腐食概論:鋼の腐食

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         【水質の影響(陽イオン他)】

 陰イオンと対になる陽イオンや淡水中に分散している固形分の鋼腐食にに与える影響について解説する。
 淡水中に含まれる Caイオン,Mgイオン,Mアルカリ度,全溶解固形物質は,その量と pH変化などで,鋼表面に沈着するなど,腐食反応に影響する場合がある。
 特に,Caイオン(Ca2+)は,二酸化炭素と反応し,炭酸カルシウム(CaCO3)として鋼表面に沈着し,腐食抑制に寄与する被覆を形成することが知られている。
 鋼表面に沈着するか否かは,温度,Caイオン濃度,Mアルカリ度,全溶解固形物質濃度及び,pHに依存する。
 Caイオン濃度,Mアルカリ度,全溶解固形物質濃度が一定のとき,CaCO3 が鋼表面に沈着し始める pH(溶解も析出もしない pHで pHsと記す)と,鋼の曝される溶液の pHとの差(pH-pHs)を飽和指数(ランゲリア指数)と称する。
 飽和指数が正の場合には,CaCO3 が析出すると評価できる。
 飽和指数を求めるには,計測した水温,Caイオン濃度,Mアルカリ度,全溶解固形物質濃度別にランゲリア指数換算表を用いて計算することができる。具体的な方法については参考資料1),2)が参考になる。
 結論から言うと,飽和指数になるのは,常温中性の場合には,Caイオン濃度,Mアルカリ度が何れも数百ppm以上の場合であり,日本の淡水で該当するのは,一部の地下水のみである。
 また,この条件に至る場合として,淡水を循環水や冷却水として用いたときに,水の蒸発で陽イオンが濃縮した場合が考えられる。

【参考資料】
 1):S. Powell, H. Bacon, J. Lill : Ind. Eng. Chem., 37, 842 (1945)
 2):E. Nordell : Water Treatment, Reinhold, p.287 (1961)

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