JP7259815B2 - Corrosion amount prediction method and device - Google Patents

Corrosion amount prediction method and device Download PDF

Info

Publication number
JP7259815B2
JP7259815B2 JP2020149533A JP2020149533A JP7259815B2 JP 7259815 B2 JP7259815 B2 JP 7259815B2 JP 2020149533 A JP2020149533 A JP 2020149533A JP 2020149533 A JP2020149533 A JP 2020149533A JP 7259815 B2 JP7259815 B2 JP 7259815B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
corrosion
amount
period
corrosion amount
rate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020149533A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2021051068A (en
Inventor
大輔 水野
真孝 面田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
JFE Steel Corp
Original Assignee
JFE Steel Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by JFE Steel Corp filed Critical JFE Steel Corp
Publication of JP2021051068A publication Critical patent/JP2021051068A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7259815B2 publication Critical patent/JP7259815B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing Resistance To Weather, Investigating Materials By Mechanical Methods (AREA)

Description

本発明は、実際に計測された腐食量データを用いて、将来の腐食量を予測する腐食量予測方法及び装置に関する。 The present invention relates to a corrosion amount prediction method and apparatus for predicting a future corrosion amount using actually measured corrosion amount data.

金属材料は様々な構造物に適用され、社会資本として重要な役割を果たしている。特に鉄鋼材料は、鋼構造物として建築、インフラ、輸送機器などの多くの用途に用いられている。鋼構造体は、安全に長期間使用されることが要求されるが、鋼構造体には腐食による劣化などの問題がある。このため、長期間使用される鋼構造物の腐食量を予測することは、保守・保全の観点から重要である。 Metal materials are applied to various structures and play an important role as social capital. In particular, steel materials are used as steel structures in many applications such as construction, infrastructure, and transportation equipment. Steel structures are required to be used safely for a long period of time, but steel structures have problems such as deterioration due to corrosion. Therefore, it is important to predict the amount of corrosion of steel structures that are used for a long period of time from the viewpoint of maintenance.

例えば、橋梁に用いられる鋼材の中には、Cu、Ni、Crなどの元素を鋼材に添加することで、橋梁の耐荷重性能の低下が工学的に問題にならない程度(0.01mm/年以下程度の腐食速度)まで腐食を抑制可能な「保護性さび」を形成する耐候性鋼がある。耐候性鋼は、塗装などの防食処理がされず裸で使用されることが多いため、その腐食量を把握し、保守・保全を行うことはより重要となる。 For example, among the steel materials used for bridges, by adding elements such as Cu, Ni, and Cr to the steel materials, the deterioration of the load-bearing performance of the bridge does not pose an engineering problem (0.01 mm/year or less). There are weathering steels that form a "protective rust" that can inhibit corrosion up to a corrosion rate of about 10%. Since weathering steel is often used without anti-corrosion treatment such as painting, it is more important to grasp the amount of corrosion and to perform maintenance.

耐候性鋼の腐食予測技術としては、例えば、非特許文献1にワッペン式暴露試験が記載されている。ワッペン式暴露試験では、例えば、50mm×50mm×2mmのワッペンサイズの耐候性鋼からなるワッペン試験片が用いられる。そして、ワッペン試験片が橋梁の各部位に設置され、1年ごとに回収して腐食量が測定され、得られた試験開始からの年数とその年毎における腐食量が評価される。 As a corrosion prediction technique for weathering steel, for example, Non-Patent Document 1 describes a patch-type exposure test. In the patch type exposure test, for example, a patch test piece made of weathering steel having a patch size of 50 mm×50 mm×2 mm is used. A patch test piece is installed at each part of the bridge and collected every year to measure the amount of corrosion.

非特許文献1に示すワッペン試験や腐食量の連続モニタリング技術を用いれば、その時点での腐食量を把握することができる。しかしながら、上述のワッペン試験片による暴露試験を用いた耐候性鋼の予測方法では、将来的な腐食量を正確に予測するためには5~10年にも渡る長期の暴露試験が必要となる。そのため、腐食量が予測可能となるまでに長時間を要するという問題がある。 By using the Wappen test described in Non-Patent Document 1 or the continuous monitoring technique of the amount of corrosion, the amount of corrosion at that time can be grasped. However, in the prediction method of weathering steel using the exposure test using the Wappen test piece described above, a long-term exposure test of 5 to 10 years is required in order to accurately predict the amount of corrosion in the future. Therefore, there is a problem that it takes a long time before the amount of corrosion becomes predictable.

また、回収したワッペンにおける腐食量の測定は、ISO8407で規格化されている酸洗液で除錆後、重量を測定し、初期重量との差から腐食量を算出することにより行われる。このため、暴露試験時間が短く腐食量が少ない場合には、用いる天秤の重量測定分解能に対する試験片重量の変化が小さくなり、腐食量の誤差が大きくなり正確性に欠けることが多い。また暴露試験で腐食量の経時変化を詳細に調べ、長期的な腐食量を短期間で予測するためには、上記のような処理を数多くのワッペン試験片で行う必要がある。このため、膨大な作業と時間を要することになる。 The amount of corrosion in the collected patch is measured by removing rust with a pickling solution standardized by ISO8407, measuring the weight, and calculating the amount of corrosion from the difference from the initial weight. Therefore, when the exposure test time is short and the amount of corrosion is small, the change in the weight of the test piece with respect to the weight measurement resolution of the balance used is small, and the error in the amount of corrosion increases, often resulting in lack of accuracy. In addition, in order to investigate the change in the amount of corrosion over time in detail in the exposure test and to predict the amount of long-term corrosion in a short period of time, it is necessary to perform the above treatment on a large number of Wappen test pieces. For this reason, an enormous amount of work and time are required.

そこで、上記ワッペン式暴露試験により取得した腐食量に基づき、将来の腐食量を外挿して予測する方法が提案されている(例えば特許文献1~4参照)。特許文献1~4には、温度、濡れ時間、硫黄酸化物量、飛来塩分量などの環境因子、および耐候性鋼の成分などの材料因子から耐候性鋼の腐食量を予測する方法が記載されている。 Therefore, there have been proposed methods for extrapolating and predicting the future corrosion amount based on the corrosion amount obtained by the patch-type exposure test (see, for example, Patent Documents 1 to 4). Patent Documents 1 to 4 describe methods for predicting the amount of corrosion of weathering steel from environmental factors such as temperature, wetting time, amount of sulfur oxides, amount of airborne salt, and material factors such as components of weathering steel. there is

特許第3909057号公報Japanese Patent No. 3909057 特許第4143018号公報Japanese Patent No. 4143018 特許第4706279号公報Japanese Patent No. 4706279 特許第5895522号公報Japanese Patent No. 5895522

「JSSCテクニカルレポートNo.73 耐候性鋼橋梁の可能性と新しい技術」、社団法人日本鋼構造協会、2006年10月"JSSC Technical Report No.73 Possibilities and New Technologies for Weathering Steel Bridges", Japan Society of Steel Construction, October 2006

特許文献1~4の予測方法は、過去の暴露試験や腐食調査に基づく経験式と環境測定結果によるものであるが、測定時の風の流れもしくは堆積物の溜まりやすさ等の測定時のばらつきを吸収するような係数の算出には限界がある。そのため、これらの方法により予測した腐食量は、実際の暴露試験による腐食量に比べて誤差が大きく、長期の腐食予測結果も必然的に乖離が大きくなる。一方、腐食量の予測の精度を上げるためには、例えば5年以上というようにある程度長い期間の試験データのサンプリングが必要になってしまう。 The prediction methods of Patent Documents 1 to 4 are based on empirical formulas and environmental measurement results based on past exposure tests and corrosion surveys, but there is variation during measurement such as the flow of wind during measurement or the tendency for deposits to accumulate. There is a limit to the calculation of coefficients that absorb Therefore, the corrosion amount predicted by these methods has a large error compared to the corrosion amount obtained by the actual exposure test, and the long-term corrosion prediction results inevitably have a large divergence. On the other hand, in order to improve the accuracy of predicting the amount of corrosion, it is necessary to sample test data over a relatively long period of time, such as five years or more.

