JP5231899B2 - Cathodic protection method for pipelines - Google Patents
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Description
本発明は、パイプラインのカソード防食方法に関し、特に、直流電気鉄道の踏切部下を横断するように埋設され、前記踏切部下に配備された鞘管内を通って敷設されるパイプラインのカソード防食方法に関する。 The present invention relates to a method for cathodic protection of a pipeline, and more particularly, to a method for cathodic protection of a pipeline that is embedded so as to cross under a railroad crossing portion of a DC electric railway and is laid through a sheath pipe disposed under the railroad crossing portion. .
直流電気鉄道の踏切部は、踏切部を横断する車輌や人が円滑に走行できるようにレールの一部を地中に埋めており、これによってレールが接地状態になっている。また、レール上に車輪が嵌合ようにレールと地面との間には溝が形成されており、その溝に雨水,ごみ等が溜まって接地抵抗が低い状態になりやすい。したがって、直流電気鉄道車輌の運行時にレールに電流が流れると、レールから大地に流出する電流(レール漏れ電流という)が発生し易い状態(換言すると、レール漏れ抵抗が低い状態)になっている。 The railroad crossing portion of the DC electric railway has a portion of the rail buried in the ground so that vehicles and people crossing the railroad crossing can smoothly travel, and the rail is in a grounded state. Further, a groove is formed between the rail and the ground so that the wheel fits on the rail, and rainwater, dust, etc. accumulate in the groove and the grounding resistance tends to be low. Therefore, when a current flows through the rail during the operation of the DC electric railway vehicle, a current flowing out from the rail to the ground (referred to as a rail leakage current) is likely to be generated (in other words, the rail leakage resistance is low).
また、近年の直流電気鉄道は回生制動車輌を用いているので、直流電気鉄道車輌自体が変電所のように大地からレールに電流を吸い上げる機能を有する場合があり、踏切部においては、大地に対するレールの電位(レール対地電位という)がプラスの場合もマイナスの場合もある。そして、このような踏切部では、レール対地電位がプラスの場合には、図1(a)のA点からB点に示すように、踏切から離れるに従って大地電位が徐々にマイナス電位に向かう山型の地中電位勾配を示し、レール対地電位がマイナスの場合には、図1(b)のF点からG点に示すように、踏切から離れるに従って大地電位が徐々にプラス電位に向かうすり鉢型の地中電位勾配を示すことになる。 In addition, since a recent DC electric railway uses a regenerative braking vehicle, the DC electric railway vehicle itself may have a function of sucking current from the ground to the rail like a substation. May be positive or negative (referred to as rail-to-ground potential). In such a level crossing section, when the rail ground potential is positive, as shown from point A to point B in FIG. 1A, the ground potential gradually increases toward the negative potential as the distance from the level crossing increases. When the rail-to-ground potential is negative, as shown in FIG. 1 (b) from point F to point G, the ground potential gradually increases toward the positive potential as the distance from the level crossing increases. This indicates a ground potential gradient.
このような踏切部下を横断するように埋設されるパイプラインは、図1(a)のD点或いは図1(b)のI点に示すように、前述した地中電位勾配の中にあり、パイプラインの部分的な両端で、図1(a)のC点からE点のようにプラスからマイナス、或いは図1(b)のH点からJ点のようにマイナスからプラスに大地電位が変わり、電流の流出入が起こりやすい、すなわち腐食リスクが高い状態になっている。特に、同図(b)に示すように、レール対地電位がマイナスの場合には、踏切部の中心部で大きな電流流出傾向となるので、仮にこのような箇所に塗覆装欠陥部が生じると大きな腐食事故を招く虞がある。したがって、踏切部が腐食リスクの高い状態になった場合には、パイプラインに充分なカソード防食電流を供給することによって腐食リスクを回避することが必要になる。 The pipeline buried so as to cross under the railroad crossing is in the above-described ground potential gradient as shown at point D in FIG. 1A or point I in FIG. At both ends of the pipeline, the ground potential changes from plus to minus, such as point C to point E in Fig. 1 (a), or from minus to plus, such as point H to point J in Fig. 1 (b). , Current flows in and out easily, that is, the corrosion risk is high. In particular, as shown in FIG. 4B, when the rail ground potential is negative, a large current outflow tends to occur at the center of the railroad crossing, so if a coating defect occurs at such a location. There is a risk of causing a major corrosion accident. Therefore, when the railroad crossing is in a state where the risk of corrosion is high, it is necessary to avoid the risk of corrosion by supplying a sufficient cathodic protection current to the pipeline.
一方、踏切部周辺のレール対地電位は直流電気鉄道車輌の運行状況によって大きく且つ頻繁に変化し、直流電気鉄道車輌の非運行時等ではカソード防食電流の供給は必要最小限でよい場合もある。このような状況変化を考慮することなく、腐食リスクの高い状態のみに着目してパイプラインにカソード防食電流を供給すると、直流電気鉄道車輌の非運行時等ではパイプラインが過防食になり、塗覆装の陰極剥離や水素応力割れといった過防食リスクが生じる問題があり、また、踏切下に他埋設パイプラインが交錯する状況下では、カソード防食電流の一部が他埋設パイプラインに流入して流出点で電食が発生する現象(この現象を直流干渉という)が生じる問題がある。したがって、踏切部下を横断するように埋設されたパイプラインに対しては腐食リスクの発生状況に応じて効率的にカソード防食電流を供給することが必要になる。 On the other hand, the rail-to-ground potential around the railroad crossing varies greatly and frequently depending on the operation status of the DC electric railway vehicle, and the supply of the cathodic protection current may be minimal when the DC electric railway vehicle is not operating. If the cathodic protection current is supplied to the pipeline without paying attention to such a situation where there is a high risk of corrosion without taking this situation into consideration, the pipeline becomes over-corrosion when the DC electric railway vehicle is not in operation, etc. There is a problem of over-corrosion risk such as cathodic stripping of the covering and hydrogen stress cracking, and in the situation where other buried pipelines cross under the railroad crossing, part of the cathodic protection current flows into the other buried pipelines. There is a problem in which a phenomenon in which electrolytic corrosion occurs at the outflow point (this phenomenon is called DC interference) occurs. Therefore, it is necessary to efficiently supply the cathodic protection current to the pipeline embedded so as to cross under the railroad crossing according to the state of occurrence of the corrosion risk.
このような直流電気鉄道の踏切部下を横断するように埋設されたパイプラインのカソード防食方法として、例えば、下記非特許文献1には、最も管対地電位がプラスよりの地点(最もカソード防食状況の悪い地点)に照合電極を設置し、定電位自動制御整流器で外部電源方式のアノードから出力するカソード防食電流を調整することが記載されている。 As a method for cathodic protection of a pipeline embedded so as to cross under a railroad crossing part of such a DC electric railway, for example, the following Non-Patent Document 1 describes a point where the pipe-to-ground potential is the most positive (the most cathodic protection situation). It is described that a reference electrode is installed at a bad point) and the cathodic protection current output from the anode of the external power supply system is adjusted by a constant potential automatic control rectifier.
また、下記特許文献1には、一つの防食領域に設置された主外部電源カソード防食システムに加えて踏切部近傍に局所的なカソード防食システムを設置し、この局所的なカソード防食システムにおいて定電位制御を行うことが記載されており、この定電位制御が行われる直流電源装置の出力を、踏切部下に設置したプローブに流入するプローブ流入直流電流密度の最小値が最小所要プローブ流入直流電流密度(0.1A/m2)以上になるように設定することが記載されている。なお、この場合、直流電流が電解質からプローブに流入する方向(カソード防食方向)をプラスとしている。また、前述したプローブ流入直流電流密度の計測条件を、雨天時で且つ踏切部を直流電気鉄道車輌が通過している時とし、プローブ直流電流密度の所定時間間隔毎に計測された計測値と該計測値と同時に計測された踏切部でのレール対地電位の計測値との正相関を確認し、統計的に有意な正相関が確認できた場合に前述した定電位制御を行うとしている。
通常踏切部下には、踏切部を横断する車輌の輪荷重がパイプラインに作用しないように、ヒューム管或いは鋼製鞘管等のパイプライン保護用鞘管が配備されており、この鞘管内を通ってパイプラインが敷設されている。このような状況下では、前述した非特許文献1に記載の方法を採用しようとすると、以下に示す問題がある。 Under the railroad crossing, a pipe protection sheath such as a fume pipe or steel sheath pipe is installed so that the wheel load of the vehicle crossing the railroad crossing does not act on the pipeline. Pipeline is laid. Under such circumstances, if the method described in Non-Patent Document 1 described above is to be adopted, there are the following problems.
