要旨：産業循環冷却水システムは、熱交換器を経た水を再循環させる開放式（冷却塔・冷却水槽の補給水）または閉鎖式の水系であり、腐食は電気化学的腐食、塩化物孔食、微生物誘起腐食(MIC)、スケール下腐食の重畳です。防食は「水質安定化＋防食塗膜＋必要に応じ電蝕防食または耐食材料」の層状の考え方に従い、GB/T 50050-2017により炭素鋼設備の一般腐食速度を <0.075 mm/a、銅合金・ステンレスを <0.005 mm/a に抑制します。複水器水室と循環水管の内面は通常 300–500 µm エポキシフェノール(novolac)ライニング、コンクリート冷却水槽はエポキシシーラー＋ビニル／ガラスフレークWaterproofを用います。水室・水側配管・水槽では主たる腐食形態が異なるため、防食手法を一律には決められません。
循環冷却水システムの腐食とは何か
循環冷却水は熱交換器のチューブバンドル、水室、循環配管、冷却塔ピットの間を反復して流れ、蒸発濃縮しながら吸熱昇温するため、濃縮倍率の上昇に伴い塩分・塩化物イオン・アルカリ度が同時に上がります。炭素鋼はこの環境で酸素脱分極による一般腐食を生じるとともに、スケールやバイオファウリングの下で通気差電池が生じて局所孔食へ進みます。海水や高塩化物の補給水はステンレスの塩化物孔食と応力腐食割れも誘起します。硫酸塩還元菌(SRB)などの微生物はファウリング下で嫌気性微小域をつくり、MICの典型原因となります。
「水処理薬剤注入」との関係は
防食剤・スケール抑制剤と殺菌剤は「水質安定化」に属し、腐食速度・汚垢熱抵抗・微生物を限度内に保つ運転上の第一防衛線ですが、薬剤では孔食発生・侵食腐食・隙間や溶接部の局所攻撃を抑えられず、既に劣化した母材も保護できません。塗膜／ライニングは「材料バリア」でMetalを環境水から隔離し、電蝕防食(カソード防食)は水室・地中循環配管など浸漬鋼体に電気化学的な補完を与えます。三者は代替ではなく分担であり、これが防食技術者と水処理担当が共同で決めるべき組み合わせです。
主要データ
- 腐食速度限度(GB/T 50050-2017)：炭素鋼の熱交換・循環水設備 <0.075 mm/a(約 3 mpy)、銅合金・ステンレス <0.005 mm/a。
- 水質ウィンドウ：pH 6.8–9.5(酸性薬剤系の下限は 6.8 未満不可)、開放間接冷却の濃縮倍率は5.0 以上・3.0 以上が望ましい、濁度は一般に ≤20 NTU・熱交換器では ≤10 NTU。
- 微生物とファウリング：従属栄養細菌総数 ≤1×10⁵ CFU/mL、バイオファウリング ≤3 mL/m³、遊離残塩素 0.1–1.0 mg/L——ファウリングはスケール下孔食とMICの温床です。
- 流速と壁温：管側流速 >1.0 m/s・シェル側 >0.3 m/s(堆積Preventsと侵食制御の両立)、Metal壁温は70 ℃以下として塩化物孔食を抑制。
- スケール判定：汚垢熱抵抗 ≤3.44×10⁻⁴ m²·K/W、付着速度 ≤15 mg/(cm²·月)(石油精製運転は 20 まで緩和可)、スケールが厚いほど下腐食は速くなります。
- 塗膜バリア：複水器水室・循環水管内面は300–500 µm エポキシフェノール(novolac)ライニングが一般的、コンクリート冷却水槽はエポキシシーラー下塗り＋ビニルエステル／ガラスフレークWaterproof上塗り。
循環水システムの主要部位 × 主たる腐食形態 × 第一選択の防食(単独でなく組合せ)
| 部位 | 主たる腐食形態 | 第一選択の防食手段 | 主要な管理点 |
|---|---|---|---|
| 複水器/熱交換器水室(炭素鋼) | 酸素腐食＋スケール下/ファウリング下孔食、MIC | エポキシフェノールライニング 300–500 µm＋犠牲陽極 | 隅肉と溶接部の事前塗布、電気試験によるピンホール検出、露点と乾燥管理 |
| 循環水鋼管(内面) | 一般減肉＋局所孔食 | モルタル/エポキシ内面ライニング＋水質安定化 | 下限流速で堆積Prevents・上限流速で侵食Prevents・電蝕防食との併用 |
| 熱交換チューブ(銅合金/ステンレス) | 塩化物孔食、アンモニア/応力腐食 | 材料の格上げ(デュプレックス鋼/チタン)＋塩素とTemperatureの管理 | 塩化物イオンとTemperatureの連動管理、滞留・乾壁の回避 |
| 冷却塔/コンクリートピット | 中和、鉄筋腐食膨張、漏水 | エポキシシーラー＋ビニルエステル/ガラスフレークWaterproof | 下地の乾燥度、目地の追従性、タイル代替の評価 |
各部の主たる腐食はどこから来るか
水室と循環配管：スケールとファウリング下の局所攻撃
水側の流路がスケール化またはバイオファウリングを蓄積すると、下では酸素が乏しく塩化物イオンが濃縮して、大カソード–小アノードの通気差電池を形成し、孔食深さは平均減肉を大きく上回ります。素地の炭素鋼壁がDirect受け、ライニングと電蝕防食が主バリアです。
熱交換チューブ：塩素とTemperatureに連動する孔食・応力腐食
