JPH08239777A

JPH08239777A - 電気防食用井戸構造電極装置

Info

Publication number: JPH08239777A
Application number: JP7066935A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Ishikawa; 光男石川; Yoshiaki Kanda; 慶昭神田; Atsushi Kobayashi; 厚史小林
Original assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Current assignee: Nippon Corrosion Engineering Co Ltd
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1995-03-01
Publication date: 1996-09-17

Abstract

(57)【要約】【目的】水素ガスが発生して爆発などを起こすことの
ない外部電源方式によって地中埋設物を電気防食する際
に用いられる井戸構造電極装置を提供する。【構成】下部に複数個の通電用貫通孔３を有する通電領
域と通電領域よりも上の通電用貫通孔のない非通電領域
からなる絶縁体によって構成された管状ケーシング２
と、この管状ケーシング２内に充填されたバックフィル
５ａと、通電領域のバックフィル内に埋設された少なく
とも１つの電気防食用電極４とから構成された電気防食
用井戸構造電極装置において、管状ケーシング２内の通
電領域よりも上の非通電領域に、さらに少なくとも１つ
の補助電極１０ａを埋設したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、水素ガスが発生して
爆発などを起こすことのない外部電源方式によって地中
埋設物を電気防食する際に用いられる井戸構造電極装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、外部電源方式によって各種タン
ク、基礎杭、ガス管、石油配管などの地中埋設物を電気
防食する際に用いられる電極装置として、図４の断面概
略図に示されるような井戸構造電極装置が提案されてい
る。

【０００３】この従来の井戸構造電極装置は、図示のよ
うに、下部に複数個の通電用貫通孔３を有する合成樹脂
などの絶縁体によって構成された管状ケーシング２と、
この管状ケーシング２内に装入された複数個の高珪素鋳
鉄製、黒鉛製、フェライト製、または金属酸化物製など
の電気防食用電極４と、電気防食用電極４を管状ケーシ
ング２の内側空間に埋設するように前記管状ケーシング
内に充填された炭素質材料粉末などの導電性充填材から
なるバックフィル５とで構成されている。

【０００４】この井戸構造電極装置は土中の所定位置に
穿設された穴１内に装入し、土中に穿設された穴１と井
戸構造電極装置の管状ケーシング２とで形成された空間
に、炭素質材料粉末などの導電性充填材からなる外側バ
ックフィル５ａを充填し、穴１内に井戸構造電極装置を
固定している。穴１内に装入された井戸構造電極装置の
管状ケーシング２の外径が穴１の外径とほぼ等しいとき
は外側バックフィル５ａの充填は必要がなく、図５に示
されるように、穴１に井戸構造電極装置が装入される。

【０００５】前記合成樹脂などの絶縁体によって構成さ
れた管状ケーシング２は下部に複数個の通電用貫通孔３
を有し、この複数個の通電用貫通孔３にはバックフィル
が詰まった状態にあるのでバックフィル５と外側バック
フィル５ａとは通電状態にある。この管状ケーシング２
の下部の複数個の通電用貫通孔３を有する領域を通電領
域と言い、また、管状ケーシング２の上部の通電用貫通
孔のない領域を非通電領域と言う。従来の井戸構造電極
装置では、図４および図５に示されるように、電気防食
用電極４は複数個の通電用貫通孔３を有する通電領域の
バックフィル５内に埋設されており、非通電領域のバッ
クフィル５内に埋設されてはいない。

【０００６】穴１内に固定された井戸構造電極装置の電
気防食用電極４のそれぞれから引き出された導線６が整
流器７の正極に結合され、整流器７の負極が各種タン
ク、基礎杭、ガス管、石油配管などの地中埋設物などの
被防食体Ａに結合され、被防食体Ａに防食電流を流すこ
とによって被防食体Ａを電気防食するようになってい
る。土中の所定位置に穿設された穴１内に井戸構造電極
装置を装入し設置した場合、通常、穴１の地表部分にマ
ンホール９が形成されており、このマンホール９は蓋１
１により密閉されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の井戸構造電極装
置を土中の所定位置に穿設された穴１内に装入設置し、
被防食体Ａの電気防食を続けると、蓋１１により密閉さ
れマンホール９内に水素ガスが溜まり、火気に触れて爆
発することがあった。

【０００８】一般に、ガス管、石油配管のような地中埋
設物を電気防食すると、整流器７の負極に接続された各
種タンク、基礎杭、ガス管、石油配管など地中埋設物の
被防食体Ａの表面からは水素ガスが発生するが、この水
素ガスは土中に拡散し、または大気中に放出されるため
に通常は爆発などの問題は生じない。一方、整流器７の
正極に結合された井戸構造電極装置は電気防食用電極
４、バックフィル５および外側バックフィル５ａが一体
となって全体が１本の陽極のような振る舞いをするた
め、井戸構造電極装置の表面からは酸素ガスや塩素ガス
が発生するが、水素ガスが発生することはないと考えら
れている。しかし、実際には井戸構造電極装置の上部に
設けたマンホール９内に水素ガスが検出されることがあ
り、前述のような爆発事故を起こすことがあった。

【０００９】そこで、井戸構造電極装置の上部に設けた
マンホール９内に水素ガスが発生するメカニズムを解明
すべく試験検討を行った結果、（ａ）炭素粒子からな
るバックフィル５および外側バックフィル５ａには隙間
が多く、見掛けの密度は１．２ｇ／ｃｍ²と小さく、さ
らに井戸構造電極装置への通電によりバックフィル５お
よび外側バックフィル５ａ内で酸素や塩素ガスが発生す
るために隙間が一層大きくなる。そのため、穴１周囲の
土砂が崩れると、その土砂８が外側バックフィル５ａ内
に入り込み、外側バックフィル５ａ内に入り込んだ土砂
は、通電用貫通孔３を通ってさらにバックフィル５に入
り込み、図４に示されるように、バックフィル５および
外側バックフィル５ａ内に分断層１２が形成され、この
分断層１２が電気防食用電極４の内でも最上段電極４ａ
より上の通電領域に形成されると、バックフィル５およ
び外側バックフィル５ａが電気的に上下に分断され、か
かる分断が起きると、分断層１２より上側のバックフィ
ル５１および分断層１２より上側の外側バックフィル５
１ａは局部的に陰極となり、そのため分断層１２より上
側の内側バックフィル５１および外側バックフィル５１
ａから水素ガスが発生し、発生した水素ガスの一部は上
昇し、井戸構造電極装置の上部に設けたマンホール９内
に水素ガスが溜まり、この溜まった水素ガスが火気に触
れて爆発する、（ｂ）外側バックフィル５ａのない図
５に示される井戸構造電極装置の場合は、前記分断層１
２は一層発生しやすく、さらに井戸構造電極装置を地下
水が横断している場合には、図４および図５に示される
分断層１２は一層形成されやすい、ということが分かっ
たのである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
かかる分断層１２の形成により水素ガスが発生し、発生
した水素ガスが上昇してマンホール９内に溜まり、この
溜まった水素ガスが火気に触れて爆発するという従来技
術の課題を解決すべく研究を行った結果、（１）図２
に示されるように、電気防食用電極４の最上段電極４ａ
より上の非通電領域のバックフィル５１および外側バッ
クフィル５１ａ内に、それぞれ少なくとも１つの補助電
極１０および１０ａを取り付け、この補助電極１０およ
び１０ａを整流器７の正極に結合すると、分断層１２が
形成されてもバックフィル５１および外側バックフィル
５１ａ内の水素ガスの発生はなくなる、（２）図３に
示されるように、外側バックフィル５ａを使用しない場
合は、電気防食用電極４の最上段電極４ａより上の非通
電領域のバックフィル５１のみに補助電極１０を取り付
けることことにより水素ガスの発生を防止することがで
きる、などの知見を得たのである。

【００１１】この発明は、かかる知見にもとづいてなさ
れたものであって、下部に複数個の通電用貫通孔を有す
る通電領域と通電領域よりも上の通電用貫通孔のない非
通電領域からなる絶縁体によって構成された管状ケーシ
ングと、この管状ケーシング内に充填されたバックフィ
ルと、通電領域のバックフィル内に埋設された少なくと
も１つの電気防食用電極とから構成された井戸構造電極
装置において、管状ケーシング内の通電領域よりも上の
非通電領域に、さらに少なくとも１つの補助電極を埋設
した電気防食用井戸構造電極装置、に特徴を有するもの
である。

【００１２】

【作用】この発明の電気防食用井戸構造電極装置につい
て、作用および構成を図面にもとずいてさらに具体的に
説明する。図１は、この発明の井戸構造電極装置の断面
図であり、この発明の井戸構造電極装置は、絶縁体によ
って構成され下部に複数個の通電用貫通孔３を有する通
電領域および上部に通電用貫通孔のない非通電領域を有
する絶縁体によって構成された管状ケーシング２と、こ
の管状ケーシング２内に充填された導電性充填材からな
るバックフィル５と、通電領域のバックフィル５内に埋
設された電気防食用電極４と、非通電領域のバックフィ
ル５１内に埋設された補助電極１０とから構成されてい
る。