一つには、カソード防食電流を常時制御するための照合電極として、鞘管内に設置する適切な照合電極が存在しないという問題がある。通常用いられる飽和硫酸銅電極を用いようとすると、鞘管内の電解質(通常、モルタルが用いられる)環境で飽和硫酸銅電極が長期に亘って液絡がとれる保証が無い(飽和硫酸銅電極内の飽和硫酸銅溶液が電解質に流出し、電極電位を示さなくなるリスクがある)。飽和硫酸銅電極に換えて、パーマネント飽和硫酸銅電極或いは亜鉛照合電極やマグネシウム照合電極等の金属電極を用いようとしても、鞘管内に設置されたパーマネント飽和硫酸銅電極においては長期に亘ってそれ自体が安定した電極電位を示すことを確認することができない。また、金属電極においては、そもそも地中電位勾配の地帯の中では、金属が安定した電極電位を示さない。 One problem is that there is no appropriate verification electrode installed in the sheath tube as a verification electrode for constantly controlling the cathodic protection current. There is no guarantee that a saturated copper sulfate electrode will have a liquid junction over a long period of time in an electrolyte (usually mortar) environment in a sheath tube when trying to use a normally used saturated copper sulfate electrode (in the saturated copper sulfate electrode There is a risk that the saturated copper sulfate solution will flow into the electrolyte and no longer exhibit an electrode potential). Instead of using a saturated copper sulfate electrode, a permanent saturated copper sulfate electrode, or a metal electrode such as a zinc reference electrode or a magnesium reference electrode, the permanent saturated copper sulfate electrode installed in the sheath tube itself will be used for a long time. Cannot be confirmed to show a stable electrode potential. Further, in the metal electrode, the metal does not show a stable electrode potential in the ground potential gradient zone.
また、照合電極を用いた定電位制御では、パイプラインの交流腐食リスクを評価できない問題がある。大きな交流腐食リスクがある状況下では、プローブ交流電流密度がカソード防食基準に合格していることを前提としてカソード防食電流の定電位制御が行われるべきであり、プローブ交流電流密度がカソード防食基準に合格していない場合には、まず交流腐食リスク低減対策を講じてプローブ交流電流密度がカソード防食基準に合格していることを確認した上で、カソード防食電流の定電位制御が行われる。前述した非特許文献1に記載の方法ではプローブ電流を計測しないので、プローブ電流密度の交流成分であるプローブ交流電流密度を用いた交流腐食リスクの評価ができない問題がある。 In addition, the constant potential control using the reference electrode has a problem that the AC corrosion risk of the pipeline cannot be evaluated. In situations where there is a large risk of AC corrosion, constant potential control of the cathodic protection current should be performed on the assumption that the probe AC current density has passed the cathodic protection standard. If not, first, AC corrosion risk reduction measures are taken to confirm that the probe AC current density has passed the cathodic protection standard, and then the constant potential control of the cathodic protection current is performed. In the method described in Non-Patent Document 1, the probe current is not measured, and therefore there is a problem that the AC corrosion risk cannot be evaluated using the probe AC current density which is an AC component of the probe current density.
これに対して、前述した特許文献1に記載の従来技術は、プローブ電流密度を計測するので、交流腐食リスクを合わせて評価することが可能である。この従来技術は、踏切部での効果的なカソード防食を実現できるものの、レール対地電位を直接計測して、プローブ直流電流密度とレール対地電位との相関をとって腐食リスクの高い状況を確認しているので、直流電気鉄道車輌運行時にレール対地電位を計測するという危険且つ困難な作業を伴い、実施が行い難い問題がある。 On the other hand, since the conventional technique described in Patent Document 1 described above measures the probe current density, it is possible to evaluate the AC corrosion risk together. Although this conventional technology can achieve effective cathodic protection at railroad crossings, it directly measures the rail ground potential and correlates the probe DC current density with the rail ground potential to confirm the high corrosion risk. Therefore, there is a problem that it is difficult to carry out with a dangerous and difficult work of measuring the rail ground potential during operation of the DC electric railway vehicle.
また、踏切部の管対地電位状態を検知してパイプラインに供給するカソード防食電流を定電位制御しようとすると、踏切部のように頻繁且つ大きく管対地電位状態が変化する場合には、頻繁に直流電源装置がオフ状態になる。したがって、特許文献1に示す例のように、踏切部に対して局部的なカソード防食を行い、防食領域全体は別の主外部電源によって全体的なカソード防食を行う場合は問題がないが、単独の直流電源装置で踏切部を含む防食領域全体のカソード防食を行おうとすると、防食領域内のパイプラインを無防食状態にする場合があり、踏切部以外の箇所に腐食リスクが生じる可能性がある。 Also, if the cathode anti-corrosion current supplied to the pipeline by detecting the pipe ground potential state at the level crossing is controlled at a constant potential, if the pipe ground potential state changes frequently and greatly like the level crossing part, The DC power supply is turned off. Therefore, as in the example shown in Patent Document 1, there is no problem when local cathodic protection is applied to the railroad crossing and the entire anticorrosion area is subjected to overall cathodic protection by another main external power source. If you try to perform cathodic protection of the entire anticorrosion area including the railroad crossing with this DC power supply device, the pipeline in the anticorrosion area may become non-corrosive, and there is a risk of corrosion risk in areas other than the railroad crossing. .
本発明は、このような事情に対処するために提案されたものであって、直流電気鉄道の踏切部下を横断するように埋設されたパイプラインの腐食リスクを確実に回避すること、このようなパイプラインに対して過防食や他埋設パイプラインへの直流干渉が生じることなく、効率的にカソード防食電流を供給することができること、踏切部下に配備された鞘管内を通って敷設されるパイプラインに対しても踏切部下のカソード防食状況を的確に把握しながらカソード防食電流の出力制御が可能であること、併せて交流腐食リスクの評価が可能であること、カソード防食電流供給時のレール対地電位の計測を避けて実施しやすい方法を提供すること、単独のカソード防食システムで、踏切部を含む防食領域全体に敷設されたパイプラインのカソード防食を適正に行うことができること等が本発明の目的である。 The present invention has been proposed to cope with such a situation, and reliably avoids the risk of corrosion of a pipeline embedded so as to cross under a railroad crossing portion of a DC electric railway. It is possible to efficiently supply the cathodic protection current without over-corrosion protection and direct current interference to other buried pipelines, and the pipeline laid through the sheath pipe placed under the rail crossing. Therefore, it is possible to control the cathodic protection current output while accurately grasping the cathodic protection situation under the railroad crossing, and to evaluate the AC corrosion risk. To provide a method that is easy to implement by avoiding the measurement of a pipeline, and a cathode cathodic protection system that is installed in the entire anticorrosion area including the railroad crossing. It like can be performed anticorrosion properly is an object of the present invention.