304ステンレスはHigh Temperature・高塩素で孔食と塩化物応力腐食割れが生じやすく、銅合金はアンモニアと侵食に脅かされます。壁温を 70 ℃ 以下、塩化物イオンを許容範囲に保つことが根本で、必要に応じてデュプレックス鋼やチタンチューブを用います。
微生物誘起腐食 MIC
SRBはファウリングの嫌気性微小域で硫酸塩を硫化物へ還元し、腐食性のFeSを生成して局所を酸性化します。殺菌、ファウリング ≤3 mL/m³ の制御、滞留デッドゾーンの除去がMICを抑える実務の要点です。
塗膜SystemとApplicationの実務要点
- System選定：水室・水側は無溶剤エポキシまたはエポキシフェノール(novolac)のWater-Resistant・耐熱ライニング、コンクリート水槽はシーラー下塗り＋ビニルエステル/ガラスフレーク上塗りで浸透を阻止。
- 素地調整：鉄骨はSa2½へブラスト、粗さRz基準達成、溶接部を平滑・隅肉をR取りしてストライプコートの事前塗布——隅部がライニングの最弱部。
- Applicationウィンドウ：環境Temperatureと相対Humidityを管理、鋼材Temperatureを露点以上 3 ℃に保ち、結露による付着不良をPrevents。
- 品質検査：湿潤塗Film Thickness測定＋乾燥塗膜の磁気測定(SSPC PA 2の考え方)、電気試験によるピンホール検出、クロスカット/プルオフ付着力、検出電圧はFilm Thicknessに合わせ設定。
- 電蝕防食・水処理との接続：ライニング＋犠牲陽極の組合せでは保護電位を照査し(海水は通常 Ag/AgCl 基準 −0.80～−1.05 V)、過保護による塗膜損傷を避けます。
- 運転のトレース：腐食テストピース・プローブ速度、水質週報、検出記録を設備台帳に組み入れ、超過時はまず薬剤とファウリング、次に塗膜の損傷を点検。
よくある質問
循環水に既に防食・スケール抑制剤を入れているが、塗膜や電蝕防食はやはり必要か？
必要であり両者は排他的ではありません。薬剤は一般腐食速度を限度内に抑えますが、孔食の発生・スケール下/ファウリング下の局所腐食・侵食と隙間への防護は限定的です。水室・循環配管のライニングと電蝕防食は、材料レベルと電気化学レベルの第二・第三のバリアで、滞留部・隅部・溶接部で特に重要です。
炭素鋼とステンレスの腐食速度限度はなぜ一桁違うのか？
GB/T 50050-2017は炭素鋼 <0.075 mm/a、銅合金・ステンレス <0.005 mm/a としますが、ステンレスは塩化物下で孔食や応力腐食が起きると貫通損傷であり「平均減肉」では評価できないためです。より厳しい限度は、材料選定・塩素管理・Temperature管理から局所腐食を防ぐことを要求しています。
複水器水室はどうして通常のエポキシではなくエポキシフェノールを好むのか？
水室は常時浸水しTemperature差や点検時の冷温交代があるため、フェノール硬化エポキシ(novolac)はアミン硬化の一般エポキシより温水・耐熱・耐化学に優れます。300–500 µmの厚手ライニング＋ピンホール検出を組み合わせると、スケール下孔食と漏水リスクが顕著に下がり、隅部と溶接部には依然として事前塗布で肉厚を盛ります。
バイオファウリングは結局どう定量化し制御するのか？
GB/T 50050-2017でファウリング量 ≤3 mL/m³(殺菌剤剥離法で測定)、従属栄養細菌 ≤1×10⁵ CFU/mL とします。制御は酸化性(残塩素 0.1–1.0 mg/L、間欠衝撃殺菌)＋非酸化性殺菌剤のローテーションで耐性を防ぎ、下限流速で堆積を減らし定期ブローダウンで剥離します。
コンクリート冷却水槽が漏水し鉄筋が腐食膨張する場合、塗膜でどう立て直すか？
まず下地を処置し、浮きをはぎ取り鉄筋を除錆、ひび割れと目地は軟質シールで封止します。続いてエポキシシーラー下塗り＋ビニルエステル/ガラスフレークのWaterproof層を設け、下地の含水率基準達成と目地での追従能力を確保し、必要に応じて耐食タイルや軟質Waterproof塗料への代替も評価します。
循環水管内面のモルタルライニングには意味があるのか？
防食とスケール抑制を兼ねる輸水鋼管では、モルタルライニングが高アルカリ不動態化＋物理的隔離で炭素鋼を守り、管壁のスケール粗面化を抑えます。コストが低く寿命が長い反面、侵食耐性と低温Application性が普通なので、水質安定化や局所エポキシ補修と併用されることが多く、重要な区間は無溶剤エポキシ内面塗膜へ切り替えます。
Last updated: 2026-09-22
参照：GB/T 50050-2017《工業循環冷却水処理設計規範》(腐食速度、水質と微生物限度、汚垢熱抵抗)；GB 50049-2011《小型火力発電所設計規範》13.12 複水器および附属設備；Microbially Influenced Corrosion of Steel in Marine Environments: A Review(PMC10535020, 2023、SRBとMICの機構)；SSPC PA 2(乾燥塗膜の磁気式Film Thickness測定)。
Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd.