JPH0495867A - 地中埋設管の塗覆装欠陥面積の測定方法および測定装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は地中に埋設された金属管の塗覆装欠陥の面積を
測定する方法および装置に関する。

（従来技術） ガスや石油などを輸送する主要バイブラインの多くは地
中に埋設されているために土壌腐食や電食（電鉄軌条か
ら地中に漏れ出す直流電流に起因する腐食）を受は易い
、そこでこのような土壌腐食や電食な防止するために、
従来プラスチック製あるいは歴資質製の絶縁塗覆装で管
周りを覆うとともに、万一塗覆装に傷か付けられたり、
塗覆装の劣化か進んだ際の電食を防ぐために塗覆装欠陥
部に常に直流電流か流入している状態に保持する電気防
食か施されている。

このように電気防食を施した埋設管の腐食部（塗覆装欠
陥と呼ばれる）に対する防食効果が充分か否かを評価す
るためには、埋設管の塗覆装欠陥を地上から操作する必
要かあるが、従来塗覆装欠陥の探査方法として針電極法
およびピアソン法が知られている。

針電極法とは、埋設管に接地極から直流電流（迷走電流
との選別を容易にするため断続を繰り返す）を流し込み
、地表面の電位勾配（一定間隔を保った２地点間の電圧
）を測定しながら管路上を移動し、電位勾配が最大にな
る箇所が塗覆装欠陥であると判断する探査方法である。

一方ビアソン法も測定原理は針電極法と共通するが、直
流電流に代えて迷走電流と区別しやすい交流電流を埋設
管に接地極から流し込み、地表面の電位勾配をして交流
電圧応答を促えるものである（（社）腐食防食協会発行
の技術雑誌「防食技術ＪＶｏ１．２２、Ｎｏ、９、第３
８３頁参照）。

いずれの方法でも、塗覆装欠陥を見つけ出すたけであれ
ば充分である。

（発明が解決すべき課題） ところで塗覆装欠陥の防食効果は欠陥部の単位面積を流
れる防食電流が一定値以上であれば良好であると評価さ
れるが、上述した針電極法やピアソン法では塗覆装の面
積を電位勾配のピークの高さから定性的、相対的に推測
しているために大きな誤差を生ずることか多い。すなわ
ち、針電極法やピアソン法において得られる電位勾配の
ピークの高さは管の地表からの埋設深さや大口径の管て
は管の地表側か反対側かによって著しく異なるために、
それによって塗覆装欠陥の測定面積が影響を受け、正確
な塗覆装欠陥の面積が求めにくく、従って防食効果の評
価が正しくできないという問題かある。

本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、防食目
的で塗覆装が施された地中埋設金属管の塗覆装欠陥の面
積を正確に測定することを目的とする。

（課題を解決すべき手段） 上記目的を達成するために、本発明においては、塗覆装
を施して地中に埋設した金属管に交流電流を流し、塗覆
装欠陥周辺に生ずる交流電位分布を該周辺の地中に差し
込んだ複数の照合電極により検出し、その交流電位分布
を解析することにより塗覆装の欠陥面積を演算するよう
にした。また１本発明においては、この方法を実施する
ために、塗覆装を施して地中に埋設した金属管に交流電
流を流すための交流電源と、前記金属管の塗覆装欠陥の
周辺の地中に離間して差し込まれる複数の照合電極と、
該照合電極に切換え可能に接続される交流電圧計と、該
交流電圧計から出力される前記塗覆装欠陥周辺の交流電
位分布を解析して塗覆装欠陥の面積を演算する演算手段
とにより塗覆装欠陥の面積を測定する装置を構成した。

（作用） 埋設管の塗覆装欠陥の周辺に生ずる電位分布が照合電極
により検出され、その電位分布を解析することにより塗
覆装欠陥の面積を演算するようにした。

（実施例〉 以下本発明を図面に基づいて説明する。

第１図は本発明による塗覆装の欠陥面積の測定装置の概
略線図である。

図において、ｌは塗覆装置ａが施された金属製の地中埋
設管、２は埋設管１の塗覆装欠陥、３は埋設管１の塗覆
装欠陥２に地中から交流電流を流し込むための接地極（
電気防食用の流電陽極て代用することもできる）、４は
埋設管１と接地極３との間に一定レベルの交流電流を流
すための交流電源、５ａ、５ｂ、５ｃは埋設管ｌの塗覆
装欠陥２付近の地中に地上から差し込まれた３本の照合
電極であり、電極間の距離はたとえば５０ｃｍである。