このような目的を達成するために、本発明は以下の特徴を具備している。一つには、直流電気鉄道の踏切部下を横断するように埋設され、前記踏切部下に配備された鞘管内を通って敷設されるパイプラインのカソード防食方法であって、前記鞘管内における前記踏切部中央に設置されて前記パイプラインの塗覆装欠陥部を模擬した唯一のプローブを前記パイプラインに接続して、設定された計測時間内で前記プローブにおけるプローブ電流と該プローブにおけるプローブオン電位を同時に計測する事前計測工程を有し、計測された前記プローブ電流から求められるプローブ直流電流密度と前記プローブオン電位の高い相関を利用して、前記プローブ直流電流密度が常にカソード防食基準に合格するように設定された基準値と前記踏切部における地中電位勾配地帯の外に設置した制御用照合電極によって計測されるプローブオン電位を比較して前記パイプラインに接続された直流電源装置の出力電流を制御する定電位制御に、前記パイプラインに接続された直流電源装置の出力電流を前記プローブ直流電流密度の平均値がカソード防食基準に合格するように設定された一定電流値に制御する定電流制御を重畳した制御を行うことを特徴とする。 In order to achieve such an object, the present invention has the following features. One is a cathodic protection method for a pipeline that is buried so as to cross under a railroad crossing portion of a DC electric railway and is laid through a sheath pipe disposed under the railroad crossing portion, the railroad crossing in the sheath pipe The only probe that is installed in the center of the unit and that simulates the coating defect portion of the pipeline is connected to the pipeline, and the probe current in the probe and the probe on potential in the probe are measured within the set measurement time. It has a pre-measurement step to measure at the same time, so that the probe DC current density always passes the cathodic protection standard by utilizing the high correlation between the probe DC current density obtained from the measured probe current and the probe on potential. flop to be measured by the control reference electrode installed outside the ground potential gradient zone set reference value and in the crossing portion The constant current control for controlling the output current of the DC power supply device connected to the pipeline by comparing the turn-on potential, the average value of the probe DC current density is the output current of the DC power supply device connected to the pipeline. Control is performed by superimposing constant current control for controlling to a constant current value set so as to pass the cathodic protection standard .
また一つには、直流電気鉄道の踏切部下を横断するように埋設され、前記踏切部下に配備された鞘管内を通って敷設されるパイプラインのカソード防食方法であって、前記鞘管内における前記踏切部の中央に設置されて前記パイプラインの塗覆装欠陥部を模擬した唯一のプローブを前記パイプラインに接続して、設定された計測時間内で前記プローブにおけるプローブ電流と該プローブにおけるプローブオン電位を同時に計測する事前計測工程を有し、計測した前記プローブ電流からプローブ直流電流密度を求めて、前記計測時間内の基本区間毎に前記プローブ直流電流密度の区間内最小値を求め、該区間内最小値とその出現時刻における前記プローブオン電位とを一つの組データとして、前記計測時間での全ての組データから前記区間内最小値と前記プローブオン電位との相関を求め、前記区間内最小値と前記プローブオン電位とに有意な相関が認められるときに、設定した閾値よりマイナス側の前記プローブオン電位を有する前記組データが全て最小所要プローブ流入直流電流密度以上の前記区間内最小値を有する閾値を定め、前記パイプラインに接続された直流電源装置の出力電流を制御するに際して、前記閾値を基準値として、前記踏切部における地中電位勾配地帯の外に設置した制御用照合電極によって計測されるプローブオン電位が前記基準値になるように制御する定電位制御に、所望の一定電流を出力する定電流制御を重畳した制御を行うことを特徴とする。
Another one is a cathode anticorrosion method for a pipeline that is buried so as to cross under a railroad crossing portion of a DC electric railway, and is laid through a sheath pipe disposed under the railroad crossing portion. The only probe that is installed at the center of the railroad crossing and that simulates the coating defect portion of the pipeline is connected to the pipeline, and the probe current in the probe and the probe on in the probe within the set measurement time. A pre-measurement step of simultaneously measuring a potential, obtaining a probe DC current density from the measured probe current, obtaining a minimum value in the section of the probe DC current density for each basic section in the measurement time, The smallest value in the zone and the probe-on potential at the time of its appearance as one set of data, and the highest value in the interval from all the set data at the measurement time. When the correlation between the value and the probe-on potential is obtained and a significant correlation is found between the minimum value in the section and the probe-on potential, the set data having the probe-on potential on the minus side of the set threshold is A threshold having a minimum value in the section that is equal to or higher than the minimum required probe inflow DC current density is set, and when controlling the output current of the DC power supply device connected to the pipeline, the threshold is used as a reference value in the crossing section. Control in which constant current control that outputs a desired constant current is superimposed on constant potential control that controls the probe-on potential measured by the reference electrode for control installed outside the ground potential gradient zone to the reference value. It is characterized by performing .
このような特徴を有する本発明は、パイプラインに接続された直流電源装置の出力電流を制御するに際して、踏切部下の鞘管内にプローブを設置して、プローブ電流とプローブオン電位を同時に計測し、プローブ電流から求められるプローブ直流電流密度とプローブオン電位の高い相関を利用して、プローブ直流電流密度が常にカソード防食基準に合格するように、制御用照合電極によって計測されるプローブオン電位に基づく定電位制御を行っている。これによって、踏切部下のカソード防食状況をプローブ直流電流密度と相関の高いプローブオン電位で検知しながらカソード防食電流を供給することができ、プローブオン電位状態が大きく且つ頻繁に変化する踏切部下を横断するように埋設されたパイプラインの腐食リスクを確実に回避することができる。 In the present invention having such a feature, when controlling the output current of the DC power supply device connected to the pipeline, a probe is installed in the sheath tube under the crossing, and the probe current and the probe-on potential are measured simultaneously. Using a high correlation between the probe DC current density obtained from the probe current and the probe ON potential, a constant based on the probe ON potential measured by the control reference electrode is used so that the probe DC current density always passes the cathodic protection standard. Potential control is performed. As a result, the cathodic protection current can be supplied while detecting the cathodic protection status under the level crossing with the probe on potential that is highly correlated with the probe DC current density. Thus, the risk of corrosion of the pipeline buried so as to be reliably avoided.
また、制御用照合電極に対するプローブオン電位の計測によって、直流電気鉄道車輌の運行状況等によって変化する踏切部下の管対地電位状態を検知しながら直流電源装置の出力制御が行われるので、パイプラインに対しての過防食や他埋設パイプラインへの直流干渉といった不都合が生じることなく、効率的にカソード防食電流を供給することができる。 Also, by measuring the probe-on potential with respect to the control reference electrode, the output control of the DC power supply device is performed while detecting the pipe-to-ground potential state under the railroad crossing, which changes depending on the operation status of the DC electric railway vehicle, etc. On the other hand, the cathodic protection current can be efficiently supplied without inconveniences such as over-corrosion and direct current interference with other buried pipelines.
踏切部下に配備された鞘管内に配置されるのは一つのプローブのみであり、鞘管内や地中電位勾配の地帯の中に照合電極を配置しないので、照合電極を介してプローブオン電位を安定して計測することができる。したがって、踏切部下に配備された鞘管内を通って敷設されるパイプラインに対しても踏切部下のカソード防食状況やプローブオン電位変化の状況を的確に把握しながらカソード防食電流の出力制御が可能である。カソード防食電流の出力制御を行うために検知するプローブオン電位は、地中電位勾配の地帯の外に制御用照合電極を設置して計測するので、この制御用照合電極として金属電極を採用して安定且つ継続的な計測を行うことができる。 Only one probe is placed in the sheath pipe placed under the railroad crossing, and no reference electrode is placed in the sheath pipe or in the ground potential gradient zone, so the probe-on potential is stabilized via the reference electrode. Can be measured. Therefore, it is possible to control the output of the cathodic protection current while accurately grasping the cathodic protection status under the railroad crossing and the status of changes in the probe-on potential, even for pipelines laid through the sheath pipes installed under the railroad crossing. is there. The probe-on potential that is detected to control the output of the cathodic protection current is measured by installing a control reference electrode outside the ground potential gradient zone, so a metal electrode is used as the control reference electrode. Stable and continuous measurement can be performed.