本発明は、上記課題に鑑み、短期間の金属材料の腐食量の測定結果を用いて精度よく腐食量の予測を行うことができる金属材料の腐食量予測方法及び装置を提供することを目的とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for predicting the amount of corrosion of a metal material that can accurately predict the amount of corrosion using short-term measurement results of the amount of corrosion of the metal material. It is something to do.

本発明は、これら課題を解決するために以下の構成を有する。
[1] 測定期間の異なる複数の腐食量データを用いて、前記測定期間よりも長期の暴露期間の腐食量予測値を出力する金属材料の腐食量予測方法であって、
複数の前記腐食量データを用いて、前記測定期間の間の腐食速度を複数算出し、
算出した複数の前記腐食速度を用いて、前記測定期間に対する前記腐食速度の変動を表す速度変動関数を導出し、
導出した前記速度変動関数を前記暴露期間で時間積分することにより、予測する前記暴露期間の腐食量を腐食量予測値として出力する
ことを特徴とする腐食量予測方法。
[2] 前記腐食量予測値は、直近の測定期間における前記腐食量データと、前記速度変動関数における直近の測定期間から前記暴露期間までの時間積分値とを加算して算出されることを特徴とする[1]に記載の腐食量予測方法。
[3] 前記腐食量データは、腐食による金属断面の減少量に基づく金属の電気抵抗の変化を用いて測定されたことを特徴とする[1]または[2]に記載の腐食量予測方法。
[4] 前記測定期間が、腐食環境の変動サイクルに合わせて設定されることを特徴とする[1]から[3]のいずれかに記載の腐食量予測方法。
[5] 前記腐食速度は、前記測定期間が30日以上離れた2つの前記腐食量データから算出されることを特徴とする[1]から[4]のいずれかに記載の腐食量予測方法。
[6] 前記速度変動関数は、前記測定期間が180日以上の複数の前記腐食量データを用いて算出された複数の前記腐食速度から導出されることを特徴とする[1]から[5]のいずれかに記載の腐食量予測方法。
[7] 測定期間の異なる複数の腐食量データを用いて、前記測定期間よりも長期の暴露期間の腐食量予測値を出力する金属材料の腐食量予測装置であって、
複数の前記腐食量データを用いて、前記測定期間の間の腐食速度を複数算出する腐食速度算出部と、
前記腐食速度算出部において算出された複数の前記腐食速度を用いて、前記測定期間に対する前記腐食速度の変動を表す速度変動関数を導出する変動関数導出部と、
前記変動関数導出部において導出された前記速度変動関数を前記暴露期間で時間積分することにより、予測する前記暴露期間の腐食量を腐食量予測値として出力する予測出力部と、
を備えることを特徴とする腐食量予測装置。
The present invention has the following configurations to solve these problems.
[1] A method for predicting the amount of corrosion of a metal material, which outputs a predicted value for the amount of corrosion for an exposure period longer than the measurement period using a plurality of pieces of corrosion amount data for different measurement periods,
calculating a plurality of corrosion rates during the measurement period using a plurality of the corrosion amount data;
using the plurality of calculated corrosion rates to derive a rate variation function representing the variation of the corrosion rate with respect to the measurement period;
A corrosion amount prediction method, wherein the corrosion amount in the exposure period to be predicted is output as a corrosion amount prediction value by time-integrating the derived speed variation function over the exposure period.
[2] The corrosion amount prediction value is calculated by adding the corrosion amount data in the most recent measurement period and the time integral value from the most recent measurement period to the exposure period in the speed variation function. The corrosion amount prediction method according to [1].
[3] The corrosion amount prediction method according to [1] or [2], wherein the corrosion amount data is measured using a change in electrical resistance of the metal based on the amount of reduction in the metal cross section due to corrosion.
[4] The corrosion amount prediction method according to any one of [1] to [3], characterized in that the measurement period is set according to a cycle of changes in the corrosive environment.
[5] The corrosion amount prediction method according to any one of [1] to [4], wherein the corrosion rate is calculated from two pieces of corrosion amount data whose measurement periods are separated by 30 days or more.
[6] The speed variation function is derived from a plurality of the corrosion rates calculated using a plurality of the corrosion amount data for which the measurement period is 180 days or longer [1] to [5] Corrosion amount prediction method according to any one of.
[7] A corrosion amount prediction device for a metal material that outputs a corrosion amount prediction value for an exposure period longer than the measurement period using a plurality of corrosion amount data for different measurement periods,
a corrosion rate calculation unit that calculates a plurality of corrosion rates during the measurement period using a plurality of the corrosion amount data;
a variation function derivation unit for deriving a rate variation function representing variation of the corrosion rate with respect to the measurement period using the plurality of corrosion rates calculated by the corrosion rate calculation section;
a prediction output unit that outputs the predicted corrosion amount in the exposure period as a corrosion amount prediction value by time-integrating the speed fluctuation function derived in the fluctuation function derivation unit in the exposure period;
A corrosion amount prediction device comprising:

本発明の腐食量予測方法及び装置によれば、腐食速度の変動特性を速度変動関数として導出し、速度変動関数を用いて暴露期間の腐食量予測値が出力される。これにより、腐食量データの測定時の外的要因によるゆらぎ等の影響を最小限に抑え、短期間の測定結果に基づき精度の良い腐食量の予測を行うことができる。 According to the corrosion amount prediction method and apparatus of the present invention, the corrosion rate fluctuation characteristic is derived as a rate fluctuation function, and the corrosion amount prediction value for the exposure period is output using the rate fluctuation function. As a result, it is possible to minimize the influence of fluctuations due to external factors when measuring the corrosion amount data, and to accurately predict the corrosion amount based on short-term measurement results.

本発明の腐食量予測装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。1 is a block diagram showing a preferred embodiment of a corrosion amount prediction device of the present invention; FIG. 耐候性鋼の暴露試験による腐食量の推移の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of changes in the amount of corrosion in an exposure test of weathering steel. 腐食量データを取得するための腐食試験装置の一例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows an example of the corrosion test apparatus for acquiring corrosion amount data. 図3の腐食試験装置におけるA-A断面を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing the AA cross section in the corrosion test apparatus of FIG. 3; 腐食関数導出部において導出される各腐食量データ毎の腐食予測関数の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of a corrosion prediction function for each corrosion amount data derived in a corrosion function derivation unit; 変動関数導出部において導出される速度変動関数の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of a speed variation function derived by a variation function derivation unit; 腐食環境が変化する場合の耐候性鋼の暴露試験による腐食量の推移の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of changes in the amount of corrosion in an exposure test of weathering steel when the corrosive environment changes. 本発明の腐食量予測方法の好ましい実施形態を示すフローチャートである。1 is a flow chart showing a preferred embodiment of a corrosion amount prediction method of the present invention; 図1の腐食量予測装置において、腐食量データを用いて得られた速度変動関数の一例を示すグラフである。2 is a graph showing an example of a velocity variation function obtained using corrosion amount data in the corrosion amount prediction apparatus of FIG. 1; 図9において、腐食量データと速度変動関数の時間積分とを加算した場合の一例を示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing an example of adding the corrosion amount data and the time integral of the velocity variation function in FIG. 9 ; FIG.

以下、本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の腐食量予測装置の好ましい実施形態を示すブロック図である。なお、図1のような腐食量予測装置100の構成は、コンピュータに記憶されたプログラムを実行することにより、コンピュータ上に構築されるものである。図1の腐食量予測装置100は、腐食試験装置1による短期間(例えば1~2年間)の腐食試験によって得られた腐食量データに基づいて、長期間(例えば50年後)の腐食量を予測するものである。 Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of the corrosion amount prediction device of the present invention. The configuration of the corrosion amount prediction apparatus 100 as shown in FIG. 1 is constructed on a computer by executing a program stored in the computer. The corrosion amount prediction apparatus 100 in FIG. 1 predicts the corrosion amount over a long period (for example, after 50 years) based on the corrosion amount data obtained from a short-term (for example, 1 to 2 years) corrosion test by the corrosion test apparatus 1. Predict.