【００１３】かかる構造のこの発明の井戸構造電極装置
を、図２に示されるように、穴１内に装入し、井戸構造
電極装置の管状ケーシング２と穴１の側壁とで構成され
た隙間に外側バックフィル５ａを充填して固定し、非通
電領域の外側バックフィル５１ａの内部にも補助電極１
０ａを埋設する。前記井戸構造電極装置の電気防食用電
極４、補助電極１０および補助電極１０ａのそれぞれか
ら引き出された導線６を整流器７の正極に結合し、整流
器７の負極を各種タンク、基礎杭、ガス管、石油配管な
どの地中埋設物などの被防食体Ａに結合し、穴１の地表
部分にマンホール９を設置し、このマンホール９は蓋１
１により密閉される。

【００１４】図２のように接続し、整流器７から直流電
流を通電すると、バックフィル５および外側バックフィ
ル５ａに土砂８が入り込んで分断層１２が形成され、分
断層１２によりバックフィル５および外側バックフィル
５ａが分断されても、非通電領域のバックフィル５１お
よび外側バックフィル５１ａは局部的に陰極となること
はなく、マンホール９内に水素ガスが溜まって爆発する
ことはない。

【００１５】図３は、図１のこの発明の井戸構造電極装
置を、井戸構造電極装置の外径とほぼ同じ内径を有する
か、井戸構造電極装置の管状ケーシング２と穴１の側壁
とで構成された隙間に土砂を充填して固定して使用する
状態を示す断面図である。この場合は、外側バックフィ
ル５ａはないから補助電極１０ａを埋設する必要もな
い。前記井戸構造電極装置の電気防食用電極４および補
助電極１０のそれぞれから引き出された導線６を整流器
７の正極に結合し、整流器７の負極を被防食体Ａに結合
して水素ガスの発生を防止することは図２と同じであ
る。

【００１６】電気防食用電極４、補助電極１０および１
０ａは、高珪素鋳鉄製電極、黒鉛製電極、フェライト製
電極、白金メッキチタン製電極または金属酸化物製電極
などを使用することができる。また、バックフィルは炭
素質材料粉末が主として使用される。

【００１７】

【実施例】

実施例１〜４、比較例１〜２および従来例１上部を通電用貫通孔の無い硬質塩化ビニル管、下部を通
電用貫通孔のある穴開け硬質塩化ビニル管で構成した管
状ケーシングの穴開け硬質塩化ビニル管内に、電気防食
用電極としてフェライト電極を設置し、管状ケーシング
内に炭素質材料粉末からなるバックフィルを充填した模
擬井戸構造電極装置を作製し、この模擬井戸構造電極装
置の管状ケーシングの上部の硬質塩化ビニル管と下部の
穴開け硬質塩化ビニル管の境界部のバックフィルを砂で
分断し、この分断した模擬井戸構造電極装置をドラム缶
内に設置し、周囲に砂を詰めて電解液を加えた。

【００１８】ドラム缶が陰極になるように接続し、かつ
フェライト電極が陽極になるように接続し、フェライト
電極に１Ａの直流電流を流し、２週間経過後に模擬井戸
構造電極装置の上部に設けたピットに溜まった水素ガス
濃度を測定し、その結果を表１に従来例１として示し
た。

【００１９】次に、ピットに溜まった水素ガスを排除
し、上部の硬質塩化ビニル管のバックフィル内部に補助
電極を埋設し、フェライト電極に１Ａの直流電流を流す
とともに、補助電極に対してもフェライト電極電流の１
％、２％、３％、５％、１０％、および２０％の直流電
流を流し、２週間経過後に模擬井戸構造電極装置の上部
に設けたピットに溜まった水素ガス濃度を測定し、その
結果を表１に実施例１〜４および比較例１〜２として示
した。

【００２０】

【表１】

【００２１】表１の従来例１に示されるように、補助電
極が無い場合はピットに水素ガス濃度：１．３％の水素
ガスが溜まるに対し、比較例１に示されるように、補助
電極を取り付け、補助電極にフェライト電極電流の１％
の電流を流すと、水素ガス濃度は１／１３に減少し、比
較例２に示されるように、補助電極にフェライト電極電
流の２％の電流を流すと、水素ガス濃度は１／２６に減
少し、さらに実施例１〜４に示されるように、３％以上
の電流を流すと、水素ガスは全く検出されないことがわ
かる。