踏切部下の鞘管内にプローブを設置してプローブ電流を計測するので、プローブ電流の交流成分であるプローブ交流電流密度による交流腐食リスクの評価を併せて行うことが可能である。したがって、交流腐食リスクが高いと評価された場合には、交流誘導低減手段の接続等、交流腐食リスク低減措置を施した上でカソード防食電流の出力制御を行うことができる。 Since the probe is installed in the sheath tube under the railroad crossing and the probe current is measured, it is possible to evaluate the AC corrosion risk by the probe AC current density which is the AC component of the probe current. Therefore, when it is evaluated that the AC corrosion risk is high, it is possible to control the output of the cathodic protection current after taking AC corrosion risk reduction measures such as connection of AC induction reducing means.
また、レールに直接接点をとるレール対地電位の計測をカソード防食電流供給時には省略できるので、実施しやすい方法を提供することができる。 In addition, since the measurement of the rail ground potential having a direct contact with the rail can be omitted when the cathodic protection current is supplied, a method that is easy to implement can be provided.
そして、踏切部下のプローブオン電位が頻繁且つ大きく変化する場合にも、全ての状態でプローブ直流電流密度がカソード防食基準(最小所要プローブ流入直流電流密度以上)に合格するようにカソード防食電流の定電位制御を行い、更に、踏切部下のプローブオン電位とは無関係に平均的にプローブ直流電流密度がカソード防食基準に合格するように、常時一定のカソード防食電流を出力するので、プローブオン電位が頻繁且つ大きく変化する踏切部下であっても常に良好なカソード防食状態を維持することができると共に、直流電源装置がオフになる無防食状態を作らない。これによって、踏切部下を横断するように埋設されたパイプラインに対して、一つの直流電源装置を用いて、踏切部下の局部的なカソード防食を適正に行いながら、踏切部下を含む所定の防食領域全体に常にカソード防食電流を供給することができる。 Even when the probe-on potential under the railroad crossing is frequently and greatly changed, the cathodic protection current is set so that the probe direct current density passes the cathodic protection standard (above the minimum required probe inflow direct current density) in all states. In addition, it controls the potential and outputs a constant cathodic protection current at all times so that the probe DC current density passes the cathodic protection standard on average regardless of the probe on potential below the level crossing. In addition, it is possible to always maintain a good cathodic protection state even under a railroad crossing that greatly changes, and it does not create an anticorrosion state in which the DC power supply is turned off. As a result, a predetermined anticorrosion area including under the railroad crossing, while properly performing local cathodic protection under the railroad crossing, using a single DC power supply device for the pipeline embedded so as to cross under the railroad crossing. Cathodic protection current can always be supplied to the whole.
以下に、本発明の実施形態を説明する。図2は本発明の実施形態に係るパイプラインのカソード防食方法を実施するためのシステム構成を示した説明図である。踏切部Lcはレール(直流電気鉄道レール)Lの道路等を横断する箇所に設けられるものであり、その下にヒューム管等の鞘管Cが配備されている。そして、踏切部Lc下の鞘管C内を通って、踏切部Lcを横断するようにパイプラインPが敷設されている。パイプラインPはその表面に塗覆装Pcが施されている。このパイプラインPはより具体的には、プラスチック等の高抵抗率塗覆装が施された鋼製パイプラインを対象にすることができる。また、パイプラインPは所定の防食領域で絶縁的に区画されており、数十〜数百mの範囲の防食領域が図示省略の絶縁継手間に形成されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a system configuration for carrying out the pipeline cathodic protection method according to the embodiment of the present invention. The railroad crossing Lc is provided at a location that crosses a road or the like of a rail (DC electric railway rail) L, and a sheath tube C such as a fume tube is disposed below the rail crossing Lc. And the pipeline P is laid so that it may pass through the inside of the sheath pipe C under the level crossing part Lc, and cross the level crossing part Lc. The pipeline P has a coating Pc on its surface. More specifically, the pipeline P can be a steel pipeline with a high resistivity coating such as plastic. Further, the pipeline P is insulated in a predetermined anticorrosion region, and an anticorrosion region in the range of several tens to several hundreds of meters is formed between insulating joints (not shown).
このような踏切部Lcでは、直流電気鉄道車輌の運行時にはレールLに1000〜3000Aの直流電流が流れることになり、踏切部Lc下にはレール漏れ電流が発生する。これによって、図1に示すように、踏切部Lcの直下及びその周辺には地中電位勾配の地帯が形成されることになる。 In such a crossing portion Lc, a DC current of 1000 to 3000 A flows through the rail L during operation of the DC electric railway vehicle, and a rail leakage current is generated under the crossing portion Lc. As a result, as shown in FIG. 1, a ground potential gradient zone is formed immediately below and around the railroad crossing Lc.
このような踏切部Lcに対して、鞘管C内にプローブ10が設置されている。より具体的には、プローブ10は鞘管C内で踏切部Lcの中央付近に設置されている。通常はパイプラインPの埋設時にプローブ10をポリプロピレンのような絶縁物のバンドでパイプラインPに縛り付けて固定して鞘管Cと共に地中に埋め込み、プローブ10に接続した電線を地上に引き出し可能にしておく。プローブ10はパイプラインPの塗覆装欠陥部を模擬した試験片で、パイプラインPの構成材料と同じ材料で形成された導電部材である。ここでは、鞘管C内に設置されているプローブ10を唯一つパイプラインPに接続しており、複数のプローブ10をパイプラインに接続することによるプローブ間での電流の出入りを排除している。
The
事前計測工程;
パイプラインPのカソード防食を行うのに先立って、図2(a)に示すように、前述したプローブ10をパイプラインPに接続して、設定された計測時間内でプローブ10におけるプローブ電流とプローブ10におけるプローブオン電位を同時に計測する。計測時間としては2〜3時間をとり、所定のサンプリング時間(例えば0.1ms)毎にプローブ電流Iとプローブオン電位Eを計測する。プローブ電流Iはプローブ10とパイプラインPとを接続する電線間に接続されたプローブ電流計11によって計測される。プローブオン電位Eは、プローブ10とパイプラインPとの接続がオン状態での管対地電位であり、プローブ10とパイプラインPとを接続する電線と照合電極(例えば、飽和硫酸銅電極)12とを接続する電線間に接続されるプローブオン電位計13によって計測される。ここで、照合電極12は、踏切部Lcによる地中電位勾配の地帯から外に形成されているターミナルボックスTBに設置する。
Prior measurement process;
Prior to performing the cathodic protection of the pipeline P, as shown in FIG. 2A, the
この事前計測工程は、カソード防食にとって厳しい条件下で行われ、特には、レール漏れ抵抗が低くなる雨天時で、且つレール漏れ電流の発生が顕著な直流電気鉄道車輌の運行時に行うことが好ましい。また、プローブ直流電流とプローブオン電位との相関を検証する場合に、直流電気鉄道車輌の運行が原因で両者の相関(負相関)が高くなることを確認するために、一つの現場で最初の1回だけレール対地電位ER/Sをプローブ電流I,プローブオン電位Eと同時に計測する。 This pre-measurement step is preferably performed under conditions that are severe for cathodic protection, and in particular during rainy weather when rail leakage resistance is low and during operation of a DC electric railway vehicle in which rail leakage current is significantly generated. In addition, when verifying the correlation between the probe DC current and the probe-on potential, it is necessary to verify that the correlation between the two (negative correlation) increases due to the operation of the DC electric railway vehicle. The rail ground potential ER / S is measured at the same time as the probe current I and the probe on potential E only once.
