9 工業用バルブの防錆対策

バルブの腐食は一般的に、化学的または電気化学的環境の影響下におけるバルブの金属材料の損傷と見なされている。腐食」は金属と周辺環境との自然反応で発生するため、腐食の防止は、いかに金属を周辺環境から切り離すか、より非金属の合成材料を使用するかに重点が置かれる。ここでは、バルブの腐食を防ぐ方法について説明します。

電気化学的保護：

アノード保護とカソード保護の両方が電気化学的保護を提供する。いわゆるアノード保護とは、外部直流電流を加えて金属を保護し、アノードの電位がプラス方向に上昇するようにすることである。ある点まで上昇すると、金属アノード表面に緻密な保護膜が形成され、これが不動態化膜となる。金属陰極の腐食は著しく減少する。陽極の安全性は、不動態化しやすい材料の場合である。

カソード保護とは、保護された金属を陰極として、電位を下げるためにマイナス方向に直流電流を流すことである。ある電位値に達すると、電流の腐食速度が低下し、金属が保護される。さらに、保護された金属を、保護された金属よりも高い電極電位を持つ金属でカソード保護することもできる。亜鉛は腐食され、鉄を保護するために亜鉛を使用する場合、亜鉛は犠牲金属とみなされる。このカソード保護法は、大型バルブや必須バルブで使用されており、経済的で簡単かつ効果的なプロセスである。

非金属材料を使用する：

バルブの温度と圧力が非金属材料の仕様と一致する限り、非金属の耐食性は良好であり、腐食の問題を解決するだけでなく、貴金属を節約することができます。バルブ本体、バルブカバー、ライニング、シール面、その他は通常非金属材料で作られている。ガスケットの充填材は主に非金属材料で作られている。バルブはポリテトラフルオロエチレンや塩素化ポリエーテルなどのプラスチックや天然ゴム、ネオプレン、ニトリルなどのゴムでコーティングされ、バルブ本体とカバーは標準的な鋳鉄や炭素鋼で作られています。現在では、ナイロンやポリテトラフルオロエチレンのようなプラスチックがより一般的に使用され、天然ゴムと合成ゴムで異なるシール面が作られています。シーリングリングは、バルブのタイプによって使い分けられています。シール面として使用されるこれらの非金属材料は、耐腐食性に優れているだけでなく、シール効率も良く、特に粒状媒体での使用に適しています。もちろん、強度や耐熱性は劣り、適用範囲も狭い。軟質黒鉛は、非金属を高温市場に参入させ、フィラーやガスケットの漏れという長期的な問題を解決し、高温潤滑剤としても優れている。

金属表面処理：

金属表面処理プロセスには、メッキ、表面浸透、表面酸化の不動態化などが含まれる。その目的は、金属の耐食性を向上させ、金属の機械的エネルギーを改善することです。表面処理はバルブの分野で一般的に使用されています。バルブステムの防錆問題は人々が注目する問題であり、人々は豊富な製造経験を得ている。また、窒化、ホウ素化、クロムメッキ、ニッケルメッキなどの表面処理方法を用いて、耐食性、耐腐食性、耐摩耗性を高めている。異なる表面処理は、様々なバルブステムの材質や使用環境に適しています。空気、水蒸気媒体、アスベスト包装に接触するバルブステムには、硬質クロムメッキやガス窒化が施されることがある（ステンレス鋼はイオン窒化には適さない）。小口径バルブ本体とハンドホイールにも、耐食性を高め、バルブを装飾するためにクロムメッキが施されることが多い。

腐食性媒体に応じて耐食性材料を選択する：

実際の加工では材料の腐食はかなり複雑です。同じ媒体にバルブ材を使っていても、液体の強度、温度、圧力が違えば、媒体の基材への腐食も違ってくる。腐食の速度は、材料の温度が10℃上昇するごとに約1～3倍に増加する。媒体の濃度はバルブ材料の劣化に大きな影響を与える。濃度が 6% 以上になると、腐食は著しく低下する。例えばアルミニウムは、濃度80％以上の濃硝酸では極めて腐食性が強いが、中・低濃度の硝酸では激しく腐食する。ステンレス鋼は希硝酸には強いが、95%以上の濃硝酸では腐食が激しくなる。上記の例から、バルブ材料の正しい選択は特定の条件に基づいて行われることがわかる。様々な腐食要因を評価し、適用される防錆マニュアルに従って材料を選択する必要がある。

 スプレーコーティング：

コーティングは最も一般的に使用される防錆プロセスであり、バルブ製品にとって重要な防錆ツールであり識別機能である。コーティングは、ほとんどが非金属成分である。通常、合成樹脂、ゴムスラリー、植物油、溶剤などで作られ、金属表面を覆い、材料と環境を隔離し、防錆を目的とする。コーティングは主に、水、塩水、海水、大気中など、腐食が深刻でない状況で使用される。バルブの内部は通常、水、空気、その他の媒体による腐食を防ぐため、防錆塗料でコーティングされます。塗料は Faine が使用する材料を反映するために様々な色と組み合わされています。バルブのコーティングや塗装は通常半年から1年に1回程度です。

