JP2008151696A - カソード防食管理方法及びカソード防食管理システム - Google Patents

Abstract

【課題】流電陽極方式によってカソード防食された防食対象に対して悪化したカソード防食状況を、メタルタッチの解消工事等の大がかりな工事を行うことなく速やかに改善する。
【解決手段】カソード防食管理方法及びカソード防食管理システムの構成において、設置されている流電陽極２をアノードとし防食対象１をカソードとする印加電圧可変の直流電源装置３と、直流電源装置３の電圧印加状態で、防食対象の対電解質電位を計測すると共に、流電陽極発生電流を計測する計測手段４と、計測手段４による計測データを演算処理する演算処理手段５とを備える。管対地電位Ｐ／Ｓは接続部１Ｂに先端が接続された電線Ｗ3を照合電極（飽和硫酸銅電極）６に直流電圧計４Ａを介して接続することによって計測される。
【選択図】図１

Description

本発明は、カソード防食管理方法及びカソード防食管理システムに関し、特に、流電陽極方式において悪化した防食状況を改善するためのカソード防食管理方法とそれを実行するためのカソード防食管理システムに関するものである。

土壌等の電解質中に存在する金属体の腐食を防止するためには、金属体表面と電解質とを隔絶することに加えて、金属体表面に電流（防食電流）を流入させてアノード反応を起こさせないようにする（金属体表面全体にカソード反応を起こさせる）カソード防食法が最も有効な方法であることが知られている。

現在、土壌埋設パイプラインに対して行われているカソード防食法には、流電陽極方式と外部電源方式がある。外部電源方式は、土壌中に設置した電極（アノード）と防食対象（カソード）との間に直流電源装置を接続して電圧を与え、電極から土壌を介して防食対象に直流電流を流入させて腐食を防止する方法であり、特に、高抵抗率塗覆装で表面を覆われたパイプラインのカソード防食に有効である。

一方、流電陽極方式は、防食対象よりも腐食電位がマイナスの金属を、アノード（流電陽極）として、これを防食対象と電線で結び、流電陽極と防食対象間の異種金属電池作用によって流電陽極から発生する電流（流電陽極発生電流）を、防食電流として防食対象へ流入させて腐食を防止する方法である。この流電陽極方式は、経年変化に伴ってパイプラインの表面と電解質とが接触状態になっている歴青質塗覆装（アスファルト塗覆装など）が施されたパイプラインのカソード防食に多く採用されている。一般に、土壌に埋設された鋼製の歴青質塗覆装パイプラインに対しては流電陽極としてＭｇ陽極が用いられることが多い。

この流電陽極方式によるカソード防食方法では、パイプラインの金属体表面と電解質に接触する照合電極によって計測される電位差（管対地電位）を計測し、これが防食電位（例えば、飽和硫酸銅電極（ＣＳＥ）基準で−１２００ｍＶ_CSE）以下になるように流電陽極発生電流Ｉ₀を設定している。そして、材質と質量によって決定される流電陽極の有効電気容量Ｍ（ｍＡ・year）を、設定した流電陽極発生電流Ｉ₀と耐用年数Ｙによって、Ｍ＝Ｉ₀×Ｙで設定している。

設置された流電陽極は発生電流が生じなくなったところで寿命が尽きることになり交換を余儀なくされるが、流電陽極を設置後に流電陽極発生電流をモニタリングすると共に、このモニタリング値と予め設定されている流電陽極の有効電気容量から流電陽極の消耗度を演算して残存容量を求め、この残存容量から流電陽極の残存機能日数又は時間を演算することができる（下記特許文献１参照）。

特開平７−２９４４７９号公報

流電陽極方式によってカソード防食されている電解質中の防食対象に他の金属体が電気的に接触した場合（これをメタルタッチという）、流電陽極からの発生電流は大半が低接地の他の金属体に流入することになって、防食対象の対電解質電位が防食電位よりプラスよりの値になる事態が生じることがある。流電陽極方式によってカソード防食されている防食対象が土壌埋設パイプラインの場合には、パイプライン敷設後の経年変化でパイプラインが沈下等によって他埋設金属構造物とメタルタッチすると、流電陽極発生電流は低接地の他埋設金属構造物に流入するので、防食対象パイプラインの所要防食電流を満足しなくなる防食状況の悪化が生じることがある。