プローブ直流電流密度IDC,プローブオン電位EON等の算出工程;
例えば0.1ms毎に計測されたプローブ電流計測値を単位時間(例えば20ms)毎に平均化してプローブ断面積Aで除することで、プローブ直流電流密度IDCが求められる。更に、単位時間でのプローブ電流計測値の実効値をプローブ断面積Aで除することでプローブ交流電流密度IACが求められる。プローブ交流電流密度IACは踏切部Lcを含む防食領域内のパイプラインPに交流腐食リスクがあるか否かを評価するために求めるものであって、カソード防食を実行する際のパラメータとして用いるものではない。そして、プローブオン電位Eの計測値から単位時間毎の平均値EONを求める(以下、この平均値EONをプローブオン電位という)。
Calculation process of probe direct current density I DC , probe on potential E ON, etc .;
For example, the probe direct current density IDC is obtained by averaging the probe current measurement values measured every 0.1 ms every unit time (for example, 20 ms) and dividing by the probe cross-sectional area A. Furthermore, the probe AC current density I AC is obtained by dividing the effective value of the probe current measurement value per unit time by the probe cross-sectional area A. The probe AC current density I AC is obtained in order to evaluate whether or not there is an AC corrosion risk in the pipeline P in the anticorrosion region including the level crossing Lc, and is used as a parameter when the cathodic protection is executed. is not. Then, an average value E ON per unit time is obtained from the measured value of the probe on potential E (hereinafter, this average value E ON is referred to as a probe on potential).
プローブ直流電流密度IDC,プローブ交流電流密度IAC,プローブオン電位EONを求める計算式は以下の式(1)〜(3)とおりである。 The following formulas (1) to (3) are used to calculate the probe direct current density I DC , the probe alternating current density I AC , and the probe on potential E ON .
プローブ直流電流密度IDCの基本区間内最小値IDC minの抽出工程;
計測時間内を所定の時間毎に区画した基本計測区間内で、単位時間毎に求めたプローブ直流電流密度IDCを順次比較して、その基本計測区間内での最小値(区間内最小値という)IDC minを求める。それと共に、区間内最小値IDC minが出現した時刻の単位時間内で求められるプローブオン電位EONを抽出する。そして、基本計測区間で一つ抽出された(IDC min,EON)を一つの組データとして保存し、計測時間内で<計測時間/基本計測区間>個の組データを抽出・保存する。
Extracting the minimum value I DC min in the basic section of the probe direct current density I DC ;
Within the basic measurement section that divides the measurement time every predetermined time, the probe direct current density I DC obtained per unit time is sequentially compared, and the minimum value in the basic measurement section (referred to as the minimum value within the section). ) Determine I DC min . At the same time, the probe-on potential E ON obtained within the unit time at the time when the in-section minimum value I DC min appears is extracted. Then, (I DC min , E ON ) extracted in the basic measurement section is saved as one set data, and <measurement time / basic measurement section> pieces of set data are extracted and stored within the measurement time.
図3は、前述した事前計測工程から(IDC min,EON)の組データを抽出・保存するまでの工程例を示した説明図である。例えば、2時間の計測時間で基本計測区間を10sに設定とすると、720個の基本計測区間が得られることになり、その基本計測区間毎に一組の(IDC min,EON)の組データを抽出・保存することになるので、2時間の計測時間では720組の組データが得られることになる。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of a process from the above-described pre-measurement process to extraction / storage of (I DC min , E ON ) combination data. For example, if the basic measurement interval is set to 10 s with a measurement time of 2 hours, 720 basic measurement intervals are obtained, and one set of (I DC min , E ON ) is set for each basic measurement interval. Since data is extracted and stored, 720 sets of data are obtained in a measurement time of 2 hours.
基本計測区間毎の(IDC min,EON)の抽出は、0.1ms毎に計測した(I,E)の同時計測値をそれぞれ単位時間(20ms)毎に200個集めて、前述した式(1)及び式(2)によってIDCとEONを求める。そして、単位時間毎に求めたIDCを1基本計測区間10s内で比較し、IDCが最小値となる単位時間を選んで、その単位時間での(IDC,EON)を(IDC min,EON)とする。ここで、計測時間及び基本計測区間は任意な時間に設定可能である。単位時間はプローブ交流電流密度IACを同時に求めるために、商用電源周波数(例えば、50Hz)の1周期相当の時間に設定している。 The extraction of (I DC min , E ON ) for each basic measurement section is performed by collecting 200 simultaneous measurement values of (I, E) measured every 0.1 ms for each unit time (20 ms), and the above-described formula. I DC and E ON are obtained by (1) and equation (2). Then, the I DC obtained for each unit time as compared with the first basic measurement interval 10s, select the unit time I DC is the minimum value, in the unit time (I DC, E ON) to (I DC min , E ON ). Here, the measurement time and the basic measurement section can be set to arbitrary times. The unit time is set to a time corresponding to one cycle of the commercial power supply frequency (for example, 50 Hz) in order to obtain the probe alternating current density I AC at the same time.
区間内最小値IDC minとプローブオン電位EONの相関確認工程;
本発明の実施形態では、後述するカソード防食電流制御工程において、制御用照合電極で計測されたプローブオン電位EONを検知パラータとしたカソード防食電流の出力制御を行う。これは、踏切部Lcを含む防食領域に埋設されたパイプラインPのプローブオン電位EONと踏切部Lc下の鞘管C内に設置されたプローブ10のプローブ直流電流密度との間に高い負相関があることを前提している。
Correlation confirmation step between the minimum value I DC min in the section and the probe on potential E ON ;
In the embodiment of the present invention, in the cathodic protection current control step described later, output control of the cathodic protection current is performed using the probe on potential E ON measured by the control reference electrode as a detection parameter. This is a high negative value between the probe-on potential E ON of the pipeline P embedded in the anticorrosion area including the level crossing Lc and the probe DC current density of the
図4は、計測時間内で抽出された(IDC min,EON)を、横軸をEONとし縦軸をIDC minとした相関図にプロットした実例を示したものである(IDC minの単位はA/m2,EONの単位はVCSE(飽和硫酸銅電極基準の電位))。ここでは、計測時間を2時間として、雨天時の直流電気鉄道車輌運行時間帯における計測値から10sの基本計測区間毎に(IDC min,EON)の組データを抽出している。図示のように、直流電気鉄道車輌運行時間帯では、パイプラインPのプローブオン電位EONとプローブ直流電流密度の区間内最小値IDC minは相関係数が−0.908と非常に高い負相関を示している。 FIG. 4 shows an example in which (I DC min , E ON ) extracted within the measurement time is plotted on a correlation diagram in which the horizontal axis is E ON and the vertical axis is I DC min (I DC The unit of min is A / m 2 and the unit of E ON is V CSE (potential of saturated copper sulfate electrode reference)). Here, assuming that the measurement time is 2 hours, the set data of (I DC min , E ON ) is extracted for each basic measurement section of 10 s from the measurement value in the DC electric railway vehicle operation time zone in rainy weather. As shown in the figure, in the DC electric railway vehicle operating time zone, the probe ON potential E ON of the pipeline P and the minimum value I DC min in the section of the probe DC current density are negative with a very high correlation coefficient of −0.908. Correlation is shown.
