第19章 スケール・腐食と、その防ぎ方
スケールとスラッジの違い、伝熱を妨げて過熱を招くしくみ、腐食の種類と防ぎ方を押さえる。
1. スケールとスラッジのちがい
どちらもボイラー水の中の不純物から生まれますが、性質がちがいます。
・スケール … 硬度成分やシリカなどが、伝熱面に固く付着したもの。やかんの底に付く白い水あかの、もっと固いものだと思えば近いです
・スラッジ … ボイラー水の中で沈殿して、底のほうにたまる軟らかい泥状のもの。伝熱面に固く付かないので、吹出しで外へ出せます
清缶剤で硬度成分をスラッジに変えるのは、「固いスケールにしないで、出せる泥にする」ためです(第18章)。
2. スケールが付くと何が困るのか
スケールは、鋼に比べて熱をとても伝えにくいものです。これが伝熱面に付くと、次のような困りごとが起きます。
・伝熱が悪くなり、燃料が余分に要る(環境省の資料でも、水質管理の目的は「伝熱管の熱伝導率を維持し、燃料消費量の増加を抑制する」こととされています)
・伝熱面の金属が過熱する … 本来、伝熱面の金属は内側の水に冷やされています。スケールがあると水で冷やされにくくなり、金属の温度が上がって強度が下がります
・膨出や破裂の原因になる … 強度が下がった部分が、内側の圧力で外へふくらむ(膨出)ことがあります
・水管の中に付くと、管が狭くなって水の流れ(循環)を妨げる
また、スケールの付着を抑えられれば、吹出しの量を減らせて熱の損失も少なくできます(環境省資料)。
3. 腐食のいろいろ
腐食は、金属が水や酸素と反応して、さびて薄くなっていくことです。試験に出やすいものを押さえます。
・ピッチング(孔食) … 主に水中の溶存酸素が原因で、表面に点状の小さな穴が深くできる局部的な腐食。全体が薄くならなくても、穴が貫通すれば漏れや事故になります
・全面腐食 … 表面全体が、ほぼ均一に薄くなる腐食
・アルカリ腐食 … ボイラー水のアルカリ分が、すき間やスケールの下などで局部的に濃くなりすぎ、高温で鋼を侵す腐食
・苛性ぜい化 … 高濃度のアルカリと大きな応力(力)が重なる部分(継手やすき間など)で、金属がもろくなって割れる現象
腐食が進みやすい条件は、pHが低い(酸性側)、溶存酸素が多い、塩化物などの塩類が多い、といった場合です。給水の温度が上がると、溶存酸素による腐食の速度は増します。
4. 防ぎ方
スケールも腐食も、根っこは「水の中の不純物」です。防ぎ方は第18章・第20章・第21章とつながっています。
・軟化して、スケールのもとになる硬度成分を減らす
・脱気・脱酸素剤で、溶存酸素を取る(ピッチング対策)
・pHを適当なアルカリ性に保つ。ただし濃すぎるとアルカリ腐食・苛性ぜい化のおそれがあるので、範囲を決めて管理する
・適宜、吹出しをして濃縮を防ぎ、スラッジを出す(ボイラー則 第25条第1項第6号)
・清浄作業で、付いてしまったスケールやスラッジを取り除く(第21章)
・休止中も、水を抜いて乾かすか、満水にして酸素を断つなどして腐食を防ぐ(第21章)
POINT
5. ここだけは覚える
・スケール=固く付着、スラッジ=泥状で吹出しで出せる
・スケールは熱を伝えにくい → 燃料が増える・過熱・膨出・破裂
・ピッチング=溶存酸素による点状の局部腐食 → 脱気・脱酸素剤
・アルカリ腐食・苛性ぜい化=アルカリが濃くなりすぎ(苛性ぜい化は+応力で割れ)
・腐食が進みやすいのは、pHが低い・溶存酸素が多い・塩類が多いとき
・防ぎ方=軟化・脱気・pH管理・吹出し・清浄作業