JP6363971B2

JP6363971B2 - 推定方法および推定装置

Info

Publication number: JP6363971B2
Application number: JP2015113123A
Authority: JP
Inventors: 真悟峯田; 東　康弘; 康弘東; 水沼　守; 守水沼; 香織根岸
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2015-06-03
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2035-06-03
Also published as: JP2016224000A

Description

本発明は、推定方法および推定装置に関する。

鋼管柱、支持アンカや配管等のインフラ設備に代表される金属構造物は、全体またはその一部が地中に埋設された状態で利用される。通常、金属構造物は土壌または地下水に接するために腐食し、経過年数とともに減肉していく（非特許文献１，２参照）。また、一般に、地中での腐食は大気中での腐食よりも大きいことが知られている。

門井守夫，高橋紹明，矢野浩太郎，「金属材料の土壌腐食についての研究（第１報）」，防蝕技術，1967年，Vol.16，No.6，pp.10-18 宮田義一，朝倉祝治，「電気化学的手法を中心とした土壌腐食計測（その２）」，材料と環境，1997年，Vol.46，No.10，pp.610-619

金属構造物には、本来担保するべき機能が発揮されなくなる前に補修や交換等の何らかの対策を講じる必要がある。しかし、地中の金属構造物は、人または機械による直接的な点検が困難な場合が多いため、一部分が地中に埋設された金属構造物では、地上部もしくは地際部の点検だけが行われ、地中部は確認されない場合が多かった。更に、金属構造物の地中への埋設深度が深い場合や、埋設されている位置の上部に別の構造物等が存在する場合には、地中部を直接点検することは一層困難であった。そのため、このように一部分が地中に埋設された金属構造物の地中部の補修や交換の時期を適切に判断することが難しく、安全面と保守費などのコスト面とで大きな課題があった。

地中部の腐食度を確認する方法として、例えば、配管の管中を流れる流体の漏洩を検知して、腐食している部位を特定して腐食度合いを示す腐食量を確認する方法が知られている。ただし、この方法はあくまで事後の保全方法になる。なお、ここでいう腐食量とは、地中部における金属構造物の腐食減肉量や腐食速度を意味する。

また、他の地中部の腐食量を確認する方法として、打音法や超音波法を用いて非破壊的に検査する方法も知られている。しかしながら、これらの方法は、現状では精度が十分ではなく、かつ検査対象も構造が単純なものに限定されていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、金属構造物の地中部の腐食量を容易に精度高く推定することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る推定方法は、複数の使用された金属構造物の地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値に基づいて、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係を示す関係式を導出する関係式導出工程と、推定対象の金属構造物の地際部の腐食量の測定値と前記関係式とに基づいて、該推定対象の金属構造物の地中部の腐食量を推定する推定工程と、を含んだことを特徴とする。

本発明によれば、金属構造物の地中部の腐食量を容易に精度高く推定することができる。

図１は、本発明の一実施形態に係る推定装置の概略構成を示す模式図である。図２は、本実施形態の関係式導出を説明するための説明図である。図３は、本実施形態の関係式導出を説明するための説明図である。図４は、本実施形態の関係式導出を説明するための説明図である。図５は、本実施形態の地中部の腐食量の推定を説明するための説明図である。図６は、本実施形態の推定処理手順を示すフローチャートである。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、図面の記載において、同一部分には同一の符号を付して示している。

［推定装置の構成］
図１は、本実施形態に係る推定装置の概略構成を示す模式図である。図１に示すように、推定装置１は、パソコン等の汎用コンピュータで実現され、入力部１１、制御部１２、記憶部１３、および出力部１４を備える。

入力部１１は、電源スイッチおよび入力キーなどの入力デバイスを用いて実現され、操作者による入力操作に対応して、制御部１２に対して各種指示情報や計測データ等を入力する。出力部１４は、液晶ディスプレイなどの表示装置、プリンターなどの印刷装置、情報通信装置などによって実現され、後述する推定処理で推定された腐食推定量を出力する。

記憶部１３は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、フラッシュメモリ（Flash Memory）等の半導体メモリ素子、または、ハードディスク、光ディスク等の記憶装置によって実現され、後述する推定処理により導出された関係式を記憶する。記憶部１３は、ＬＡＮやインターネットなどの電気通信回線を介し制御部１２と通信する構成としてもよい。

制御部１２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等の演算処理装置によって実現される。推定装置１は、制御部１２の制御により後述する推定処理を実行し、金属構造物の地中部の腐食量を推定する。

ここで、推定処理の対象の金属構造物は、一部分が地中に埋設される長尺の金属構造物であり、鋼管柱、鋼矢板、電柱を支えるための支線アンカ、またはステーブロックに用いられるロッド等が例示される。

制御部１２は、メモリに記憶された処理プログラムを実行することによって、関係式導出部１２１、推定部１２２として機能する。

関係式導出部１２１は、複数の使用された金属構造物の地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値に基づいて、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係を示す関係式を導出する。

具体的に、関係式導出部１２１は、まず、入力部１１を介して複数の使用された金属構造物の地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値を取得する。