因みに、このとき同時に計測したレール対地電位ER/SとIDC min,EONとの相関をみると、図5(a),(b)に示すように、ER/SとIDC minは高い正相関があり(相関係数:0.816)、ER/SとEONは高い負相関がある(相関係数:−0.884)があることが確認できる。このように、ER/SとIDC minに高い正相関があり、ER/SとEONに高い負相関がある場合で、IDC minとEONに高い負相関があることが確認できれば、IDC minとEONの相関はレール対地電位の変化に起因するものであることが確認できる。したがって、IDC minとEONの相関を利用して、EONを検知パラメータとしたカソード防食電流の出力制御を行うことで、レール対地電位ER/Sの変化が激しい踏切部Lc下に埋設されたパイプラインPに対して、レール対地電位ER/Sの変化によって生じる腐食リスクを効率的に回避するカソード防食電流の出力制御が可能になる。この際、レール対地電位ER/Sとの相関は一つの現場において一回確認できればそれでよく、以後の計測・制御時にはレール対地電位ER/Sの計測は不要である。また、明らかに他埋設パイプライン等の金属構造物がなく、IDC minとEONの相関がレール対地電位の変化に起因するものであると推定できる場合は、レール対地電位ER/Sとの相関確認を省略することができる。 Incidentally, when the correlation between the rail ground potential E R / S and I DC min , E ON measured simultaneously at this time is seen, as shown in FIGS. 5A and 5B, E R / S and I DC min are obtained. has high positive correlation (correlation coefficient: 0.816), E R / S and E ON is high negative correlation (correlation coefficient: -0.884) is it possible to confirm. Thus, it is confirmed that there is a high positive correlation between E R / S and I DC min , and there is a high negative correlation between E R / S and E ON , and there is a high negative correlation between I DC min and E ON. If possible, it can be confirmed that the correlation between I DC min and E ON is caused by a change in rail-to-ground potential. Therefore, by utilizing the correlation between I DC min and E ON and performing output control of the cathodic protection current using E ON as a detection parameter, it is embedded under the rail crossing Lc where the change in rail-to-ground potential E R / S is severe. Thus, it is possible to control the output of the cathodic protection current that efficiently avoids the corrosion risk caused by the change in the rail-to-ground potential ER / S. At this time, the correlation with the rail ground potential E R / S is sufficient if it can be confirmed once at one site, and the measurement of the rail ground potential E R / S is not required for the subsequent measurement and control. In addition, when there is clearly no metal structure such as another buried pipeline and it can be estimated that the correlation between I DC min and E ON is caused by the change in rail ground potential, the rail ground potential E R / S and The correlation confirmation can be omitted.
このような相関確認工程によって、レール対地電位ER/Sの変化(すなわち、直流電気鉄道車輌の運行)の影響によってIDC minとEONとに有意な負相関が認められたときに、IDC minとEONとの有意な負相関を利用して、レール対地電位の変化に対応した効果的なカソード防食電流の制御を行うことができる。 When a significant negative correlation is found between I DC min and E ON due to the influence of the change in rail-to-ground potential E R / S (that is, the operation of the DC electric railway vehicle), By utilizing a significant negative correlation between DC min and E ON, it is possible to effectively control the cathodic protection current corresponding to the change in the rail ground potential.
カソード防食電流制御工程;
図2(b)は、本発明の実施形態に係るパイプラインのカソード防食方法におけるカソード防食電流制御工程を実行するためのシステム構成を示した説明図である。パイプラインPには、前述したように鞘管C内に設置されたプローブ10が接続されており、パイプラインP,プローブ10間を接続する電線と制御用照合電極12Cとを接続する電線間にプローブオン電位計13が接続されている。ここでの制御用照合電極12Cは、踏切部Lcによる地中電位勾配地帯の外に設けられたターミナルボックスTB内に設置されている。
Cathodic protection current control process;
FIG. 2B is an explanatory diagram showing a system configuration for executing a cathodic protection current control step in the cathodic protection method for a pipeline according to the embodiment of the present invention. As described above, the
そして、パイプラインPの近くに埋設されているアノード14がパイプラインPに接続されており、このアノード14とパイプラインPとを接続する電線間に直流電源装置15が接続されている。直流電源装置15は、アノード14からカソード防食電流を発生させるように、アノード側がプラスでパイプラインP側がマイナスとなる電源とその電源の出力電流を制御する制御手段を備えており、その制御手段には、プローブオン電位計13によって計測されたプローブオン電位EONの計測値が制御用の検知パラメータとして入力するようになっている。
An
この際のプローブオン電位EONの計測値について詳細を説明すると、例えば、0.1ms毎のサンプリングを行い、20msで200個のデータを得て、この200個のデータから前述した式(3)によってEONを求める。そして、0.5s毎の計測区間を設定して、その間での最大値EON maxを抽出し、これを制御用の検知パラメータとする。EON maxを制御用の検知パラメータとするのは、EONとIDC minが負相関を示すので、より腐食リスクに対して厳格な制御を行うためである。計測区間の0.5sは、踏切部Lcでのプローブオン電位EONの変動を検知して制御手段にフィードバックするのに必要且つ充分な間隔である。 The measurement value of the probe on potential E ON at this time will be described in detail. For example, sampling is performed every 0.1 ms, 200 pieces of data are obtained at 20 ms, and the above-described equation (3) is obtained from the 200 pieces of data. EON is determined by Then, a measurement interval of 0.5 s is set, and the maximum value E ON max between them is extracted, and this is set as a detection parameter for control. The reason why E ON max is used as a detection parameter for control is that E ON and I DC min show a negative correlation, so that stricter control is performed with respect to corrosion risk. 0.5 s of the measurement section is an interval necessary and sufficient for detecting a change in the probe-on potential E ON at the level crossing Lc and feeding it back to the control means.
このシステムにおいては、アノード14及び直流電源装置15は踏切部Lcを含む防食領域内には一つだけ設けられている。すなわち、アノード14から流出するカソード防食電流によって、パイプラインPにおける踏切部Lc下の埋設箇所をカソード防食すると共に、絶縁継手で区画されたパイプラインPの防食領域全体をカソード防食する。このように一つのアノード14及び直流電源装置15によって踏切部Lcを含む防食領域全体のカソード防食を行う場合には、プローブオン電位が頻繁且つ大きく変化する踏切部Lcを効率的にカソード防食すると共に、防食領域全体が無防食にならないように制御することが必要になる。
In this system, only one
このような制御を実現するために、直流電源装置15における制御手段の機能は、プローブ10でのプローブ直流電流密度が常にカソード防食基準に合格するように、制御用照合電極12Cによって計測されるプローブオン電位EONに基づいて、出力電流を定電位制御すると共に、プローブ10でのプローブ直流電流密度の平均値がカソード防食基準に合格するように、制御用照合電極12Cによって計測されるプローブオン電位EONとは無関係に、出力電流を定電流制御する。すなわち、直流電源装置15の制御手段は、踏切部Lc下の局所的カソード防食を担う定電位制御機能と防食領域全体のカソード防食を担う定電流制御機能を併せ持っている。
In order to realize such control, the function of the control means in the DC
これによって、踏切部Lc下のカソード防食状態は、頻繁且つ大きく変化する管対地電位状態に応じて、プローブ10でのプローブ直流電流密度が常にカソード防食基準に合格するように直流電源装置15の出力電流が定電位制御されることで常に良好な状態に維持されることになる。また、防食領域全体のカソード防食状態は、プローブ直流電流密度の平均値がカソード防食基準に合格するようにプローブオン電位EONとは無関係に出力電流が定電流制御されるので、カソード防食領域内のパイプラインPが無防食になることを確実に排除して腐食リスクの発生を防いでいる。以下に、定電流制御と定電位制御の具体的な実施形態を説明する。
As a result, the cathodic protection state under the level crossing Lc is such that the output of the DC
定電流制御値算出工程;
直流電源装置15の制御手段による定電流制御は、制御用照合電極12Cによって計測されるプローブオン電位EONとは無関係に所望の一定電流を出力する。すなわち、レール対地電位の変動に関係なくアノード14から定電流値のカソード防食電流を出力する。この一定電流がバイアス電流になるので、後述する定電位制御のための電源がオフ状態になっても一定のカソード防食電流が出力されることになり、パイプラインP全体が無防食になる時間を作らない。
Constant current control value calculation step;
Constant current control by the control means of the
ここでの一定電流は、前述した事前計測工程における計測時間内で得た組データ(IDC min,EON)によって求めた回帰線に、区間内最小値IDC minとして最小所要プローブ流入直流電流密度である0.1A/m2を代入し、これによって基準となるプローブオン電位EONを求める。そして、一定電流値を段階的にシフトさせて平均的なプローブオン電位EONが基準となる値になったところの一定電流値を定電流制御の出力電流値に定める。最小所要プローブ流入直流電流密度(0.1A/m2)は、プローブ直流電流密度を指標とするパイプラインにおけるカソード防食基準の下限値である。計測されたプローブ直流電流密度IDCがこの値以上であり且つ過防食にならない範囲の場合にはカソード防食基準に合格していることになる。ここでは、プローブ直流電流密度IDCの値として区間内最小値IDC minを用いているので、この値がカソード防食基準に合格していれば区間内の全てのIDCはカソード防食基準に合格していることになる。 The constant current here is the minimum required probe inflow DC current as the minimum value I DC min in the section on the regression line obtained from the set data (I DC min , E ON ) obtained within the measurement time in the above-described preliminary measurement process. A density of 0.1 A / m 2 is substituted to obtain a reference probe-on potential E ON . Then, by shifting the constant current value stepwise, the constant current value at which the average probe-on potential E ON becomes a reference value is determined as the output current value of the constant current control. The minimum required probe inflow DC current density (0.1 A / m 2 ) is a lower limit value of the cathodic protection standard in the pipeline using the probe DC current density as an index. When the measured probe direct current density IDC is equal to or greater than this value and does not cause excessive corrosion protection, the cathode corrosion protection standard is passed. Here, because of the use of the minimum value I DC min in the interval as the value of the probe direct current density I DC, all I DC of this value in the interval if the pass cathodic protection standards accepted in cathodic protection criteria Will be.