特に、埋設金属構造物が輻輳している都市部に埋設されている歴青質塗覆装パイプラインは、元々水平方向に長いというパイプライン自体の特性の上に、塗覆装に浸透した水によって、塗覆装を介した接触であっても電気的に導通してしまうので、メタルタッチによる防食電流不足リスクが高いものと言える。また、流電陽極方式は、流電陽極と防食対象の対電解質電位差を駆動力として防食対象をカソード防食するものであるから、一旦流電陽極発生電流が所要防食電流を満足しなくなると、防食対象は腐食状態の継続を余儀なくされる。

一方、１年に１回等の定期点検時に、防食対象の対電解質電位が防食電位よりプラスよりの値になっている防食状況の悪化が確認されたとしても、メタルタッチ等の直接的な原因は即座に解消できない場合が多い。特に、土壌埋設パイプラインを防食対象とする場合には、メタルタッチの解消には、メタルタッチ構造物所有者間及び道路管理者との協議、道路掘削後のメタルタッチ解消工事などを伴うため、即座の対応が極めて困難であるか不可能であり、計画的な対応に成らざるを得ない。したがって、即座にメタルタッチの解消工事を行わなくても、悪化した防食状況を改善することができる防食管理方法が必要になる。

流電陽極方式によってカソード防食された防食対象の防食状況を改善する対策としては、流電陽極と防食対象と間に負荷電源を設け、直流電源電圧の印加によって流電陽極発生電流を増大させることが考えられる。

しかしながら、闇雲に電圧を印加しただけでは防食状況を改善するために必要な最小限の印加電圧を求めることができないだけでなく、増大させた流電陽極発生電流でその後流電陽極の残存寿命がどの程度短くなるかも分からない問題がある。更に、既に残存寿命が近い流電陽極の場合には、いくら電圧を印加しても所要防食電流が得られない場合があり、単に従来技術で計算された予測寿命と埋設年数との比較だけでは、現状の流電陽極に改善能力があるか否かが分からない問題がある。また、土壌埋設パイプラインでは、定期点検で防食状況の確認を行うことが一般になされているが、単に防食状況の確認を行うだけの定期点検では、定期点検の現場で防食状況の悪化が確認された場合であっても、現場対応でその後の管理対策を速やかに計画できないという問題がある。

本発明は、このような事情に対処することを課題とするものであって、流電陽極方式によってカソード防食された防食対象に対して悪化したカソード防食状況を、メタルタッチの解消工事等の大がかりな工事を行うことなく速やかに改善すること、その改善に際して、最適な設定条件を速やかに決定できるとともに、決定された条件後の流電陽極残存寿命を速やかに把握できること、現状の設置されている流電陽極に防食状況の改善能力があるか否かの把握を速やかに行うことができること、土壌埋設パイプラインの定期点検時に現場対応でその後の管理対策を速やかに計画することができること、等が本発明の目的である。

このような目的を達成するための本発明は、以下の特徴を有する。

一つには、流電陽極方式によってカソード防食されている防食対象に対して、悪化した防食状況を改善するためのカソード防食管理方法において、設置されている流電陽極をアノードとし防食対象をカソードとする印加電圧可変の直流電源装置を接続する接続工程と、前記直流電源装置の印加電圧を増加させながら、防食対象の対電解質電位のマイナスシフト状態を計測すると共に、流電陽極発生電流のプラスシフト状態を計測する計測工程と、前記計測工程での計測データから、印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト関係式と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト関係式とを求め、前記マイナスシフト関係式によって防食対象の対電解質電位が防食電位よりマイナス側になる設定印加電圧を求め、前記プラスシフト関係式によって前記設定印加電圧によって発生する流電陽極発生電流を求める演算工程と、前記演算工程で求めた流電陽極発生電流によって、前記設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命を予測する残存寿命予測工程と、を有することを特徴とする。

また、流電陽極方式によってカソード防食されている防食対象に対して、悪化した防食状況を改善するためのカソード防食管理システムにおいて、設置されている流電陽極をアノードとし防食対象をカソードとする印加電圧可変の直流電源装置と、前記直流電源装置の電圧印加状態で、防食対象の対電解質電位を計測すると共に、流電陽極発生電流を計測する計測手段と、前記計測手段による計測データを演算処理する演算処理手段と、を備え、前記演算処理手段は、前記直流電源装置による印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト関係式と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト関係式とを求める関係式設定手段と、前記マイナスシフト関係式によって防食対象の対電解質電位が防食電位よりマイナス側になる設定印加電圧を求める設定印加電圧演算手段と、前記プラスシフト関係式によって前記設定印加電圧によって発生する流電陽極発生電流を求める流電陽極発生電流演算手段と、前記流電陽極発生電流演算手段によって求められた流電陽極発生電流によって、前記設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命を予測する残存寿命予測手段と、を備えることを特徴とする。

