JP2958071B2

JP2958071B2 - 地中埋設管の電気防食効果評価法

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Publication number: JP2958071B2
Application number: JP21409590A
Authority: JP
Inventors: 睦柴田
Original assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Current assignee: Tokyo Gas Co Ltd
Priority date: 1990-08-13
Filing date: 1990-08-13
Publication date: 1999-10-06
Anticipated expiration: 2014-10-06
Also published as: JPH0495868A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は塗覆装を施した金属製地中埋設管の個々の塗
覆装欠陥に対する電気防食効果が充分であるか否かを評
価するための電気防食効果評価法に関する。

（従来技術）ガスや石油など輸送する主要パイプラインの多くは地
中に埋設されているために土壌腐食や電食（電鉄軌条か
ら地中に漏れ出す直流電流に起因する腐食）を受け易
い。そこでこのような土壌腐食や電食を防止するため
に、従来、地中埋設管の周囲をプラスチック製あるいは
歴青質製の絶縁塗覆装で被覆するとともに、万一塗覆装
に傷が付いたり、塗覆装の劣化が進んだ際の電食を防ぐ
ために塗覆装欠陥部に常に直流電流を流入させた状態に
保持する電気防食が施されている。

ところで、このように電気防食を施した地中埋設管の
腐食部（塗覆装欠陥と呼ばれる）に対しては電気防食効
果が充分か否かを知る必要があり、防食効果が不充分な
塗覆装欠陥については埋設箇所を堀削して管を露呈さ
せ、欠陥部の塗覆装を補修したり、腐食がひどい場合に
は管を部分的に交換したりする方法をとるようにしてい
る。

そこで従来金属製地中埋設管の電気防食効果を評価す
る方法として鋼管を例にとると、以下のような方法が提
案されており、その一部は電気防食維持管理に活用され
ている。

（イ）埋設管近傍の地表面に照合電極を接地し、埋設管
と照合電極との間の電圧（以下、管対地電位という）を
測定し、その地が−850mV（以下、電位値はすべて照合
電極に飽和硫酸銅電極を用いた場合の値を示す）より低
ければ、電気防食が達成されていると見なす。

（ロ）電気防食を働かした際、管対地電位が300mV以上
低電位方向にシフトすればよい。

（ハ）電気防食を働かした際、100mV以上の陰分極が得
られればよい。

（ニ）管対地電位と電気防食電流の対数値との関係が直
線関係を示す領域に入っていればよい。

（ホ）埋設管に電流が流入していることが確認されれば
よい。

（ヘ）電気防食を瞬断させ、分極電域（OFF電位ともい
う）を測定し評価する。

（ト）埋設管とクーポンを電気的に短絡し、クーポンに
おける防食電流密度および分極電位を測定し評価する。

（発明が解決すべき課題）しかしながら、これらの評価法にもそれぞれ次のよう
な問題点がある。

もっとも広く採用されている（イ）法では、測定値そ
のものに塗覆装欠陥に流れ込む防食電流が地中に作り出
しているIR降下が含まれ、照合電極の接地位置なとの違
いが測定値に誤差を与え、厳密な評価はできない。
（ロ）、（ハ）、（ニ）、（ヘ）法は、複数の電気防食
装置が機能しているケースや埋設管に電鉄軌条からの漏
れ電流が影響を与えているケースには適用できない。同
一線路上でも面積の小さな塗覆装欠陥は充分に電気防食
されるが、面積の大きな塗覆装欠陥は電気防食降下が不
足することが有り得る。したがって、電気防食効果の評
価は、厳密には塗覆装欠陥の個々について行なうべきで
あるのに、（イ）〜（ヘ）法ではマクロ的で、平均的な
評価しかできない。また（ト）法ではクーポンを実在の
塗覆装欠陥と同面積にしない限り厳密な評価はできな
い。

このように、従来の方法では、実在する塗覆装欠陥そ
のもので得られている電気防食効果を厳密に評価するこ
とは困難であった。

本発明は、上記の点にかんがみてなされたもので、地
中の埋設管の塗覆装欠陥に流入する防食電流により成形
される塗覆装欠陥部周辺の直流電場の解析を地上から詳
細に行なうことにより従来測定不可能であった地中埋設
管の個々の塗覆装欠陥部における防食電流密度および分
極電位を測定し、電気防食の効果の評価を行なうことが
目的である。

