Ｉpr及び管対地電位Ｐ／Ｓを測定した後、管材の腐食
度推定値Ｈを次式、即ち Ｈ＝Ａ3 ＋Ｂ3 ρ1/2 ＋Ｃ3 Ｐ／Ｓ 又は Ｈ＝Ａ4 ＋Ｂ4 Ｉpr＋Ｃ4 Ｐ／Ｓ で算出する。ここでＡ3 ，Ｂ3 ，Ｃ3 ，Ａ4 ，Ｂ4 ，Ｃ
4 は定数であり、Ｉprはプローブ電流であり、Ｐ／Ｓは
管対地電位であり、ρは土壌比抵抗である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記従来方法は、測定
作業自体は比較的容易に実施できるものの、得られる腐
食度推定値Ｈと腐食度実測値の相関が十分でなく推定精
度に不満が残るという欠点を有している。本願発明は、
測定作業が比較的容易に実施でき、しかも腐食度実測値
と良く相関する指標ないし腐食度推定値を得ることので
きる管材腐食度測定方法を提供するものである。
作業自体は比較的容易に実施できるものの、得られる腐
食度推定値Ｈと腐食度実測値の相関が十分でなく推定精
度に不満が残るという欠点を有している。本願発明は、
測定作業が比較的容易に実施でき、しかも腐食度実測値
と良く相関する指標ないし腐食度推定値を得ることので
きる管材腐食度測定方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の一つの方法は、地中に埋設されている管材の腐食度の
推定に用いられるインピーダンス指標ＺM を算出する方
法であり、管材が埋設されている近傍の地表面３１に電
極棒２４を差し込む工程と、管材の露出部分１３と電極
棒２４の間に、低周波電圧を印加して低周波インピーダ
ンスＲαを測定する工程と、管材の露出部分１３と電極
棒２４の間に、高周波電圧を印加して高周波インピーダ
ンスＲβを測定する工程と、前記両工程で測定された低
周波インピーダンスＲαと高周波インピーダンスＲβの
差をＸ乗した値（ここでＸは0.4以上0.7 以下）を低周
波インピーダンスＲαで除する工程とで、腐食度を推定
するためのインピーダンス指標ＺM を算出する方法であ
る。
の一つの方法は、地中に埋設されている管材の腐食度の
推定に用いられるインピーダンス指標ＺM を算出する方
法であり、管材が埋設されている近傍の地表面３１に電
極棒２４を差し込む工程と、管材の露出部分１３と電極
棒２４の間に、低周波電圧を印加して低周波インピーダ
ンスＲαを測定する工程と、管材の露出部分１３と電極
棒２４の間に、高周波電圧を印加して高周波インピーダ
ンスＲβを測定する工程と、前記両工程で測定された低
周波インピーダンスＲαと高周波インピーダンスＲβの
差をＸ乗した値（ここでＸは0.4以上0.7 以下）を低周
波インピーダンスＲαで除する工程とで、腐食度を推定
するためのインピーダンス指標ＺM を算出する方法であ
る。
【０００８】また本願発明の他の一つの方法は、地中に
埋設されている管材の腐食度を推定する腐食度推定値Ｈ
を算出する方法であり、管材が埋設されている近傍の地
表面３１に電極棒２４を差し込む工程と、管材の露出部
分１３と電極棒２４の間の管対地電位Ｐ／Ｓを測定する
工程と、管材の露出部分１３と電極棒２４の間に、低周
波電圧を印加して低周波インピーダンスＲαを測定する
工程と、管材の露出部分１３と電極棒２４の間に、高周
波電圧を印加して高周波インピーダンスＲβを測定する
工程と、前記両工程で測定された低周波インピーダンス
Ｒαと高周波インピーダンスＲβの差をＸ乗した値（こ
こでＸは0.4 以上0.7 以下）を低周波インピーダンスＲ
αで除してインピーダンス指標ＺM を算出する工程と、
前記工程で測定された管対地電位Ｐ／Ｓと前記工程で算
出されたインピーダンス指標ＺMを加重平均し、それに
定数を加える工程とで、腐食度推定値Ｈを算出する方法
である。さらに、加重平均値に定数を加えた値に埋設経
過年の平方根を乗じることによって修正された腐食度推
定値Ｄを算出することもできる。
埋設されている管材の腐食度を推定する腐食度推定値Ｈ
を算出する方法であり、管材が埋設されている近傍の地
表面３１に電極棒２４を差し込む工程と、管材の露出部
