• 検索結果がありません。

埋設管保安高度化技術 第1章 ガス管の腐食

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "埋設管保安高度化技術 第1章 ガス管の腐食"

Copied!
20
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

経済産業省委託事業

埋設管保安高度化技術

保安専門技術者研修テキスト

(2)

埋設管の保安対策については、平成10年に通商産業省の「高圧ガス及び火薬類保安審議会液化 石油ガス部会保安高度化分科会」において、今後の埋設管事故防止対策がまとめられ「埋設管維 持管理マニュアル:販売事業者編」を作成いたしました。平成11年度、このマニュアルにのっと り『耐腐食性の高い管への変換』と『漏えい検知装置等安全機器の設置促進』を図るため、埋設 管保安専門技術者を育成し、この保安専門技術者による講習会を全国で開き、自主的に点検・調 査をするようLPガス販売事業者等に保安啓発を行ってきました。 点検・調査の進捗にともない、次の事柄が明らかとなってきました。 ①腐食対策に関する技術や知識が不足している。 ②電気的絶縁継手がないもの、また、白ガス管など耐腐食性の低い埋設管が存在している。 ③腐食が著しく進行している埋設管が存在している。 ④腐食が進行している埋設管等の対策が十分でない。 そのため、本マニュアルでは腐食対策の知識、点検・調査の技術、改善の方法のポイントを追 加する改訂を行いました。 平成12年12月の高圧ガス及び火薬類保安審議会液化石油ガス部会における答申において 「可、 及的速やかにB級事故を撲滅するとともに、一般消費者等が安心してLPガスを利用できるシス テム構築」を内容とする 「LPガス保安高度化プログラム」が示され、その実現のための各種、 の対策が現在進められております。 そのため、埋設管保安高度化専門技術者は、販売事業者に埋設管の工事方法、点検方法、管理 方法等埋設管事故防止技術をまとめた「埋設管維持管理マニュアル 改訂版」を徹底するための 講習会の実施や、個別コンサルティングでの腐食調査方法の実技などの高度化指導を行い埋設管 の保安高度化を図ることを目的としています。 本テキストは、上記の主旨に基づき「埋設管保安高度化技術」について、中央で行う保安専門 技術者研修用として作成したものです。

(3)

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 第1章 ガス管の腐食 ・・・・・・・・・・ 1.腐食の分類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 2.自然腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2 2.1 マクロセル腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 2 (1)コンクリート/土壌系マクロセル腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 3 (2)通気差マクロセル腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4 (3)異種金属マクロセル腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 5 2.2 ミクロセル腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6 (1)バクテリア腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 6 (2)酸性土壌腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7 (3)一般土壌腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7 3.電 食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 7 3.1 滴れ電流による電食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8 (1)帰流型 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8 (2)押出し型 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 9 3.2 干渉による電食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10 4.埋設ガス管の腐食の起こりやすい場所 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 11 5.LPガス埋設管の腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 12 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 15 第2章 腐食の基礎 ・・・・・・・・・・ 1.腐食の電気化学的性質 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16 2.アノードで起こる反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 17 3.カソードで起こる反応 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 18 4.カソード反応の速さ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 19 5.水(土壌)の中の腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 19 6.溶存酸素の作用 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 22 7.接触腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 23 8.イオン化傾向-ガルバニ系列 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 24 9.標準電極電位 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 26 10.基準電極 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 26

(4)

11.参照電極 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 28 12.セメンティション ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 29 13.ガルバニ効果の大きさ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 29 14.分 極 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 30 15.面積効果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 31 16.金属イオンの濃度差の効果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 32 17.溶存酸素の濃度差の効果 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 33 18.カソード防食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 34 19.不動態と表面皮膜 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 34 20.アノード防食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 35 21.防食皮膜 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 35 22.乾 食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36 23.腐食現象における自由エネルギーの変化 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36 24.ネルンストの式の一般的な形 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 38 25.pH-電位図 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 39 26.混成電位 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 42 27.金属の腐食事例 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 44 (1)応力腐食割れ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 44 (2)脱成分腐食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 46 (3)エロージョン・コロージョン ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 47 28.金属の腐食量と電流の関係 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 48 (1)ファラデーの法則 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 48 (2)腐食速度の電気化学的表示方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 50 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 51 第3章 防食方法の対策 ・・・・・・・・・ 1.防食の概念 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 51 1.1 防食の基本的考え方 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 51 1.2 防食法の分類 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 51 1.3 各種防食方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 52 (1)塗覆装による防食方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 52 (2)電気防食方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 52 (3)絶縁による防食方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 59 (4)メッキによる防食方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 61