また、前記カソード防食管理方法又はシステムにおいて、下記式（１）によって前記設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命Ｌ_R（year）を予測することを特徴とする。

また、前記カソード防食管理方法又はシステムにおいて、前記計測工程又は前記計測手段での計測データから、印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト勾配と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト勾配とを求め、前記マイナスシフト勾配と前記プラスシフト勾配とによって、設置されている流電陽極の防食状況改善能力を判定することを特徴とする。

このような特徴を有する本発明のカソード防食管理方法又はシステムによると、流電陽極方式によってカソード防食された防食対象に対して悪化したカソード防食状況を、メタルタッチの解消工事等の大がかりな工事を行うことなく速やかに改善することができる。また、その改善に際して、最適な設定条件を速やかに決定できるとともに、決定された条件後の流電陽極残存寿命を速やかに把握できることができる。そして、現状の設置されている流電陽極に防食状況の改善能力があるか否かの把握を速やかに行うことができる。更には、土壌埋設パイプラインの定期点検時に現場対応でその後の管理対策を速やかに計画することができる。

以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の説明では、防食対象として土壌に埋設されている歴青質塗覆装パイプラインを例に挙げて説明するが、本発明の実施形態における防食対象は、これに限定されるものではなく、土壌，海洋等の全ての電解質中に設置されて流電陽極方式によってカソード防食がなされている全ての防食対象を含むものである。しかしながら、前述したようなメタルタッチ解消工事の困難さ等を考えると、土壌埋設パイプラインを防食対象とする場合に非常に有効な発明であることは言うまでもない。

図１は、本発明の実施形態に係るカソード防食管理方法及びカソード防食管理システムを説明するための説明図（システム構成図）である。防食対象であるパイプライン１はアスファルト等の歴青質塗覆装１Ａが表面に施されており、このパイプライン１の表面には接続部１Ｂが設けられている。このパイプライン１が流電陽極方式によってカソード防食されている状況というのは、接続部１Ｂに先端が接続された電線Ｗ₁とパイプライン１の周辺に設置された流電陽極（例えば、Ｍｇ流電陽極）２に先端が接続された電線Ｗ₂がターミナルボックスＴ_B内に引き出されており、この電線Ｗ₁と電線Ｗ₂とを接続することで、パイプライン１の対電解質電位と流電陽極２（表面がバックフィル２Ａで覆われている）の対電解質電位との電位差を駆動力として流電陽極２のアノード反応を起こさせ、流電陽極２から発生した電流（流電陽極発生電流）Ｉをパイプライン１の防食電流Ｉ_Cとしている状況である。

このように流電陽極方式によってカソード防食されている防食対象に対して、悪化した防食状況を改善するために設けられるカソード防食システムは、設置されている流電陽極２をアノードとし防食対象のパイプライン１をカソードとする印加電圧可変の直流電源装置３と、直流電源装置３の電圧印加状態で、パイプライン１の対電解質電位（管対地電位）を計測すると共に、流電陽極発生電流を計測する計測手段４と、計測手段４による計測データを演算処理する演算処理手段５とを備える。管対地電位Ｐ／Ｓは接続部１Ｂに先端が接続された電線Ｗ₃を照合電極（飽和硫酸銅電極）６に直流電圧計４Ａを介して接続することによって計測される。

演算処理手段５は、直流電源装置３による印加電圧Ｅの増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト関係式と、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト関係式とを求める関係式設定手段５Ａと、マイナスシフト関係式によって防食対象の対電解質電位（管対地電位Ｐ／Ｓ）が防食電位よりマイナス側になる設定印加電圧Ｅ_Sを求める設定印加電圧演算手段５Ｂと、プラスシフト関係式によって設定印加電圧Ｅ_Sによって発生する流電陽極発生電流Ｉ_Sを求める流電陽極発生電流演算手段５Ｃと、流電陽極発生電流演算手段５Ｃによって求められた流電陽極発生電流Ｉ_Sによって、設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命Ｌ_Rを予測する流電陽極残存寿命予測手段５Ｄを備える。

また、演算処理手段５は、必要に応じて、直流電源装置３による印加電圧Ｅの増加に対する防食対象の対電解質電位（管対地電位Ｐ／Ｓ）のマイナスシフト勾配と、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト勾配とを求め、マイナスシフト勾配Δｍとプラスシフト勾配Δｐとによって、設置されている流電陽極２に防食状況改善能力があるか否かを判定する防食状況改善能力判定手段５Ｅを備える。

直流電源装置３は、直流電池３Ａと可変抵抗３Ｂ或いは交流電源と整流器，変圧器等からなるものを用いることができ、ターミナルボックスＴ_Bに引き込まれた電線Ｗ₁の端部に直流電源のマイナス側、電線Ｗ₂の端部に直流電源のプラス側を接続し、パイプライン１と流電陽極２間の印加電圧を可変調節することができるものである。演算処理手段５からの制御出力信号によって印加電圧Ｅを可変調節するようにしてもよい。

計測手段４は、ターミナルボックスＴ_B内に設けられ、照合電極（例えば、飽和硫酸銅電極）６とパイプライン１の接続部１Ｂとに接続された電線Ｗ₃に直流電圧計４Ａを設置し、流電陽極２と直流電源装置３とを接続する電線Ｗ₂間に直流電流計４Ｂを接続したものである。直流電圧計４Ａ及び直流電流計４Ｂの計測データは演算処理手段５に取り込むことができるようになっている。

演算処理手段５は、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）等の演算処理装置によって構成することができ、その演算処理機能（演算処理プログラム）として、関係式設定手段５Ａ、設定印加電圧演算手段５Ｂ、流電陽極発生電流演算手段５Ｃ、流電陽極残存寿命予測手段５Ｄが組み込まれている。

このようなシステム構成によって実行されるカソード防食管理方法を前述した演算処理手段における各機能の詳細と共に説明する。図２は、本発明の実施形態に係るカソード防食管理方法の概略フローを示した説明図である。本発明の実施形態に係るカソード防食管理方法は、防食対象のパイプライン１に対して、定期点検時に管対地電位Ｐ／Ｓがカソード防食基準に不合格であることが確認され、しかも管対地電位Ｐ／Ｓが防食電位よりプラスよりの値になっている場合に実行される。

先ずは、電線Ｗ₁，Ｗ₂に直流電源装置３を接続する（Ｓ１：接続工程）。そして、直流電源装置３の印加電圧Ｅを逐次増加させながら、パイプライン１の管対地電位Ｐ／Ｓを直流電圧計４Ａで計測し、流電陽極発生電流Ｉを直流電流計４Ｂで計測する（Ｓ２：計測工程）。この際、印加電圧Ｅの増加によって、管対地電位Ｐ／Ｓはマイナス側にシフトし、流電陽極発生電流Ｉはプラス側にシフトするので、逐次調節した印加電圧Ｅ_n1，Ｅ_n2，Ｅ_n3，…に対応して計測された管対地電位Ｐ／Ｓ_n1，Ｐ／Ｓ_n2，Ｐ／Ｓ_n3，…と流電陽極発生電流ＩＩ_n1，Ｉ_n2，Ｉ_n3，…とにより、管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト状態と流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト状態が計測されることになる。

計測データ（Ｐ／Ｓ_n1，Ｐ／Ｓ_n2，Ｐ／Ｓ_n3，…），（Ｉ_n1，Ｉ_n2，Ｉ_n3，…）は演算処理手段５に送られ、調節された印加電圧Ｅ_n1，Ｅ_n2，Ｅ_n3，…と共に演算処理が行われる（Ｓ３：演算処理工程）。