なお、本発明を現場で実施例するためには、地中埋設
管の塗覆装欠陥の大体の位置が針電極法あるいはピアソ
ン法などの従来技術によりわかっていること、ならびに
塗覆装欠陥の面積および深さ位置がわかっていることが
前提となる。

（課題を解決すべき手段）本発明は、上記目的を達成するために、塗覆装欠陥の
大体の位置ならびに塗覆装欠陥の面積および深さ位置が
わかっている金属製地中の埋設管の塗覆装欠陥に、防食
電流が流入することにより形成される塗覆装欠陥周辺の
直流電場を直流電位分布に基づいて解析することによ
り、埋設管の個々の塗覆装欠陥における電気防食効果の
評価を行なうものである。

（作用）照合電極によって検出した塗覆装欠陥周辺における直
流電位分布を用いて防食電流密度と分極電位とを求める
ようにした。

（実施例）以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による評価法を実施するための装置の
概略構成を示す。図において、１は塗覆装を施した金属
製地中埋設管、２は地中埋設管１上の塗覆装欠陥、３は
塗覆装欠陥周辺の地中に差し込んだ２本の照合電極4a,4
bにおける直流電位を測定するための多チャンネルデジ
タル電圧計あるいは多ペンのペンレコーダである。照合
電極は最低２本必要であり、各照合電極は地中埋設管１
の塗覆装欠陥２からの距離がそれぞれ異なるように接地
する。この際、照合電極4a,4bは地表面による交流電場
の乱れや舗装のコンクリートやアスファルト等の抵抗の
不均一さによる誤差を排除するために地中に差込み、土
と充分接触するようにする。

まず、測定に先立って埋設管１の塗覆装欠陥２を見つ
ける必要がある。それには前述した針電極法やピアソン
法のほかにもいくつか知られているが、特に長い埋設管
の場合は移動式の塗覆装欠陥探査機を用いるのが便利で
ある。

この探索機の探索原理は埋設管に電流を流し、損傷し
た欠陥から漏出する電流によって地表に生じた電位変化
を特殊な受信機によって検出するもので、第２図にその
一例を示す。

第２図に示すように、地表に電源10と発信機11とを用
意し、地中に埋設した管１にこの発信器11から特定周波
数の信号を流しておき、この状態で、受信器12と記録計
13とを装備した導電性のタイヤ14を用いた探査車15を地
上で管１に沿って走らせると、第３図に示すような探査
データが記録計13から得られ、管１の塗覆装欠陥Ａおよ
びＢの位置が即座に把握できる。

こうして塗覆装欠陥の位置がわかったら地上に目印を
しておき、そこに約50cm間隔で深さ50cmの細孔をあけ、
そこに２本の照合電極4a,4bを差し込み、多チャンネル
デジタル電圧計３と接続する。

さて、ここで塗覆装欠陥周辺の直流電位分布を多チャ
ンネルデジタル電圧計３により測定する。

直流電位分布の測定は、直流電位が迷走電流等の影響
による経時変化が激しく、データの同時性が必要とされ
るため、多チャンネルデジタル電圧計あるいは多ペンの
ペンレコーダーを用いて行なう。

このようにして得られた直流電位分布を以下に示す理
論式に基づき解析する。

土質が均一（土壌非抵抗ρが一定）で周辺に障害物が
なにもない土壌中に埋設された半径ｒの導電球に、無限
遠に接地された無限大の接地極から直流電流I_DCを流し
たとき、この導電球の中心からＬだけ離れた地点で測定
される直流電位E_DCは、分極電位をE_OFFとすると、次の
式（１）で表わされる。

ここで、この式を実際に存在する塗覆装欠陥に適用す
るために、塗覆装欠陥を同面積を有する半導電球面で近
似すると、塗覆装欠陥面積がＳのとき、Ｓとｒの関係は
次のように表わされる（星野九平著技術雑誌「防食技
術」Vol.16、No.22参照）。

また、塗覆装欠陥部における防食電流密度をi_DCとす
ると、I_DC＝i_DC・Ｓであるから、土質が均一で障害物の
影響がなく、接地極が塗覆装欠陥から充分離れていると
き、照合電極（4a）における直流電位E_DC（4a）は次式
（３）で表わされる。

