材料選択時に異種金属による腐食を避ける

ボルトを使用して屋根の上にいくつかの機器が取り付けられている、新しく建造された船舶を想像してみてください。たとえば、熱したアルミニウムのリベットを使用して鉄骨構造にサウンドボードが取り付けられています。さて、ボードが突然地面に落ちた数か月早送りします。事件を徹底的に分析した結果、故障の原因は異種金属の腐食であると結論付けました。

ガルバニック腐食とも呼ばれる異種金属腐食は、石油産業や海洋産業など、湿気の多い環境で操業する多くの新しく建設された現場で一般的な現象です。 NACE インターナショナルの調査によると、腐食の世界的なコストは 2.5 兆ドルに上ります。

以下では、異種金属の腐食、それがどのように、なぜ発生するのか、事故やプロジェクトの遅延による損害を防ぐために腐食を回避するためのヒントについて詳しく説明します。

異種金属腐食とは

ガルバニック反応は、貴金属または電気化学ポテンシャルが異なる 2 つの金属が、電解液または湿った環境下で互いに接触すると発生します。活性金属 (低貴) は陽極として機能し、不活性金属 (高貴) は陰極として機能します。

カソードでは、水が酸素と反応して水酸化物を形成します。しかし、この反応が起こるためには、電子の流入が必要です。活性金属は電子を失い始め、イオンは電解媒体を通って移動し、不活性金属に沈着します。その結果、サンプル表面でさまざまな化学反応が起こり始め、貴金属の腐食が少なくなります。腐食の速度は、反応に利用できるカソードの面積と、2 つの金属間の貴金属の差のレベルに正比例します。

海水中のさまざまな金属とそれらの電気化学的電圧範囲を比較するチャートを以下に示します。

電圧差の大きい金属が最も反応します。たとえば、ステンレス スチール クランプの亜鉛メッキ スチール スクリューは、チタン スクリューよりも早く腐食します。

異種金属腐食は、同じ金属の部品が異なる pH 値の領域に置かれ、互いに電気的に接触している場合にも発生する可能性があります。

異種金属腐食に影響する要因

次の要因は、2 つの金属間の異種金属腐食の速度に影響します:

• 電極電位: 電極電位が広い金属は、貴金属の腐食が速いことを確認します。
• 接触抵抗: 2 つの金属の境界での接触抵抗が低いため、電子の流れが速くなり、腐食が促進されます。
• 電気抵抗: 高濃度の電気化学溶液 (pH <7) は、カソードでの水素生成を刺激し、ガルバニック腐食を増加させます。
• メタル エリア: 反応速度は陰極の面積に正比例し、陽極の面積に反比例します。
• 大気の変化: 大気条件の変化は、異種金属の腐食に影響を与える可能性があります。たとえば、湿った領域にさらされるカソード領域のサイズによって、反応がどのくらい速く発生するかが決まります。より多くの露出がより加速につながります。

この点に関して、異種金属の腐食に対する環境の影響について詳しく学びましょう。

異種金属腐食に影響する環境要因

環境に応じて、アノードの電気化学的特性が変化する場合があります。環境条件は、電位、電流容量、および陽極消費率の 3 つの主要な陽極特性に影響を与えます。

アノード電位は、化学薬品または海水の操作環境下でよりマイナスになる可能性があります。高温の海水、低温の海水、海底の泥など、同じ環境でもさまざまな変化が陽極の実際の電流容量に影響を与える可能性があります。

特定の環境におけるアノードの電流容量に関連する長期的な性能データが必要です。十分なデータがない場合は、定電流試験や電位試験などの追加の電気化学試験を実施して、さまざまな環境条件下での陽極の電流容量を確認する必要があります。

異種金属腐食を防ぐ方法

以下は、異種金属の腐食を防ぐために従うべきいくつかのベスト プラクティスです。

• 概要を実行: アプリケーションの素材、関連する負荷、およびガルバニック反応に対する雰囲気の影響の概要を取得します。
• 基本ルールに従います: ガルバニック チャートで同じまたはほぼ同じ貴族の金属を選択してください。
• 異種金属の絶縁: 異なる金属の接点間に絶縁を使用してください。例:フランジ ジョイントのスリーブ ボルト、絶縁ワッシャーの使用
• 分離スプールを使用する: 非導電性絶縁スプール (ガラス強化プラスチック [GRP] など) を使用して、非炭化水素流体を運ぶ 2 つの異なる金属の配管接続を実現できます。
• 犠牲陽極を使用: 犠牲陽極は、海水中の金属を保護するために使用されます。
• カソードをペイント: 接触を防ぐために代替として塗料を使用してください。最も高貴な部分であるカソードをペイントします。

注意 :陽極を塗装し、塗装に亀裂が生じると、その断面にガルバニック電流が流れ、腐食が加速します。同じことがガルバニック材料の亀裂にも当てはまります。

この点で、頻繁な検査は、異種金属の腐食による偶発的な危険を最小限に抑えるのにも役立ちます。

素材の選択は非常に重要です。アノード材料の寸法と形状は、波、電流、および振動の形で周囲の環境によって加えられる機械的な力に耐えることができなければなりません。さらに、化学組成、均一性、電流容量など、他の多くの要因も考慮する必要があります。経験豊富な金属サプライヤーと提携して高品質の耐腐食性合金を入手することで、異種金属の腐食を最初から回避することができます。

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