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亜鉛メッキパイプはなぜ錆びるのでしょうか? 日本

2024 年 12 月 30 日

亜鉛メッキパイプ 亜鉛メッキ鋼管は、建設や産業でよく使われるパイプ材料です。表面は亜鉛の層で覆われており、鋼管内の鉄元素が外気や湿気と接触するのを防ぎ、防錆・防食の役割を果たしています。しかし、多くのユーザーは、亜鉛メッキ鋼管を使用している過程で、亜鉛メッキ鋼管が錆びる可能性があることに気づいています。では、なぜ亜鉛メッキ管は錆びるのでしょうか？亜鉛メッキ管が錆びる理由は何ですか？そして、その錆は実際の使用にどのような影響を与えますか？この記事では、これらの問題を詳しく説明しますので、お役に立てば幸いです。

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亜鉛メッキパイプとは何ですか?

亜鉛メッキ管は、鋼管の表面に亜鉛の層をコーティングして防錆層を形成し、管の耐食性を向上させた管です。亜鉛メッキの目的は、空気や水などの媒体との接触による管自体の酸化腐食を防ぐことです。特に湿気や塩分などの過酷な環境で使用する場合、亜鉛メッキ層は優れた保護を提供します。

亜鉛メッキ処理の違いにより、亜鉛メッキ管は溶融亜鉛メッキ管と電気亜鉛メッキ管に分けられます。

溶融亜鉛メッキ管：溶融亜鉛メッキ工程は、鋼管を一定の温度に加熱し、液体亜鉛タンクに浸漬することです。化学反応により、亜鉛層が鋼管の表面と結合して亜鉛鉄合金層を形成します。溶融亜鉛メッキ管の亜鉛層は厚く、通常は最大60〜80ミクロンで、耐腐食性に優れています。
電気亜鉛メッキ管：亜鉛層は電気メッキまたはスプレーによって鋼管の表面に覆われています。電気亜鉛メッキ管の亜鉛層は比較的薄く、通常は 5 ～ 15 ミクロンです。防錆効果は溶融亜鉛メッキほど優れていませんが、処理中に亜鉛層の均一性を制御できます。

亜鉛メッキの防錆原理

亜鉛メッキ管の防錆原理は、亜鉛の「犠牲陽極」効果に依存しています。亜鉛層の金属活性は強く、管の表面が外部環境にさらされると、まず亜鉛が酸化反応を起こして亜鉛サビ（ZnO）を形成します。この亜鉛サビ層は、酸素と水分のさらなる侵食を遮断し、鋼管本体を腐食から保護します。

亜鉛メッキパイプがなぜs さび？

亜鉛メッキパイプの亜鉛層は理論上は腐食を効果的に防ぐことができますが、実際には錆が発生する場合があります。亜鉛メッキパイプが錆びる理由は通常、次のとおりです。

亜鉛層の損傷:

亜鉛メッキ管の表面保護層は亜鉛層で構成されています。使用中に亜鉛層が機械的衝撃、摩耗、傷などの影響を受けると、亜鉛層が剥がれたり破損したりし、露出した鋼管表面が外部環境にさらされて腐食しやすくなります。この状況は、パイプラインの設置中によく見られ、特にパイプのエルボやジョイントなどの場所では、亜鉛層が頻繁な操作によって損傷を受けます。

亜鉛メッキの品質問題:

亜鉛メッキ管の防錆効果は、亜鉛層の厚さと均一性に直接関係しています。亜鉛メッキ管の製造工程が不適切で、亜鉛層の厚さが不均一であったり、亜鉛層の密着性が悪かったりすると、鋼管の表面が露出する部分が発生し、腐食のリスクが高まります。

亜鉛層の厚さが不均一: 亜鉛メッキ処理中に亜鉛層の厚さが不均一になると、弱い部分が腐食しやすくなります。
亜鉛層の密着性が悪い：亜鉛メッキ層が鋼管の表面にしっかりと接着しておらず、外力の作用で剥がれやすく、鋼管が錆びる原因となります。
亜鉛メッキ工程の欠陥：溶融亜鉛メッキ工程中、亜鉛タンクの温度が不安定であったり、浸漬時間が長すぎたり短すぎたりすると、亜鉛層の品質が低下し、パイプの表面に欠陥が生じることもあります。