図4に示した例でより具体的に説明すると、相関図にプロットした組データ(IDC min,EON)の回帰線を求めて、その縦軸側変数として0.1A/m2を代入すると、図示のようにEON(0.1A/m2)=−3.16VCSEを得る。このEON(0.1A/m2)=−3.16VCSEが定電流制御値になり、一定電流を流し続けたときのEONの平均値がこの値−3.16VCSEになるように、定電流値を設定する。 More specifically, in the example shown in FIG. 4, a regression line of the paired data (I DC min , E ON ) plotted in the correlation diagram is obtained, and 0.1 A / m 2 is substituted as the vertical axis side variable thereof. Then, as shown in the figure, E ON (0.1 A / m 2 ) = − 3.16V CSE is obtained. This E ON (0.1 A / m 2 ) = − 3.16V CSE becomes a constant current control value, and the average value of E ON when a constant current is continuously supplied becomes this value −3.16V CSE. Set a constant current value.
定電位制御値算出工程;
一方、直流電源装置15の制御手段による定電流制御は、頻繁且つ大きく変化する管対地電位状態に対して、制御用照合電極12Cによって計測されるプローブオン電位EONを基準値と比較し、比較結果によって定電位発生源をオン・オフ制御する。ここで用いられる制御用照合電極12Cは前述したように踏切部Lcによる地中電位勾配地帯の外に設置する。制御用照合電極12Cは継続性が要求されるので亜鉛照合電極やマグネシウム照合電極等の金属電極を用いる。
Constant potential control value calculation step;
On the other hand, the constant current control by the control means of the
この定電位制御を行うための基準値(定電位制御値)は、事前計測工程で得た計測時間内の全組データ(IDC min,EON)から得られるIDC minとEONの相関を利用して求め、レール対地電位が大きく変動した場合であっても、計測されたIDCが全て最小所要プローブ流入直流電流密度(0.1A/m2)以上になる、すなわちカソード防食基準に合格するようなEONに設定する。 The reference value (constant potential control value) for performing this constant potential control is the correlation between I DC min and E ON obtained from all the set data (I DC min , E ON ) within the measurement time obtained in the preliminary measurement process. Even if the rail-to-ground potential fluctuates greatly, the measured I DC is all more than the minimum required probe inflow DC current density (0.1 A / m 2 ), that is, cathodic protection standards Set E ON to pass.
図4に示した例でより具体的に説明すると、相関図にプロットした全組データ(IDC min,EON)に対して、EONの閾値を定め、図示の相関図においては横軸に垂直な閾線(破線)を引く、この閾線を横軸(EON)のマイナス方向移動させていき、その閾線よりマイナス側の組データでIDC minが0.1A/m2より小さい値の組データが存在しなくなる最大の閾線(閾値)を求める。すなわち、設定した閾値よりマイナス側のプローブオン電位EONを有する組データ(IDC min,EON)が全て最小所要プローブ流入直流電流密度(0.1A/m2)以上のIDC minを有する閾値(EON(定電位制御値))を定める。図4の例では、EON(定電位制御値)=−4.2VCSEとなる。 More specifically, in the example shown in FIG. 4, a threshold value for E ON is determined for all sets of data (I DC min , E ON ) plotted in the correlation diagram. Draw a vertical threshold line (broken line), move this threshold line in the negative direction of the horizontal axis (E ON ), and I DC min is less than 0.1 A / m 2 for the set data on the negative side of the threshold line The maximum threshold line (threshold value) at which no value set data exists is obtained. That is, the set data (I DC min , E ON ) having the probe on potential E ON on the minus side of the set threshold value all have I DC min equal to or higher than the minimum required probe inflow DC current density (0.1 A / m 2 ). A threshold value (E ON (constant potential control value)) is determined. In the example of FIG. 4, E ON (constant potential control value) = − 4.2V CSE .
制御実行工程;
直流電源装置15によるカソード防食電流の制御は、前述した閾値を定電位制御値とする定電位制御に前述した一定電流を出力する定電流制御を重畳した制御とする。すなわち、制御用照合電極12Cによって計測されたプローブオン電位EONが前述した閾値(EON(定電位制御値))よりマイナス側の場合には、定電位発生源をオフ状態にして定電流制御のみの一定電流を出力し、制御用照合電極12Cによって計測されたプローブオン電位EONが前述した閾値(EON(定電位制御値))よりプラス側の場合には、定電位発生源の出力電流値に定電流制御の一定電流値を加えたカソード防食電流がアノード14から出力される。
Control execution process;
The control of the cathodic protection current by the DC
このようなカソード防食電流の出力制御は直流電源装置15の稼働時に常時行う。そして、例えば1年毎の定期点検時には、前述した事前計測工程を新たに行い、新たに抽出した組データ(IDC min,EON)に基づいて前述したIDC minとEONの相関図を更新し、前述したEON(0.1A/m2)とEON(定電位制御値)を更新した上での制御を行う。このような更新時には、事前計測工程でのレール対地電位の計測或いはレール対地電位との相関確認は不要になる。
Such output control of the cathodic protection current is always performed when the
このような特徴を有する本発明の実施形態に係るパイプラインPのカソード防食方法は、踏切部Lc下の鞘管C内にプローブ10を設置して、プローブ電流Iとプローブオン電位Eを同時に計測し、プローブ電流Iから求められるプローブ直流電流密度IDCとプローブオン電位EONの高い相関を利用して、プローブ直流電流密度IDCが常にカソード防食基準に合格するように、制御用照合電極12Cによって計測されるプローブオン電位EONに基づいて、直流電源装置15の出力電流を定電位制御する。これによって、踏切部Lc下のカソード防食状況を評価しながらカソード防食電流を供給することができ、直流電気鉄道の踏切部Lc下を横断するように埋設されたパイプラインPの腐食リスクを確実に回避することができる。
In the method of cathodic protection of pipeline P according to the embodiment of the present invention having such a feature, the
また、制御用照合電極12Cを介したプローブオン電位EONの計測によって直流電気鉄道車輌の運行状況等によって変化する踏切部Lc下の管対地電位状態を検知しながら直流電源装置15の出力制御を行うので、パイプラインPに対しての過防食や他埋設パイプラインへの直流干渉といった不都合が生じることなく、効率的にカソード防食電流を供給することができる。
Further, the output control of the
踏切部Lc下に配備された鞘管C内に配置されるのは一つのプローブ10のみであり、鞘管C内や地中電位勾配の地帯の中に照合電極を配置しないので、照合電極を介してプローブオン電位を安定して計測することができる。したがって、踏切部Lc下に配備された鞘管C内を通って敷設されるパイプラインPに対しても踏切部Lc下のカソード防食状況や電位変化の状況を的確に把握しながらカソード防食電流出力の制御が可能である。カソード防食電流出力の制御を行うために検知するプローブオン電位EONは、地中電位勾配の地帯の外に制御用照合電極12Cを設置して計測するので、この制御用照合電極12Cとして金属電極を採用して安定且つ継続的な計測を行うことができる。
Only one
踏切部Lc下の鞘管C内にプローブ10を設置してプローブ電流を計測するので、プローブ電流の交流成分であるプローブ交流電流密度IACによる交流腐食リスクの評価を併せて行うことが可能である。したがって、交流腐食リスクが高いと評価された場合には、交流誘導低減手段の接続などのリスク低減措置を施した上でカソード防食電流の出力制御を行うことができる。
Since the
また、カソード防食電流供給時のレール対地電位の計測を省略できるので、直流電気鉄道管理者の許可や直流電気鉄道車輌の運行を避けるなどの困難な事情を回避することができ、実施しやすい方法を提供することができる。 In addition, since the measurement of rail-to-ground potential at the time of cathodic protection current supply can be omitted, it is possible to avoid difficult situations such as permitting DC electric railway managers and avoiding operation of DC electric railway vehicles, and an easy-to-implement method Can be provided.