ここでは、先ず、（Ｅ_n1，Ｅ_n2，Ｅ_n3，…）と（Ｐ／Ｓ_n1，Ｐ／Ｓ_n2，Ｐ／Ｓ_n3，…）とから回帰直線：｛Ｐ／Ｓ｝＝ａ₁・｛Ｅ｝＋ｂ₁を求め（ａ₁は回帰係数、ｂ₁は定数項）、これを印加電圧Ｅの増加に対する管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト関係式とする。更に、（Ｅ_n1，Ｅ_n2，Ｅ_n3，…）と（Ｉ_n1，Ｉ_n2，Ｉ_n3，…）とから回帰直線：｛Ｉ｝＝ａ₂・｛Ｅ｝＋ｂ₂を求め（ａ₂は回帰係数、ｂ₂は定数項）、これを印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト関係式とする。印加電圧Ｅと管対地電位Ｐ／Ｓとの関係、印加電圧Ｅと流電陽極発生電流Ｉとの関係は、理論上直線関係にあるので、高い相関係数の回帰直線を得ることができる。

そして、管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト関係式｛Ｐ／Ｓ｝＝ａ₁・｛Ｅ｝＋ｂ₁にα・Ｐ／Ｓ_C（Ｐ／Ｓ_C：防食電位，α：安全係数）を代入し、設定電圧Ｅ_Sを、Ｅ_S＝（α・Ｐ／Ｓ_C−ｂ₁）／ａ₁によって求める。更に、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト関係式｛Ｉ｝＝ａ₂・｛Ｅ｝＋ｂ₂に、求めた設定電圧Ｅ_Sを代入して、設定印加電圧Ｅ_Sに対する流電陽極発生電流Ｉ_Sを、Ｉ_S＝ａ₂・Ｅ_S＋ｂ₂によって求める。

この際、設定印加電圧Ｅ_S及び設定印加電圧Ｅ_Sに対する流電陽極発生電流Ｉ_Sを求める前に、計測データ（Ｐ／Ｓ_n1，Ｐ／Ｓ_n2，Ｐ／Ｓ_n3，…），（Ｉ_n1，Ｉ_n2，Ｉ_n3，…）によって、設置されている流電陽極２に防食状況改善能力があるか否かの判定を行うことができる（Ｓ５：防食状況改善能力判定工程）。

計測データ（Ｐ／Ｓ_n1，Ｐ／Ｓ_n2，Ｐ／Ｓ_n3，…），（Ｉ_n1，Ｉ_n2，Ｉ_n3，…）から求めた回帰直線：｛Ｐ／Ｓ｝＝ａ₁・｛Ｅ｝＋ｂ₁及び｛Ｉ｝＝ａ₂・｛Ｅ｝＋ｂ₂の各回帰係数ａ₁，ａ₂は、それぞれ、印加電圧Ｅの増加に対する管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト勾配Δｍと、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト勾配Δｐになる。このマイナスシフト勾配Δｍとプラスシフト勾配Δｐが最低基準値Δｍ_min，Δｐ_minより大きいか否かによって、設置されている流電陽極２に防食状況改善能力があるか否か、すなわち、印加電圧Ｅを増加させた場合に管対地電位Ｐ／Ｓを防食電位以下にし、流電陽極発生電流Ｉを所要防食電流以上にすることができるか否かを判定することができる。

ここでの最低基準値Δｍ_min，Δｐ_minは、印加電圧Ｅ負荷前の管対地電位Ｐ／Ｓ₁，印加電圧Ｅ負荷前の平均流電陽極発生電流Ｉ₁，防食電位Ｐ／Ｓ_C，印加電圧調整可能範囲Ｆ等によって設定することができる。

最後に、演算工程Ｓ３で求めた流電陽極発生電流Ｉ_Sによって、設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命Ｌ_R（year）を予測する（Ｓ４：流電陽極残存寿命予測工程）。この流電陽極残存寿命Ｌ_Rは下記式（１）による。

設定印加電圧Ｅ_Sの負荷後に式（１）によって流電陽極残存寿命Ｌ_Rが予測可能な理由は、パイプライン１の表面は化学的に安定しており、設定印加電圧Ｅ_Sの負荷後にカソード分極が大きく進行することがないからである。歴青質塗覆装のパイプライン１は、錆び層を含む酸化層の影響で酸化還元反応が起こり難い状態になっており、印加電圧付加後に管対地電位Ｐ／Ｓが大きく低下することがない。よって、流電陽極発生電流Ｉ_Sがほぼ一定値で継続するものと考えて、式（１）により簡易に流電陽極残存寿命Ｌ_Rを求めることができる。