環境要因の影響:

亜鉛メッキパイプの錆は、設置されている環境とも密接に関係しています。

湿度と気候: 湿度が高く、湿気の多い気候条件では、亜鉛層の酸化プロセスが加速されます。特に、温度変化が頻繁な場合、パイプの表面が結露して水滴を形成しやすくなり、腐食がさらに加速されます。
塩水噴霧腐食: 海の近くや塩分の多いアルカリ性地域にあるパイプは、特に塩水噴霧腐食の影響を受けやすいです。塩水噴霧はパイプの表面に付着して電解質環境を形成し、亜鉛層が腐食しやすくなり、母材が露出して錆びてしまいます。
酸性およびアルカリ性環境: 工業地帯や化学工場などの酸性およびアルカリ性ガスを含む環境も、亜鉛メッキパイプの腐食を促進します。酸性ガス、硫化物、塩化物などの腐食性物質は、亜鉛メッキパイプに対して強い腐食効果を持ちます。

水質の影響:

水質は亜鉛メッキパイプの腐食率に直接関係しています。腐食性の高い水環境（酸性物質を多く含む水源など）では、亜鉛メッキパイプであっても錆を避けるのは困難です。

水の pH: 水の pH は亜鉛メッキパイプの腐食速度に直接影響します。酸性水 (pH 値 7 未満) は亜鉛層に対して強い腐食作用があり、亜鉛層を溶解させます。
硬水と軟水：硬水にはより多くのミネラル（カルシウムイオンやマグネシウムイオンなど）が含まれています。亜鉛メッキパイプを長期間輸送すると、パイプの内壁にスケールが形成されやすくなり、腐食が促進されます。軟水は通常、より活性が高く、亜鉛と反応しやすく、亜鉛の溶解を促進します。
腐食性物質: 水に硫化物やアンモニアなどの腐食性物質が含まれている場合、亜鉛メッキパイプの腐食速度が加速し、深刻なパイプラインの漏れを引き起こすこともあります。

電気化学的腐食:

電気化学的腐食現象は、異なる金属が電解質環境で接触したときに発生する電位差によって発生し、金属腐食を引き起こします。亜鉛メッキパイプシステムでは、電気化学的腐食は主に次の状況で発生します。

異なる金属の接触： 亜鉛メッキパイプ 他の金属（銅、アルミニウムなど）と直接接触すると、電位差の存在により、犠牲陽極としての亜鉛が他の金属よりも先に腐食し、亜鉛メッキパイプの腐食が加速されます。
パイプラインのジョイント：パイプライン、ケーブル保護パイプなどのジョイントでは、電流や電位差が蓄積され、腐食反応が悪化することがよくあります。

亜鉛層の犠牲陽極効果が弱まる：

亜鉛の犠牲陽極効果は腐食を効果的に防ぐことができますが、亜鉛層が薄すぎたり、腐食環境で早期に消耗したりすると、犠牲陽極効果が弱まり、鋼管マトリックスが露出して錆びるリスクが高まります。

亜鉛層の厚さが不十分：亜鉛メッキ管の亜鉛層が薄すぎると、亜鉛の保護効果がすぐに失われ、鋼管の腐食プロセスが加速されます。
亜鉛層の早期消耗：長期使用、特に腐食性の高い環境では、亜鉛層の消耗が早くなり、犠牲陽極効果が弱まり、鋼管マトリックスが徐々に露出します。

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亜鉛メッキパイプの錆の影響

1).パイプの耐久性の低下：Once ガルブパイプ 錆びると、支持力、耐圧性、耐衝撃性が低下し、耐用年数が大幅に短くなります。腐食によるパイプの老化により、高圧水流やその他の作業条件でのストレスに耐えられなくなり、破裂したり漏れたりしやすくなります。

2）水質汚染：亜鉛メッキパイプの腐食による亜鉛汚染は、環境に悪影響を及ぼす可能性があります。特に、都市給水システムでは、亜鉛の漏出により水質汚染が発生し、飲料水の安全性に影響する可能性があります。また、錆びたパイプからの漏出により、周囲の土壌や植生に一定の汚染が発生し、生態環境に影響を与える可能性があります。