鋼構造物(例えば、耐候性鋼を用いた橋梁等)が建設される環境における耐候性鋼を代表とする耐食性鋼材の腐食挙動には、さびの保護効果による腐食抑制がなく大きな腐食速度で腐食が進行する初期の期間と、保護性さび形成による腐食抑制期間(以下、「保護性さび形成期間」と呼ぶ)とが存在する。耐候性鋼は保護性さびにより耐食性が発揮される。そのため、耐候性鋼の耐食性の評価としては、初期の腐食速度よりも、保護性さび形成によりどの程度の腐食速度になるのかを把握することが重要である。 Corrosion behavior of corrosion-resistant steel materials represented by weathering steel in the environment where steel structures (for example, bridges using weathering steel) are constructed is that corrosion is not inhibited by the protective effect of rust, and corrosion occurs at a high corrosion rate. There are an initial period during which corrosion progresses and a period in which corrosion is inhibited by protective rust formation (hereinafter referred to as "protective rust formation period"). Weathering steel exhibits corrosion resistance through protective rust. Therefore, in order to evaluate the corrosion resistance of weathering steel, it is important to understand the corrosion rate due to the formation of protective rust rather than the initial corrosion rate.

図2は、耐候性鋼の暴露試験による腐食量の推移の一例を示すグラフである。図2において、横軸には暴露試験開始から経過した時間(年)を示し、縦軸には腐食量(μm)を示す。時間は、試験開始を0年(a点)とし、試験結果はc点までしか記載していないが、実際の試験結果はさらに長期まで存在する。 FIG. 2 is a graph showing an example of changes in the amount of corrosion due to an exposure test of weathering steel. In FIG. 2, the horizontal axis indicates the elapsed time (years) from the start of the exposure test, and the vertical axis indicates the amount of corrosion (μm). As for time, the start of the test is 0 years (point a), and the test results are shown only up to point c, but the actual test results exist for a longer period of time.

図2に示すように、試験開始(a点:時間=0年)から大きな腐食速度で腐食が進行する初期期間a~bと、初期期間a~bに比べてさび層の影響により腐食速度が抑制される期間b~cとが存在する。これは、表面に形成される錆の保護性によって発揮される耐候性鋼の防食機能によるものである。すなわち、安定した保護性のある錆が鋼の表面に形成されていく過程の初期期間a~bでは、所定の腐食速度で腐食が進行していく。その後、保護性の錆が鋼の表面に形成されていくにつれ、期間b~cのように腐食速度が徐々に低下していく。この腐食量増加の減衰は、一般的にFc=mXで表される。ここで、Fcは腐食量(μm)、Xは期間(年)、mおよびnは係数である。 As shown in Fig. 2, the initial period a to b in which corrosion progresses at a high corrosion rate from the start of the test (point a: time = 0 years), and the corrosion rate decreases due to the influence of the rust layer compared to the initial period a to b. There is a period b to c during which it is suppressed. This is due to the anti-corrosion function of weathering steel which is exhibited by the protection of rust formed on the surface. In other words, corrosion progresses at a predetermined corrosion rate during the initial period a to b in the process of forming stable and protective rust on the steel surface. Thereafter, the corrosion rate gradually decreases in periods bc as protective rust forms on the surface of the steel. Attenuation of this corrosion amount increase is generally represented by Fc= mXn . Here, Fc is the amount of corrosion (μm), X is the period (years), and m and n are coefficients.

<腐食試験>
各々の金属材料に対し、腐食試験を行い、腐食試験開始からの時間とその時間における腐食量とが測定される。腐食試験は、腐食予測対象である金属材料と類似または同一の環境での暴露試験とすることが、最も好適である。腐食予測の目的が、屋外環境に設置されている鋼構造物の長時間経過後における腐食量の把握の場合には、正確な予測が可能となるからである。但し、試験材料の腐食量と試験開始からの時間とのデータが得られるのであれば、他の試験方法でもよい。必要に応じて、他の公知の試験方法(各種腐食促進試験、各種ガス腐食試験、各種耐食性試験および各種耐候性試験等)からも選択できる。
<Corrosion test>
A corrosion test is performed on each metal material, and the time from the start of the corrosion test and the amount of corrosion during that time are measured. The corrosion test is most preferably an exposure test in an environment similar or identical to that of the metal material whose corrosion is to be predicted. This is because, when the purpose of corrosion prediction is to grasp the amount of corrosion after a long period of time in a steel structure installed in an outdoor environment, accurate prediction is possible. However, other test methods may be used as long as data on the amount of corrosion of the test material and the time from the start of the test can be obtained. If necessary, it can be selected from other known test methods (various accelerated corrosion tests, various gas corrosion tests, various corrosion resistance tests, various weather resistance tests, etc.).

一方、腐食量は、試験開始からの所定時間毎において、電気抵抗式の腐食センサを用いて得ることが、最も好ましい。電気抵抗式の腐食センサは、微量の腐食量の検出が可能であることと、時間間隔が短くても腐食サンプリングが可能であることから、正確な腐食量を連続的に計測できるためである。但し、腐食量を正確に算出できるのであれば、他の腐食量測定方法を用いてもよい。腐食試験下での試験材料の腐食速度に応じて、公知の腐食量測定方法(ACn型腐食センサ等の各種腐食センサを用いた方法、ワッペン試験等)からも選択できる。 On the other hand, it is most preferable to obtain the corrosion amount using an electrical resistance corrosion sensor at predetermined intervals from the start of the test. This is because the electrical resistance type corrosion sensor can detect a very small amount of corrosion and can perform corrosion sampling even if the time interval is short, so that an accurate corrosion amount can be continuously measured. However, other corrosion amount measurement methods may be used as long as the corrosion amount can be calculated accurately. Depending on the corrosion rate of the test material under the corrosion test, it can be selected from known methods for measuring the amount of corrosion (methods using various corrosion sensors such as ACn-type corrosion sensors, Wappen test, etc.).

<腐食モニタリング技術>
図3は、腐食量データを取得するための腐食試験装置の一例を示す模式図であり、図4は、図3の腐食試験装置のA-A断面を示す断面図である。図3及び図4に示すように、腐食試験装置1は、電気抵抗式の腐食センサを用いたものであり、任意の環境に暴露されるセンサ部11と、センサ部11が暴露される任意の環境から遮断されている参照部21とを有する。センサ部11と参照部21とは同じ金属材料からなっている。
<Corrosion monitoring technology>
FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of a corrosion test apparatus for acquiring corrosion amount data, and FIG. 4 is a sectional view showing the AA section of the corrosion test apparatus in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the corrosion test apparatus 1 uses an electrical resistance type corrosion sensor. and a reference portion 21 which is isolated from the environment. The sensor section 11 and the reference section 21 are made of the same metal material.

センサ部11および参照部21は、平板状の基板31の一面上に絶縁シート41を介して並列に配置されている。センサ部11および参照部21の両側面は、絶縁性の樹脂51で覆われ、参照部21の上面は、絶縁性のカバー61で覆われている。腐食試験装置1が特に腐食環境下にある場合には、上面が暴露されたセンサ部11は、厚さ方向(矢印Z方向)に腐食が進行する。 The sensor section 11 and the reference section 21 are arranged in parallel on one surface of a flat substrate 31 with an insulating sheet 41 interposed therebetween. Both side surfaces of the sensor section 11 and the reference section 21 are covered with an insulating resin 51 , and the upper surface of the reference section 21 is covered with an insulating cover 61 . When the corrosion test apparatus 1 is in a particularly corrosive environment, corrosion progresses in the thickness direction (arrow Z direction) of the sensor section 11 whose upper surface is exposed.