腐食防止剤を加える：

腐食性媒体や腐食剤に他の特殊物質を添加すると、金属の腐食速度が著しく遅くなる。このユニークな物質は腐食防止剤として知られている。腐食防止剤は一般的に媒体や包装に使用される。腐食防止剤を媒体に加えることで、機器やバルブの腐食を遅らせることができる。例えば、酸素を含まない硫酸中では、クロム・ニッケル系ステンレス鋼は幅広い溶解度で発火する。腐食は非常に危険である。しかし、硫酸銅や硝酸のような少量の酸化剤が適用された場合、ステンレス鋼は不動態に変換される可能性があり、材料のエッチングを避けるために表面に保護膜が形成されます。バルブの圧力試験は、一般的に圧力試験媒体として水を使用するが、これはバルブの腐食を引き起こしやすい。水に少量の亜硝酸ナトリウムを加えることで、水によるバルブの腐食を防ぐことができる。アスベスト充填材には塩化物が含まれており、バルブのステムに対する腐食性が高い。腐食防止剤は亜硝酸ナトリウムとクロム酸ナトリウムで構成され、バルブステムの表面に不動態化膜を形成し、バルブステムの耐食性を向上させる。溶剤はゆっくりと腐食防止剤を溶解し、潤滑を提供することができる。犠牲金属として亜鉛パウダーがアスベストに塗布される。実際には、亜鉛も腐食防止剤である。第一に、亜鉛はアスベスト中の塩化物と混合することができるため、塩化物とステムメタルとの相互作用の危険性を大幅に減少させ、防錆の役割を果たす。コーティングが赤丹や鉛カルシウムのような腐食防止剤で強化されている場合、バルブ表面は大気腐食を防ぐことができる。

溶射

溶射 は、コーティング前処理のためのプロセスブロックの一形態であり、最新の材料表面保護技術の一つとなっている。高エネルギー密度の熱源（炭素燃焼炎、フレア、プラズマアーク、電気ブラスト、ガス爆発など）を用いて金属または非金属物質をブラストして溶融させ、前処理した基本表面に噴霧状で吹き付けて溶射シートを形成するか、または同時に基本表面を加熱してコーティングを基材表面に再溶融させて溶射溶接シートを形成する。

1つまたは複数の溶射プロセスを使用することで、ほとんどの金属およびその合金、金属酸化物セラミックス、サーメット複合材、硬質金属化合物を金属または非金属基材に溶射することができる。

溶射は表面の耐食性、耐摩耗性、耐高温性などの特性を高め、耐用年数を延ばします。特殊な機能を持つ溶射皮膜は、断熱、絶縁（または等電点）、研削シール、自己潤滑、放熱、電磁シールドなどのユニークな特性を持っています。熱吹き付けはセクションを継ぎ合せるのに使用されています。

腐食環境をコントロールする：

いわゆる環境には広義と狭義がある。一般的な意味での環境とは、バルブの設置場所周辺の雰囲気とその内部循環媒体を指し、狭義 の環境とは、バルブの設置場所周辺の条件を指す。ほとんどの条件は制御不可能であり、製造工程の改善もない。ボイラー水の脱酸や精製工程でのアルカリのpHなど、雰囲気を調整する方法は、製品や工程にダメージがない場合にのみ使用することができる。前述の腐食防止剤の添加、電気化学的安全性なども、この観点からは腐食環境の制御に属する。腐食環境は、粉塵、煙、水蒸気に満ちている。特に生産現場では、煙やハロゲン、有毒ガス、機器から排出される微粉など、バルブに様々な程度の腐食を引き起こす可能性がある。オペレーターは、規則で規定された操作手順の中で、定期的にバルブの洗浄とパージを行い、定期的に補充を行う必要がある。これは、システム内の腐食を管理するための重要な対策である。バルブステムには保護カバーが装着され、グランドバルブにはウェルが装着され、バルブ表面は樹脂でコ ーティングされており、これらはバルブからの腐食性物質による腐食を避けるための方法である。周囲温度の上昇や大気汚染は、特に閉鎖環境では腐食を加速させる。可能な限り開放的な工場を使用するか、または換気と冷蔵の措置を講じて、環境中の腐食を避けるべきである。

加工技術とバルブ構造の改善

バルブの防錆安全性は、設計当初から考慮されてきた懸念事項である。疑問の余地なく、公正な構造設計と適切なプロセス方法を持つバルブ製品は、バルブの腐食を減らす上でプラスの影響を与えるでしょう。

したがって、建設と製造は、このような不合理な構造仕様に従って、プロセス方法は正しくありませんが、それは部品の腐食を避けるために、さまざまな作業条件下での要件に合わせて簡単に改善することができます。

概要

電気化学的腐食はさまざまな種類の金属を腐食する。それは2つの金属の間で作用している。また、溶液の溶解度の違い、酸素の溶解度の違い、金属の内部構造のわずかな違いにより、腐食速度を増大させる違いが生じる可能性がある。金属によっては耐食性はないが、非常に優れた保護膜、つまり媒体の腐食を防ぐことができる不動態化膜を作ることができるものもある。1つは、電気化学的腐食を除去して金属バルブの防錆機能を達成することであり、それがうまくいかない場合、金属表面に不動態化膜を形成することである。3つ目は、電気化学的腐食を伴わない金属材料の代わりに非金属材料を使用することである。以上の方法は、バルブの腐食防止に非常に有効である。