管殻式熱交換器の腐食解析

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管殻式熱交換器の材料は一般的に炭素鋼、ステンレス鋼、銅が主流であり、特に炭素鋼製の管板を冷却器として使用する場合、管板と伝熱管の溶接部に腐食による漏れが頻繁に発生し、漏れ出た物質が冷却水システムに混入して環境を汚染するだけでなく、資材の無駄遣いも引き起こします。　　管殻式熱交換器の製造時において、管板と伝熱管の溶接には一般的に手動アーク溶接が用いられ、溶接部には凹みや気孔、スラグ混入など、さまざまな程度の欠陥が生じる。また、溶接部の応力分布も均一ではない。使用時、チューブプレート部分は一般的に工業用冷却水と接触し、その冷却水中の不純物、塩類、ガス、微生物がチューブプレートや溶接部の腐食を引き起こします。これが私たちがよく言う電気化学的腐食です。研究によると、工業用水は淡水であれ海水であれ、さまざまなイオンや溶存酸素を含んでおり、その中でも塩化物イオンと酸素の濃度変化が金属の腐食形態に重要な影響を与える。また、金属構造の複雑さも腐食形態に影響を与えます。したがって、管板と列管の溶接部の腐食は、孔食と隙間腐食が主である。外観上、管板の表面には多くの腐食生成物や堆積物があり、大きさの異なる凹みが散在している。海水を媒体とする場合、電気浸食も発生する。化学腐食とは媒体による腐食のことで、熱交換器の管板がさまざまな化学媒体に触れると、その化学媒体によって腐食を受けます。また、熱交換器の管板は熱交換管との間である程度のデュアルメタル腐食が生じることもあります。　　以上のことから、管殻式熱交換器の腐食に影響を与える主な要因は以下の通りである：（1）媒体の成分と濃度：濃度の影響は一様ではなく、例えば塩酸の場合、一般的に濃度が高いほど腐食が深刻になる。炭素鋼とステンレス鋼は、濃度が50％前後の硫酸中で最も腐食が激しくなり、濃度が60％を超えると逆に腐食は急激に減少する；　　（2）不純物：有害な不純物には、塩化物イオン、硫化物イオン、シアン化物イオン、アンモニウムイオンなどがあり、これらの不純物は場合によって深刻な腐食を引き起こす；　　（3）温度：腐食は化学反応であり、温度が10℃上昇するごとに腐食速度は約1～3倍に増加するが、例外もある；　　（4）pH値：一般的にpH値が低いほど、金属の腐食は進行する；　　（5）流速：ほとんどの場合、流速が大きいほど腐食も激しくなる。