いくつかの耐食技術

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1. ニッケル系合金薄板ライニング（通称「壁紙貼り」工法） ニッケル系合金薄板ライニングは、現在、WFGDシステムの吸収塔における煙ガス入口部の乾湿界面で多く使用されている。高温の煙ガスが吸収塔内に入ると、上面から噴霧されるスラリーと接触し、吸収塔の煙ガス入口部には強腐食性を持つ高酸性の乾湿界面が形成される。また、この部位ではスラリーから電離したCL-も存在する。さらに、金属構造物の隙間や溶接部、表面の欠陥といった特殊な箇所では、酸素不足や加水分解、イオンの拡散が困難であるため、金属基材の異なる部分間に電位差が生じ、原電池が形成される。このため、隙間腐食やCL-による孔食が発生し、このような局部的な腐食は、吸収塔内で予想される均一な腐食よりもはるかに危険性が高い。 海外での多数のWFGDプロジェクトの実績が、ニッケル基合金がWFGDシステムの厳しい腐食環境下で非常に有効であることを証明している。ニッケル基合金は、一般的にニッケルを主成分または主要元素とする材料として定義されます。ニッケル基合金が優れた耐食性を持つのは、その表面にクロムと酸素を多く含む薄い不動態膜が存在するからです。この不動態膜が破壊されても、十分な酸素があれば自動的に再形成されます。不動態膜の成分は合金の組成によって決まります。ニッケル基合金には他の合金元素が添加されているため、一般の鋼材と比べて溶解率が低く、したがって不動態膜が破壊されても非常に優れた化学的耐食性を持ちます。ニッケル基合金の耐食性を向上させるために添加される合金元素は、通常ニッケル、モリブデン、クロムであり、ニッケルは損傷した保護膜の回復を助け、特に溶接性を含む加工性を改善する；クロムは保護性の不動態膜を形成する；モリブデンは、合金の点腐食や隙間腐食といった局部腐食に対する耐性を高めることができる。 湿式FGDシステムにおけるニッケル系合金材の使用には、一体型ニッケル系合金、ニッケル系合金と基材の爆発複合、ニッケル系合金と基材の圧延複合、ニッケル系合金の薄板をライニングとして貼り付ける方法（通称「壁紙貼り」工程）などがある。他のいくつかの工法と比較して、ニッケル基合金の薄板ライニング技術は、工程が簡単でコストが低く、施工が容易であるため；特別な道具や機器、高度な技術を持つ訓練者は不要；工場内で行うことも、現場で行うことも可能なため、非常に広く応用されており、特に旧システムの改修工事においては最適な工法です。これまでにこの技術は世界中の湿式FGD装置で約20年間にわたって成功裏に使用されてきました。海外の調査によると、このライニングシステムの平均寿命は15年にも及びます。 いわゆる裏当て板技術とは、比較的薄い裏当て板（厚さは通常1.6mm～3.2mm）を基材の上に重ね合わせ、溶接によって密閉された耐食システムを形成するものです。 2. ガラスフレークライニング　ガラスフレークライニングは、優れた耐食性、非常に高い耐媒体浸透性、低い熱膨張係数、比較的低いコスト、そして良好な施工性といった利点から、FGDシステムで広く利用されている。WFGDシステムで使用されるガラスフレークライニングの主成分はビニルエステル樹脂（55％～65％）、微細ガラスフレーク（約30％）およびその他の機能性添加剤であり、FGDシステムで使用されるビニルエステル樹脂には、標準型のビスフェノールAエポキシビニルエステル樹脂とフェノールアルデヒドエポキシビニルエステル樹脂の2種類がある。ガラスフレークとは、特定の素材（ケイ酸塩）からなるガラス質を特殊な工程で加工して作られた鱗片状の薄いガラス製品で、樹脂と組み合わせて防食塗料を形成します。 