3)構造上の安全性に対する脅威:亜鉛メッキ管の腐食は、管自体に影響を与えるだけでなく、管の支持構造にも影響を与える可能性があります。たとえば、電気や通信の分野では、ケーブルの支持と保護に亜鉛メッキ管がよく使用されます。亜鉛メッキ管がひどく腐食すると、ケーブルが破損したり、外側の保護層が損傷したりして、システム全体の安定性と安全性に影響を与える可能性があります。

亜鉛メッキパイプの腐食防止対策

亜鉛メッキの品質向上

亜鉛層の均一性、厚さ、接着性が基準を満たしていることを保証することで、亜鉛メッキパイプの耐腐食性を大幅に高めることができます。製造プロセス中、亜鉛メッキ溶液の温度、濃度、その他のプロセスパラメータを厳密に制御して、亜鉛層の品質を確保する必要があります。

機械的損傷を防ぐ

パイプラインの輸送、設置、使用中は、機械的損傷や摩耗を防ぐ必要があります。亜鉛メッキパイプの表面が衝撃を受けたり、傷が付いたり、衝突したりすると、亜鉛層が簡単に損傷し、鋼管のベースメタルが露出して腐食が発生しやすくなります。したがって、設置プロセス中は亜鉛層の損傷を避けるように注意してください。機械的損傷は、次の対策で軽減できます。

柔らかい梱包材を使用する: 輸送中や取り扱い中は、衝突や摩擦を減らすために、フォームやプラスチックフィルムなどの柔らかい保護材を使用してパイプを包みます。
設置中に直接叩かないようにしてください。パイプブラケットやクランプなどの専門的な設置ツールを使用して、パイプに直接叩かないようにしてください。

防錆コーティングと補助亜鉛メッキ層

場所によっては 亜鉛メッキ金属パイプ 過酷な環境で使用される場合は、パイプの外側に追加の防錆コーティングを施すことができます。これらのコーティングは通常、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ポリエチレンなどの材料で作られており、防錆性能をさらに高め、亜鉛メッキパイプの耐用年数を延ばすことができます。

エポキシコーティング: 優れた接着性と耐腐食性を備え、要求の厳しい産業環境に適しています。
ポリエチレンコーティング：埋設パイプの場合、ポリエチレンコーティングは湿気、酸性、アルカリ性物質の侵入を効果的に防ぎ、腐食を防止します。

さらに、特殊なケースでは、亜鉛層が部分的に損傷している場合、再亜鉛メッキ法を使用して損傷部分を修復し、パイプの耐腐食性を回復することができます。

環境管理の強化

亜鉛メッキパイプを選択する際には、設置環境を考慮する必要があります。湿気、塩水噴霧、酸性またはアルカリ性の環境にさらされるパイプの場合は、可能な限り耐食性の高いパイプを選択するか、環境を制御するための何らかの対策を講じる必要があります。

湿度の高い場所への露出を減らす: たとえば、湿気の多い場所や屋外の環境では、シェルターや屋根などを設置するなど、パイプの露出時間と露出面積を減らす対策を講じるようにしてください。
換気条件の改善：空気の循環を強化することで、パイプ表面の水分保持を減らし、腐食反応を遅らせます。

定期点検・整備

定期的な検査により、腐食の問題を早期に発見し、修復措置を講じることができます。検査内容には、亜鉛層の完全性、表面の剥離やひび割れの有無、パイプ内部の水の蓄積やスケールの有無などが含まれます。

定期検査: 露出した亜鉛メッキパイプについては、特にパイプジョイント、エルボ、フランジなどの部品の腐食や損傷を確認するために、6 か月ごとまたは 1 年ごとに検査を実施できます。
内部検査：埋設されているなど直接観察できない亜鉛メッキ管については、内視鏡検査や超音波検査などにより管内壁の状態を把握します。

腐食防止剤を使用する

一部のパイプラインシステム、特に水道管やガス管システムでは、腐食の発生を抑えるために腐食防止剤を使用することができます。これらの防止剤は通常、パイプの内外の化学環境を変化させることで腐食反応の進行を抑制します。