(5)

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 62 第4章 腐食の測定調査 ・・・・・・・・・ 1.一般の腐食測定方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 62 1.1 管対地電位の測定(P/S) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 62 1.2 土壌比抵抗の測定 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 63 1.3 酸化還元電位の測定 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 64 1.4 pHの測定 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 65 1.5 地表面電位勾配(S/S) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 65 1.6 針電極法による欠陥調査 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 68 1.7 電食調査 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 68 1.8 埋設管腐食測定器 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 69 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 77 第5章 埋設管の腐食対策 ・・・・・・・・・ 1.LPガスにおける埋設管とは ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 77 2.埋設鋼管の腐食対策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 79 (1)被覆鋼管 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 79 (2)絶縁触手 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 83 (3)電気防食 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 86 (4)ガス用ポリエチレン管 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 94 (5)ガス配管用ステンレス製フレキシブル管 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 94 3.調査点検 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 97 4.施工方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 98 第6章 埋設管の損傷対策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 101 1.損傷の基礎 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 101 (1)不等沈下 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 101 (2)土圧及び車輪荷重 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 105 2.埋設管の損傷対策・材料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 108 (1)不等沈下対策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 108 (2)埋設管の埋設探さ及び他工事対策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 113 3.調査点検 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 114 4.施工方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 115 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 117 第7章 埋設管の維持管理 ・・・・・・・・・ 1.現状把握と対策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 117 2.消費者等への周知 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 118

(6)

3.漏えい検知装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 125 3.1 流量検知式漏えい検知装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 125 (1)流量検知式切替型漏えい検知装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 125 ′ (2)流量検知式圧力監視型漏えい検知装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 128 3.2 圧力検知式漏えい検知装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 130 3.3 常時圧力検知式漏えい検知装置 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 131 追加資料 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 133 1.埋設管事故防止対策の経緯 ・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 134 (参考)例示基準第28節 ・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 147 2.土壌中に拡散したLPガスの除去方法(例) ・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 149 3.腐食診断測定値の目安 ・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 155 4.LPガス埋設管の腐食診断測定結果 ・・・・・・・・・

(7)

-1-

第1章

ガス管の腐食

1.腐食の分類

ガス管の腐食は、金属表面と接する外界(環境)に関連する現象であるので、環境によって 腐食を分類すると図1.1のようになる。 図1.1 環境による腐食の分類

(8)

-2-

2.自然腐食

土中の埋設配管の腐食は土中の水分を媒介として生ずる電気化学反応が主な原因である。 鉄の表面の金属結晶単位の微細な部分に発生する電位差による電池作用(ミクロセル)や、 埋設配管の埋設環境の差異や材質の違いから発生する電池作用(マクロセル)等で陽極部から 陰極部に向って土中の水分等をつたわり電流が流出する。この際鉄の表面から鉄がイオン化し て土中に溶け出す現象が発生する。 表1.1 マクロセル腐食とミクロセル腐食の違い マ ク ロ セ ル 腐 食 ミ ク ロ セ ル 腐 食 電池形態 マクロ電池(巨大電池) ミクロ電池(微小電池) 局部的な激しい腐食 全体的な腐食(白管) 腐 食 急激な進行。 徐々に進行 プラスチック被覆綱管でキズ等 プラスチック被覆鋼管ではほと があればそこに腐食が集中する。 んど起こらない。 ・コンクリート/土壌 ・酸性土壌 原 因 ・異種金属 ・一般土壌 ・通気差 ・バクテリア ・大気中の腐食 2.1 マクロセル腐食 マクロセル腐食とは、腐食する部分と腐食しない部分とが位置的にはっきり分かれて見る ことのできる腐食で、腐食する部分から腐食しない部分へ電解質(土壌など)を通って電流 が流れる大きな電池を形成している状態なので、macro + cellの意味からこのように呼ん 大きな) (電池) ( でいる。 マクロセル腐食には、次の様な種類がある。 ① コンクリート/土壌系マクロセル腐食 ② 通気差マクロセル腐食 ③ 異種金属マクロセル腐食