ビニルエステル樹脂自体には優れた耐腐食性があり、マイクロガラスフレークには優れた耐酸性がある。ビニルエステル樹脂にマイクロガラスフレークを添加することで、この防食ライニングの内部に、不連続な片状充填材からなる迷路状のシール構造が形成される（図2参照）。これにより、腐食性媒体が浸透する経路が効果的に長引き、また、規則正しく分散したフレークによって、ライニング層が硬化成形される際に生じる残留応力が緩和される。こうして、従来のライニング技術が抱える、媒体の浸透や残留応力による腐食という2つの問題が解決されるのである。 3. グラスファイバー複合材　グラスファイバー複合材は、機能性と構造的特性を兼ね備えた、比較的早くから開発された複合材料であり、非常に優れた性能特性を持っている。その耐腐食性は主に樹脂に依存しており、合成技術の進歩に伴い樹脂の性能も向上し続けている。特に20世紀60年代にビニルエステル樹脂が登場したことで、グラスファイバー複合材の耐腐食性、物理的性質、および耐熱性がさらに高まった。適切な設計、製造、および設置が行われたグラスファイバー強化プラスチックは、WFGDシステムにおいて顕著な技術的、経済的、社会的効果をもたらす。海外では、ビニルエステル樹脂で作られたグラスファイバー強化プラスチック製の装置が、WFGDシステムよりも過酷な腐食環境下で長年にわたり成功裏に使用されてきている。 WFGDシステムの吸収塔の煙ガス入口部の温度範囲は160℃から180℃であり、一時的な高温急冷状態が発生することもある。潜在的な熱損傷や強い腐食性を持つ副生成物が生じるため、この部分には通常、高ニッケル合金C-276などの高価な合金材料が使用され、要求性能を満たしている。フェノールエポキシ系ビニル樹脂で作られたグラスファイバー強化プラスチックは優れた耐熱衝撃性を持ち、200℃という高温下での熱衝撃による層間剥離を防ぐことができ、200℃前後の煙ガス環境下で長期間連続して運転することが可能である。腐食環境下において、グラスファイバー強化プラスチックの耐摩耗性は鋼材よりも優れている。グラスファイバー強化プラスチックの耐摩耗性を向上させるために、樹脂マトリックスに適切な充填剤を加えることができる。 海外では、FRP製の脱硫塔が長期間にわたって使用され、大きな成果を上げています。ビニルエステル樹脂を用いたグラスファイバー強化プラスチック製の脱硫塔は、より高い温度での使用が可能で、寿命も長く、信頼性も高いです。現在、アメリカのDow Chemical社では、220℃の温度で使用できるFGD脱硫塔を開発し、すでに量産しています。海外の資料によると、グラスファイバーはWFGDシステムにおける脱硫塔、スラリータンク、除霧器、スラリー輸送配管、煙道、煙突などの化学プラント用防食設備で、成功裏に適用されている。 4. ゴム WFGDシステムでよく使用されるのは、主にブチルゴムです。理論的には、ゴムライニングの耐熱性はガラスフレークよりも劣るが、耐摩耗性や耐浸透性はガラスフレークよりも優れている。そのため、ゴムライニングは一般的に、吸収塔内部、石灰石スラリーシステム、石膏脱水システム、低温の煙道など、機械的負荷が大きい場所に使用される。 5. スプレー型ポリウレアエラステマー（SUPA） この技術は、環境保護の要求に応えるために海外で過去10年間にわたって開発された、新しいタイプの無溶剤かつ無汚染のグリーン建設技術です。その主な原料は、アメリカのTexaco/Huntsman社が開発したアミノ末端を持つポリオキシプロピレンエーテルです。この工法は迅速に反応するスプレー方式であり、原料に溶剤が含まれておらず、硬化速度も速く、工程も簡単です。この技術は登場してすぐに急速に発展しました。現在、国内のFGDシステムでの利用はまだ初期段階にありますが、すでに小規模ながら成功した適用事例もあります。