なお、鋼構造体が直射日光などにより温度が大きく変化する環境に設置された場合、鋼構造体とセンサ部11に大きな温度差ができることにより、それぞれの濡れ乾き環境が異なり、センサ部11による耐食性の正しい評価ができなくなるおそれがある。その場合、基板31を設けず、絶縁シート41を例えばポリイミドなどの絶縁・高熱伝導の薄フィルムにし、高熱伝導グリースなどで鋼構造体に密着させる等のセンサの温度変化を鋼構造体と同じにする手段を講じることが好ましい。 When the steel structure is installed in an environment where the temperature changes greatly due to direct sunlight or the like, a large temperature difference is generated between the steel structure and the sensor section 11, and the wet and dry environments of the steel structure and the sensor section 11 are different. There is a risk that it will not be possible to correctly evaluate the In that case, the substrate 31 is not provided, and the insulating sheet 41 is made of, for example, a thin film of insulation and high thermal conductivity such as polyimide. It is preferable to take measures to

さらに、腐食試験装置1は、電流源71、電圧測定部81、91を有する。電流源71は、センサ部11及び参照部21に接続されており、センサ部11及び参照部21に対し定電流を流す。電圧測定部81はセンサ部11の両端に接続され、電圧測定部91は参照部21の両端に接続されている。このような腐食試験装置1において、電流源71からセンサ部11及び参照部21に定電流が供給され、電圧測定部81および電圧測定部91で電圧が測定される。これにより、センサ部11および参照部21の各々の電気抵抗値を求めることができる。 Furthermore, the corrosion test apparatus 1 has a current source 71 and voltage measurement units 81 and 91 . The current source 71 is connected to the sensor section 11 and the reference section 21 and applies a constant current to the sensor section 11 and the reference section 21 . The voltage measuring section 81 is connected to both ends of the sensor section 11 , and the voltage measuring section 91 is connected to both ends of the reference section 21 . In such a corrosion test apparatus 1, a constant current is supplied from the current source 71 to the sensor section 11 and the reference section 21, and the voltage is measured by the voltage measurement section 81 and the voltage measurement section 91. FIG. Thereby, the electric resistance value of each of the sensor section 11 and the reference section 21 can be obtained.

腐食試験装置1においては、任意の一定期間毎にセンサ部11および参照部21の電気抵抗値が計測され、計測された電気抵抗値に基づいてセンサ部11の腐食量データCD(腐食深さ)が算出される。センサ部11及び参照部21の抵抗値等から腐食量データCDへの換算式は、次式(1)で表される。 In the corrosion test apparatus 1, the electrical resistance values of the sensor section 11 and the reference section 21 are measured at arbitrary fixed intervals, and the corrosion amount data CD (corrosion depth) of the sensor section 11 is obtained based on the measured electrical resistance values. is calculated. A conversion formula for converting the resistance values and the like of the sensor section 11 and the reference section 21 to the corrosion amount data CD is expressed by the following formula (1).

CD=tinit{(Rref_init/Rsens_init)-(Rref/Rsens)} ・・・(1)
CD:腐食量(腐食深さ)[μm]
init:センサ部11の当初厚さ[μm]
ref_init:参照部21の初期状態(X=0)の電気抵抗値[Ω]
sens_init:センサ部11の初期状態(X=0)の電気抵抗値[Ω]
ref:参照部21の測定期間Xの電気抵抗値[Ω]
sens:センサ部11の測定期間Xの電気抵抗値[Ω]
CD=t init {(R ref_init /R sens_init )−(R ref /R sens )} (1)
CD: Corrosion amount (corrosion depth) [μm]
t init : Initial thickness of sensor part 11 [μm]
R ref_init : Electric resistance value [Ω] of the initial state (X=0) of the reference part 21
R sens_init : Electric resistance value [Ω] in the initial state (X=0) of the sensor unit 11
R ref : electrical resistance value [Ω] of the reference unit 21 during the measurement period X
R sens : Electric resistance value [Ω] of the sensor unit 11 during the measurement period X

<腐食量予測装置100>
図1の腐食量予測装置100は、上記腐食試験装置1において測定された複数の腐食量データCDを用いて、実際の測定期間よりも長期の暴露期間の腐食量を腐食量予測値CPPとして出力するものであって、データ取得部101、腐食速度算出部102、変動関数導出部103、予測出力部104等を有する。
<Corrosion amount prediction device 100>
The corrosion amount prediction apparatus 100 of FIG. 1 uses a plurality of corrosion amount data CD measured by the corrosion test apparatus 1 to output the corrosion amount during an exposure period longer than the actual measurement period as a corrosion amount prediction value CPP. It has a data acquisition unit 101, a corrosion rate calculation unit 102, a variation function derivation unit 103, a prediction output unit 104, and the like.

データ取得部101は、異なる測定期間X1~X3に金属材料の腐食量を測定した際の複数の腐食量データCD1~CD3を取得する。なお、説明の簡便のため、以下に、測定期間X1=0.5年、X2=1.0年、X3=1.5年の3つの測定期間X1、X2、X3における腐食量データCD1、CD2、CD3がデータ取得部101において取得された場合について例示する。また、データ取得部101は、腐食量データCD1~CD3を取得する毎にデータベースDBに記憶するようにしてもよい。 The data acquisition unit 101 acquires a plurality of corrosion amount data CD1 to CD3 when measuring the corrosion amount of the metal material in different measurement periods X1 to X3. For ease of explanation, corrosion amount data CD1 and CD2 in three measurement periods X1, X2, and X3 of measurement periods X1 = 0.5 years, X2 = 1.0 years, and X3 = 1.5 years are shown below. , CD3 are acquired by the data acquisition unit 101. FIG. Further, the data acquisition unit 101 may store the corrosion amount data CD1 to CD3 in the database DB each time it acquires the data.

さらに、図1において、データ取得部101が腐食試験装置1から直接腐食量データを取得する場合について例示しているが、腐食量データCDを取得する方法はこれに限らない。例えば、データ取得部101は、ネットワークを介して腐食量データを取得しても良いし、半導体メモリ等の記憶媒体から腐食量データCDを読み取っても良い。あるいは、既にデータベースDBに記憶された腐食量データCDを取得してもよい。 Furthermore, FIG. 1 illustrates a case where the data acquisition unit 101 acquires the corrosion amount data directly from the corrosion test apparatus 1, but the method for acquiring the corrosion amount data CD is not limited to this. For example, the data acquisition unit 101 may acquire corrosion amount data via a network, or may read corrosion amount data CD from a storage medium such as a semiconductor memory. Alternatively, the corrosion amount data CD already stored in the database DB may be obtained.

腐食速度算出部102は、複数の腐食量データCD1~CD3を用いて、測定期間X1、X2、X3の間の複数の腐食速度V1、V2、V3を算出する。腐食速度算出部102は、腐食速度を求めるための次式(1)をあらかじめ記憶している。
腐食速度(μm/年)= 腐食量(μm) / 測定期間(年) ・・・(1)
Corrosion rate calculator 102 calculates a plurality of corrosion rates V1, V2, and V3 during measurement periods X1, X2, and X3 using a plurality of pieces of corrosion amount data CD1 to CD3. Corrosion rate calculator 102 stores in advance the following equation (1) for determining the corrosion rate.
Corrosion rate (μm/year) = Corrosion amount (μm) / Measurement period (year) (1)

具体的には、腐食速度算出部102は、測定開始から測定期間X1までの腐食速度V1=CD1/X1と、測定期間X1~X2の間の腐食速度V2=(CD2-CD1)/(X2-X1)と、測定期間X2~X3の間の腐食速度V3=(CD3-CD2)/(X3-X2)を算出する。なお、腐食速度は厳密には一定でなく絶えず変動していることから、式(1)で算出される腐食速度は、その測定期間(腐食期間)における平均値を意味することになる。 Specifically, the corrosion rate calculation unit 102 calculates the corrosion rate V1=CD1/X1 from the start of measurement to the measurement period X1, and the corrosion rate V2 during the measurement period X1 to X2=(CD2-CD1)/(X2- X1) and the corrosion rate V3=(CD3-CD2)/(X3-X2) during the measurement period X2 to X3 are calculated. Strictly speaking, the corrosion rate is not constant and constantly fluctuates, so the corrosion rate calculated by Equation (1) means the average value during the measurement period (corrosion period).

