ボイラーの腐食と防護、私たち化学技術者が必ず習得すべき知識です！

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出典：江蘇佳安安全　追加日時：2016年12月27日 14:24:49　閲覧数：131
停止中のボイラーの腐食について：ボイラーを停止している間に適切な保護措置を講じないと、ボイラー本体や全ての蒸気・水系統の金属表面が溶存酸素によって腐食されます。また、その腐食の進行速度は運転中よりもはるかに速くなります。実際、腐食が深刻なボイラーの多くは、停止時の保護が不適切だったことが原因であり、これらの腐食生成物を除去しないと、ボイラーが再稼働した後に電気化学的腐食が加速される。したがって、停止時の腐食はボイラーの使用寿命を短縮するだけでなく、運用上のリスクも生じさせます。 ボイラーの腐食について http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429454533-0.jpg
一、ボイラー停止時の腐食の原因
ボイラーが停止すると、外部から大量の空気がボイラーの蒸気・水系内に入ってきます。特に、ボイラーを冷却して水を排出した後に乾燥させない場合、金属表面には水膜が形成されます。そして、空気中の酸素がこの水膜に溶け込み、飽和状態になります。さらに、酸素が鉄と反応して腐食を引き起こすと、空気中の酸素が再び絶えず供給され続けるため、金属の酸化腐食が容易に起こります。金属表面に残った炉水にCl-やSO42-が含まれている場合、腐食はさらに深刻になります。 二、停止運転による腐食の影響要因 http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429452034-1.jpg 停止運転中に生じる腐食の程度は、多くの要因に関連している。主な点は以下の通りです：1、湿度は給水を停止したボイラーにおいて、金属表面の湿気が腐食速度に大きな影響を与えます。空気の湿度が高いと、金属表面に結露しやすく、水膜ができて腐食が進行します。金属表面が乾燥しており、かつボイラー内部の相対湿度が30％未満の場合、鉄の腐食を完全に防ぐことができる。 2、水中の塩分濃度 ボイラーや金属表面の水膜中の塩分濃度が高くなると、腐食が進行しやすくなる。特に酸化物や硫酸塩の含有量が増えると、腐食速度は著しく上昇する。 3、金属表面の清浄度 金属表面に沈着物やスケールがあると、その部分に残留水分がたまりやすくなり、スケールの下の金属表面が常に湿った状態になってしまいます。また、スケールは酸素の浸透を妨げる一方で、スケールの周囲の金属表面では十分な酸素が存在します。このように、濃度の違いによって濃度差腐食電池が形成され、スラッジ周辺の酸素濃度が高い部分が陰極となり、スラッジの下で酸素濃度が低い部分が陽極となることで、スラッジの下にある金属が腐食される。 以上からわかるように、ボイラーの停止時に腐食が起こるのを防ぐためには、ボイラーの金属表面を乾燥させ清潔に保ち、スケールや堆積した水滓をタイムリーに除去する必要がある；湿式保護の場合は、酸素による腐食が進行するのを防ぐため、水中の塩分濃度をできるだけ低く抑えるべきである。 停止保護の一般的な方法 http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429452315-2.jpg 一、停止保守の基本原則は 1、外部空気が停止中のボイラーの蒸気・水系統内に侵入するのを防ぐこと； 2、ソーダ水システム内の金属表面を乾燥させる； 3、金属の内面に耐食性のある薄膜を形成し、空気を遮断する； 4. 金属表面を、脱酸剤またはその他の保護剤を含む媒体に浸す。 二、保守方法　乾式保護と湿式保護の2つに分類される　乾式保護　11、デシケーター法　デシケーター法は、停止期間が長い（3ヶ月以上）ボイラーの保護に適している。ドラムの容積がボイラー全体の水容量に占める割合が大きいほど、この方法はより便利になる。その具体的な方法は以下の通りです：（1）余熱ボイラーを停止した後、ボイラーの停止時点でのメンテナンスを行う必要があります。ボイラーの入口温度が300℃以下に、炉水の温度が100℃前後に低下したら、各排出弁を開いて余熱ボイラー内の炉水を全面的かつ迅速に排出する。