分１３と電極棒２４の間の管対地電位Ｐ／Ｓを測定する
工程と、管材の露出部分１３と電極棒２４の間に、低周
波電圧を印加して低周波インピーダンスＲαを測定する
工程と、管材の露出部分１３と電極棒２４の間に、高周
波電圧を印加して高周波インピーダンスＲβを測定する
工程と、前記両工程で測定された低周波インピーダンス
Ｒαと高周波インピーダンスＲβの差をＸ乗した値（こ
こでＸは0.4 以上0.7 以下）を低周波インピーダンスＲ
αで除してインピーダンス指標ＺM を算出する工程と、
前記工程で測定された管対地電位Ｐ／Ｓと前記工程で算
出されたインピーダンス指標ＺMを加重平均し、それに
定数を加える工程とで、腐食度推定値Ｈを算出する方法
である。さらに、加重平均値に定数を加えた値に埋設経
過年の平方根を乗じることによって修正された腐食度推
定値Ｄを算出することもできる。
【０００９】
【作用】管材が腐食しているとその表面に錆層が形成さ
れている。その錆層は多孔質であり、その空隙は電解液
で満たされている。その結果、錆層は、電解液を隔てて
電極が向かいあうコンデンサとしての構成を備えてい
る。このために、管材と電極棒は電気的にコンデンサを
介して接続された状態となる。周知のように、コンデン
サを介して流れる電流は周波数に大きく依存する。この
ために、管材と電極棒との間のインピーダンスは周波数
によって大きく影響を受ける。そして低周波のインピー
ダンスと高周波のインピーダンスの差は腐食度に依存し
て大きく変動する。
れている。その錆層は多孔質であり、その空隙は電解液
で満たされている。その結果、錆層は、電解液を隔てて
電極が向かいあうコンデンサとしての構成を備えてい
る。このために、管材と電極棒は電気的にコンデンサを
介して接続された状態となる。周知のように、コンデン
サを介して流れる電流は周波数に大きく依存する。この
ために、管材と電極棒との間のインピーダンスは周波数
によって大きく影響を受ける。そして低周波のインピー
ダンスと高周波のインピーダンスの差は腐食度に依存し
て大きく変動する。
【００１０】本発明の第１の方法では、低周波インピー
ダンスＲαと高周波インピーダンスＲβを測定し、その
差をＸ乗した値（ここでＸは0.4 以上0.7 以下）を低周
波インピーダンスＲαで除することでインピーダンス指
標ＺM が算出されることから、そのインピーダンス指標
は腐食度によく相関する。第２の方法では、さらに管対
地電位Ｐ／Ｓも利用され、第１の方法によって算出され
るインピーダンス指標ＺM と管対地電位Ｐ／Ｓを加重平
均した値に基づいて推定値Ｈが算出される。ここで加重
平均とは、それぞれの因子に重みをつけて加算すること
をいい、Ｂ1 ・ＺM ＋Ｃ1 ・Ｐ／Ｓで算出することをい
う。ここでＢ1 ，Ｃ1 はそれぞれ重みを示す定数であ
る。なお推定値Ｈの値を規格化するために、定数Ａ1 を
これに加えることにする。第３の方法では、第２の方法
で求められる腐食度推定値Ｈに埋設経過年の平方根を乗
じることによって修正された腐食度推定値Ｄを求める。
この修正された推定値Ｄは実際の腐食度に良く相関す
る。
ダンスＲαと高周波インピーダンスＲβを測定し、その
差をＸ乗した値（ここでＸは0.4 以上0.7 以下）を低周
波インピーダンスＲαで除することでインピーダンス指
標ＺM が算出されることから、そのインピーダンス指標
は腐食度によく相関する。第２の方法では、さらに管対
地電位Ｐ／Ｓも利用され、第１の方法によって算出され
るインピーダンス指標ＺM と管対地電位Ｐ／Ｓを加重平
均した値に基づいて推定値Ｈが算出される。ここで加重
平均とは、それぞれの因子に重みをつけて加算すること
をいい、Ｂ1 ・ＺM ＋Ｃ1 ・Ｐ／Ｓで算出することをい
う。ここでＢ1 ，Ｃ1 はそれぞれ重みを示す定数であ
る。なお推定値Ｈの値を規格化するために、定数Ａ1 を
これに加えることにする。第３の方法では、第２の方法
で求められる腐食度推定値Ｈに埋設経過年の平方根を乗
じることによって修正された腐食度推定値Ｄを求める。