(9)

-3- 参考 第 2 章 25、15 (1) コンクリート/土壌系マクロセル腐食 コンクリートの中は強いアルカリ性のため、コンクリート中の鉄は土中の鉄に比べて高い 電位(-250mV)を示す。したがってコンクリート中の鉄筋と埋設管が接触すると、土中の埋 設管(-550mV~-750mV)とコンクリート中の鉄筋の間で電位差(300~500mV)が生じ、土中 の埋設管が腐食する。これがコンクリート/土壌系マクロセル腐食でC/S系マクロセル腐 食とも呼ばれている。 図1.2 コンクリートと土壌によるマクロセル腐食

(10)

-4- 参考 第 2 章17、5、6 (2) 通気差マクロセル腐食 埋設管が粘土と砂とにまたがって配管されている場合や、舗装道と砂利道にまたがって配 管されている場合などは、土中に通気性の差による酸素濃度の差が生じる。この場合、通気 性が悪く酸素濃度の低い方が電位が下り、酸素濃度の高いところとの間に電位差が生じ、通 気性の悪い方が腐食を起こす。この様な腐食現象を通気差マクロセル腐食と言っている。 、 (図1.3) 図1.3 通気差(酸素濃度差)によるマクロセル腐食

(11)

-5- 参考 第 2 章 8、13、15 (3) 異種金属マクロセル腐食 自然電位の異なる2種類の金属、たとえば図1.4のように鉄と銅を電解液の中に入れた場 合、銅にくらべて鉄の方の電位が300mV低いので電解液中では、鉄がイオンとなって溶け出 すと同時に、鉄から銅の方に向って電流が流れる。 さらに、電解液外では、電線を伝って銅から鉄に向って電流が流れる。 このようにして、銅と鉄の間に電池が形成され、鉄はイオンとなって溶液中に溶け出して いく現象を、異種金属マクロセル腐食と言っている。土中の鋼管ラインに銅合金のバルブを 設けるとその接続部付近の鋼管が腐食を起すのは、異種金属マクロセル腐食である。 (図1.5) 図1.4 異種金属による腐食 図1.5 異種金属によるマクロセル腐食

(12)

-6- 2.2 ミクロセル腐食 ミクロセル腐食は、白ガス管などで起る腐食で全面が徐々に錆びていく腐食である。 ミクロセルという言葉は、電流の流れ出るところと、入るところが区別できないような微 小な電池を形成するため”micro + cell ”の意味からきたものである。 (図1.6) (小さな) (電池) 図1.6 ミクロセル腐食のイメージ ミクロセル腐食には、次の様な種類がある。 ① バクテリア腐食 ② 酸性土壌腐食 ③ 一般土壌腐食 (1) バクテリア腐食 細菌は土壌中における鋼材の腐食にかなり大きな影響を与え、とくに嫌気性硫酸塩還元細 菌の繁殖する環境では腐食性が大であることはよく知られているが、定量的に腐食度と細菌 数の関係などについて発表されたものはないようである。硫酸塩還元細菌による土壌の腐食 性を知るには、土壌の酸化還元電位を計測する方法が行われている。酸化還元電位が100mV 以下のときは細菌腐食は激しく、100~200mVのときは中程度の腐食牲を示す。400mV以上で は細菌腐食はほとんど起こらない。 細菌活動は管の表面の硫酸塩還元能力と腐食反応における水素消費能力である。具体的に はCaSO を還元してH Sまたは硫化物を生ずる。かつ腐食電池で流れる電流を限定する4 2 。 。 絶縁性分極水素被膜をこわす作用をする この二つの理由で管路のFeは急速に侵食される

