カソード電位保護調査データの解釈方法

カソード電位保護調査は、インフラの安全性と適切な機能を維持するために不可欠です。特に腐食しやすいパイプラインには、腐食プロセスを遅らせるためにカソード保護（CP）システムが設置されていることがよくあります。パイプラインの状態を把握するためには、エンジニアリングの専門家にカソード電位保護調査を依頼する必要があります。

調査が完了すれば、調査結果の詳細が記載されたデータ一式が手元に届きます。しかし、カソード電位保護調査のデータはどのように解釈すればよいのでしょうか。カソード保護がどのように機能し、どのように機能していないかを知ることは、パイプラインの寿命を延ばすのに役立ちます。

カソード保護とは？

金属製の構造物が水中に沈んでいたり、地下に埋設されていたりする場合、その場所は時間の経過とともに腐食の影響を受けやすくなります。特にパイプラインは、その安全性と継続的な機能を確保するために、一貫したモニタリングが必要です。腐食したパイプラインは、物質を効率的に移送することができず、その近くで働く従業員に安全上の危険をもたらします。

そこで登場するのがカソード保護です。CPシステムは、パイプラインの金属表面を電気化学セルの陰極に変換するように設計されています。これは、金属表面に直流（DC）を印加することによって行われます。電気的な用語では、直流電流が回路の受動部分となり、腐食電位を低下させ、パイプラインを良好な状態に保ちます。

ガルバニック・カソード保護

犠牲陽極とも呼ばれるガルバニック陽極は使いやすく、外部電源を必要としません。陽極と保護する構造物の間の自然な電位差を利用して、電流を構造物から遠ざけます。

インプレス電流カソード保護

ガルバニック・カソード保護が構造物の腐食を防ぐのに十分でない場合、外部電源を追加することができます。このプロセスは、印加電流カソード保護と呼ばれます。外部電源は、陽極と保護構造物間の電圧差を増加させ、より多くの電流を転換し、腐食の可能性を低減します。

カソード電位保護調査の目的とは？

パイプラインやその他の埋設構造物のCPシステムが意図したとおりに機能しているかどうか心配な場合は、エンジニアにカソード電位保護調査を実施してもらいましょう。調査の目的は、システムの現在の機能をテストし、腐食の発生を監視し、改善の可能性がある箇所を特定することです。

調査内容

電気技術者に依頼する場合パイプラインのカソード保護調査エンジニアは、データを収集するためにさまざまな技術を組み合わせて使用します。エンジニアは、カソード保護システムを目視で観察し、パイプ壁の電流厚を測定し、内部検査装置を使用してシステムの有効性を測定します。

コンサルティング・エンジニアが使用するツールのひとつに、参照電極と呼ばれるものがあります。参照電極は、安定した、明確に定義された電位を持っているので、パイプラインのような電位が定義されていない電極を測定するのに便利です。

カソード電位保護調査データの収集方法とは？

電気工学の専門家がCPシステムを調査する際、様々なツールを使用して様々なデータを収集します。

基準電極

参照電極は、上で簡単に説明したように、未知の電極電位を測定するための、明確に定義された電位を提供します。これらの調査で使用される多くの参照電極は、安定した電極と電気化学セルを組み合わせて使用し、これらの比較を行います。

フィールド接続

基準電極は、調査対象の構造物に接続されていなければ、ほとんど何も測定できません。調査を行うエンジニアは、電圧計を使って基準電極を埋設パイプラインにつなぎます。

電圧計

エンジニアの電圧計は、基準電極とパイプラインの間の電圧差を読み取ります。基準電極は電圧計のプラス端子に接続し、パイプライン自体はマイナス端子に接続します。

カソード電位保護調査データの種類とは？

カソード電位保護調査の過程で、コンサルティングエンジニアはいくつかの関連する測定値を収集します。

潜在能力について

CPシステムのオン電位とは、システムが稼働しているときの腐食を抑制する効力のことです。システムがガルバニック陽極または電流整流器によってパイプラインから電流を迂回させているかどうかに関わらず、この電位を年に一度測定する必要があります。

インスタントオフの可能性

電気化学セルが瞬間的に切断されたり、電流が遮断されたりしても、CPシステムは作動し続けるのでしょうか？エンジニアは、パイプラインの全体的な分極電位を決定するために、瞬時オフ電位を測定します。

さらに、この測定では周囲の土壌を流れるCP電流が考慮されるため、システムの電気陰性度を測定するデータに歪みが生じる可能性があります。コンサルティング・エンジニアに、システムのオン電位をチェックすると同時に、この電位を測定してもらってください。

脱分極電位

ネイティブ電位とも呼ばれるこれらの測定は、CPシステムがしばらくの間オフになっているとき、または再通電される前に行われます。脱分極電位は、カソード保護のベースラインとして機能します。脱分極電位とオン電位を比較することで、CPシステムがどの程度効果的に機能しているかがわかります。これらの測定は5年ごとに行うのがベストです。

これらの測定値は何を意味するのでしょうか？

上記のデータポイントは、正しく解釈する方法を知っていれば、貴重な情報を提供することができます。電気技術者は、システム内の弱点や改善の機会を特定するために、年に一度、カソード電位保護を調査することを推奨しています。

以下の測定値は、パイプラインのCPシステムが良好な作動状態にあることを示すサインです：

• システムの瞬間オフ電位は、硫酸銅ハーフセルに対して測定した場合、少なくともマイナス850mV（ミリボルト）です。
• 脱分極電位は、システムの測定された瞬間オフ電位より少なくとも100mVマイナスです。

CPシステムで測定された電位が、これらのパラメータから外れている場合、パイプラインは腐食のリスクが高くなっています。コンサルティング・エンジニアは、配管壁の厚さを測定して腐食がどの程度進行しているかを確認することで、これらの調査結果を確認することができます。

カソード防食を改善するためにデータをどのように活用できますか？

データの解釈方法を知り、それを有益に利用することで、パイプラインのCPシステムの寿命を向上させることができます。改善すべき点があれば、データは解決策の方向を示してくれます。

パイプラインを最も効果的に保護するには、腐食活動を逸らすために実際に必要な最小限のCP電流が必要です。他の構造物との干渉を最小限に抑え、システムの全体的な寿命を向上させるために、CPシステムの過剰電流に常に注意を払ってください。

カソード電位保護調査のデータは、絶縁継手を交換する必要があるかどうか、または電気的導通の障害を除去する必要があるかどうかを知ることもできます。システムのどの部分に特別な保護や注意が必要かを知るために、コンサルティングの電気エンジニアと協力してください。

カソード保護システムの有効性に疑問がある場合は、エンジニアリングの専門家に相談して、システムの潜在能力の調査を実施してください。コンサルタントが必要なデータをすべて収集したら、カソード保護システムの調査を正確に解釈し、改善点を特定します。

ドレイムエンジニアリングは、カソード保護調査を専門とする電気技術者チームを擁しています。当社のスペシャリストは、測定器を正確に使用し、パイプラインの腐食を軽減するための実用的なソリューションを提供するよう訓練されています。