ピッティング腐食とクリビス腐食の違いを理解する

ピッティング腐食 vs クリビス腐食：違いを特定する

腐食 — 環境との化学的相互作用による工学材料の劣化 — は、途方もなくコストのかかる問題です。 チューブシステムにおける未対策の腐食による損傷は、オフショアおよびニアショアアプリケーションにおける利益損失の主因であり、毎年数十億ドルのコストを生んでいます。 しかし、何に注意すべきかを知り、手遅れになる前に腐食リスクを低減する先制的措置を講じれば、腐食は防止可能です。

世界中で使用されているほぼすべての金属は、特定の条件下で腐食します。 石油・ガスアプリケーション、特にオフショアでは、腐食を防ぐための手順を踏むことができます。 これらの手順には、さまざまな腐食タイプとその原因を根本的に理解することが必要です。 腐食が発生しやすい場所を知ることで、オイルリグや精製所でのリスクを最小限に抑え、大幅な時間とコストの節約につながります。

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腐食の発生メカニズム

腐食は、金属原子が流体によって酸化されることで発生し、金属表面の材料損失をもたらします。 一般腐食の影響を受ける炭素鋼および低合金鋼で作られたコンポーネントでは、壁厚が減少し、機械的故障を起こしやすくなります。

金属チューブシステムは、分析・プロセス計装、油圧ライン、制御・ユーティリティアプリケーションに最もよく使用されます。 石油・ガスアプリケーションで使用される多くのエンジニアリング金属は、10%以上のクロムを含むステンレス鋼製です。 クロムは酸化層の形成を助け、金属を腐食から保護します。 しかし、環境条件によってこの層が破壊されると、ステンレス鋼の腐食が発生します。

ほぼすべての金属は特定条件下で腐食します。 例えば、赤錆は炭素鋼腐食の一般的な生成物で、鉄が腐食して酸化鉄を形成することで生じます。 しかし、他にも多くの種類の腐食が存在します。 各タイプは固有の脅威を持ち、アプリケーションに最適な材料を選定する際に評価する必要があります。

一般的な腐食タイプの識別

石油・ガス設備に大損害を与える腐食タイプは多数存在します。 多くの腐食タイプは、金属の化学組成と運用環境に固有です。 ここでは、ステンレス鋼における2種類の局部腐食、ピッティングとクリビス腐食に焦点を当てます。

ピッティング腐食

ピッティング腐食は、ステンレス鋼表面の保護酸化層が破壊され、その下の裸の金属が腐食性水溶液存在下で酸化による電子喪失の影響を受けやすくなることで発生します。 この電気化学反応により、小さな空洞、いわゆる「ピット」が形成されます。

通常、徹底的な目視検査で検出可能ですが、これらのピットはチューブ壁を完全に貫通するほど深く成長することがあります。 ピッティング腐食は、引張応力を受けるコンポーネントでの亀裂発生を助長することもあります。 塩化物濃度の高い環境、特に堆積した海水滴の蒸発によって生じる環境は、高温時にピッティング腐食を起こしやすくなります。

金属チューブのピッティング腐食を調べる際は、赤褐色の酸化鉄堆積物、および金属表面に形成された潜在的なピットを探してください。

クリビス腐食

ピッティング腐食と同様に、クリビス腐食はステンレス鋼の保護酸化膜の破壊から始まり、浅いピットの形成へと進行します。 しかし、名前が示す通り、クリビス腐食は「隙間（クリビス）」で発生します。

典型的な流体システムでは、チューブとチューブサポートまたはクランプの間、隣接するチューブランの間、表面に堆積した汚れや付着物の下などに隙間が存在します。 チューブ設置では隙間をほぼ完全に避けることは不可能であり、狭い隙間はステンレス鋼の完全性にとって最大の危険の一つとなります。 海水が隙間に拡散し、腐食性イオンが隙間から容易に拡散できない化学的に攻撃的な環境が形成されると、クリビス腐食が発生します。 このシナリオでは、隙間内の表面全体が急速に腐食する可能性があります。

クリビス腐食は、設置済みチューブからチューブクランプを取り外したときにのみ目視観察可能です。 クリビス腐食は、幾何学的隙間（チューブクランプなど）の下で「ピット」を作るのに必要なエネルギーが少ないため、ピッティング腐食より低温で発生する可能性があることを覚えておくことが重要です。

腐食を防ぐ方法

腐食は、多くの状況において、従業員に基本的な材料知識を教育することで最小限に抑えられます：

材料選定： まず、チューブ自体からチューブサポートとクランプまで、チューブアプリケーションの材料選定を検討してください。 タイプ316ステンレス鋼チューブは、清潔に保たれ、温度が過度に高くない限り、多くの設置で良好に機能します。 一方、塩分が容易に堆積する温暖な気候や、炭素鋼構造ビームや床からの錆がステンレス鋼表面に蓄積する設置環境では、タイプ316ステンレスチューブの腐食がより容易に観察されます。

こうした状況では、超オーステナイト系（例：6Moや6HN）または超デュプレックス系（例：2507）ステンレス鋼チューブが、はるかに優れた耐食性を発揮します。 超デュプレックスステンレス鋼のより高い降伏強度と引張強度は、より高い最高使用圧力（MAWP）定格が必要なシステム構築を容易にします。 高コストな誤りを避け、アプリケーションに適した材料を決定するには、最寄りの認定スワゲロック販売・サービスセンターに、適切な製品と材料選定のガイダンスをお問い合わせください。

配置と設計： クリビス腐食が発生し得る場所の数を最小限に抑える慎重なシステム慣行は、腐食防止に必要です。 チューブシステムの隙間を減らす一つの方法は、チューブを壁や他のチューブに直接接触させないことです。 タイプ316ステンレス鋼チューブのクリビス腐食が観察された場合、より耐食性の高いチューブに交換し、コスト効率の良いタイプ316チューブフィッティングで設置できます。 スワゲロックでは、タイプ316ステンレス鋼チューブフィッティングと、さまざまな耐食合金チューブのエンジニアリングされた組み合わせを提供しています。

腐食と材料科学トレーニング

これらのシンプルな対策に加え、腐食防止の最良のアプローチは、徹底したトレーニングの実施と、定期的かつ堅牢な腐食監視プログラムの導入です。 スワゲロックは材料科学トレーニングを提供し、エンジニア、技術者、材料選定プロセスに関わるすべての人々に、流体システムに適した耐食合金の選び方を指導します。 チューブシステムを日々扱う人々の間で、腐食（それがどう見え、どこで起こり、なぜ起こるか）への基本的理解を構築することは、材料故障と高額な修理を防ぎます。 お近くのスワゲロック販売・サービスセンターに、材料科学トレーニングプログラムが貴社の腐食対策にどう役立つかお問い合わせください。