図5は、腐食速度算出部において算出される各腐食量データ毎の腐食速度の一例を示すグラフである。なお、図5においては、例えば測定期間X1=0.5年、X2=1.0年、X3=1.5年というように0.5年ずつ測定した場合について例示しているが、測定期間の間隔はこれに限定されず、どのような間隔であってもよい。また、3つの腐食速度が算出される場合について例示しているが、腐食量がゼロの場合は腐食速度が算出できないため、少なくとも2つ以上算出することが好ましい。 FIG. 5 is a graph showing an example of the corrosion rate for each corrosion amount data calculated by the corrosion rate calculator. Note that FIG. 5 exemplifies a case where measurements are made every 0.5 years, for example, X1 = 0.5 years, X2 = 1.0 years, and X3 = 1.5 years. is not limited to this, and may be any interval. Moreover, although the case where three corrosion rates are calculated is illustrated, since the corrosion rate cannot be calculated when the corrosion amount is zero, it is preferable to calculate at least two or more.

図1の変動関数導出部103は、算出された複数の腐食速度V1~V3を用いて、予測する暴露期間PTの腐食速度Vpの変動を表す速度変動関数Vpを導出する。図6は、測定期間と腐食速度との関係の一例を示すグラフである。なお、図6において、上述のように腐食速度は平均値を意味するため、便宜上それぞれの期間の中間にプロットしているが、測定期間の期初、中間、期末のいずれにプロットしてもよい。図6のように、腐食速度V1は腐食速度V2よりも大きく、腐食速度V2は腐食速度V3よりも大きくなる。これは、腐食過程においては、初期期間a~bと、初期期間a~bに比べてさび層の影響により腐食速度が抑制される期間b~cとが存在するためである(図2参照)。 The variation function derivation unit 103 in FIG. 1 derives a velocity variation function Vp representing variation in the corrosion rate Vp during the predicted exposure period PT, using the plurality of calculated corrosion rates V1 to V3. FIG. 6 is a graph showing an example of the relationship between the measurement period and corrosion rate. In FIG. 6, since the corrosion rate means an average value as described above, it is plotted in the middle of each period for convenience, but it may be plotted in any of the beginning, middle, and end of the measurement period. As shown in FIG. 6, the corrosion rate V1 is higher than the corrosion rate V2, and the corrosion rate V2 is higher than the corrosion rate V3. This is because the corrosion process has an initial period a to b and a period b to c in which the corrosion rate is suppressed by the influence of the rust layer compared to the initial period a to b (see FIG. 2). .

そこで、変動関数導出部103は、複数の腐食速度V1~V3に基づき、腐食速度の時間変化の近似関係を得る。変動関数導出部103には、暴露期間をX、係数をa、b、cとしたとき、速度変動関数Vp=aX+cで表される漸近曲線が記憶されている。そして、変動関数導出部103は、測定期間X1~X3と複数の腐食速度V1~V3とを用いて、最小二乗法等の公知のカーブフィッティング技術により係数a、b、cを算出する。 Therefore, the variation function derivation unit 103 obtains an approximate relationship of time change of the corrosion rate based on the plurality of corrosion rates V1 to V3. The variation function derivation unit 103 stores an asymptotic curve represented by the velocity variation function Vp=aX b +c, where X is the exposure period and a, b, and c are the coefficients. Then, the variation function derivation unit 103 uses the measurement periods X1 to X3 and the plurality of corrosion rates V1 to V3 to calculate the coefficients a, b, and c by a known curve fitting technique such as the least squares method.

なお、速度変動関数Vpが漸近曲線aX+cである場合について例示しているが、変動特性を表すものであればこれに限定されず、種々の関数を用いることができる。例えば、Vp=ae-bX+c、Vp=a/(X-b)+c、Vp=a+c等の公知の漸近曲線を速度変動関数Vpとして用いてもよい。このとき、金属材料の種類もしくは試験ワッペンを行う際の試験環境等に応じて、使用する速度変動関数Vpを使い分けてもよい。腐食速度の時間変化の近似曲線を得る方法は、特に限定されないが、最少二乗誤差が最も小さいものを使用することが望ましい。 Although a case where the speed variation function Vp is the asymptotic curve aX b +c is exemplified, it is not limited to this, and various functions can be used as long as they express variation characteristics. For example, known asymptotic curves such as Vp=ae -bX +c, Vp=a/(X-b)+c, Vp= aX +c may be used as the speed variation function Vp. At this time, the speed variation function Vp to be used may be selectively used according to the type of metal material or the test environment when the test patch is performed. The method of obtaining the approximated curve of the corrosion rate change over time is not particularly limited, but it is desirable to use the one with the smallest least square error.

そして、予測出力部104が、導出した速度変動関数Vpを暴露期間PDで時間積分することにより、予測する暴露期間PDの腐食量を腐食量予測値CPPとして出力する。このように、近似曲線を長期間側に外挿し、この近似曲線の所定期間までの時間積分(近似曲線と試験期間に囲まれた領域に相当)を求めることで、所定期間経過後の金属の腐食量を予測することができる。なお、測定期間X3における腐食量データCD3は既知であるため、予測出力部104は、腐食量データCD3と、測定期間X3から暴露期間PTまでの速度変動関数Vpの時間積分とを加算したものを腐食量予測値CPPとして出力するようにしてもよい。 Then, the prediction output unit 104 time-integrates the derived speed variation function Vp over the exposure period PD, thereby outputting the predicted corrosion amount in the exposure period PD as the corrosion amount prediction value CPP. In this way, by extrapolating the approximation curve to the long-term side and obtaining the time integral of this approximation curve up to a predetermined period (equivalent to the area surrounded by the approximation curve and the test period), the metal after the lapse of the predetermined period The amount of corrosion can be predicted. Since the corrosion amount data CD3 in the measurement period X3 is known, the prediction output unit 104 outputs the sum of the corrosion amount data CD3 and the time integral of the velocity variation function Vp from the measurement period X3 to the exposure period PT. You may make it output as corrosion amount prediction value CPP.

ここで、図7は耐候性鋼の暴露試験による腐食量の推移の別の一例を示すグラフである。図7は、腐食環境が季節変動に起因して大きく変化する地域の腐食挙動を示しており、このような地域も多く存在する。図7は図2と異なり、腐食予測関数Fc=mXに則り腐食量が増加していない。このような場合にも、例えば100日目までの結果の外挿で収束値を決定してしまうと、腐食速度が大きい期間のデータのみを参照し、腐食速度が小さい期間のデータを反映していないため、最終的な暴露期間PTにおける腐食量予測値CPPが実測値とずれる可能性がある。 Here, FIG. 7 is a graph showing another example of changes in the amount of corrosion due to the exposure test of weathering steel. FIG. 7 shows corrosion behavior in areas where the corrosion environment changes greatly due to seasonal variations, and there are many such areas. Unlike FIG. 2, FIG. 7 shows that the corrosion amount does not increase according to the corrosion prediction function Fc=mX n . Even in such a case, if the convergence value is determined by extrapolation of the results up to, for example, 100 days, only the data of the period when the corrosion rate is high is referred to, and the data of the period when the corrosion rate is low is reflected. Therefore, the corrosion amount prediction value CPP in the final exposure period PT may deviate from the actual measurement value.

そこで、測定期間Xを腐食環境の変動サイクルに合わせて設定するようにしてもよい。例えば、春夏秋冬のように1年に4つの期間P1~P4の腐食環境の変化があり、このような腐食環境の変化が毎年繰り返される場合、変動サイクルである1年(春夏秋冬)が測定期間Xとして設定される。そして、1年間の測定期間Xの測定データを用いて腐食予測関数Fcが算出される。よって、上述のように、速度変動関数Vpを導出するための腐食速度を計算する期間は,1年の変動サイクル毎に区切られることになる。これにより、上述した季節変動によって腐食環境が大きく変化するような地域であっても、速度変動関数Vpを精度よく求めることができる。 Therefore, the measurement period X may be set according to the cycle of changes in the corrosive environment. For example, when there are four periods P1 to P4 of changes in the corrosive environment in one year, such as spring, summer, autumn, and winter, and such changes in the corrosive environment are repeated every year, one year (spring, summer, autumn, winter), which is a cycle of fluctuation, is It is set as the measurement period X. Then, the corrosion prediction function Fc is calculated using the measurement data of the measurement period X of one year. Therefore, as described above, the period for calculating the corrosion rate for deriving the velocity variation function Vp is divided by one-year variation cycles. As a result, the velocity variation function Vp can be obtained with high accuracy even in an area where the corrosive environment greatly changes due to the seasonal variations described above.

