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なぜガルバリューム鋼管は錆びるのか？

Dec 30, 2024

ガルバリウムパイプ は、建設や産業で一般的に使用される配管材料です。その表面には、鋼管内の鉄成分が外部の空気や湿気と接触しないようにするための亜鉛層が塗られており、これにより防腐食および防錆の役割を果たします。しかし、多くのユーザーがガルバリューム鋼管を使用している過程で、依然として錆びることがあるのを見つけました。では、なぜガルバリューム鋼管は錆びるのでしょうか？ガルバリューム鋼管が錆ぶ理由は何でしょうか？そして、その錆が実際の使用にどのような影響を与えるのでしょうか？この記事ではこれらの問題について詳しく説明し、あなたにとって役立つことを願っています。

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ガルバリューム鋼管とは何ですか？

ガルバニズドパイプは、鋼管の表面に亜鉛層を塗布して防食層を形成し、管の耐食性を向上させるパイプです。ガルバニズムの目的は、空気や水などの媒体との接触によるパイプ自体の酸化腐食を防ぐことです。特に湿度や塩分など、厳しい環境での使用において、ガルバニズド層は大きな保護を提供します。

異なるメッキ工程により、ガルバニズドパイプは熱浸漬メッキパイプと電気メッキパイプに分けられます。

熱浸漬ガルバニズドパイプ：熱浸漬メッキ工程では、鋼管を一定の温度まで加熱し、液体亜鉛槽に浸します。化学反応によって亜鉛層が鋼管の表面と結合し、亜鉛-鉄合金層を形成します。熱浸漬ガルバニズドパイプの亜鉛層は厚く、通常60〜80ミクロンに達し、優れた耐食性を持っています。
電気メッキ鋼管：電気メッキまたはスプレーによって鋼管の表面に亜鉛層が覆われます。電気メッキ鋼管の亜鉛層は比較的薄く、通常5〜15ミクロンの間です。防錆効果はホットダイプメッキほど良くないものの、加工中に亜鉛層の均一性を制御することができます。

メッキの防錆原理

メッキ鋼管の防錆原理は亜鉛の「犠牲陽極」効果に依存しています。亜鉛層の金属活性は強く、管の表面が外部環境にさらされたとき、亜鉛はまず酸化反応を起こして亜鉛さび（ZnO）を形成します。この亜鉛さびの層は、酸素や水分によるさらなる侵食を遮断し、鋼管本体を腐食から保護します。

なぜメッキ鋼管は s 錆びるのか？

理論上、镀锌管の亜鉛層は腐食を効果的に防止できますが、実際には錆びることがあります。镀锌管が錆びる理由としては通常以下の通りです：

亜鉛層の損傷：

镀锌配管の表面保護層は亜鉛層で構成されています。使用中に亜鉛層が機械的な衝撃、摩耗、傷などの要因に影響を受けた場合、亜鉛層が剥がれたり破れたりし、露出した鋼管の表面が外部環境に触れやすく腐食します。この状況は特に配管の設置時に多く見られ、特にエルボーやジョイントなどの場所では、頻繁な操作により亜鉛層が損傷することがあります。

ガルバニズムの品質問題：

ガルバニズド鋼管の防錆効果は、亜鉛層の厚さと均一性に直接関係しています。ガルバニズド鋼管の製造プロセスが不適格である場合、亜鉛層の厚さが不均一になったり、亜鉛層の接着不良が発生したりして、鋼管表面が一部露出し、腐食のリスクが増加します。

亜鉛層の厚さの不均一: ガルバナイズ処理中に亜鉛層の厚さが不均一になると、弱い部分が腐食しやすくなります。
亜鉛層の接着不良: ガルバナイズ層が鋼管の表面にしっかりと結合していないため、外部の力が作用すると剥がれやすく、鋼管が錆びる原因となります。
ガルバナイズ処理の欠陥: 熱浸镀亜鉛処理中に、亜鉛槽の温度が不安定だったり、浸漬時間が長すぎたり短すぎたりすると、亜鉛層の品質が低下し、鋼管の表面に欠陥が生じることがあります。