【００２２】実施例５〜８、比較例３〜４および従来例
２フェライト電極に２Ａの直流電流を流す以外は実施例１
〜４、比較例１〜２および従来例１とまったく同様にし
て補助電極に対してもフェライト電極電流の０％、１
％、２％、３％、５％、１０％、および２０％の直流電
流を流し、２週間経過後に模擬井戸構造電極装置の上部
に設けたピットに溜まった水素ガス濃度を測定し、その
結果を表２にそれぞれ従来例２、比較例３〜４および実
施例５〜８として示した。

【００２３】

【表２】

【００２４】表２の従来例２に示されるように、補助電
極が無い場合はピットに水素ガス濃度：２．５％の水素
ガスが溜まるに対し、比較例３に示されるように、補助
電極を取り付け、補助電極にフェライト電極電流の１％
の電流を流すと、水素ガス濃度は１／１２．５に減少
し、比較例４に示されるように、補助電極にフェライト
電極電流の２％の電流を流すと、水素ガス濃度は１／２
５に減少し、さらに実施例５〜８に示されるように、３
％以上の電流を流すと、水素ガスは全く検出されないこ
とがわかる。

【００２５】上述のように、表１および表２に示される
結果から、フェライト電極電流の３％以上の電流を補助
電極から流すと、水素ガスは全く発生しなくなることが
分かる。

【００２６】実施例１５水素ガスの発生した実井戸構造電極装置を使用し、補助
電極の設置による水素ガス発生防止効果の確認試験を行
った。試験に用いた実井戸構造電極装置は図１の構造を
しており、全長が約１００ｍで図３に示されるように穴
の中に埋設され、実井戸構造電極装置の硬質塩化ビニル
管は、地下約６６ｍ〜９６ｍまでは多数の通電用貫通孔
を設けた管が使用されている。

【００２７】この、通電用貫通孔を設けた管の内側に
は、８本の電気防食用電極がほぼ等間隔で設置され、さ
らに硬質塩化ビニル管全体に渡って炭素質材料からなる
バックフィルが充填されていた。実井戸構造電極装置上
部のマンホールを密封し、電気防食用電極一本当り３Ａ
の防食電流を１か月間流したのち、マンホール内の水素
ガス濃度を測定したところ、水素ガス濃度は３．７％で
あった。

【００２８】次に、補助電極として、金属酸化物製電極
を硬質塩化ビニル管内のバックフィル内に地下５ｍの位
置に設置した。マンホールを密封し、電気防食用電極一
本当り３Ａの防食電流を流すと共に電気防食用電極一本
当り３Ａの電流の５％に相当する０．１５Ａの電流を補
助電極に流した。１か月経過後のマンホール内の水素ガ
ス濃度を測定したところ、水素ガス濃度は０％であっ
た。

【００２９】

【発明の効果】上述のように、この発明の電気防食用井
戸構造電極装置を使用すると、土砂が井戸構造電極装置
のバックフィル内に侵入し、バックフィルが最上段の電
気防食用電極よりも上の部分で分断されても、補助電極
を取り付け、補助電極から僅かな電流を流すことによ
り、分断されたバックフィルが陽極として働くため、水
素ガスがほとんどまたは全く発生せず、井戸構造電極装
置の上部に設置されたマンホール内の水素ガスは溜まら
ず、爆発を起こす恐れもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の電気防食用井戸構造電極装置の構造
を示す断面図である。

【図２】この発明の電気防食用井戸構造電極装置を穴に
設置した状態を示す断面図である。

【図３】この発明の電気防食用井戸構造電極装置を穴に
設置した状態を示す断面図である。

【図４】従来の電気防食用井戸構造電極装置を穴に設置
した状態を示す断面図である。

【図５】従来の電気防食用井戸構造電極装置を穴に設置
した状態を示す断面図である。

【符号の説明】１穴２管状ケーシング３通電用貫通孔４電気防食用電極４ａ最上段電極５バックフィル５ａ外側バックフィル６導線７整流器８土砂９マンホール１０補助電極１０ａ補助電極１１蓋１２分断層Ａ被防食体５１分断層１２より上側のバックフィル５１ａ分断層１２より上側の外側バックフィル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】下部に複数個の通電用貫通孔を有する通電
領域と通電領域よりも上の通電用貫通孔のない非通電領
域からなる絶縁体によって構成された管状ケーシング
と、この管状ケーシング内に充填されたバックフィル
と、通電領域のバックフィル内に埋設された少なくとも
１つの電気防食用電極とから構成された井戸構造電極装
置において、管状ケーシング内の通電領域よりも上の非通電領域に、
さらに少なくとも１つの補助電極を埋設したことを特徴
とする電気防食用井戸構造電極装置。