この修正された推定値Ｄは実際の腐食度に良く相関す
る。
【００１１】
【実施例】次に、実施例を図面に基づいて説明する。図
１は、本発明の実施例のうち、インピーダンス指標ＺM
の測定法の説明図である。図１においてガス管１は、本
管部分１１，供内管部分１２及び露出部分１３からな
り、露出部分１３にはガスメーター１４が接続され、本
管部分１１及び供内管部分１２は地中３２に埋設されて
いる。なお、ここにおいて、ガス管露出部分１３は、地
表面３１から露出して家屋４に付設されている。
１は、本発明の実施例のうち、インピーダンス指標ＺM
の測定法の説明図である。図１においてガス管１は、本
管部分１１，供内管部分１２及び露出部分１３からな
り、露出部分１３にはガスメーター１４が接続され、本
管部分１１及び供内管部分１２は地中３２に埋設されて
いる。なお、ここにおいて、ガス管露出部分１３は、地
表面３１から露出して家屋４に付設されている。
【００１２】次に、測定器２は、測定器本体２１，配線
２２，配線２３及び電極棒２４からなり、測定器２の交
流電圧出力端の一方が配線２２を介してガス管露出部分
１３に接続され、一方、前記交流電圧出力端の他方は、
配線２３を介して電極棒２４に接続されている。そして
電極棒２４の先端は地表面３１から地中３２に差し込ま
れている。
２２，配線２３及び電極棒２４からなり、測定器２の交
流電圧出力端の一方が配線２２を介してガス管露出部分
１３に接続され、一方、前記交流電圧出力端の他方は、
配線２３を介して電極棒２４に接続されている。そして
電極棒２４の先端は地表面３１から地中３２に差し込ま
れている。
【００１３】以上の構成により、測定器本体２１の交流
電圧出力は、ガス管露出部分１３と供内管部分１２及び
本管部分１１からなるガス管１と電極棒２４との間に地
中を介して印加され、交流電流が流される。このとき、
ガス管の自然腐食（ミクロセル腐食）の状態に応じて管
表面の電気的状態が変化する。先ず、管表面の錆層は、
多孔質の錆層とその空隙を満たす液体（電解液）で構成
されている。錆層は容量（コンデンサ）分を含んでお
り、しかも電流は錆と液体中を流れるので、全体として
のインピーダンスは、錆のインピーダンス（抵抗Ｒ1 と
コンデンサＣの並列）と液体の抵抗Ｒ2 との並列回路と
考えられる。これに土壌の抵抗Ｒ3 が加わり、実測され
るインピーダンスＺの等価回路は図２のように表わされ
る。またそのインピーダンスＺの軌跡は図３となる。
電圧出力は、ガス管露出部分１３と供内管部分１２及び
本管部分１１からなるガス管１と電極棒２４との間に地
中を介して印加され、交流電流が流される。このとき、
ガス管の自然腐食（ミクロセル腐食）の状態に応じて管
表面の電気的状態が変化する。先ず、管表面の錆層は、
多孔質の錆層とその空隙を満たす液体（電解液）で構成
されている。錆層は容量（コンデンサ）分を含んでお
り、しかも電流は錆と液体中を流れるので、全体として
のインピーダンスは、錆のインピーダンス（抵抗Ｒ1 と
コンデンサＣの並列）と液体の抵抗Ｒ2 との並列回路と
考えられる。これに土壌の抵抗Ｒ3 が加わり、実測され
るインピーダンスＺの等価回路は図２のように表わされ
る。またそのインピーダンスＺの軌跡は図３となる。
【００１４】ここで錆層の空隙の面積率Ｓは(1) 式で表
現される。 Ｓ＝Ｓ2 ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）……………………………………(1) ただしＳ1 は錆層の面積であり、Ｓ2 は空隙の面積であ
る。空隙（液）の抵抗Ｒ2 は、面積率Ｓに反比例し、錆
層の厚さｔに比例するので (2)式となる。 Ｒ2 ＝ρ2 ｔ／Ｓ……………………………………………(2) ただし、ρ2 は錆層中の土壌（液）比抵抗である。ここ
で Ｐ＝ｔ／Ｓ とすると、(2) 式は Ｒ2 ＝ρ2 Ｐ ………………………………………………(3) となる。 また錆のみの抵抗Ｒ1 は錆層の面積率に反比例し、錆層
の厚さｔに比例するところ、錆層の面積率は１から空隙
