ステンレス鋼管が赤錆を発生する理由

ステンレス鋼管が赤錆を発生する理由

ステンレス鋼管に赤錆が発生することはよくありますが、これは通常、表面汚染または局所的な腐食であり、材料全体の破損ではないことを理解することが重要です。ステンレス鋼は、錆びにくいからではなく、保護被膜があるから「ステンレス」なのです。

主な理由は次のとおりです。

1. 表面汚染（最も一般的な原因）

これはしばしば「遊離鉄」汚染と呼ばれます。

• メカニズム：製造、切断、取り扱い、または設置中に、工具、ワイヤーブラシ、または近隣の研削作業からの微小な炭素鋼粒子が、ステンレス鋼管の表面に埋め込まれたり、付着したりする可能性があります。

• 錆びる理由：これらの炭素鋼粒子には、保護用の酸化クロム層がありません。水分と酸素にさらされると、急速に錆びて、特徴的な赤錆（Fe₂O₃）を形成します。この錆は表面にのみ発生し、多くの場合拭き取ることができますが、下のステンレス鋼を汚す可能性があります。

2. 不動態皮膜の損傷

ステンレス鋼の耐食性は、表面に形成される薄く、目に見えず、付着性の酸化クロム（Cr₂O₃）の層に由来します。

• メカニズム：機械的損傷（深い傷、摩耗など）、溶接熱（「熱焼け」の生成）、または化学的損傷は、この層を損なう可能性があります。

• 錆びる理由：損傷した領域が酸素にさらされて再不動態化（つまり、酸化物層を再形成）できない場合、下の鉄が脆弱になり、腐食し始める可能性があります。特に溶接では、クロムが炭素と結合し、マトリックスから枯渇し、その領域を「ステンレス」でなくするゾーンが作成される可能性があります（鋭敏化）。

3. 攻撃的な化学物質への暴露（塩化物）

• メカニズム：塩（海水、道路塩）、一部の洗浄剤、さらには水道水に含まれる塩化物イオンは非常に攻撃的です。それらは局所的に不動態酸化クロム層を破壊する可能性があります。

• 錆びる理由：これにより、孔食と呼ばれる深刻な形態の局所腐食が発生します。小さな孔が形成され、この孔内では環境が非常に酸性になり、不動態層の再形成が妨げられます。腐食が続き、赤錆が孔の開口部の周りに発生することがよくあります。

4. ガルバニック腐食

• メカニズム：ステンレス鋼が、電解質（水など）の存在下で、より「卑」な金属（炭素鋼、銅、アルミニウムなど）に直接接続されている場合、ガルバニック電池が作成されます。

• 錆びる理由：ステンレス鋼がカソードで、他の金属がアノードの場合、アノードは犠牲的に腐食します。ただし、状況が逆転した場合、または接続によって不動態層が破壊された場合、ステンレス鋼の腐食につながる可能性があります。重要なのは、腐食している炭素鋼継手からの錆が流れ出てステンレス鋼管を汚し、ステンレス鋼が錆びているように見えることです。

5. 環境に適したグレードの選択の誤り

• メカニズム：ステンレス鋼には多くのグレードがあります。304などの一般的なグレードは、穏やかな環境で優れた耐食性を提供します。ただし、塩化物や酸度が高い環境では、十分ではありません。

• 錆びる理由：過酷な環境（沿岸地域、化学プラントなど）で低グレードのステンレス鋼（304など）を使用すると、不動態層が破壊され、その後の錆が発生します。このような場合、316（モリブデンを含む）のような、より耐性の高いグレードが必要です。

概要表

予防方法：

• 汚染の防止：ステンレス鋼専用の清潔な工具と研磨材を使用してください。

• 不動態化：製造後、遊離鉄を除去し、酸化クロム層を強化するために、酸（硝酸など）でパイプを処理します。

• 酸洗と不動態化：溶接部には、熱焼けを除去し、不動態層を復元するために、酸洗ペーストを使用します。

• 適切な材料の選択：適切なステンレス鋼グレード（海洋環境には316など）を選択してください。

• ガルバニック接触の防止：異種金属に接続する場合は、絶縁ガスケットまたは継手を使用してください。