石油パイプラインの防食

国内でよく使用されている鋼製パイプの防食層には、石油アスファルト、PEジャケットおよびPEフォームジャケット、エポキシタール、コールタールエナメル、エポキシパウダーと三層複合構造、エポキシタール冷間巻き帯（PF型）、ゴム・プラスチック系エポキシタール冷間巻き帯（RPC型）などがある。現在、最も広く普及しているパイプ防食方法は、三層PE複合構造、単層エポキシパウダー、PF型冷間巻き帯、RPC型冷間巻き帯である。

防食方法 A、コーティングによる防食　配管の防食としては、錆を除去した金属配管の表面に塗料を均一かつ密着させて塗布し、さまざまな腐食性物質から配管を遮断することが、配管防食における最も基本的な方法の一つです。1970年代以降、極地や海洋といった過酷な環境でのパイプラインの敷設、また石油の加熱輸送によるパイプラインの温度上昇などにより、コーティングの性能に対する要求がより高まってきました。そのため、パイプの防食コーティングには、複合材料や複合構造がますます多く採用されている。 1、外壁防食コーティング：配管の外壁コーティング材料の種類と使用条件。 ②内壁防食コーティング：管内の腐食を防ぎ、摩擦抵抗を低減し、輸送量を向上させるために管の内壁に塗布される薄膜。一般的に使用される塗料には、アミン硬化型エポキシ樹脂とポリアミドエポキシ樹脂があり、塗膜の厚さは0.038～0.2ミリメートルです。コーティングが管壁にしっかりと接着するためには、管の内面を表面処理する必要がある。70年代以降、管内面と外面の塗装に同じ材料を使用する傾向があり、これにより管内面と外面の塗装を同時に行うことができる。 ③防食断熱コーティング：中・小口径の熱輸送用原油や燃料油のパイプラインにおいて、パイプラインから土壌への熱損失を減らすため、パイプラインの外側に断熱と防食の両方の機能を持つ複合層が施される。一般的に使用される断熱材は硬質ポリウレタンフォームで、適用温度は－185～95℃です。この材料は柔らかい性質を持っているため、強度を高めるために断熱層の外側に高密度ポリエチレン層を重ねて複合材料構造とし、地下水が断熱層内に浸透するのを防ぎます。 B、電気的防食法 金属の周囲の媒質に対する電極電位を変化させることで、金属が腐食するのを防ぐ方法。長距離パイプラインの電気的防護とは、カソード防食および電食防止法のみを指す。 ①カソード防食：保護したい金属をカソードに分極させることで、金属の腐食を防ぐ方法。この方法は、船舶の防食に150年以上も使用されてきました；1928年に初めてパイプラインで使用され、これは金属腐食電池において陰極が腐食しないのに対し陽極が腐食するという原理を、金属の防食技術に応用したものです。外部から電流を流し、電解液中の保護対象金属表面全体を陰極分極させることで、腐食は起こらない。配管がカソード保護の基準を満たしているかを判断する指標は2つあります。一つ目は最小保護電位で、これは金属が電解液中で陰極分極され、腐食過程が停止する時の電位です；その値は環境などの要因に関連しており、一般的に用いられる数値は－850ミリボルトである（銅－硫酸銅基準電極を用いて測定した場合、以下同じ）。二つ目は最大保護電位、すなわち保護対象の金属表面が達成できる最高の電位値です。カソード分極が過度に強くなると、管表面とコーティングの間で水素が析出し、コーティングがカソード剥離を起こすため、コーティングが損傷しないように、集電点の電位を許容範囲内に制御する必要がある。この値はコーティングの性質に関連しており、一般的には－1.20から－2.0ボルトの間です。地下パイプラインのカソード防食を実現する方法には、外部電流法と犠牲陽極法の2種類がある。 外部電流法とは、直流電源を利用し、負極を保護対象の配管に接続し、正極をアノード床に接続する方法です。回路が接続されると、管は陰極分極される。配管の対地電位が最小保護電位に達すると、完全なカソード防食が得られる。その配線は図3の通り。 一般的な直流電源であればどれでも使用可能で、中でも整流器が多く用いられる。直流出力は一般的に60ボルト、30アンペア以下です。新しいタイプの直流電源には、温度差発電機や太陽電池などがあり、電力不足の地域でよく使用されます。アノードグラウンドとは、直流電源の正極に接続され、大地と良好な電気的接続を持つ導体であり、アノード接地装置とも呼ばれる；一般的な材料には、炭素鋼、高ケイ素鉄、黒鉛、磁性酸化鉄などがある。アノードマットは、土壌の抵抗率が低く、保護電流が均等に流れやすく、かつ周辺の地下構造物に干渉しない場所に設置される。アノードは配管の埋設位置に応じて、浅埋め遠距離アノードと深層アノードの2種類がある。カソード保護のパラメータを測定し、配管のカソード保護効果を評価するために、配管に沿って検出ポイントとチェックプレートを設置する必要がある。併用される検出計器には、高抵抗電圧計、電流計、硫酸銅電極などがある。1970年代以降、パイプラインの航空巡視と組み合わせたカソード防食パラメータの遠隔測定システムが導入され、コンピュータを用いて測定データが処理されるようになった。外部電流による陰極防食では、1つの施設で保護できる距離は通常数十キロメートルに達し、長距離パイプラインの陰極防食にはこの方法が多く用いられる。 犠牲陽極法とは、保護される金属の電極電位よりも負の電位を持つ金属を保護される金属に接続し、両者が電解液中で原電池を形成する方法です。電位が比較的負の金属（例：マグネシウム、亜鉛、アルミニウム及びその合金）は陽極となり、電流を出力する過程で次第に消耗していく。一方、保護される配管金属は陰極となって腐食から守られる。このため、電位が比較的負の金属を犠牲陽極と呼ぶ。その接続は図4の通りです。 地下パイプラインは犠牲アノード保護が用いられ、その決定要因としてはアノードでの電流発生、アノードの数、および保護長などがある。アノードの種類が決まると、上記のパラメータに影響を与えるのは、アノードの接地抵抗と、そのアノード保護管区間の漏れ抵抗です。前者は土壌の抵抗率に依存し、後者は配管コーティングの抵抗とコーティングの施工品質に依存する。犠牲アノードの使用寿命は重量に関連しており、必要に応じて数年から数十年まで使用できる。犠牲アノードは、投資コストが低く、管理が簡単で、外部電源が不要であり、干渉腐食を防ぐ効果が高いという利点があるため、地下金属配管の防食に広く利用されています。 ②電食防止法：一つ目は、雑散電流の発生源となる設備に対して措置を講じ、漏れ電流を最小限に抑えることです；二つ目は、配管を敷設する際にはできるだけ雑散電流のある地域を避けるか、干渉を受けやすい管区間の絶縁防食層の品質を向上させ、シールドの使用や絶縁フランジの取り付けといった対策を講じることです；三つ目は、干渉を受ける配管に対する排出保護であり、すなわちスパーク電流を干渉を受ける配管から、漏れ電流が発生している送電網へと戻すことで、スパーク電流による配管の腐食を防ぐものです。適用範囲と排出装置の性能に応じて、直接排出、極性排出、強制排出の3種類に分けられる。交流干渉電圧からの保護については、多くの**で技術規定が定められており、主に安全距離の確保と配管の放電という2つの方法によって、配管が損傷を受けないようにしている。