の面積率Ｓを減じたものであるから、 Ｒ1 ＝ρ1 Ｑ Ｑ＝ｔ／（１−Ｓ）…………………(4) となる。 ここで、ρ1 は錆層の比抵抗である。
現される。 Ｓ＝Ｓ2 ／（Ｓ1 ＋Ｓ2 ）……………………………………(1) ただしＳ1 は錆層の面積であり、Ｓ2 は空隙の面積であ
る。空隙（液）の抵抗Ｒ2 は、面積率Ｓに反比例し、錆
層の厚さｔに比例するので (2)式となる。 Ｒ2 ＝ρ2 ｔ／Ｓ……………………………………………(2) ただし、ρ2 は錆層中の土壌（液）比抵抗である。ここ
で Ｐ＝ｔ／Ｓ とすると、(2) 式は Ｒ2 ＝ρ2 Ｐ ………………………………………………(3) となる。 また錆のみの抵抗Ｒ1 は錆層の面積率に反比例し、錆層
の厚さｔに比例するところ、錆層の面積率は１から空隙
の面積率Ｓを減じたものであるから、 Ｒ1 ＝ρ1 Ｑ Ｑ＝ｔ／（１−Ｓ）…………………(4) となる。 ここで、ρ1 は錆層の比抵抗である。
【００１５】ここで、周波数が十分高い時は、図２にお
いてＣによるインピーダンスは小さくなり、測定される
インピーダンスＲβは次式のものとなる。 Ｒβ＝Ｒ3 ……………………………………………………(5) また、周波数が低くなると、図２においてＣによるイン
ピーダンスが大きくなり、測定されるインピーダンスＲ
αは次式に示されるものとなる。 １ Ｒα＝──────────＋Ｒ3 １ １ ─── ＋ ─── Ｒ2 Ｒ1 Ｒ1 Ｒ2 ＝───────＋Ｒ3 …………………………………(6) Ｒ1 ＋Ｒ2
いてＣによるインピーダンスは小さくなり、測定される
インピーダンスＲβは次式のものとなる。 Ｒβ＝Ｒ3 ……………………………………………………(5) また、周波数が低くなると、図２においてＣによるイン
ピーダンスが大きくなり、測定されるインピーダンスＲ
αは次式に示されるものとなる。 １ Ｒα＝──────────＋Ｒ3 １ １ ─── ＋ ─── Ｒ2 Ｒ1 Ｒ1 Ｒ2 ＝───────＋Ｒ3 …………………………………(6) Ｒ1 ＋Ｒ2
【００１６】従って、(5),(6) 式から Ｒ1 Ｒ2 Ｒα−Ｒβ＝───────………………………………(7) となる。 Ｒ1 ＋Ｒ2 (7) 式に、(3),(4) 式を代入すると、 Ｒ1 Ｒ2 ρ1 Ｑρ2 Ｐ Ｒα−Ｒβ＝───────＝─────────……(8) Ｒ1 ＋Ｒ2 ρ1 Ｑ＋ρ2 Ｐ となる。ここで、ρ2 ＜＜ρ1 であり、 (8)式の分母は
ρ1 Ｑにほぼ等しいと近似できるために、 (8)式は次式
のように近似される。 ρ1 Ｑρ2 Ｐ Ｒα−Ｒβ＝───────＝ρ2 Ｐ……………………(9) ρ1 Ｑ 更に、土壌比抵抗ρ2 は、周波数１ＫＨZ （この場合は
低周波）でのインピーダンスＲαに比例すると仮定でき
るので(9) 式は、 Ｒα−Ｒβ＝ｍ・Ｒα・Ｐ…………………………………(10) となる。ここでｍは比例定数である。
ρ1 Ｑにほぼ等しいと近似できるために、 (8)式は次式
のように近似される。 ρ1 Ｑρ2 Ｐ Ｒα−Ｒβ＝───────＝ρ2 Ｐ……………………(9) ρ1 Ｑ 更に、土壌比抵抗ρ2 は、周波数１ＫＨZ （この場合は
低周波）でのインピーダンスＲαに比例すると仮定でき
るので(9) 式は、 Ｒα−Ｒβ＝ｍ・Ｒα・Ｐ…………………………………(10) となる。ここでｍは比例定数である。
【００１７】次に、(10)式及びＰ＝ｔ／Ｓより ｔ Ｒα−Ｒβ＝ｍ・Ｒα・─── となり、結局錆層の厚さｔは Ｓ ｔ＝Ｓ（Ｒα−Ｒβ）／（ｍ・Ｒα）………………………(11) となる。ここで、Ｒαはできるだけ低周波におけるイン
ピーダンスであり、Ｒβは高周波におけるインピーダン
スである。
ピーダンスであり、Ｒβは高周波におけるインピーダン
スである。
【００１８】(11)式から明らかに、錆層の厚さｔは、低
周波を印加したときに測定される低周波インピーダンス
Ｒαと、高周波を印加したときに測定される高周波イン
ピーダンスＲβの差をとり、その差Ｒα−Ｒβを低周波