各検査孔を開け、ボイラー内に堆積したスケールやスラグ、および外部の煙灰などを除去し、窯炉の余熱を利用してボイラーの各加熱面および機器を乾燥させた後、ボイラーの各バルブを閉じる。 （2）ドライアイスをボイラーダンクおよび各連結箱内に入れる（入れた場所と量は忘れないように記録しておく必要がある）。投入直後にドラムの人孔と各蒸気・水用バルブを閉じ、蒸気・水系を外部空気から厳重に遮断する。 乾燥剤の使用量と寿命の判断 http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/14294532R-3.jpg（3）乾燥剤のメンテナンス時には、以下の点に注意する必要があります。乾燥剤はボイラーの金属表面に直接触れないようにし、鉄製の皿などの容器に入れて使用すること；乾燥剤を設置した後は、手入れ用の穴やその他の蓋をしっかり閉め、蒸気管や水道管のバルブも必ず遮断しなければならない；デシケーターの状態は定期的にチェックする必要があり、通常は初回は半月ほどごとに、その後は1ヶ月ごとにデシケーターの状態を確認し、性能が低下した場合はすぐに交換する。 2、乾燥法 乾燥法は、ボイラーの点検期間中の防食によく用いられる。炉水の温度が100℃前後に下がったら、ボイラーの炉水をすべて抜き、キルンの余熱を利用してボイラーの金属表面を乾燥させる。 3、アンモニア充填法 アンモニア充填法は、一般的に発電所のボイラーを長期間停止させる際の保護に用いられる。アンモニアは銅に腐食作用を及ぼすため、アンモニア充填法を採用する際には、ボイラーの蒸気・給水系統内のすべての銅製部品を取り外すか、封止して隔離する必要がある。 アンモニア充填法とは、ボイラーを停止して水を抜いた後、ボイラー内にアンモニアガスを充填し、アンモニアガスの圧力を13kpaに保つことで空気を排出し、金属表面の水膜中の酸素含有量を減らす方法です。アンモニアガスが水膜に溶解すると金属表面の耐食性が向上するため、アンモニア充填法では金属表面の乾燥度に厳しい要件はなく、ただしシステム全体が完全に漏れのない状態でなければならない。湿らせた赤色リトマス紙を使って、アンモニアガスが漏れている可能性のある箇所を確認する。紙が赤から青に変わればアンモニアガスが漏れている証拠なので、直ちに漏れを止める処置を行う。爆発を防ぐため、明火による作業も厳しく禁止されている。 4、腐食抑制剤保護法　停止中のボイラーを保護するために使用される腐食抑制剤は、一般的に揮発性が高いため、気相腐食抑制剤法とも呼ばれる。主な腐食抑制剤には、炭酸アンモニウム、炭酸水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウムなどの無機アンモニウム塩、炭酸シクロヘキシルアミン、**、安息香酸エチルなどの有機アミン類、および複合型のTH901腐食抑制剤などがある。この種の防食剤の特徴は、揮発しやすく、一定の蒸気圧を持つことです；金属表面に保護膜を形成し、優れた防食性能を持つ；金属表面の乾燥度には高い要求がなく、特にTH901防食剤は湿った金属表面に対しても優れた防食効果を発揮する。 使用方法：ボイラーから水を抜いた後、スケールを除去し、一定の比率で薬剤を炉内に均等に投入します。その後、各バルブを閉じてシステムをしっかりと密閉すれば完了です。 注意すべき点は、この種の防食剤の多くがアンモニアガスを発生させ、銅製部品に腐食作用を及ぼすことです。したがって、ボイラーの蒸気水系統にあるすべての銅製部品は取り外すか、封鎖して隔離する必要がある；または**：銅製部品の腐食を防ぐために、ベンゾトリアゾール：シクロヘキシルアミン炭酸塩＝3：2：7（質量比）の混合腐食抑制剤を使用する。 湿式保護 2 湿式保護とは、停止中に保護性のある水溶液でボイラー内を満たし、空気がシステム内に入るのを防ぐ保護方法の一種で、以下のようなものがある：1、アルカリ液法 つまり、アルカリ液を使用してボイラー内をpH値10以上の水溶液で満たし、金属表面を不動態化させることで、溶存酸素による金属の腐食を防ぐ方法である。一般的には水酸化ナトリウムとトリス（水酸化）ナトリウムの混合液が使用され、停止期間が3ヶ月以内の場合にこの方法が適用される。 （1）停止運転後、まずボイラーの内外に付着した汚れやスラグなどをきれいに除去し、外部と接続されている配管を遮断する；ソーダ水システム内のすべての銅製部品を取り外すか、封鎖して隔離する。 （2）水酸化ナトリウム（使用量：4kg/m3）およびトリスオキシン酸ナトリウム（使用量：1.5kg/m3）を軟化水または凝縮水に溶かしてボイラー内に投入し、ポンプを用いてボイラー内のアルカリ溶液を均一に循環させる。 （3）水中の酸素などのガスを除去するため、できれば炉水を105℃前後まで加熱することが望ましい。次に、すべての扉やバルブを閉じ、漏れがないようにします。 2. 加圧維持法　ボイラーの停止期間が短い場合（1週間以内）、加圧状態でメンテナンスを行うことができる。小容量のボイラーは、ボイラーの余圧（0.05～0.1MPa）を利用して、ボイラー内の水の温度を100度よりわずかに高く保つことができる℃；中圧・高圧ボイラーは、ボイラー内に適格な給水を満たし、給水ポンプで圧力をかけることで、ボイラーの圧力を0.5～1.0MPa前後に維持することができる。炭酸飲料システムのすべてのバルブを閉じ、空気がボイラー内に入るのを防ぎます。ボイラーの圧力と温度を維持するために、定期的にキルンの蒸発器の下で弱火を焚くことも、または隣接するキルンのボイラーからの蒸気を使って加熱することもできる。ボイラーの圧力が低下した場合は、速やかに原因を調査し、給水ポンプで規定圧力まで圧力を上げなければならない。 3、硫酸ナトリウム保護法 硫酸ナトリウムは還元剤であり、アルカリ性溶液において酸素とよく反応することで、金属の酸化を防ぎます。その方法は、アルカリ液法の基礎に亜硫酸ナトリウムを加えるものである。一般的には、水中の亜硫酸ナトリウムの過剰量を10～30mg/Lに保つことが求められる。 4、アンモニア水法およびアンモニア－ヒドラジン法：ボイラーの停止期間が長い場合にこの方法を使用する。ボイラーを停止した後、炉内の水をすべて抜き、システム内の銅製部品を取り外すか隔離し、凝縮水または給水を用いて700～800mg/Lの濃度に調整したアンモニア水溶液を充填する；または、ボイラーを停止した後に水を抜かずに、そのままアンモニア水とヒドラジンを充填する。ボイラー内の水質のpH値を10～10.5の間に保ち、ヒドラジンの過剰量は200mg/Lに達する必要がある。薬液はポンプでシステム内に送り込まれ、循環させて均一になるようにする。ボイラーが保護液で均一に満たされたら、各バルブを閉じる。停止中は、空気が入らないようにシステム全体を厳重に密封しなければならない。 この方法では、ボイラーを再稼働させる際には、保護液をすべて排出し、徹底的に洗浄する必要があります。点火後はまず排気バルブから蒸気を排出し、蒸気中のアンモニア濃度が2 mg/kg未満になるまで待ってから蒸気を供給する必要があります。これは、蒸気中のアンモニア濃度が高すぎると凝縮器の銅管が腐食するからです。 5、窒素充填法 ボイラーの窒素充填法は、水を抜かない湿式で行うことも、ボイラー内を真空にして乾式で行うこともできる。窒素は反応性が低く腐食性もないため、ボイラーに一定圧力の窒素を充填することで酸素の侵入を防ぐことができる。構造が複雑なボイラーの場合、一部に水がたまりやすくてきれいに抜けないため、乾式のメンテナンスは適しておらず、窒素充填法を用いることができる。その方法は、停止前に窒素を供給する配管を接続し、ボイラーの圧力が0.15Mpa程度まで下がったら、窒素ボンベから仮設配管を通じてボイラーのドラムや省エネ装置などに窒素を送り込むというものです。具体的な要求は以下の通りです：（1）窒素の純度は99％以上； （2）空のボイラーに窒素を充填する際、ボイラー内の窒素圧力は0.15Mpa以上でなければならない；湿式窒素充填の前には、ボイラーに適量のヒドラジンを加え、アンモニア水を用いてボイラー水のpH値を10以上に調整することが望ましい； （3）窒素充填時は、ボイラーの蒸気・水系統内のすべてのバルブを閉じ、ボイラーが完全に漏れないようにしなければならない；漏れがあった場合は直ちに対処し、漏れによって窒素が過度に消費され、窒素圧力を維持できなくなるのを防ぐこと。 http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/1429455232-4.jpg 停炉保護方法の選定 泥炉の停止時の保護については、泥炉の構造、停止期間、防食要件などに基づいて選択する必要があります。ここに上記の各保護方法をまとめて表に示し、参考にします：http://www.chemicalsafety.org.cn/uploads/allimg/161227/142945Fa-5.jpg