ここで、使用された金属構造物とは、推定処理の対象の金属構造物と同一もしくは類似の材質の金属構造物であって、一定期間、推定処理の対象の金属構造物と同様に使用され腐食が生じた金属構造物を意味する。推定処理の対象の金属構造物と同様の特定のエリアの実環境で使用された後、交換され回収された金属構造物でもよいし、この特定のエリアの実環境で使用中の金属構造物でもよい。また、推定処理の対象の金属構造物の土壌環境を模した模擬土壌中で使用され腐食した金属構造物でもよい。

また、地際部とは、地際すなわち金属構造物が接する地表面の上方の５ｃｍ程度以内の範囲を意味し、地中部とは、地表の下方の５０〜１００ｃｍ程度の範囲を意味する。腐食量とは、減肉量を意味し、例えば、腐食前後の金属構造物の外径あるいは板厚等をノギスやマイクロメータ等で測定することにより計測される。

関係式導出部１２１は、複数の使用された金属構造物のそれぞれについて、地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値を取得する。次に、関係式導出部１２１は、取得した計測値から、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係式を導出し、記憶部１３に格納する。

図２は、地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値の分布を例示する図である。図２に例示される計測値の分布から、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係式として、図３に破線で例示する近似直線が導出される。

なお、計測値の分布に直線相関が低い場合には、関係式導出部１２１は、例えば、関係式を曲線と仮定して、最小二乗法等を用いて近似曲線を得るようにしてもよい。

図４は、計測対象の金属構造物が使用された実環境のエリアが広範囲である場合の、地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値の分布を例示する図である。この場合には、関係式として、図４に直線で示す２本の近似直線の間の領域Ａが導出される。

なお、関係式導出部１２１は、腐食量の代わりに、腐食量を経過年数で除した腐食速度を用いて、地際部の腐食速度と地中部の腐食速度との関係式を導出してもよい。

推定部１２２は、推定対象の金属構造物の地際部の腐食量の測定値と関係式とに基づいて、該推定対象の金属構造物の地中部の腐食量を推定する。具体的に、推定部１２２は、地際部の腐食量の計測値と、記憶部１３に記憶されている、推定対象の金属構造物と同一もしくは類似の金属構造物についての関係式を参照し、推定対象の金属構造物の地中部の腐食量の推定値を算出する。なお、地際部の腐食量は、ノギス等で測定してもよいし、超音波法等を利用した非破壊検査によって測定してもよい。

図５は、一部が地中に埋設されて使用された長尺形状の金属構造物について、地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値の分布を例示する図である。図５に示す分布において、関係式は破線で示す近似直線ｙ＝ｋｘで表される。そこで、推定対象の金属構造物の地際部の腐食量の計測値がａであった場合には、地中部の腐食量は、関係式ｙ＝ｋｘに基づいて、ｂ＝ｋａと推定される。

なお、使用された金属構造物の実環境のエリアが広範囲で、図４に例示したように、関係式が２本の近似直線の間の領域Ａで表される場合、推定部１２２は、安全率の高い推定のため、腐食量の大きい直線による推定値を採用する。

［推定処理］
次に、図６のフローチャートを参照して、推定装置１における推定処理手順について説明する。まず、入力部１１が、複数の使用された金属構造物のそれぞれについて、地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値の入力を受け付ける（ステップＳ１）。次に、関係式導出部１２１が、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係式を導出する（ステップＳ２）。その後、推定部１２２が、推定対象の金属構造物についての地際部の腐食量の測定値と、導出された関係式とを用いて、地中部の腐食量を推定する（ステップＳ３）。

以上、説明したように、本実施形態の推定装置１では、関係式導出部１２１が、複数の使用された金属構造物の地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値に基づいて、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係を示す関係式を導出する。また、推定部１２２が、推定対象の金属構造物の地際部の腐食量の測定値と関係式とに基づいて、該推定対象の金属構造物の地中部の腐食量を推定する。これにより、金属構造物の地中部の腐食量を容易に精度高く推定することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による本発明の開示の一部をなす記述および図面により本発明は限定されることはない。すなわち、本実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例および運用技術等は全て本発明の範疇に含まれる。

１推定装置
１１入力部
１２制御部
１２１関係式導出部
１２２推定部
１３記憶部
１４出力部

Claims

複数の使用された金属構造物の地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値に基づいて、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係を示す関係式を導出する関係式導出工程と、
推定対象の金属構造物の地際部の腐食量の測定値と前記関係式とに基づいて、該推定対象の金属構造物の地中部の腐食量を推定する推定工程と、
を含んだことを特徴とする推定方法。
前記関係式導出工程において、前記腐食量の代わりに、該腐食量を経過年数で除した腐食速度に置き換えて前記関係式を導出することを特徴とする請求項１に記載の推定方法。
前記関係式は、近似直線または近似曲線であることを特徴とする請求項１または２に記載の推定方法。
複数の使用された金属構造物の地際部の腐食量と地中部の腐食量との計測値に基づいて、地際部の腐食量と地中部の腐食量との関係を示す関係式を導出する関係式導出部と、
推定対象の金属構造物の地際部の腐食量の測定値と前記関係式とに基づいて、該推定対象の金属構造物の地中部の腐食量を推定する推定部と、
を備えることを特徴とする推定装置。