インピーダンスＲαで除した値に比例する関係にあるこ
とがわかる。すなわち、（Ｒα−Ｒβ）／Ｒαの式で求
められるインピーダンス指標ＺM は錆層の厚さｔを推定
するための良好な指標となることがわかる。
周波を印加したときに測定される低周波インピーダンス
Ｒαと、高周波を印加したときに測定される高周波イン
ピーダンスＲβの差をとり、その差Ｒα−Ｒβを低周波
インピーダンスＲαで除した値に比例する関係にあるこ
とがわかる。すなわち、（Ｒα−Ｒβ）／Ｒαの式で求
められるインピーダンス指標ＺM は錆層の厚さｔを推定
するための良好な指標となることがわかる。
【００１９】測定器の能力及び精度を考慮し、Ｒαを１
ＫＨZ でのインピーダンスＲ1K、Ｒβは１０ＫＨZ での
インピーダンスＲ10K と近似として代用すると、(11)式
は、 Ｓ（Ｒ1K−Ｒ10K ） ｔ＝─────────── となり、さらに ｍ・Ｒ1K Ｒ1K−Ｒ10K ｔ＝Ｋ───────………………………………………(12) Ｒ1K と簡略化される。 ただし、Ｋ＝Ｓ／ｍである。 １ＫＨZ 及び１０ＫＨZ でのインピーダンスを測定する
ことにより、腐食層の厚さ（平均スケール厚さ）を推定
することができることになる。
ＫＨZ でのインピーダンスＲ1K、Ｒβは１０ＫＨZ での
インピーダンスＲ10K と近似として代用すると、(11)式
は、 Ｓ（Ｒ1K−Ｒ10K ） ｔ＝─────────── となり、さらに ｍ・Ｒ1K Ｒ1K−Ｒ10K ｔ＝Ｋ───────………………………………………(12) Ｒ1K と簡略化される。 ただし、Ｋ＝Ｓ／ｍである。 １ＫＨZ 及び１０ＫＨZ でのインピーダンスを測定する
ことにより、腐食層の厚さ（平均スケール厚さ）を推定
することができることになる。
【００２０】次に、(12)式から腐食度Ｈと（Ｒ1K−Ｒ
10K ）／Ｒ1Kとに相関があると推定されるので、より実
用的にするため、次式をインピーダンス指標ＺM とす
る。 （Ｒ1K−Ｒ10K ）X ＺM ＝──────────………………………………(13) Ｒ1k ただし、Ｘはべき乗数である。(13)式において、インピ
ーダンス指標ＺM のべき乗数Ｘの最適値を実験によって
調べた結果、Ｘは０．４５が適値であることが判明し
た。このインピーダンス指標ＺM は、本発明で創り出さ
れた指標である。
10K ）／Ｒ1Kとに相関があると推定されるので、より実
用的にするため、次式をインピーダンス指標ＺM とす
る。 （Ｒ1K−Ｒ10K ）X ＺM ＝──────────………………………………(13) Ｒ1k ただし、Ｘはべき乗数である。(13)式において、インピ
ーダンス指標ＺM のべき乗数Ｘの最適値を実験によって
調べた結果、Ｘは０．４５が適値であることが判明し
た。このインピーダンス指標ＺM は、本発明で創り出さ
れた指標である。
【００２１】
【表１】
【００２２】表１は、Ｘの値を種々に変化させたときの
(13)式で求められるインピーダンス指標ＺM と実際の腐
食度との間に成立する相関の程度を示す各種指標を示し
ている。なお、ここで用いる安全率は、｜Ｈｃａｌ−Ｈ
ｍａｘ｜＜０．５の範囲にはいるデータ件数（安全件数
という）の全体に対する割合を意味しており、Ｈｃａｌ
は推定腐食度、Ｈｍａｘは実測腐食度である。また、評
価指標の欄は、安全率と相関係数に比重付けして数値化
したものを表示している。そして、評価指標の欄の総計
は、評価指標の欄の安全率と相関係数の合計である。理
論式からはＸ＝１において良く相関するはずであるが、
実験によると、Ｘ＝０．４〜０．７の範囲において高い
評価指標が得られ、Ｘ＝０．４５で最も高い評価指標が
得られることがわかる。この理由は定かでないが、(11)
式では錆層の厚さｔのみを考慮しているところ、実際の
腐食度は厚さｔのみならず、錆層の面積Ｓ1 と空隙の面
積Ｓ2 で定められる面積率Ｓによっても影響を受けるこ
とが理由の一つであろうと推定される。
(13)式で求められるインピーダンス指標ＺM と実際の腐