ここで、塗覆装欠陥の位置が既知ならば、第４図に示
すように地中埋設管１の塗覆装欠陥２と本発明で地中に
差し込んだ照合電極4aとの間の水平方向距離をＸ（4a）
とし、照合電極4aの接地深さD_REF（4a）、塗覆装欠陥２
の地表からの深さをＤとすると、塗覆装欠陥２と照合電
極4aの先端との距離Ｌ（4a）は、次のような式（４）で
求められる。

上記式（４）において欠陥の深さ位置Ｄを管を堀起さ
ずに求める方法は、従来にはなく、唯一可能な技術とし
てあげられるのは、同一出願人による本出願と同日出願
の特許願「地中埋設管の塗覆装欠陥面積の測定方法およ
び測定装置」において提案されているような塗覆装欠陥
周辺の交流電位分布を分析する方法である。

したがって、塗覆装欠陥の位置が既知ならば、第５図
に示すように照合電極（4a）、（4b）における直流電位
E_DC（4a）、E_DC（4b）を塗覆装欠陥と各照合電極間との
距離Ｌの逆数1/L（4a）、1/L（4b）に対してプロット
し、この２点を直線で結ぶと、その傾きおよび切片は以
下の式で表わされる。

これより、防食効果を評価するのに必要となる、塗覆
装欠陥における分極電位E_OFFおよび防食電流密度i
_DCは、塗覆装欠陥の位置、面積および土壌比抵抗が既知
であれば、次の式により測定が可能となる。

上記式（７）および（８）において、地中埋設管の塗
覆装欠陥の面積Ｓを管を堀起さずに求める方法は上述し
た同一出願人による本出願と同日出願の特許出願におい
て提案されているような方法を用いることができる。必
要ならば上述した同日出願を参照されたい。

塗覆装欠陥における防食効果の評価は、塗覆装欠陥欠
陥の単位面積に流入する防食電流すなわち防食電流密度
i_DCの大きさと分極電位E_OFFの大きさをもって行なわれ
るので、上式（７）および（８）で求めた防食電流密度
i_DCと分極電位E_OFFとを用いて評価できる。

なお、測定精度を増すためには、多数の照合電極を用
いて多数の点について直流電位分布を詳細に測定し、直
流電位をプロットして直線を引き、その傾きおよび切片
を求めるのが好ましい。

第６図および第７図は本発明の効果を確認するため
に、地表に近い側に面積が30cm²の塗覆装欠陥を有する
金属管を地中に埋設して電気防食を施し、本発明により
防食電流密度および分極電位をそれぞれ推定した結果を
示す。いずれも横軸が実際の値、縦軸が本発明により求
めた推測値を示しているが、第６図からは広い防食電流
値にわたって充分高い精度で防食電流密度が推定できる
ことがわかり、第７図からは高い精度で分極電位が推定
できることがわかる。

（発明の効果）以上説明したように、本発明においては、塗覆装欠陥
の面積および地表からの深さ位置が既知の地中埋設管に
ついて、塗覆装欠陥周辺に生ずる直流電位分布を該周辺
に差し込んだ照合電極により検出し、その電流電位分布
を解析することにより分極電位と防食電流密度を測定す
るようにしたので、実在する塗覆装欠陥の各々について
防食効果を厳密に評価することができる。また、本発明
によれば、従来の方法のように適用箇所の制約を受けた
り、理論的に生ずる誤差要因を受けたりすることはなく
なり、直接的な評価が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電気防食効果評価法を実施する装
置の概略構成を示す線図、第２図は従来知られている移
動式の地中埋設管の塗覆装欠陥探査システムの概略線
図、第３図は第２図に示した塗覆装欠陥探査機から得ら
れる探査データの一例、第４図は本発明における地中埋
設管と照合電極との位置関係を示す図、第５図は本発明
による評価方法で用いる直流電位の変化を示すグラフ、
第６図および第７図は本発明による評価法の効果を実証
するためのグラフである。１……地中埋設管、1a……塗覆装、２……塗覆装欠陥、
３……多チャンネルデジタル電圧計、4a,4b……照合電
極

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】塗覆装が施され且つ電気防食が施された地
中埋設管の電気防食効果評価法において、前記地中埋設
管の塗覆装欠陥の周囲に生ずる直流電位分布を該塗覆装
欠陥周辺の地中に差し込んだ複数の照合電極により検出
し、その直流電位分布を解析することによって塗覆装欠
陥における防食電流密度および分極電位を測定し、その
測定結果によって電気防食効果を評価することを特徴と
する地中埋設管の電気防食効果評価法。