６は各照合電極５ａ、５ｂ、５ｃと埋設管ｌとの間の交
流電圧応答を測定するための交流電圧計（特定の周波数
に対して選択性の高いロックイン・アンプが最適である
）、７は照合電極５ａ、５ｂ、５ｃをの接続を切り換え
るためのスキャナである。

なお、照合電極５ａ、５ｂ、５ｃは最低ても３本は必要
であり、塗覆装欠陥２から各照合電極５ａ、５ｂ、５ｃ
までの距離かそれぞれ異なるように接地する。この際照
合電極は、地表面による交流電場の乱れ、舗装のコンク
リートやアスファルト等の抵抗の不均一さに起因する誤
差を排除するだめに地中に差込み、土壌と充分接触する
ようにする。８は交流電圧計６からの出力を用いて後述
するような演算処理を行なうマイコン構成の演算回路、
９は演算回路８により演算された結果に基づいて最終結
果である塗覆装欠陥の面積と深さ位置を表示する表示器
である。

次に、上記測定装置を用いて本発明の測定方法を説明す
る。

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

この探査機の探査原理は埋設管に電流を流し、損傷した
欠陥から漏出する電流によって地表に生した電位変化を
特殊な受＠檄によって検出するもので、第２図にその一
例を示す。

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

こうして塗Ｎ装欠陥の位置がわかったら地上に目印をし
ておき、そこに約５０ｃｍ間隔で深さ５０ｃｍの細孔を
あけ、そこに３本の照合電極５ａ、５ｂ、５ｃを差し込
むとともに、スキャナ７および交流電圧計６をセットす
る（第１図参照） さて、ここで交流電源４により埋設管ｌと接地極３との
間にたとえば周波数２５５Ｈｚ程度の交流電流を流す。

各照合電極５ａ、５ｂ、５ｃと埋設管１との間に現われ
る交流電圧応答をスキャナ７て照合電極を切換えながら
交流電圧計６を用いて測定する。なおこの際、１本の基
準とする照合電極（たとえば５ａ）と埋設管１との間の
交流電圧応答だけを測定し、残りはその基準照合電極５
ａと照合電極５ｂ、５ｃとの間の交流電圧応答を測定し
、その測定値を補正して交流電位分布を算出する方が測
定・解析精度は高いものとなる。

このようにして得られた交流電位分布を以下に示す方法
で解析する。

いま土質か均一（土壌比抵抗ρが一定）で周辺に障害物
がなにもない土壌中に埋設された半径ｒの導電球に、無
限遠に埋設された無限大の接地極から交流電流ＩＡＣを
流したとき、この導電球の中心からしたけ離れた地点で
測定される交流電位ＥＡＣは次の式（１）て表わされる
。

ここて、この式を実際に存在する塗覆装欠陥に適用する
ために、塗覆装欠陥を同面積を有する半導電球面て近似
すると、塗覆装欠陥面積かＳのとき、Ｓとｒの関係は次
のように表わされる（星野九千著技術雑誌［防食技術Ｊ
　Ｖｏｌ、　１６、Ｎｏ。

２２参照）。

したかって、土質か均一で障害物の影響かなく、接地極
が塗覆装欠陥から光分離れているとき、照合電極５ａに
おける交流電位ＥＡＣ（５ａ）は次式（３）で表わされ
る。

また、第４図に示すように地中埋設管ｌの塗覆装欠陥２
と本発明で地中に差し込んだ照合電極５ａとの間の水平
方向距離をＸ　（５ａ）とし、照合電極５ａの接地深さ
をＤ　ＩＩＥＦ（５ａ　）　、塗覆装欠陥２の地表から
の深さをＤとすると、塗覆装欠陥２と照合電極５ａの先
端との距離Ｌ（５ａ）は。

次のような式（４）で表わされる。

Ｌ　（５ａ）＝　　Ｘ　（５ａ）”＋（Ｄ　　Ｄ　Ｒコ
５ａ））”　・−（４）したかって、式（１）は次のよ
うに変形できる。

・−（５） この式は、それぞれの照合電極について成立するもので
あるから、照合電極（５ｂ）についても同様の式が成り
立つ、その結果、これらの２式から塗覆装欠陥の面積Ｓ
について解くと以下の式か導かれる。