食度との間に成立する相関の程度を示す各種指標を示し
ている。なお、ここで用いる安全率は、｜Ｈｃａｌ−Ｈ
ｍａｘ｜＜０．５の範囲にはいるデータ件数（安全件数
という）の全体に対する割合を意味しており、Ｈｃａｌ
は推定腐食度、Ｈｍａｘは実測腐食度である。また、評
価指標の欄は、安全率と相関係数に比重付けして数値化
したものを表示している。そして、評価指標の欄の総計
は、評価指標の欄の安全率と相関係数の合計である。理
論式からはＸ＝１において良く相関するはずであるが、
実験によると、Ｘ＝０．４〜０．７の範囲において高い
評価指標が得られ、Ｘ＝０．４５で最も高い評価指標が
得られることがわかる。この理由は定かでないが、(11)
式では錆層の厚さｔのみを考慮しているところ、実際の
腐食度は厚さｔのみならず、錆層の面積Ｓ1 と空隙の面
積Ｓ2 で定められる面積率Ｓによっても影響を受けるこ
とが理由の一つであろうと推定される。
【００２３】次にインピーダンス指標ＺM と上述の図４
で測定法を示した管対地電位Ｐ／Ｓはそれぞれ腐食度と
相関があるので、腐食度推定精度向上のため、ＺM とＰ
／Ｓを因子として、腐食度推定値Ｈを次式で求める。 Ｈ＝Ａ1 ＋Ｂ1 ・ＺM ＋Ｃ1 ・Ｐ／Ｓ……………………(14) ここでＡ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 は定数である。この式は、イン
ピーダンス指標には重みＢ1 を与え、管対地電位Ｐ／Ｓ
には重みＣ1 を与えて両者を加重平均することに相当す
る。なおＡ1 は定数であり、推定値Ｈの値を規格化する
ための定数である。次に、インピーダンス指標ＺM を用
いた腐食度推定方法と、インピーダンス指標ＺM ，プロ
ーブ電流Ｉpr，管対地電位Ｐ／Ｓの３因子のうち、２因
子を用いた重回帰式とを比較した。この結果を表２に示
す。
で測定法を示した管対地電位Ｐ／Ｓはそれぞれ腐食度と
相関があるので、腐食度推定精度向上のため、ＺM とＰ
／Ｓを因子として、腐食度推定値Ｈを次式で求める。 Ｈ＝Ａ1 ＋Ｂ1 ・ＺM ＋Ｃ1 ・Ｐ／Ｓ……………………(14) ここでＡ1 ，Ｂ1 ，Ｃ1 は定数である。この式は、イン
ピーダンス指標には重みＢ1 を与え、管対地電位Ｐ／Ｓ
には重みＣ1 を与えて両者を加重平均することに相当す
る。なおＡ1 は定数であり、推定値Ｈの値を規格化する
ための定数である。次に、インピーダンス指標ＺM を用
いた腐食度推定方法と、インピーダンス指標ＺM ，プロ
ーブ電流Ｉpr，管対地電位Ｐ／Ｓの３因子のうち、２因
子を用いた重回帰式とを比較した。この結果を表２に示
す。
【００２４】
【表２】
【００２５】この結果インピーダンス指標ＺM と管対地
電位Ｐ／Ｓを用いた重回帰式（表中のＮ(2) ）が最も相
関がよいことが判明し、従来方法である管対地電位Ｐ／
Ｓとプローブ電流Ｉprから腐食度を推定する方法よりも
良く相関する推定値Ｈが算出できることが確認された。
さらに、表３に示す各種式に基づいて、腐食度推定値Ｈ
ないし修正された腐食度推定値Ｄを求め、これらの値を
実測値との相関関係を評価した。これを表４に示す。
電位Ｐ／Ｓを用いた重回帰式（表中のＮ(2) ）が最も相
関がよいことが判明し、従来方法である管対地電位Ｐ／
Ｓとプローブ電流Ｉprから腐食度を推定する方法よりも
良く相関する推定値Ｈが算出できることが確認された。
さらに、表３に示す各種式に基づいて、腐食度推定値Ｈ
ないし修正された腐食度推定値Ｄを求め、これらの値を
実測値との相関関係を評価した。これを表４に示す。
【００２６】
【表３】
【表４】
【００２７】この結果、式Ｄ(3) 、すなわち、インピー
ダンス指標ＺM と管対地電位Ｐ／Ｓを加重平均し、これ
に定数を加えた値に、埋設経過年ＹE の平方根を乗じた
推定値Ｄ(3) が最も良好な推定値をもたらすことが確認
された。Ｄ(3) の相関係数０．４９，総合評価１．６７
はいずれも最高値である。
ダンス指標ＺM と管対地電位Ｐ／Ｓを加重平均し、これ
に定数を加えた値に、埋設経過年ＹE の平方根を乗じた