このようなカソード防食管理システム及びカソード防食管理方法によると、定期点検等の現場において、防食対象であるパイプライン１のカソード防食状況が悪化していることが確認された場合には、接続工程Ｓ１，計測工程Ｓ２を実行し、得られた計測データに基づいて演算工程Ｓ３を実行することで、簡易且つ速やかに悪化した防食状況を改善できる設定印加電圧Ｅ_Sを求めることができる。したがって、即座にメタルタッチ解消工事等の大がかりな工事を行うことなく、確実に悪化した防食状況を改善することができる。

また、設定印加電圧Ｅ_Sを負荷することで、流電陽極発生電流の増大によって設置されている流電陽極２の寿命は当初予測寿命より短くなるが、その際の流電陽極残存寿命Ｌ_Rを流電陽極残存寿命予測工程Ｓ４によって速やかに求めることができるので、流電陽極２の寿命に応じたその後の対応を速やかに計画することが可能になる。

更には、当初予測した流電陽極の寿命と埋設年数から既に寿命が近い流電陽極２の場合には、いくら印加電圧Ｅを増大させても所要防食電流が得られず、管対地電位Ｐ／Ｓを防食電位よりマイナスよりの値にシフトできない場合があり、単に従来技術の予測寿命と埋設年数との比較だけでは、現状の流電陽極に改善能力があるか否かが分からない場合があるが、防食状況改善能力判定工程Ｓ５を実行することによって、改善能力があるか否かを定量的に知ることができ、設置された流電陽極２を無駄なく有効利用することができる。また、改善能力が無いと判断された場合には速やかに取り替え等の対策を計画することができる。この際、改善能力が無いと判断された場合に、流電陽極２の接地抵抗を別途計測し、例えば１ｋΩ以上であれば、流電陽極はその機能を発揮できないものと判断する。

印加電圧Ｅの増加に対する管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト勾配Δｍと、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト勾配Δｐによる改善能力の判定は、既設の流電陽極２が十分に機能を発揮できるものであることを定量的に把握することができるので、異なる設置箇所の流電陽極２の能力を定量的に比較することができることになり、異なる設置箇所の流電陽極２に対しての対策優先順位付けが可能になる。

以下に、本発明の実施例を説明する。図３は実施例の説明図であって、前述した印加電圧Ｅの増加に対する管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト関係式と、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト関係式の具体例を示したグラフである。

流電陽極方式によりカソード防食されたパイプラインが、埋設２４年経過時点で管対地電位が防食電位（ここでは、−１２００ｍＶ_CSEとする、なお、以下電位は飽和硫酸銅電極（ＣＳＥ）基準で示す）以下にならなくなり、カソード防食基準に不合格となった場合を示している。なお、このパイプラインは直流干渉リスク及び交流腐食リスクがないことを別途確認している。

［実施例条件］
パイプ口径：３００ｍｍ
塗覆装：アスファルトジュート
埋設年数：２４年
流電陽極：有効電気容量２７６０ｍＡ・yearのＭｇ陽極１本

［埋設２４年経過時点の計測結果］
管対地電位：−６５０ｍＶ_CSE
Ｍｇ陽極発生電流：３０ｍＡ
Ｍｇ陽極対地電位：−１５００ｍＶ_CSE
防食対象パイプラインの接地抵抗：０．８Ω
Ｍｇ陽極の接地抵抗：２０．０Ω

埋設２４年経過時点においては、管対地電位が−６５０ｍＶ_CSEと防食電位である−１２００ｍＶ_CSEに５５０ｍＶカソード分極量が不足していた。そこで、前述した直流電源装置によって印加電圧Ｅを増加させて計測工程，演算工程を実行し、印加電圧Ｅの増加に対する管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト関係式と、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト関係式を図３に示すように求めた。

図示のように、印加電圧Ｅと管対地電位Ｐ／Ｓとの関係は、相関係数−０．９９９の高い負相関が得られ、印加電圧ＥとＭｇ陽極発生電流Ｉとの関係は、相関係数１．０００と理論を裏付ける結果が得られた。管対地電位Ｐ／Ｓが防食電位Ｐ／Ｓ_Cである−１２００ｍＶ_CSEになる設定印加電圧Ｅ_Sは５．８Ｖとなる。この設定印加電圧Ｅ_S負荷時のＭｇ陽極発生電流は２３８ｍＡとなる。

この結果から、式（１）によって流電陽極残存寿命Ｌ_Rを予測すると、下記式のとおりになる。

よって、Ｍｇ陽極の残存寿命は約８年であることが分かった。８年以内にメタルタッチ等の詳細調査を行い、改善対策を講じることになる。改善対策を講じるまでは、直流電源装置によりＭｇ陽極発生電流を増加させ、カソード防食基準に合格の状態を維持するようにする。なお、ここでは、Ｍｇ陽極が直流電源装置により所要防食電流を満足し、この状態において流電陽極がある程度の残存寿命を有していることを前提としている。直流電源装置の内蔵電池は、定期点検の周期（例えば１回／年）のタイミングで交換する設計を考える。

図４は、パイプラインの定期点検から本発明のカソード防食管理方法を実行するための具体的な対処フロー図である。

先ず、定期点検時に管対地電位Ｐ／Ｓを計測し（Ｓ１０）、この管対地電位Ｐ／Ｓがカソード防食基準に合格しているか否かの判定を行う（Ｓ１１）。これがカソード防食基準に合格していれば、対策措置は不要であるから、引き続き定期点検の実施を継続する（Ｓ１１Ａ）。

前述の判定で、カソード防食基準に合格していない場合には、パイプラインルートの管対地電位Ｐ／Ｓのプロフィールにプラスよりのシフトがあるか否かの判定を行う（Ｓ１２）。この判定でシフトが無い場合には、カソード防食基準に合格しない理由を究明するために詳細調査を行い、その調査結果に基づいて改善工事を行う（Ｓ１２Ａ）。

管対地電位のプロフィールにプラスよりのシフトがあるか否かの判定でシフトがある場合には、前述の接続工程Ｓ１，計測工程Ｓ２，演算工程Ｓ３を実行し、前述した印加電圧Ｅの増加に対する管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト関係式と、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト関係式とを求める（Ｓ１３）。

そして、印加電圧Ｅ負荷によって管対地電位Ｐ／Ｓが防食電位を達成したか、Ｍｇ陽極発生電流Ｉが所要防食電流に達したかを確認し（Ｓ１４）、これらが達成しない場合は、流電陽極に改善能力が無いと見なして、他の改善工事を実施し（Ｓ１４Ａ）、これらが共に達成された場合には、設定印加電圧Ｅ_Sを決定すると共に、Ｍｇ陽極残存寿命の予測を行う（Ｓ１５）。その後は、引き続き定期点検時に管対地電位を計測し、カソード防食基準との照査を行う。

本発明の実施形態に係るカソード防食管理方法及びカソード防食管理システムを説明するための説明図（システム構成図）である。 本発明の実施形態に係るカソード防食管理方法を説明するための説明図（概略工程フロー）である。 本発明の実施例の説明図であって、前述した印加電圧Ｅの増加に対する管対地電位Ｐ／Ｓのマイナスシフト関係式と、印加電圧Ｅの増加に対する流電陽極発生電流Ｉのプラスシフト関係式の具体例を示したグラフである。 パイプラインの定期点検から本発明のカソード防食管理方法を実行するための具体的な対処フロー図である。

符号の説明

１ パイプライン
１Ａ 歴青質塗覆装
２ 流電陽極
２Ａ バックフィル
３ 直流電源装置
３Ａ 直流電池
３Ｂ 可変抵抗
４ 計測手段
４Ａ 直流電圧計
４Ｂ 直流電流計
５ 演算処理手段
５Ａ 関係式設定手段
５Ｂ 設定印加電圧演算手段
５Ｃ 流電陽極発生電流演算手段
５Ｄ 流電陽極残存寿命予測手段
５Ｅ 防食状況改善能力判定手段
６ 照合電極（飽和硫酸銅電極）
Ｗ₁，Ｗ₂，Ｗ₃ 電線
Ｉ 流電陽極発生電流
Ｉ_C 防食電流
Ｔ_B ターミナルボックス

Claims (8)

1. 流電陽極方式によってカソード防食されている防食対象に対して、悪化した防食状況を改善するためのカソード防食管理方法において、
   設置されている流電陽極をアノードとし防食対象をカソードとする印加電圧可変の直流電源装置を接続する接続工程と、
   前記直流電源装置の印加電圧を増加させながら、防食対象の対電解質電位のマイナスシフト状態を計測すると共に、流電陽極発生電流のプラスシフト状態を計測する計測工程と、
   前記計測工程での計測データから、印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト関係式と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト関係式とを求め、前記マイナスシフト関係式によって防食対象の対電解質電位が防食電位よりマイナス側になる設定印加電圧を求め、前記プラスシフト関係式によって前記設定印加電圧によって発生する流電陽極発生電流を求める演算工程と、
   前記演算工程で求めた流電陽極発生電流によって、前記設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命を予測する残存寿命予測工程と、
   を有することを特徴とするカソード防食管理方法。
2. 前記残存寿命予測工程では、下記式（１）によって前記設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命Ｌ_R（year）を予測することを特徴とする請求項１に記載のカソード防食管理方法。
   Ｌ_R＝（Ｍａ−Ｉ₁・Ｙ_E）／Ｉ_S …（１）
   ここで、Ｍａ：流電陽極の有効電気容量（ｍＡ・year）
   Ｉ₁：印加電圧負荷前の平均流電陽極発生電流（ｍＡ）
   Ｙ_E：流電陽極設置年数（year）
   Ｉ_S：設定印加電圧によって発生する流電陽極発生電流（ｍＡ）
3. 前記計測工程での計測データから、印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト勾配と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト勾配とを求め、前記マイナスシフト勾配と前記プラスシフト勾配とによって、設置されている流電陽極の防食状況改善能力を判定する判定工程を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載のカソード防食管理方法。
4. 前記防食対象は、土壌に埋設された歴青質塗覆装パイプラインであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のカソード防食管理方法。
5. 流電陽極方式によってカソード防食されている防食対象に対して、悪化した防食状況を改善するためのカソード防食管理方法において、
   設置されている流電陽極をアノードとし防食対象をカソードとする印加電圧可変の直流電源装置を接続する接続工程と、
   前記直流電源装置の印加電圧を増加させながら、防食対象の対電解質電位のマイナスシフト状態を計測すると共に、流電陽極発生電流のプラスシフト状態を計測する計測工程と、
   前記計測工程での計測データから、印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト勾配と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト勾配とを求め、前記マイナスシフト勾配と前記プラスシフト勾配とによって、設置されている流電陽極の防食状況改善能力を判定する判定工程と、
   を有することを特徴とするカソード防食管理方法。
6. 流電陽極方式によってカソード防食されている防食対象に対して、悪化した防食状況を改善するためのカソード防食管理システムにおいて、
   設置されている流電陽極をアノードとし防食対象をカソードとする印加電圧可変の直流電源装置と、
   前記直流電源装置の電圧印加状態で、防食対象の対電解質電位を計測すると共に、流電陽極発生電流を計測する計測手段と、
   前記計測手段による計測データを演算処理する演算処理手段と、を備え、
   前記演算処理手段は、
   前記直流電源装置による印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト関係式と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト関係式とを求める関係式設定手段と、
   前記マイナスシフト関係式によって防食対象の対電解質電位が防食電位よりマイナス側になる設定印加電圧を求める設定印加電圧演算手段と、
   前記プラスシフト関係式によって前記設定印加電圧によって発生する流電陽極発生電流を求める流電陽極発生電流演算手段と、
   前記流電陽極発生電流演算手段によって求められた流電陽極発生電流によって、前記設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命を予測する残存寿命予測手段と、を備えることを特徴とするカソード防食管理システム。
7. 前記残存寿命予測手段では、下記式（１）によって前記設定印加電圧負荷後の流電陽極残存寿命Ｌ_R（year）を予測することを特徴とする請求項６に記載のカソード防食管理システム。
   Ｌ_R＝（Ｍａ−Ｉ₁・Ｙ_E）／Ｉ_S …（１）
   ここで、Ｍａ：流電陽極の有効電気容量（ｍＡ・year）
   Ｉ₁：印加電圧負荷前の平均流電陽極発生電流（ｍＡ）
   Ｙ_E：流電陽極設置年数（year）
   Ｉ_S：設定印加電圧によって発生する流電陽極発生電流（ｍＡ）
8. 前記演算処理手段は、
   前記直流電源装置による印加電圧の増加に対する防食対象の対電解質電位のマイナスシフト勾配と、印加電圧の増加に対する流電陽極発生電流のプラスシフト勾配とを求め、前記マイナスシフト勾配と前記プラスシフト勾配とによって、設置されている流電陽極の防食状況改善能力を判定する判定手段と、を備えることを特徴とする請求項６又は７に記載のカソード防食管理システム。

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