なお、図7には春夏秋冬のように4つの腐食環境の変化が1年という変動サイクルで繰り返される場合について例示しているが、これに限定されない。例えば、雨季と乾季とが交互に繰り返される地域である場合、雨季と乾季を1つの変動サイクルとして測定期間Xを設定し、この測定期間Xの測定データの取得が行われるようにしてもよい。 Although FIG. 7 illustrates a case in which four corrosive environment changes are repeated in a cycle of one year, such as spring, summer, autumn and winter, the present invention is not limited to this. For example, in an area where the rainy season and the dry season are alternately repeated, the measurement period X may be set with the rainy season and the dry season as one fluctuation cycle, and the measurement data for this measurement period X may be acquired.

図8は本発明の腐食量予測方法の好ましい実施の形態を示すフローチャートであり、図1~図8を参照して腐食量予測方法について説明する。まず、腐食試験装置1(図3及び図4参照)等から測定期間X1~X3毎の腐食量データCD1~CD3が取得される(ステップST1)。その後、複数の腐食量データCD1~CD3と測定期間X1~X3とを用いて腐食速度V1~V3が導出され(ステップST2)、複数の腐食速度V1~V3を用いて速度変動関数Vpが導出される(ステップST3、図6参照)。そして、導出した速度変動関数Vpが暴露期間PTで時間積分されることで、腐食量予測値CPPが出力される(ステップST4)。 FIG. 8 is a flowchart showing a preferred embodiment of the corrosion amount prediction method of the present invention, and the corrosion amount prediction method will be described with reference to FIGS. 1 to 8. FIG. First, corrosion amount data CD1 to CD3 for each measurement period X1 to X3 are obtained from the corrosion test apparatus 1 (see FIGS. 3 and 4) (step ST1). After that, the corrosion rates V1 to V3 are derived using the plurality of corrosion amount data CD1 to CD3 and the measurement periods X1 to X3 (step ST2), and the rate variation function Vp is derived using the plurality of corrosion rates V1 to V3. (step ST3, see FIG. 6). Then, the derived velocity variation function Vp is time-integrated during the exposure period PT, and the corrosion amount prediction value CPP is output (step ST4).

海岸からの距離が12kmに位置する田園地帯の橋梁Aにおいて、ワッペン試験による暴露試験と電気抵抗式の腐食センサーによる腐食量のモニタリングを行った。橋梁Aでは最長17年のワッペン試験結果があるため、これらのデータを用いて試験期間15年後の腐食量を用いて腐食予測の精度検証を行った。なお、上記SM490AWのワッペン試験にすでに得られている15年後の腐食量は40.3μmであった。 At Bridge A in a rural area located 12 km from the coast, an exposure test using a patch test and monitoring of the amount of corrosion using an electrical resistance type corrosion sensor were performed. Since Bridge A has patch test results for a maximum of 17 years, the accuracy of corrosion prediction was verified using these data and the amount of corrosion after the test period of 15 years. The amount of corrosion after 15 years already obtained in the patch test of SM490AW was 40.3 μm.

ワッペン試験片はJIS G 3114で規格化されている市販の溶接構造用圧延鋼材SM490AWを50x50x2 mmに加工した後、エタノールで洗浄し、橋梁に両面テープを用いて貼り付けた。各試験片は所定の期間で回収し、ISO 8407で規格化されている溶液で除錆後、試験片の重量を測定し、初期重量との差から腐食量を算出した。 A patch test piece was obtained by processing a commercially available rolled steel SM490AW for welded structures standardized by JIS G 3114 into a size of 50×50×2 mm, washing it with ethanol, and attaching it to a bridge using a double-sided tape. Each test piece was collected for a predetermined period of time, and after removing rust with a solution standardized by ISO 8407, the weight of the test piece was measured, and the amount of corrosion was calculated from the difference from the initial weight.

電気抵抗式の腐食センサーはワッペン試験と同様SM490AWをセンサーに加工して用いた。腐食センサーによる計測は、測定期間の間隔を1時間、全体の測定期間を4年間として実施した。腐食速度の算出は、6か月毎に行い、それぞれの測定期間の間の腐食速度を計算により求めた。 As for the electrical resistance type corrosion sensor, SM490AW was processed into a sensor and used in the same manner as in the Wappen test. The measurement using the corrosion sensor was performed with an interval of 1 hour and a total measurement period of 4 years. The corrosion rate was calculated every 6 months, and the corrosion rate during each measurement period was obtained by calculation.

図9は、腐食速度と試験期間の関係を示すグラフである。腐食センサーにより得られた複数の腐食速度から速度変動関数Vp=6.9048×X-0.697が導出された。そして、速度変動関数Vpが0.5年から15年まで時間積分され、最初の0.5年分(腐食量データCD1)の腐食量を加えた。なお、0.5年から15年で積分した理由としては、試験開始から0.5年までの腐食量を含めて回帰した場合、図10のように、腐食速度が0年に近づくにつれて無限大に発散するため、腐食速度およびその時間積分値が定まらない場合があるためである。 FIG. 9 is a graph showing the relationship between corrosion rate and test period. A velocity variation function Vp=6.9048×X −0.697 was derived from multiple corrosion rates obtained by the corrosion sensor. Then, the velocity variation function Vp was time-integrated from 0.5 years to 15 years, and the corrosion amount for the first 0.5 years (corrosion amount data CD1) was added. The reason for the integration from 0.5 to 15 years is that when regression is performed including the amount of corrosion from the start of the test to 0.5 years, the corrosion rate becomes infinite as it approaches 0 years, as shown in FIG. , the corrosion rate and its time integral value may not be determined.

その結果、15年後の予測腐食量CPPは、41.0μmであった。上述したように、なお、実測における15年後の腐食量は40.3μmであり、ワッペン試験で得られた腐食量と非常に近い値が得られた。このように、腐食速度の経時変化を求め、この経時変化の近似曲線に対して予測する期間の時間積分を求めることにより、長期腐食量を正確に予測することができた。 As a result, the predicted corrosion amount CPP after 15 years was 41.0 μm. As described above, the actual corrosion amount after 15 years was 40.3 μm, which is very close to the corrosion amount obtained in the Wappen test. In this way, the long-term corrosion amount could be accurately predicted by obtaining the temporal change of the corrosion rate and obtaining the time integral of the predicted period for the approximate curve of the temporal change.

実施例1に示した橋梁Aにおける電気抵抗式の腐食センサーによる腐食量のモニタリング結果を用いて、様々な条件で15年経過後の腐食量の予測を行った。電気抵抗式の腐食センサーは、抵抗値の変化を腐食量に換算するため、非常に高感度になり、短期間でも腐食量の変化を計測ができる。本実施例2では、腐食速度を算出するための測定期間を5日から1年と変化させた。さらにセンサーによる腐食計測の期間を60日から1440日(約4年)と変えて、腐食予測の精度を検証した。実施例1と同様の方法により、腐食速度の経時変化の時間積分を求めることで、15年後のSM490AWの腐食量を予測した。 Using the results of monitoring the amount of corrosion by the electrical resistance corrosion sensor in Bridge A shown in Example 1, the amount of corrosion after 15 years was predicted under various conditions. The electrical resistance corrosion sensor converts the change in resistance value into the amount of corrosion, so it has extremely high sensitivity and can measure changes in the amount of corrosion even in a short period of time. In Example 2, the measurement period for calculating the corrosion rate was changed from 5 days to 1 year. Furthermore, the period of corrosion measurement by the sensor was changed from 60 days to 1440 days (about 4 years) to verify the accuracy of corrosion prediction. By the same method as in Example 1, the amount of corrosion of SM490AW after 15 years was predicted by obtaining the time integral of the change in corrosion rate over time.

その結果、腐食センサーにより腐食速度を算出する測定期間が、30日以上である場合に、気象変動に伴う腐食速度の変化の影響が抑えられ、より高精度に長期腐食量を予測することができ、良好の判定となった。 As a result, when the measurement period for calculating the corrosion rate by the corrosion sensor is 30 days or more, the influence of changes in the corrosion rate due to weather changes can be suppressed, and the long-term corrosion amount can be predicted with higher accuracy. , was judged to be good.