環境要因の影響:

ガルバリウム鋼管の錆は、その位置する環境とも密接に関連しています。

湿度と気候: 高い湿度や湿潤な気候条件は、特に温度変化が頻繁な場合、锌層の酸化プロセスを加速します。このとき、管の表面には結露が発生し、水滴が形成されて腐食がさらに促進されます。
塩害腐食: 海や塩アルカリ地帯に近い管は、特に塩害腐食にかかりやすいです。塩噴霧が管の表面に付着して電解質環境を形成し、锌層が容易に腐食し、基材金属が露出して錆びます。
酸性およびアルカリ性環境: 工業地域や化学工場など、酸性およびアルカリ性ガスを含む環境も、ガルバリウム鋼管の腐食を加速します。酸性ガス、硫化物、塩化物などの腐食性物質は、ガルバリウム鋼管に対して強い腐食作用を持っています。

水質の影響:

水の質は、ガルバニズム鋼管の腐食速度と直接関係があります。一部の非常に腐食性の高い水環境（例えば、酸性物質を多く含む水源など）では、ガルバニズム鋼管でも錆を避けられないことがあります。

水のpH: 水のpHは、ガルバニズム鋼管の腐食速度に直接影響します。酸性の水（pH値が7以下のもの）は、亜鉛層に対して強い腐食作用を持ち、亜鉛層を溶かします。
硬水と軟水: 硬水には多くのミネラル（カルシウムやマグネシウムイオンなど）が含まれています。ガルバニズム鋼管を通じて長期間輸送されると、管の内壁にスケールが形成されやすく、これが腐食を促進します。軟水は通常より活性が高く、亜鉛と反応しやすく、亜鉛の溶解を加速します。
腐食性物質: 水中に硫化物やアンモニアなどの腐食性物質が含まれている場合、ガルバニズム鋼管の腐食速度が加速し、深刻な配管漏れを引き起こす可能性もあります。

電化学的腐食:

電気化学的腐食現象は、異なる金属が電解質環境で接触したときに発生する電位差によって引き起こされ、金属の腐食を引き起こします。ガルバニズム鋼管システムでは、電気化学的腐食は主に次の状況で発生します：

異なる金属の接触： ガルパイプ が他の金属（例えば銅、アルミニウムなど）と直接接触すると、電位差の存在により、亜鉛は犠牲陽極として他の金属よりも先に腐食し、ガルバニズム鋼管の腐食が加速します。
パイプライン継ぎ目：パイプラインやケーブル保護管の継ぎ目などの場所では、電流や電位差が蓄積することが多く、腐食反応が悪化します。

亜鉛層の犠牲陽極効果の低下：

亜鉛の犠牲陽極効果が腐食を効果的に防止できるものの、亜鉛層が薄すぎたり、腐食環境で早期に消費されると、その犠牲陽極効果は弱まり、鋼管基体が露出し、錆びるリスクが増加します。

亜鉛層の厚み不足: 鍍亜鉛鋼管の亜鉛層が薄すぎると、亜鉛の保護効果が急速に失われ、鋼管の腐食が加速します。
亜鉛層の早期消耗: 長期使用中、特に高度な腐食環境下では、亜鉛層が非常に早く消耗し、犠牲陽極効果が弱まり、鋼管基体が次第に露出します。

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鍍亜鉛鋼管における錆の影響

1). 管の耐久性低下: 一回 galv pipes 錆びていると、耐荷重能力、耐圧力、衝撃抵抗が低下し、寿命が大幅に短くなります。腐食による配管の劣化は、高圧水流やその他の作業条件におけるストレスに耐えられなくなり、破裂や漏水が発生しやすくなります。

2).水質汚染: ガルバリューム鋼管の腐食による亜鉛汚染は、環境に悪影響を及ぼす可能性があります。特に都市の給水システムでは、亜鉛漏れが水質汚染を引き起こし、飲料水の安全性に影響を与えることがあります。さらに、錆びた配管からの漏れは、周囲の土壌や植物を汚染し、生態系に影響を与える可能性があります。

