JP5018230B2 - 防食状態監視電極用水抜け防止キャップ、防食状態監視電極 - Google Patents

Description

本発明は、防食状態監視電極用水抜け防止キャップおよび防食状態監視電極、特に地中に埋設され陰極防食が施されている防食被覆鋼材の防食被覆重なり部隙間にある欠陥部の防食状態を監視するために設置され、測定電極が備えられる内部と外部との連通孔を有する筒状の防食状態監視電極およびこれに取り付けられる防食状態監視電極用水抜け防止キャップに関する。

従来から電気防食が施された地中埋設施設における防食状態を把握するための防食状態監視電極の設置が実施され、電位計測や電流計測などで電気防食が施された地中埋設施設における防食状態を把握している。

例えば下記特許文献１〜４には防食被覆鋼材の防食被覆重なり部の隙間大きさをシミュレートした孔を有し、筒内部に電極および参照電極を装備し、前記防食被覆鋼材の近傍に埋設し、前記電極に通じる電流の向きと電流密度および前記電極と参照電極との間の電位を測定するように構成したことを特徴としている防食状態監視電極が開示されている。
特開２０００−１９２２６４号公報 特開２０００−１９２２６５号公報 特開２０００−１９２２６６号公報 特開２００２−１８０２７６号公報

しかしながら、上記特許文献１〜４に記載される防食被覆鋼材における防食被覆の重なり部隙間の防食状態を把握する防食状態監視電極は筒内部適当な電気伝導液（例えば地下水や湧水など）を孔上部まで満たすことにより外部環境と内部環境とが電気伝導するようになっている。したがって、監視用として設置する際には、この電気伝導が確保されるように電気伝導液における水平面が孔口のところにくるまで予め充密し、電極孔を上として立て向き設置をしている。

ところで実際の設置では、水平がしっかり確保されていない、あるいは自然乾燥などの理由で内部の電気伝導液の水平面が孔口に達していない状態となってしまい、外部環境と電極内部環境との電気伝導がなくなるという「水抜け現象」が生じることがある。

しかし、そのような水抜け現象が生じても埋設環境の変化（例えば地下水面の上昇）により自然に孔口より電極内に電気伝導液の流入があり、電気伝導に対して不足した分の電気伝導液が提供される場合には、この現状の問題は解消される。しかしながら、実際には、地下水面などが設置されている電極の孔口よりも上面に位置しても電極内部に電気伝導液が流入することはほとんどなく水抜け現象状態が継続し、防食状態を監視することが困難になる状態となる問題があった。

本発明は、上記課題等を解決することに鑑みてなされたものであり、防食状態監視電極において、その内部で生じる水抜け現象が継続されることがないためより多彩な環境でも防食状態監視電極により正確な防食状態を監視できることを提供できる防食状態監視電極およびこれに取り付けられる防食状態監視電極用水抜け防止キャップを提供することをその主な目的とする。

本発明は、地中に埋設され陰極防食が施されている防食被覆鋼材の防食被覆重なり部隙間にある欠陥部の防食状態を監視するために設置され、測定電極が備えられる内部と外部との連通孔を有する筒状の防食状態監視電極を覆う防食状態監視電極用水抜け防止キャップであって、前記連通孔を覆うように取り付けられ、外部の電気伝導液をキャップ内部へ流入させる流入孔を有することを特徴とする。

上記防食状態監視電極用水抜け防止キャップであって、前記流入孔の数は、複数個であると好適である。

上記防食状態監視電極用水抜け防止キャップであって、さらに前記流入孔を含むようにネットで覆われていると好適である。

本発明は、地中に埋設され陰極防食が施されている防食被覆鋼材の防食被覆重なり部隙間にある欠陥部の防食状態を監視するために設置され、測定電極が備えられる内部と外部との連通孔を有する筒状の防食状態監視電極であって、外部の電気伝導液をキャップ内部へ流入させる流入孔を有するキャップが前記連通孔を覆うように取り付けられてなることを特徴とする。

上記防食状態監視電極であって、前記流入孔の数は、複数個であると好適である。

上記防食状態監視電極であって、さらに前記流入孔を含むようにネットで覆われていると好適である。

本発明の防食状態監視電極およびこれに取り付けられる防食状態監視電極用水抜け防止キャップにより、防食状態監視電極において、その内部で生じる水抜け現象が継続されることがないためより多彩な環境でも防食状態監視電極により正確な防食状態を監視できることを提供できる。

本発明者らは水抜け現象を研究したことにより電極の塗覆剥離隙間部の電気抵抗を模擬した抵抗模擬部の孔において鋭意検討した。その結果、一旦水抜け現象が生じてしまうとそれによって生じた電極内部の気泡が孔内部から抜けないために、自然に外部から孔口より電極内に電気伝導液が流入することが阻害され、水抜け現象が継続されてしまうことを見出すことができた。その結果、前記連通孔を覆うように取り付けられ、外部の電気伝導液をキャップ内部へ流入させる流入孔を有するキャップによって水抜け現象の継続化を防止できることを見出し、本発明に至った。

図面を用いて説明する。図１には従来の筒状の防食状態監視電極による埋設導管の防食状態監視システムの一例を示す。図１のシステムでは埋設導管において塗覆装が剥離するリスクのある部分近傍に筒状の防食状態監視電極１を埋設する。この際に電極は、塗覆装が剥離する面と電極の孔の水平面が同一高さになるように立て、土壌中に埋設される。電極胴体部に電気伝導液を満たし、外部環境との電気伝導を確保し、防食状態は電極及び対象となる埋設導管より伸びた導線を地上の監視装置に接続し、計測する。

図２には図１における防食状態監視電極１の断面模式図が示される。筒状の電極内部は主に測定対象とする環境と同じ環境にするなどの理由から一般に防食状態監視電極１を埋設する環境からの湧水やあるいは電気伝導度を湧水と同じに調製した水（イオン交換水など）が充填されて、埋設される。

防食状態監視電極１の胴体部は二つの部分として筒上部と筒下部とに分割される。筒上部は、その先端には測定電極が備えられる内部と外部との連通孔を有しており、塗覆装の剥離部の電気抵抗を模した抵抗模擬部２である。一方筒下部は、その内部に設置されている流入電流計測用のセンサーや腐食速度計測センサーを保護し、その機能を維持するセンサー保護部３である。

抵抗模擬部２にはその先端には測定電極が備えられる内部と外部との連通孔がある。この連通孔は外部との電気伝導をとるために、連通孔の外部面に電気伝導液（湧水など）液面があれば、外部環境と電気伝導的に連続な環境となり、防食状態の監視ができることになる。しかしながら、実際の埋設では、経時的な電気伝導液たる地下水位の変動や周辺土壌の乾燥などで吸い上げられたり、または自然蒸発などによって測定電極が備えられる内部から電気伝導液がなくなって気泡が発生するいわば水抜け状態が発生することになる。この現象が発生すると外部環境と測定電極が備えられる内部との電気伝導がなくなり、防食状態の監視が不十分なものとなる。

センサー保護部３には、その内部に測定電極として流入電流計測用センサーおよび腐食速度センサーが備えられており、測定電極から導電線が防食状態監視装置まで電気的に接続されている。

防食状態監視電極１を用いた防食状態の監視目的は、塗覆装の隙間部の防食状態が適性に為されているかどうかを把握することにある。この際、防食状態監視電極１は勿論であるが監視目的となる対象物も同様に周辺環境の変化によりその塗覆装の隙間内部の電気伝導状態や防食状態も変化している。そのため、初期の水抜け現象は監視目的となる対象物の状態を模擬しているモデルであり、監視目的となる対象物の塗覆装の隙間部の防食状態が適性に為されているかどうかを把握する有効なデータを得られるものである。監視目的となる対象物は再び環境が変化し、地下水位の上昇や周辺土壌が変化してくると防食状態が変化する。

一方、電極の抵抗模擬部２の連通孔周辺では環境変化が再度生じても連通孔上部から侵入しようとする水圧と連通孔内部の電気伝導液（水、湧水など）の上面に存在する表面張力と連通孔の内圧とが釣り合ってしまい、電極内部に生じた気泡が連通孔から抜けるのを阻害してしまう。そのため、電極内部に生じた気泡が抜けないために電気伝導液が外部から連通孔を通じて電極内部に侵入できない。このため水抜け現象が継続的に維持され、監視目的となる対象物の塗覆装の隙間部の防食状態とは異なる防食状態を計測することとなることを本発明者は見出すことに成功した。

さらに、本発明者は、連通孔を覆い、抵抗模擬部２を覆う土砂流入防止用のネットが取り付けられる場合があるがこのネットが水抜け現象で生じた空気層（気泡）の外部への拡散をさらに妨げることとなってしまうことも併せて見出すことができた。そこで防食状態監視電極用水抜け防止キャップを設け、その防食状態監視電極用水抜け防止キャップの電気伝導液の流入孔をネットで覆うと水抜け現象が継続的に維持されることを防止でき、なおかつ土砂流入も防止できるのでさらに好適であることをさらに見出すことができた。このように測定電極の計測に影響を与えてしまう土砂流入をネットにより防止できるので防食状態の監視を正確にできることとなり好適である。

以下本実施形態に係る防食状態監視電極および防食状態監視電極用水抜け防止キャップについて説明する。なお、本実施形態は、本発明を実施するための一形態に過ぎず、本発明は本実施形態によって限定されるものではない。

図３には防食状態監視電極用水抜け防止キャップ４が示される。抵抗模擬部２における連通孔を覆うようにその先端に取り付けられ、外部の電気伝導液をキャップ内部へ流入させる流入孔を有するものである。

防食状態監視電極用水抜け防止キャップ４は、筒状の構造をしており、電気伝導液を外部から内部へ流入させる流入孔が設けられている。防食状態監視電極用水抜け防止キャップ４は円筒状の形状だがこれに限られることなく様々な形状を適宜選択して採用することができる。

流入孔は電極用水抜け防止キャップ４の側面および天井面にそれぞれ複数個、設けた構造としていると、抵抗模擬部２において水抜け現象が生じたとしても流入孔が様々な方向に向けられた流入孔が存在するために一方向による圧力平衡が生じることが少なく、空気層（気泡）が容易に外部へ拡散し、これにより電気伝導液が外部から内部へと流入するので水抜け状態が継続化されることを防止できるので好適であるがこれに限られることはない。天井面または側面のみに設けられていてもよい。また、流入孔は複数個設けられると電気伝導液を外部から内部へ流入させる作用が促進され、好適であるが、一個のみであってもよい。

流入孔の形状は円筒状の空洞であるがこれに限られることなく、様々な形状の空洞をそれ単独でまたは他の形状の空洞の組み合わせで採用しても良い。流入孔の大きさは特に限られることなく採用することができるが、流入孔の大きさとしては下限値としてはネットのメッシュの大きさ以上であり、防食状態監視電極の測定に影響を及ぼさない程度を考慮し、さらに上限値としてはキャップが構造体として、埋設圧に耐えること考慮して決定すると好適である。

防食状態監視電極用水抜け防止キャップ４の材質は、長期的な安定性に好適であるため有機系物質、樹脂を基本とはするが、炭素綱、ステンレス綱などの金属系あるいはセラミックスなどの無機物質を採用してもよい。

防食状態監視電極用水抜け防止キャップ４は抵抗模擬部２の連通孔を覆うようにその先端に取り付けられるがその取り付け方法は適宜選択して採用することができる。

本実施形態に係る防食状態監視電極用水抜け防止キャップ４が取り付けられた防食状態監視電極により、一旦水抜け現象が生じてしまうとそれによって生じた電極内部の気泡が孔内部から抜けないために、自然に外部から孔口より電極内に電気伝導液が流入することが阻害され、水抜け現象が継続されてしまうことを防止できた。

本実施形態に係る防食状態監視電極用水抜け防止キャップ４が取り付けられた防食状態監視電極４に、さらに防食状態監視電極用水抜け防止キャップを設け、その防食状態監視電極用水抜け防止キャップの電気伝導液の流入孔をネットを覆うと水抜け現象が継続的に維持されることを防止でき、なおかつ土砂流入も防止でき、このように測定電極の計測に影響を与えてしまう土砂流入をネットにより防止できるので防食状態の監視を正確にできることとなり好適である。

以下、本発明をさらに詳しく説明するために一実施例を示すが、本発明はこれに限定されない。
「実施例１」
筒状の防食状態監視電極において水抜け現象の継続性についての試験を実施した。図４には本試験の模式図が示される。

水槽の底面に電極を模擬した筒状の模擬電極を取り付け、一旦水抜け現象が電極内で生じている状態を初期状態として作り出した。その後、水槽に着色した水を流入していき、模擬電極の流入孔（図４では水槽の底面の孔）からの電極内部への水の流入を観察した。

さらに電極内部及び外部に白金のセンサーを設置し、その間における一定電圧をかけ、電流をモニターした。なおこの際の電極の抵抗模擬部では、実埋設管で計測した塗覆装剥離隙間部の電気抵抗を模擬した。

代表的な流入状況結果を以下の表１に示す。また、図５に試験前後における電流値の変化を示す。

土砂防止ネット設置の有無に関わらず、いずれの模擬プローブにも水の流入はなく、空気層が残存し、電極の流入孔よりも水面が２００ｍｍ上方に存在しても水が電極内部に流入しなかった（図６）。白金間の電流についても水槽へ水を流入した状態でも殆どの電流の上昇が観察されなかった。