また、センサーによる測定の開始からの期間が、180日以上である場合に、季節による影響が少なく、腐食生成物による腐食速度の減衰が十分に現れるため、より高精度に長期腐食量を予測することができ、良好の判定となった。さらに、腐食センサーによる計測期間は、1年以上であることが好ましい。 In addition, when the period from the start of measurement by the sensor is 180 days or more, the effect of the season is small and the corrosion rate is sufficiently attenuated by corrosion products, so the long-term corrosion amount can be predicted with higher accuracy. It was a good judgment. Furthermore, it is preferable that the measurement period by the corrosion sensor is one year or more.

上記実施形態によれば、予測する暴露期間PTと腐食速度Vとの関係を示す速度変動関数Vpが導出され、この速度変動関数Vpを用いて最終的な腐食量予測値CPPが出力される。これにより、腐食量の測定時の外的要因によるゆらぎ等の影響を最小限に抑え、短期間の測定結果に基づき精度の良い腐食量の予測を行うことができる。 According to the above embodiment, the speed variation function Vp representing the relationship between the predicted exposure period PT and the corrosion rate V is derived, and the final corrosion amount prediction value CPP is output using this speed variation function Vp. As a result, it is possible to minimize the influence of fluctuations due to external factors when measuring the corrosion amount, and to accurately predict the corrosion amount based on short-term measurement results.

すなわち、上述したワッペン試験や腐食量の連続モニタリング技術を用いた場合、その時点での腐食量を把握することはできる。しかしながら、上述したワッペン試験片による暴露試験結果を用いた耐候性鋼の予測方法では、将来的な腐食量を正確に予測するためには5~10年にも渡る長期の暴露試験の結果が必要となる。その為、腐食量が予測可能となるまでに長時間を要するという問題がある。 That is, when the patch test or the continuous monitoring technique for the amount of corrosion described above is used, the amount of corrosion at that time can be grasped. However, in the prediction method of weathering steel using the results of the exposure test using the patch test piece described above, the results of long-term exposure tests that span 5 to 10 years are required in order to accurately predict the amount of corrosion in the future. becomes. Therefore, there is a problem that it takes a long time before the corrosion amount becomes predictable.

また、回収したワッペンにおける腐食量の測定は、ISO8407で規格化されている酸洗液で除錆後、重量を測定し、初期重量との差から腐食量を算出することにより行われる。このため、暴露試験時間が短く腐食量が少ない場合には、除錆に対し試験者の技量が大きく影響し、算出される腐食量にばらつきが生じて正確性に欠けることが多い。 The amount of corrosion in the collected patch is measured by removing rust with a pickling solution standardized by ISO8407, measuring the weight, and calculating the amount of corrosion from the difference from the initial weight. Therefore, when the exposure test time is short and the amount of corrosion is small, the skill of the tester greatly affects the removal of rust, and the calculated amount of corrosion often varies and lacks accuracy.

さらに、腐食予測関数Fc=mXにおいて、種々の外的要因を考慮して係数m、nを求め、腐食予測関数Fcを用いて腐食量を予測することも考えられる。しかしながら、例えば橋梁の部位ごとに風の流れや堆積物の溜まり易さが異なる。このため、腐食量の予測のばらつきが大きくなり、精度よく長期腐食量を予測することは困難である。 Furthermore, in the corrosion prediction function Fc=mX n , it is conceivable to determine the coefficients m and n in consideration of various external factors, and predict the corrosion amount using the corrosion prediction function Fc. However, for example, the flow of wind and the ease with which sediment accumulates differ for each part of a bridge. For this reason, the variation in the prediction of the corrosion amount becomes large, and it is difficult to predict the long-term corrosion amount with high accuracy.

ここで、図1の腐食量予測装置100においては、複数の腐食量データCD1~CD3に基づいて、測定期間の間の平均値としての腐食速度V1~V3を求める。これにより、腐食量データの測定時の外的要因によるゆらぎ等により腐食量データCD1~CD3に影響があったとしても、平均値として腐食速度を算出することによってその影響を最小限に抑えることができる。そこで、平均値として求められる腐食速度V1~V3から速度変動関数Vpを求め、速度変動関数Vpを暴露期間PTで時間積分することにより、短期間の測定結果に基づき精度の良い腐食量の予測を行うことができる。 Here, in the corrosion amount prediction apparatus 100 of FIG. 1, corrosion rates V1 to V3 are obtained as average values during the measurement period based on a plurality of pieces of corrosion amount data CD1 to CD3. As a result, even if the corrosion amount data CD1 to CD3 are affected by fluctuations due to external factors when measuring the corrosion amount data, the influence can be minimized by calculating the corrosion rate as an average value. can. Therefore, the rate variation function Vp is obtained from the corrosion rates V1 to V3 obtained as average values, and the rate variation function Vp is time-integrated over the exposure period PT, so that it is possible to accurately predict the amount of corrosion based on short-term measurement results. It can be carried out.

本発明の実施形態は、上記実施形態に限定されず、種々の変更を加えることができる。上記実施の形態において、金属材料として耐候性鋼を用いた場合について例示しているが、これに限らずどのような鋼材の腐食の予測にも適用することができる。また、上記実施の形態において、3つの腐食速度V1~V3に基づいて算出する場合について例示しているが、2つ以上の腐食速度を用いるものであればよい。 Embodiments of the present invention are not limited to the above embodiments, and various modifications can be made. In the above embodiment, the case where weathering steel is used as the metal material is exemplified, but the present invention is not limited to this and can be applied to prediction of corrosion of any steel material. Further, in the above embodiment, the case of calculation based on three corrosion rates V1 to V3 is illustrated, but two or more corrosion rates may be used.

1 腐食試験装置
11 センサ部
21 参照部
31 基板
41 絶縁シート
51 樹脂
61 カバー
71 電流源
81 電圧測定部
81、91 電圧測定部
100 腐食量予測装置
101 データ取得部
102 腐食速度算出部
104 変動関数導出部
105 予測出力部
CD、CD1~CD3 腐食量データ
CPP 腐食量予測値
DB データベース
Vp 速度変動関数
PT 予測する暴露期間
X、X1~X3 測定期間
1 corrosion test device 11 sensor unit 21 reference unit 31 substrate 41 insulation sheet 51 resin 61 cover 71 current source 81 voltage measurement units 81 and 91 voltage measurement unit 100 corrosion amount prediction device 101 data acquisition unit 102 corrosion rate calculation unit 104 variation function derivation Unit 105 Prediction output unit CD, CD1 to CD3 Corrosion amount data CPP Corrosion amount prediction value DB Database Vp Velocity variation function PT Predicted exposure period X, X1 to X3 Measurement period

Claims (7)