推定値Ｄ(3) が最も良好な推定値をもたらすことが確認
された。Ｄ(3) の相関係数０．４９，総合評価１．６７
はいずれも最高値である。
【００２８】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明によれ
ば亜鉛メッキ鋼管を使用したガス管等の管材の腐食度を
非堀削式で精度よく推定することができる。このためガ
ス管等の保守点検がきわめて容易になり、またこのた
め、保守点検に要するコストを低下させることができ
る。
ば亜鉛メッキ鋼管を使用したガス管等の管材の腐食度を
非堀削式で精度よく推定することができる。このためガ
ス管等の保守点検がきわめて容易になり、またこのた
め、保守点検に要するコストを低下させることができ
る。
【図１】本願発明の実施例のうち、インピーダンス指標
ＺM の測定法の説明図である。
ＺM の測定法の説明図である。
【図２】本願発明の実施例を説明するための管表面のイ
ンピーダンス等価回路である。
ンピーダンス等価回路である。
【図３】本願発明の実施例を説明するための錆層のイン
ピーダンス軌跡である。
ピーダンス軌跡である。
【図４】本願発明の実施例及び従来例を説明するための
管対地電位測定法の説明図である。
管対地電位測定法の説明図である。
【図５】従来例を説明するための土壌比抵抗測定の説明
図である。
図である。
Ｈ 腐食度推定値 ＺM インピーダンス指標 Ｐ／Ｓ 管対地電位 Ｒα 低周波インピーダンス Ｒβ 高周波インピーダンス １ ガス管 ２ 測定器 ３２ 地中 ５１ 電位差計
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 雅之 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 秋田 政則 愛知県名古屋市熱田区桜田町19番18号 東邦瓦斯株式会社内 (72)発明者 山田 順幹 愛知県名古屋市熱田区三本松町１番１号 日本車輌製造株式会社内 (72)発明者 廣瀬 俊雄 愛知県名古屋市中村区名駅４丁目27番23 号 東京貿易株式会社 名古屋支店内 (56)参考文献 特開 昭63−149549（ＪＰ，Ａ)
Claims (3)
- 【請求項１】 地中に埋設されている管材の腐食度の推
定に用いられるインピーダンス指標（ＺM ）を算出する
方法であり、 管材が埋設されている近傍の地表面（３１）に電極棒
（２４）を差し込む工程と、 管材の露出部分（１３）と電極棒（２４）の間に、低周
波電圧を印加して低周波インピーダンス（Ｒα）を測定
する工程と、 管材の露出部分（１３）と電極棒（２４）の間に、高周
波電圧を印加して高周波インピーダンス（Ｒβ）を測定
する工程と、 前記両工程で測定された低周波インピーダンス（Ｒα）
と高周波インピーダンス（Ｒβ）の差をＸ乗した値（こ
こでＸは0.4 以上0.7 以下）を低周波インピーダンス
（Ｒα）で除する工程とで、 腐食度を推定するためのインピーダンス指標（ＺM ）を
算出する方法。 - 【請求項２】 地中に埋設されている管材の腐食度を推
定する腐食度推定値（Ｈ）を算出する方法であり、 管材が埋設されている近傍の地表面（３１）に電極棒
（２４）を差し込む工程と、 管材の露出部分（１３）と電極棒（２４）の間の管対地
電位（Ｐ／Ｓ）を測定する工程と、 管材の露出部分（１３）と電極棒（２４）の間に、低周
波電圧を印加して低周波インピーダンス（Ｒα）を測定
する工程と、 管材の露出部分（１３）と電極棒（２４）の間に、高周
波電圧を印加して高周波インピーダンス（Ｒβ）を測定
する工程と、 前記両工程で測定された低周波インピーダンス（Ｒα）
と高周波インピーダンス（Ｒβ）の差をＸ乗した値（こ
こでＸは0.4 以上0.7 以下）を低周波インピーダンス
（Ｒα）で除してインピーダンス指標（ＺM ）を算出す
る工程と、 前記工程で測定された管対地電位（Ｐ／Ｓ）と前記工程
で算出されたインピーダンス指標（ＺM ）を加重平均