3).構造安全への脅威: ガルバリウム鋼管の腐食は、鋼管自体だけでなく、鋼管の支持構造にも影響を与える可能性があります。例えば、電力や通信の分野では、ガルバリウム鋼管がしばしばケーブルを支持し保護するために使用されます。もしガルバリウム鋼管が深刻に腐食すると、それはケーブルの断裂や外層保護の損傷を引き起こし、結果的にシステム全体の安定性と安全性に影響します。

ガルバリウム鋼管の防腐対策

ガルバナイズ処理の品質向上

亜鉛層の均一性、厚さ、接着性が基準を満たすことを確保することで、ガルバリウム鋼管の防腐能力を大幅に向上させることができます。生産工程では、ガルバナイズ液の温度、濃度などの工程パラメータを厳密に管理し、亜鉛層の品質を確保する必要があります。

機械的損傷を防止する

輸送、設置、使用中のパイプラインにおける機械的損傷と摩耗を防止する必要があります。ガルバリューム鋼管の表面が衝撃、引っ搔き傷、または衝突を受けた場合、亜鉛層が容易に損傷し、鋼管の基材が露出して錆びやすくなります。したがって、設置過程で亜鉛層への損傷を避けるために注意が必要です。機械的損傷を減らすためには次の措置を講じることができます：

ソフトな梱包材を使用する: 輸送および取り扱い中に、泡やプラスチックフィルムなどの柔らかい保護材を使ってパイプを包み、衝突や摩擦を減らします。
設置時の直接的な衝突を避ける: パイプブラケットやクランプなどの専用設置工具を使用して、パイプへの直接的な衝突を避けます。

防腐塗料と補充亜鉛層

損傷箇所がある場所に対して ガルバニゼーション鋼管 厳しい環境で使用される場合、追加の防腐塗料を管の外側に適用できます。これらの塗料は、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエチレンなどの材料で作られており、さらに防腐性能を向上させ、ガルバリューム鋼管の耐用年数を延ばすことができます。

エポキシ塗装: 優れた接着性と耐食性があり、厳酷な工業環境に適しています。
ポリエチレン塗装: 埋設用の管には、ポリエチレン塗装が効果的に水分や酸性・アルカリ性物質の侵入を防ぎ、腐食を防止します。

さらに、一部の特殊なケースでは、亜鉛層が部分的に損傷した場合、再ガルバニズングの方法を使用して損傷した領域を修復し、管の防腐能力を回復することができます。

環境管理の強化

ガルバリューム鋼管を選定する際には、設置環境を考慮する必要があります。湿気や高濃度の塩分スプレー、酸性またはアルカリ性の環境にさらされる鋼管については、可能な限り高い耐食性を持つ鋼管を選択するか、または環境を制御するための措置を講じるべきです。

高湿度地域への曝露を減らす: 例えば、湿潤な地域や屋外環境では、パイプの曝露時間を短縮し、曝露面積を減らすための措置を取ることを試みます。たとえば、避難所や屋根などを設置します。
換気条件を改善する: 空気循環を強化することで、パイプ表面の水分保持を減らし、腐食反応を遅らせます。

定期的な検査と保守

定期的な検査を通じて、腐食問題を早期に発見し、修理措置を講じることができます。検査内容には、亜鉛層の完全性、表面が剥離またはひび割れしていないか、また管内の水たまりや結晶の有無などが含まれます。

定期点検: 露出されたガルバリューム鋼管については、半年に一度または年に一度の点検を行い、特にパイプの継ぎ目、エルボ、フランジなどの部分を腐食や損傷がないか確認します。
内部点検: 埋設されているまたは直接観察できないガルバリューム鋼管については、内視鏡検査や超音波検査などの手段で管内の状態を把握します。

防腐剤の使用

一部の配管システムでは、特に給水管やガス配管システムにおいて、防腐剤を使用して腐食の発生を減らすことができます。これらの防腐剤は、通常、管内外の化学環境を変えることで腐食反応の進行を抑制します。