測定期間の異なる複数の腐食量データを用いて、前記測定期間よりも長期の暴露期間の腐食量予測値を出力する金属材料の腐食量予測方法であって、
複数の前記腐食量データを用いて、前記測定期間の間の腐食速度を複数算出し、
算出した複数の前記腐食速度を用いて、前記測定期間に対する前記腐食速度の変動を表す速度変動関数を導出し、
導出した前記速度変動関数を前記暴露期間で時間積分することにより、予測する前記暴露期間の腐食量を腐食量予測値として出力する
ことを特徴とする腐食量予測方法。
A method for predicting the amount of corrosion of a metallic material that outputs a predicted value for the amount of corrosion for an exposure period longer than the measurement period using a plurality of pieces of corrosion amount data for different measurement periods, comprising:
calculating a plurality of corrosion rates during the measurement period using a plurality of the corrosion amount data;
using the plurality of calculated corrosion rates to derive a rate variation function representing the variation of the corrosion rate with respect to the measurement period;
A corrosion amount prediction method, wherein the corrosion amount in the exposure period to be predicted is output as a corrosion amount prediction value by time-integrating the derived speed variation function over the exposure period.
前記腐食量予測値は、直近の測定期間における前記腐食量データと、前記速度変動関数における直近の測定期間から前記暴露期間までの時間積分値とを加算して算出されることを特徴とする請求項1に記載の腐食量予測方法。 The corrosion amount prediction value is calculated by adding the corrosion amount data in the most recent measurement period and a time integral value from the most recent measurement period to the exposure period in the speed variation function. Item 2. The corrosion amount prediction method according to item 1. 前記腐食量データは、腐食による金属断面の減少量に基づく金属の電気抵抗の変化を用いて測定されたことを特徴とする請求項1または2に記載の腐食量予測方法。 3. The corrosion amount prediction method according to claim 1, wherein said corrosion amount data is measured using a change in electrical resistance of the metal based on a reduction amount of the metal cross section due to corrosion. 前記測定期間が、腐食環境の変動サイクルに合わせて設定されることを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載の腐食量予測方法。 The corrosion amount prediction method according to any one of claims 1 to 3, wherein the measurement period is set according to a cycle of fluctuations in the corrosion environment. 前記腐食速度は、前記測定期間が30日以上離れた2つの前記腐食量データから算出されることを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の腐食量予測方法。 5. The corrosion amount prediction method according to any one of claims 1 to 4, wherein the corrosion rate is calculated from two pieces of the corrosion amount data whose measurement periods are separated by 30 days or more. 前記速度変動関数は、前記測定期間が180日以上の複数の前記腐食量データを用いて算出された複数の前記腐食速度から導出されることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の腐食量予測方法。 6. The rate variation function is derived from a plurality of the corrosion rates calculated using a plurality of the corrosion amount data for which the measurement period is 180 days or longer. Corrosion amount prediction method described in. 測定期間の異なる複数の腐食量データを用いて、前記測定期間よりも長期の暴露期間の腐食量予測値を出力する金属材料の腐食量予測装置であって、
複数の前記腐食量データを用いて、前記測定期間の間の腐食速度を複数算出する腐食速度算出部と、
前記腐食速度算出部において算出された複数の前記腐食速度を用いて、前記測定期間に対する前記腐食速度の変動を表す速度変動関数を導出する変動関数導出部と、
前記変動関数導出部において導出された前記速度変動関数を前記暴露期間で時間積分することにより、予測する前記暴露期間の腐食量を腐食量予測値として出力する予測出力部と、
を備えることを特徴とする腐食量予測装置。
A corrosion amount prediction device for a metal material that outputs a corrosion amount prediction value for an exposure period longer than the measurement period using a plurality of corrosion amount data for different measurement periods,
a corrosion rate calculation unit that calculates a plurality of corrosion rates during the measurement period using a plurality of the corrosion amount data;
a variation function derivation unit for deriving a rate variation function representing variation of the corrosion rate with respect to the measurement period using the plurality of corrosion rates calculated by the corrosion rate calculation section;
a prediction output unit that outputs the predicted corrosion amount in the exposure period as a corrosion amount prediction value by time-integrating the speed fluctuation function derived in the fluctuation function derivation unit in the exposure period;
A corrosion amount prediction device comprising:
JP2020149533A 2019-09-19 2020-09-07 Corrosion amount prediction method and device Active JP7259815B2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019170012 2019-09-19
JP2019170012 2019-09-19

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2021051068A JP2021051068A (en) 2021-04-01
JP7259815B2 true JP7259815B2 (en) 2023-04-18

Family

ID=75157673

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020149533A Active JP7259815B2 (en) 2019-09-19 2020-09-07 Corrosion amount prediction method and device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7259815B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7544307B1 (en) 2023-04-26 2024-09-03 Jfeスチール株式会社 Method for generating a model for predicting the amount of corrosion of steel, method for predicting the amount of corrosion of steel, method for managing corrosion of structures, method for manufacturing structures, method for managing steel, program for generating a model for predicting the amount of corrosion of steel, and system for predicting the amount of corrosion of steel

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004252781A (en) 2003-02-20 2004-09-09 Japan Energy Corp Modeling data forming method of corrosion velocity estimation system and device
JP2009244061A (en) 2008-03-31 2009-10-22 Yokogawa Electric Corp State-monitoring system and state-monitoring method
JP2010038838A (en) 2008-08-07 2010-02-18 Hitachi Ltd System for diagnosing degradation in controller
JP2011112445A (en) 2009-11-25 2011-06-09 Kobe Steel Ltd Method for estimating thickness reduction quantity of steel material
JP2019007851A (en) 2017-06-26 2019-01-17 Jfeスチール株式会社 Method for predicting corrosion of weather-resistant steel and method for predicting corrosion of steel structure
US20190156598A1 (en) 2015-06-11 2019-05-23 Sikorsky Aircraft Corporation Method for predicting corrosion potential, monitoring contaminant load and optimizing corrosion maintenance

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02306135A (en) * 1989-05-20 1990-12-19 Idemitsu Kosan Co Ltd Decision of corrosion condition of plant equipment

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004252781A (en) 2003-02-20 2004-09-09 Japan Energy Corp Modeling data forming method of corrosion velocity estimation system and device
JP2009244061A (en) 2008-03-31 2009-10-22 Yokogawa Electric Corp State-monitoring system and state-monitoring method
JP2010038838A (en) 2008-08-07 2010-02-18 Hitachi Ltd System for diagnosing degradation in controller
JP2011112445A (en) 2009-11-25 2011-06-09 Kobe Steel Ltd Method for estimating thickness reduction quantity of steel material
US20190156598A1 (en) 2015-06-11 2019-05-23 Sikorsky Aircraft Corporation Method for predicting corrosion potential, monitoring contaminant load and optimizing corrosion maintenance
JP2019007851A (en) 2017-06-26 2019-01-17 Jfeスチール株式会社 Method for predicting corrosion of weather-resistant steel and method for predicting corrosion of steel structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021051068A (en) 2021-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN109520913B (en) Evaluation method for corrosion states of in-service transmission line tower and metal framework
JP5314089B2 (en) Corrosion rate estimation apparatus and method
JP7259815B2 (en) Corrosion amount prediction method and device
JPWO2019135361A1 (en) Method for predicting the amount of corrosion of metal material, method for selecting metal material, and apparatus for predicting the amount of corrosion of metal material
Liu et al. Application of Laplace equation-based modeling into corrosion damage prediction for galvanic coupling between a zinc plate and stainless steel rods under a thin film electrolyte
Klein et al. Real-time ampacity and ground clearance software for integration into smart grid technology
WO2022210151A1 (en) Method for predicting amount of corrosion in steel material, system for predicting amount of corrosion in steel material, program for predicting amount of corrosion in steel material, and method for proposing steel material
US8517600B2 (en) Deposition sensor based on differential heat transfer resistance
JP2018163144A (en) Design method of corrosion sensor and corrosion sensor
JP6631593B2 (en) Method of predicting corrosion of weathering steel and method of predicting corrosion of steel structures
Zajec et al. Corrosion monitoring of steel structure coating degradation
Kramer et al. Atmospheric corrosion measurements to improve understanding of galvanic corrosion of aircraft
JP2007039970A (en) Predicting method for rusting level of non-painted atmospheric corrosion-resistant steel bridge
JP7006718B2 (en) Corrosion amount prediction method and equipment and steel material selection method using this
Bastidas et al. A quantitative study of concrete-embedded steel corrosion using potentiostatic pulses
Koteš et al. Rapid tests of corrosion in corrosion chamber
Macha et al. Developing a likelihood-based modeling approach to predict atmospheric corrosion rates using corrosion sensor technologies
Rasoli et al. Study on evaluation of corrosion environment on steel bridges using inverse distance weighting method
Macha et al. Development of a methodology to predict atmospheric corrosion severity using corrosion sensor technologies
Cinitha et al. Strain monitoring of low carbon steel in a corrosive environment using fiber Bragg technology
Cleveland et al. Temperature Effects on Two-Cell Field Impedance Testing of Epoxy and Polysulfide-Modified Epoxy Coatings
Amadi et al. The influence of environmental acidification on the atmospheric corrosion of corrugated iron roof (zinc)
Kaltenbach et al. Testing of components for solar thermal collectors in respect of saline atmospheres
EP1709425A1 (en) System and method for corrosion maintenance scheduling
JP5008733B2 (en) Wet state estimation method, wet state estimation device, wire deterioration estimation method, and wire deterioration estimation system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20220425

TRDD Decision of grant or rejection written
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20230222

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20230307

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20230320

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7259815

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150