(13)

-7- 参考 第 2 章 25 (2) 酸性土壌腐食 酸性の強い土壌(pH4以下)は金属に激しい腐食を引き起こす。このような酸性土壌は 一般に少なく、多くの土壌はpH5.0~8.0の範囲にある。したがって土壌腐食はpHよりも 他の腐食因子に支配されやすい。植物類の(分解腐葉土)によって生ずるフミン酸のような 有機酸を含む土壌ではpHが中性に近くても酸性度が高いので、比較的腐食性が大きい。 このような土壌ではpHよりも酸度(酸性物質の含有量を表す値)が腐食性を表す指標とな る。 表1.2 pHと腐食性 pH 腐 食 牲 < 4 非常に腐食性 4~10 普通(pH値に依存せず) >10 非腐食性 参考 第 2 章 5、6、25 (3) 一般土壌腐食 土壌は、本質的には自然水に似ている。すなわち、一般には中性であって、水分の多少が 腐食反応の因子となり酸素がおもなカソード反応物質であるが、しかし腐食反応の速度を考 えるとき、土壌は水に比べ種々の複雑な因子を含んでいる。

平均腐食度は、一般にはあまり大きなものではない。米国のNational Bureau of Standards (NBS)は、試験材を用いて多数の土壌中で長期埋設試験を行なっているが、例えば3イ ンチの鋼の短管を米国内の44種の土壌中で12年間試験した結果に基づいて計算してみると、 、 、 。 、 平均腐食度は 全土壌の平均で0.02mm/y 最小0.0036mm/yとなっている この試験の結果 土壌の有孔度、湿分、排水性などが、平均腐食度に影響している。

3.電

電食は電気鉄道や防食設備(外部電源装置、排流器)のような人為的電気設備からの直流電 流に起因して発生する腐食である。 電食は、このような人為的直流源から土壌中に流出した直流電流の一部が、埋設ガス管の表 面から流入し、流入した電流が再び土壌中に流出する部分で、陽極反応を促進して激しい腐食 をもたらす。 電食には直流電気鉄道のレールからの「漏れ電流による電食」と電気防食設備の防食電流に 起因する「干渉による電食」との2つのタイプがある。

(14)

-8- 3.1 漏れ電流による電食 現在の電気鉄道は架空単線式を採用し、レールを電車電流の帰線として使用している。レ ールは大地に対してある程度の接地抵抗を持ってはいるが、絶縁されていないので、レール を流れる電流の一部は漏れ電流として地中に流出する。このとき付近に埋設金属が存在する と、漏れ電流は埋設金属体に流入し、流入した電流が再び土壌中に流出する部分で非常に激 しい腐食をもたらす。漏れ電流による電食は埋設ガス管に流入した漏れ電流の流出しかたに より 「帰流型」と「押出し型」の2種類に分類できる。、 (1) 帰流型 埋設ガス管に流入した漏れ電流が、図1.7に示すように電鉄の変電所付近で流出してレー ルに帰流し、電流が流出する部分のガス導管表面に腐食が発生することを、帰流型電食とい い、非常に激しい腐食を引き起こすことが多い。 図1.7 帰流型電食

(15)

-9- (2) 押出し型

線路と交差あるいは接近する埋設ガス管に漏れ電流が流入し、これが線路から離れた場所 で流出して腐食が発生することを、押出し型電食という。

(16)

-10- 3.2 干渉による電食 埋設金属に外部電源装置、選択排流器または強制排流器による電気防食を実施したとき、 これに近接する他の埋設金属体に防食電流の一部が流入し、流出部において腐食を引き起こ すことがある。これを干渉による電食という。 図1.9 干渉による電食 また、電気防食を実施している埋設管が絶縁継手を介して非防食埋設管と接続している場 合に、同様な干渉による電食が非防食埋設管側に生ずることがある。これを特にジャンピン グ腐食と呼ぶ。 図1.10において、防食側と非防食側の電位差が大きいと、防食電流の一部が非防食側の管 路に分流し、絶縁継手近傍から土壌を通じて防食側管路へ帰流するため、流出点で腐食が引 き起こされる。 図1.10 ジャンピング腐食