一方、水抜け防止キャップを取り付けた防食状態監視電極の内部には水の流入が目視で観察され、流入後、模擬電極内部が水で充密された。白金間の電流も水槽への水の流入と共に増加し、外部環境との電気的伝導がとれるようになった。

この結果から従来の防食状態監視電極では、水抜け現象が継続されてしまうが、水抜け防止キャップにより水抜け現象が継続されてしまうことを防止できることがわかった。
「実施例２」
筒状の防食状態監視電極が土壌埋設される状況を再現し、水抜け防止キャップの有効性を検証する試験を実施した。試験状況を図７に示す。

下端先端に水抜け防止キャップを設置していない筒状の防食状態監視電極と設置した筒状の防食状態監視電極を各々設置した長さ３０００ｍｍ、口径１００ｍｍの塩化ビニール管を壁に垂直に立てて塩化ビニール管内部に真砂土を充填した。なお、それぞれの電極には水抜け防止キャップを設置していない筒状の防食状態監視電極では電極の流入孔上面に、水抜け防止キャップを設置した筒状の防食状態監視電極では水抜け防止キャップ全面に土砂の流入防止ネットを設置した。いずれの電極も３０００ｍｍの真砂土の充填状態における土圧に耐えて構造を維持することができた。

次に水道水を塩化ビニール管上面（電極より高さ３０００ｍｍ）より管面内に流し込み下面に設置した各電極への水の流入を観察した。その結果を以下の表２に示す。

塩化ビニール管内部に水を１０Ｌ流入した段階で水抜け防止キャップを設置していない筒状の防食状態監視電極については僅かに水の流入が確認されたものの電極上面の孔までに水面が達しない状態であった。一方水抜け防止キャップを設置した筒状の防食状態監視電極では電極内が水に充密された状態となった。

この結果により水抜け防止キャップを設置した筒状の防食状態監視電極が土壌埋設される状況で、水抜け現象が生じたとしても地下水などの上昇による環境変化により、電極内が水に充密され外部環境と測定電極との電気伝導液による電気伝導が確保されるために環境変化してもより正確な防食状態の監視ができることがわかった。

従来の防食状態監視電極による防食状態監視システムの模式図である。 従来の防食状態監視電極の断面模式図である。 本実施形態に係る水抜け防止キャップとその防食状態監視電極への設置態様を示す図である。 実施例１における試験装置の概略図である。 実施例１における模擬電極の電流値を示すグラフである。 実施例１における水抜け現象を示す写真である。 実施例２における試験装置の概略図である。

符号の説明

１ 防食状態監視電極
２ 抵抗模擬部
３ センサー保護部
４ 水抜け防止キャップ

Claims (6)

1. 地中に埋設され陰極防食が施されている防食被覆鋼材の防食被覆重なり部隙間にある欠陥部の防食状態を監視するために設置され、測定電極が備えられる内部と外部との連通孔を有する筒状の防食状態監視電極を覆う防食状態監視電極用水抜け防止キャップであって、
   前記連通孔を覆うように取り付けられ、外部の電気伝導液をキャップ内部へ流入させる流入孔を有することを特徴とする防食状態監視電極用水抜け防止キャップ。
2. 請求項１に記載の防食状態監視電極用水抜け防止キャップであって、
   前記流入孔の数は、複数個であることを特徴とする防食状態監視電極用水抜け防止キャップ。
3. 請求項１または２に記載の防食状態監視電極用水抜け防止キャップであって、
   さらに前記流入孔を含むようにネットで覆われていることを特徴とする防食状態監視電極用水抜け防止キャップ。
4. 地中に埋設され陰極防食が施されている防食被覆鋼材の防食被覆重なり部隙間にある欠陥部の防食状態を監視するために設置され、測定電極が備えられる内部と外部との連通孔を有する筒状の防食状態監視電極であって、
   外部の電気伝導液をキャップ内部へ流入させる流入孔を有するキャップが前記連通孔を覆うように取り付けられてなることを特徴とする防食状態監視電極。
5. 請求項４に記載の防食状態監視電極であって、
   前記流入孔の数は、複数個であることを特徴とする防食状態監視電極。
6. 請求項４または５に記載の防食状態監視電極であって、
   さらに前記流入孔を含むようにネットで覆われていることを特徴とする防食状態監視電極。