し、それに定数を加える工程とで、 腐食度推定値（Ｈ）を算出する方法。 - 【請求項３】 請求項２に記載の腐食度推定値を算出す
る方法において、前記加重平均値に定数を加えた値に埋
設経過年の平方根を乗じることで修正された腐食度推定
値（Ｄ）を算出する方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4038702A JP2667325B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | インピーダンス指標の算出方法及びインピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4038702A JP2667325B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | インピーダンス指標の算出方法及びインピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05203600A JPH05203600A (ja) | 1993-08-10 |
| JP2667325B2 true JP2667325B2 (ja) | 1997-10-27 |
Family
ID=12532648
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4038702A Expired - Lifetime JP2667325B2 (ja) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | インピーダンス指標の算出方法及びインピーダンス指標を用いた管材腐食度測定方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2667325B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4599203B2 (ja) * | 2004-03-26 | 2010-12-15 | 大阪瓦斯株式会社 | 埋設管腐食診断システムおよび埋設管腐食診断方法 |
| JP4522289B2 (ja) * | 2005-02-24 | 2010-08-11 | 大阪瓦斯株式会社 | 腐食推定方法 |
| JP4632434B2 (ja) * | 2005-05-09 | 2011-02-16 | 高圧ガス保安協会 | 配管診断装置 |
| JP2007271540A (ja) * | 2006-03-31 | 2007-10-18 | Tokiko Techno Kk | 腐食推定装置及び腐食推定方法 |
| JP4982391B2 (ja) * | 2008-01-10 | 2012-07-25 | 中国電力株式会社 | 土壌中に埋設される鋼材の診断方法 |
| CN113640208B (zh) * | 2021-08-11 | 2024-04-26 | 中国人民解放军海军航空大学青岛校区 | 一种海洋环境下含涂层金属结构腐蚀损伤多尺度仿真方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63149549A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-22 | Tokyo Gas Co Ltd | コンクリ−ト中の鉄筋、配管等の腐食診断方法 |
-
1992
- 1992-01-28 JP JP4038702A patent/JP2667325B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05203600A (ja) | 1993-08-10 |
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|---|---|---|---|
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