Ｓ＝ 同様に、照合電極５ｂ、照合電極５Ｃについても塗覆装
欠陥面積Ｓについて、以下の式か導かれる。

Ｓ＝ この２つの塗覆装欠陥面積Ｓを表わす式（６）および（
７）は、いずれも塗覆装欠陥の面積Ｓおよび塗覆装欠陥
の深さ位置りの二つの未知数からなる式であるから、こ
の連立方程式を解くことにより、塗覆装欠陥の深さ位１
１Ｄおよび塗覆装欠陥の面積Ｓが求められる。

なお、この連立方程式の解法として、横軸に塗覆装欠陥
の深さ位置Ｄ、縦軸（対数スケール）に塗覆装欠陥の面
積Ｓをとって第５図に示すようにプロットして曲線ヲ描
き、これらの２曲線の交点Ａの座標を解とする方法を用
いる。

本実施例においては、演算回路８内に式（６）および（
７）が予しめ書込まれており、照合電極５ａ、５ｂ、５
ｃについて交流電圧計６から得られる交流電位Ｅ　ＡＣ
（５ａ　）、Ｅｓｃ　（５ｂ　）＊Ｅｓｃ（５Ｃ）を代
入することにより塗覆装欠陥の面積Ｓおよび深さ位置り
の解か求められる。このようなマイコンを用いた連立方
程式の解法についてはすてに知られているのてこれ以上
説明をしない。

なお、解析精度を向上させるには、照合電極の接地本数
を増やし交流電位分布を詳細に測定し、複数の曲線の交
点の分布から塗覆装欠陥の深さ位置および面積の測定を
行う方法が有効である。

第６図は塗覆装欠陥の面積が予めわかっている塗覆装を
施した金属賃を地中に埋設し、地中に深さ７０ｃｍに差
し込んだ照合電極を用いて本発明の方法により塗覆装欠
陥の面積を推定した結果を示す０図の横軸が実際の欠陥
面積、縦軸が推測した欠陥面積である。この図から１本
発明による面積測定方法が高い精度の欠陥面積の推定を
可能とすることがわかる０図中、○印は欠陥の位置が埋
設管の地表に近い側、◇またはΔ印は欠陥の位置が管の
側面、０印は欠陥の位置が管の地表から違い側にある場
合をそれぞれ示す。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては、塗覆装を施し
た地中に埋設した金属管に交流電流を流し、塗覆装欠陥
周辺に生ずる交流電位分布を該周辺の地中に差し込んだ
複数の照合電極により検出し、その交流電位分布を解析
することにより塗覆装欠陥の面積を演算するようにした
ので、欠陥の深さ位置を反映、した欠陥の面積が求めら
れ、正確な面積測定値が得られる。従って本発明により
求められる欠陥面積を用いることにより地中埋設管の防
食効果を正しく評価することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による地中埋設管の塗覆装欠陥の面積測
定装置の概略線図、第２図は従来知られている移動式の
地中埋設管の塗覆装欠陥探査システムの概略線図、第３
図は第２図に示した塗覆装欠陥探査機から得られる探査
データの一例、第４図は本発明における塗覆装欠陥面積
の測定原理を説明するための図、第５図は本発明による
測定方法における交流電位分布の解析を説明するグラフ
、第６図は本発明による測定方法の効果を実証するため
のグラフである。 ｌ・・・地中埋設管、ｌａ・・・塗覆装、２・・・塗覆
装欠陥、３・・・接地極、４・・・交流電源、５ａ、５
ｂ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）塗覆装を施して地中に埋設した金属管に交流電流
   を流し、該金属管の塗覆装欠陥の周辺に生ずる交流電位
   分布を該塗覆装欠陥周辺の地中に差し込んだ複数の照合
   電極により検出し、その交流電位分布を解析することに
   よって塗覆装欠陥の面積を演算するようにしたことを特
   徴とする地中埋設管の塗覆装欠陥面積の測定方法。
2. （２）塗覆装を施して地中に埋設した金属管に交流電流
   を流すための交流電源と、前記金属管の塗覆装欠陥の周
   辺の地中に離間して差し込まれる複数の照合電極と、該
   照合電極に切換え可能に接続される交流電圧計と、該交
   流電圧計から出力される前記塗覆装欠陥周辺の交流電位
   分布を解析して塗覆装欠陥の面積を演算する演算手段と
   を有することを特徴とする地中埋設管の塗覆装欠陥面積
   の測定装置。