そして、踏切部Lc下のプローブオン電位が頻繁且つ大きく変化する場合にも、全ての状態でプローブ直流電流密度がカソード防食基準(最小所要プローブ流入直流電流密度以上)に合格するようにカソード防食電流の定電位制御を行い、更に、踏切部Lc下の管対地電位状態とは無関係に常時平均的にプローブ直流電流密度がカソード防食基準に合格するように一定のカソード防食電流を出力するので、管対地電位状態が頻繁且つ大きく変化する踏切部Lc下であっても常に良好なカソード防食状態を維持することができると共に、直流電源装置15がオフになる無防食状態を作らない。これによって、踏切部Lc下を横断するように埋設されたパイプラインPに対して、1つの直流電源装置15で、踏切部Lc下の局部的なカソード防食を適正に行いながら、踏切部Lcを含む所定の防食領域全体に常にカソード防食電流を供給することができる。
Even when the probe-on potential under the level crossing Lc changes frequently and greatly, the cathodic protection current so that the probe DC current density passes the cathodic protection standard (above the minimum required probe inflow DC current density) in all states. In addition, a constant cathodic protection current is output so that the probe DC current density always passes the cathodic protection standard on average regardless of the tube ground potential state below the level crossing Lc. Even under the rail crossing Lc where the ground potential state frequently and greatly changes, it is possible to always maintain a good cathodic anticorrosion state and not to create an anticorrosion state in which the
10:プローブ,
11:プローブ電流計,
12: 照合電極(飽和硫酸銅電極),12C:制御用照合電極(金属電極),
13:プローブオン電位計,
14:アノード,
15:直流電源装置,
P:パイプライン,Pc:塗覆装,
Lc:踏切部,L:レール,
C:鞘管
10: Probe,
11: Probe ammeter,
12: Reference electrode (saturated copper sulfate electrode), 12C: Control reference electrode (metal electrode),
13: Probe-on electrometer
14: anode,
15: DC power supply,
P: pipeline, Pc: coating,
Lc: level crossing, L: rail,
C: sheath tube
Claims (5)
前記鞘管内における前記踏切部中央に設置されて前記パイプラインの塗覆装欠陥部を模擬した唯一のプローブを前記パイプラインに接続して、設定された計測時間内で前記プローブにおけるプローブ電流と該プローブにおけるプローブオン電位を同時に計測する事前計測工程を有し、
計測された前記プローブ電流から求められるプローブ直流電流密度と前記プローブオン電位の高い相関を利用して、前記プローブ直流電流密度が常にカソード防食基準に合格するように設定された基準値と前記踏切部における地中電位勾配地帯の外に設置した制御用照合電極によって計測されるプローブオン電位を比較して前記パイプラインに接続された直流電源装置の出力電流を制御する定電位制御に、前記パイプラインに接続された直流電源装置の出力電流を前記プローブ直流電流密度の平均値がカソード防食基準に合格するように設定された一定電流値に制御する定電流制御を重畳した制御を行うことを特徴とするパイプラインのカソード防食方法。 A cathode anticorrosion method for a pipeline that is buried so as to cross under a level crossing of a DC electric railway and is laid through a sheath pipe disposed under the level crossing,
The only probe that is installed at the center of the railroad crossing in the sheath pipe and that simulates a coating defect portion of the pipeline is connected to the pipeline, and the probe current in the probe and the probe within the set measurement time Having a pre-measurement step of simultaneously measuring the probe-on potential in the probe,
Using the high correlation between the probe DC current density obtained from the measured probe current and the probe-on potential, the reference value and the crossing section set so that the probe DC current density always passes the cathodic protection standard In the constant potential control for controlling the output current of the DC power supply device connected to the pipeline by comparing the probe-on potential measured by the control reference electrode installed outside the ground potential gradient area in the pipeline, the pipeline The control is performed by superimposing a constant current control for controlling an output current of a DC power supply device connected to a constant current value set so that an average value of the probe DC current density passes a cathodic protection standard. To prevent cathodic protection of pipeline.
前記鞘管内における前記踏切部の中央に設置されて前記パイプラインの塗覆装欠陥部を模擬した唯一のプローブを前記パイプラインに接続して、設定された計測時間内で前記プローブにおけるプローブ電流と該プローブにおけるプローブオン電位を同時に計測する事前計測工程を有し、
計測した前記プローブ電流からプローブ直流電流密度を求めて、前記計測時間内の基本区間毎に前記プローブ直流電流密度の区間内最小値を求め、該区間内最小値とその出現時刻における前記プローブオン電位とを一つの組データとして、前記計測時間での全ての組データから前記区間内最小値と前記プローブオン電位との相関を求め、
前記区間内最小値と前記プローブオン電位とに有意な相関が認められるときに、設定した閾値よりマイナス側の前記プローブオン電位を有する前記組データが全て最小所要プローブ流入直流電流密度以上の前記区間内最小値を有する閾値を定め、
前記パイプラインに接続された直流電源装置の出力電流を制御するに際して、前記閾値を基準値として、前記踏切部における地中電位勾配地帯の外に設置した制御用照合電極によって計測されるプローブオン電位が前記基準値になるように制御する定電位制御に、所望の一定電流を出力する定電流制御を重畳した制御を行うことを特徴とするパイプラインのカソード防食方法。 A cathode anticorrosion method for a pipeline that is buried so as to cross under a level crossing of a DC electric railway and is laid through a sheath pipe disposed under the level crossing,
The only probe installed in the center of the railroad crossing in the sheath pipe and simulating the coating defect part of the pipeline is connected to the pipeline, and the probe current in the probe is set within the set measurement time. A pre-measurement step of simultaneously measuring a probe-on potential in the probe;
A probe DC current density is obtained from the measured probe current, a minimum value within the section of the probe DC current density is obtained for each basic section within the measurement time, and the probe-on potential at the appearance time and the minimum value within the section. As a single set of data, the correlation between the minimum value in the section and the probe-on potential is obtained from all the set data at the measurement time,
When there is a significant correlation between the minimum value in the section and the probe-on potential, the section data having the probe-on potential on the minus side of the set threshold are all equal to or higher than the minimum required probe inflow DC current density. A threshold value having the smallest value is defined,
When controlling the output current of the DC power supply device connected to the pipeline, the probe-on potential measured by the control reference electrode installed outside the ground potential gradient zone at the railroad crossing with the threshold as a reference value A cathode cathodic protection method for a pipeline, characterized in that control is performed by superimposing constant current control for outputting a desired constant current on constant potential control for controlling so that becomes a reference value .
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