(17)

-11-

4.埋設ガス管の腐食の起こりやすい場所

埋設されるガス管は、様々な環境に設置されているため、その腐食形態は一様ではなく、置 かれる環境、場所等に左右される。 埋設ガス管の腐食の起こりやすい場所と原因の概念を図1.11に示す。 図1.11 埋設ガス管の腐食の起こりやすい場所と原因の概念図

(18)

-12-

5.LPガス埋設管の腐食

LPガスの腐食によるガス漏れと埋設年数の関係は、図1.12のように、早いものでは1年以 内に、8年をピークに20年ぐらいまで発生がみられた。 LPガス設備の場合、圧倒的にC/Sマクロセルによる腐食が多かった。汚水溝の漏水箇所 などに、通気差マクロセル腐食が発生したとの報告も多く聞くが、このような箇所も詳細な測 定調査の結果、C/Sマクロセルが腐食の主原因であることが多かった。 LPガス埋設管の腐食は、埋設されている配管の長さが比較的短く、問題となる腐食は大部 分がC/Sマクロセルと考えられる。ただし、C/Sマクロセル腐食が単独で発生するわけで はなく、通気差マクロセルの環境があれば、C/Ss合わせ通気差によるマクロセル腐食も同 時に発生する。実際はいろいろな腐食が埋設管上で発生することになるが、腐食の大きさから C/Sマクロセルが主体となった腐食になっている。 図1.12 腐食によるガス漏れと埋設年数

(19)

-13- LPガス埋設管の腐食環境の測定結果を表1.3と表1.4に示す。防食措置のない白ガス管15件 のうち11件が建物の鉄筋等と接触していた。防食テープ巻白ガス管及びプラスチック被覆鋼管 (被覆鋼管)を使用していた10件中9件が建物と接触し、危険性があるものが多い。建屋なら 約1m離れた箇所で埋設管を切断し、接地抵抗(通電変化幅)を測定したところ、ボンベ側の 埋設管設置抵抗が大きくなり、C/Sマクロセル腐食の回路が切断されたことが判る。 しかし、大型建築物が多く、建屋に入る埋設管が幾つもあり、一カ所の切断では改善が見ら れないものもある。 腐食要因の調査に、管対地電位が簡便でよく利用されているが、この調査の管対地電位と最 大腐食深さと比較した結果を図1.13に示すが、管対地電位と腐食の危険性とはあまり相関が見 られず、管対地電位だけで腐食判断を行うのは好ましくない。実際の埋設環境ではいろいろな 影響を受けた管対地電位となるためと考えられる。 図1.13 管対地電位と最大腐食速度

(20)

-14- 表1.3 LPガスの白ガス管(防食なし)の測定結果 埋 設 配 管 建屋側 管内 通電変化幅 mV/mA 管対地電位 電流 建屋 最大腐食 最大腐食 № 施設名称 種別 管径 塗 装 経過年数 *l 管切断前 管 切 断 後 深さ 速度 接触 実測値 実測値 yr -mV mA 建屋側 建屋側 ボンベ庫側 1 社 宅 K 鉄筋 32A 白管 25.5 286~304 2.5 0.22 0.01 0.23 有 3.05 0.137 2 社 宅 A 鉄筋 50A 白管 20.7 340~430 5.56 0.42 0.36 0.27 有 3.80 0.184 3 公務員住宅P 鉄筋 40A 白管 20.4 270~300 3.2 0.17 0.20 35.0 有 3.22 0.158 4 マンションY 鉄筋 50A 白管 14.5 229~442 2.0 0.13 0.05 0.6 有 2.71 0.187 5 ビ ル T 鉄骨 25A 白管 18 170~180 0.23 4.26 0.11 442.9 有 1.93 0.107 6 社 宅 T 鉄筋 50A 白管 15 170~260 4.0 11.5 0.31 38.6 無 0.80 0.053 7 ホ テ ル H 鉄筋 32A 白管 14 370~405 0.73 0.43 0.0 16.5 有 1.62 0.116 8 ビ ル S 鉄筋 32A 白管 20.2 355~380 1.84 0.42 3.0 3.0 有 2.92 0.145 9 公務員住宅T 鉄筋 15A 白管 20 144~290 0.17 35.2 473 51.2 無 0.48 0.024 10 学 校 S 鉄筋 15A 白管 23 550~600 0.18 20.0 317 78.2 無 0.95 0.041 11 社 宅 O 鉄筋 20A 白管 13 620~650 0.65 2.96 19.2 6.7 有 1.24 0.095 12 住 宅 M 木造 20A 白管 18.7 590~635 0.29 1.26 36.3 1.0 有 0.34 0.018 13 住 宅 Y 木造 20A 白管 24 530~610 0.3 13.3 119.2 17.9 無 1.17 0.049 19 学 校 K 鉄筋 80A 白管 18.5 430~510 0.47 0.02 - - 有 4.20 0.227 20 マンションK 鉄筋 50A 白管 20 170~230 -1.05 0.1 - - 有 3.8 0.190 *l 電気の方向 +;ボンベ気管へ -;建屋側へ。 表1.4 防食テープ巻き白ガス管及び被覆鋼管の測定結果 埋 設 配 管 建屋側 管内 通電変化幅 mV/mA 管対地電位 電流 建屋 最大腐食 最大腐食 № 施設名称 種別 管径 塗 装 経過年数 *l 管切断前 管 切 断 後 深さ 速度 接触 実測値 実測値 yr -mV mA 建屋側 建屋側 ボンベ庫側 14 マンションG 鉄筋 50A 被覆管 15.6 370~390 3.35 0.16 0.01 0.07 有 0.00 0.000 15 マンションS 鉄筋 32A テープ 11.2 400~410 0.0 578 2636 70400 無 0.00 0.000 16 学校T 鉄筋 25A テープ 10.3 300~325 0.037 1.0 1.0 6925 有 0.00 0.000 17 マンションD 鉄筋 50A テープ 9.8 423~477 -2.5 2.11 0.06 19.6 有 0.82 0.084 18 公務員住宅F 鉄筋 20A 被覆管 8.1 290~340 0.008 0.18 149.3 0.74 有 0.00 0.000 21 マンションN 鉄筋 80A テープ 13.1 340~355 0.243 0.4 0.35 125 有 1.48 0.113 23 社宅N 鉄骨 50A テープ 19 200~210 0.008 1.55 1.39 8125 有 0.76 0.040 24 公務員住宅K 鉄筋 40A 被覆管 21 100~115 0.47 3.69 0.94 563 有 0.79 0.038 25 マンションNT 鉄筋 50A テープ 8 182~228 1.64 1.01 0.18 0.61 有 3.80 0.475 26 マンションC 鉄筋 40A テープ 12 140~290 0.31 0.53 0.35 600 有 0.40 0.033 *l 電気の方向 +;ボンベ気管へ -;建屋側へ。

参照

関連したドキュメント

これらの設備の正常な動作をさせるためには、機器相互間の干渉や電波などの障害に対す

 現在、PCB廃棄物処理施設、ガス化溶融等発電施設、建設混合廃棄物リサ イクル施設(2 施設) 、食品廃棄物リサイクル施設(2 施設)

最近の電装工事における作業環境は、電気機器及び電線布設量の増加により複雑化して

16 単列 GIS配管との干渉回避 17 単列 DG連絡ダクトとの干渉回避 18~20 単列 電気・通信ケーブル,K排水路,.

 現在、PCB廃棄物処理施設、ガス化溶融等発電施設、建設混合廃棄物リサ イクル施設(2 施設) 、食品廃棄物リサイクル施設(2 施設)

水素を内包する設備を設置する場所 水素検出方法 直流 125V 蓄電池室 水素濃度検知器を設置 直流 250V・直流 125V(常用)・直流

当該発電用原子炉施設において常時使用さ れる発電機及び非常用電源設備から発電用

保安規定第66条条文記載の説明備考 表66-12電源設備 66-12-1常設代替交流電源設備①