圧力容器腐食の一般的な現象

1. 全面腐食（均一腐食とも呼ばれる）は、化学腐食または電気化学腐食によって引き起こされる現象であり、腐食媒体が金属表面のあらゆる部分に均一に到達し、金属の組成と組織が比較的均一な状態にあるため、金属表面全体が同様の速度で腐食されます。ステンレス鋼製圧力容器の場合、pH値が低い腐食環境下では、不動態皮膜が溶解して保護効果を失い、全面腐食が発生します。化学腐食による全面腐食であれ、電気化学腐食による全面腐食であれ、共通の特徴は、腐食プロセス中に材料表面に保護的な不動態皮膜を形成することが困難であり、腐食生成物が媒体に溶解したり、緩い多孔質酸化物を形成したりして、腐食プロセスを激化させることです。全面腐食の害は軽視できません。まず、圧力容器軸受部の耐圧面積が減少し、穿孔漏れを引き起こしたり、強度不足により破裂やスクラップになったりする可能性があります。第二に、電気化学的総合腐食の過程では、H+還元反応が伴うことが多く、材料に水素が充満して水素脆化などの問題を引き起こす可能性があり、これも溶接メンテナンス中に機器の脱水素化が必要になる理由です。
2. 孔食は、金属表面から始まり、内部に拡大して小さな穴状の腐食ピットを形成する局部腐食現象です。特定の環境媒体では、一定期間が経過すると、金属表面に個々のエッチングされた穴または孔食が現れることがあります。これらのエッチングされた穴は、時間の経過とともに深くまで発達し続けます。初期の金属の重量減少は小さいかもしれませんが、局部腐食の速度が速いため、機器や配管の壁に穴が開き、突然の事故につながることがよくあります。孔食腐食の検査は困難です。孔食の穴のサイズが小さく、腐食生成物で覆われていることが多いため、孔食の程度を定量的に測定して比較することは困難です。したがって、孔食腐食は、最も破壊的で潜行性の腐食形態の1つと考えることができます。
3. 粒界腐食は、主に粒界表面と内部の化学組成の差、粒界不純物の存在、あるいは内部応力などにより、粒界に沿って、あるいは粒界近傍で発生する局部腐食現象です。粒界腐食はマクロレベルでは目立たない場合もありますが、一旦発生すると、材料の強度はほぼ瞬時に失われ、予期せぬ設備の突然の故障につながることがよくあります。さらに深刻なことに、粒界腐食は容易に粒界応力腐食割れへと変化し、応力腐食割れの発生源となります。
4. 隙間腐食とは、異物や構造上の理由により金属表面に生じた狭い隙間（通常、幅0.02～0.1mm）で発生する腐食現象です。これらの隙間は、流体が流入して滞留するほど狭く、腐食が発生する条件が整います。実用上、フランジ接合部、ナットの締付け面、重ね継手、溶接継手の未溶接部、ひび割れ、表面の気孔、洗浄されずに金属表面に堆積した溶接スラグ、不純物などが隙間を形成し、隙間腐食が発生する可能性があります。この形態の局部腐食は一般的であり、非常に破壊的であり、機械的接続部の完全性や機器の気密性を損ない、機器の故障や破壊的な事故につながる可能性があります。したがって、隙間腐食の予防と制御は非常に重要であり、定期的な機器のメンテナンスと清掃が必要です。
5. 応力腐食は、容器全体の腐食形態の49%を占め、方向性応力と腐食媒体の相乗効果によって脆性割れを引き起こす特徴があります。この種の亀裂は、粒界に沿って発生するだけでなく、結晶粒自体を貫通することもあります。亀裂が金属内部まで深く発達すると、金属構造の強度が著しく低下し、金属機器が予期せず突然損傷することもあります。したがって、応力腐食割れ（SCC）は、突然かつ強力な破壊力を持つという特徴があり、亀裂が形成されると、その拡大速度が非常に速く、破損前に顕著な予兆がないため、非常に有害な機器故障の形態です。
6. 最後に挙げた一般的な腐食現象は疲労腐食です。これは、交番応力と腐食性媒体の複合作用により、材料表面が徐々に損傷し、最終的に破断に至る過程を指します。腐食と材料の交番ひずみの複合作用により、疲労亀裂の発生時間とサイクルタイムが明らかに短縮し、亀裂伝播速度が上昇するため、金属材料の疲労限度が大幅に低下します。この現象は、機器の圧力要素の早期故障を加速させるだけでなく、疲労基準に基づいて設計された圧力容器の耐用年数を予想よりもはるかに短くします。使用過程においては、ステンレス鋼圧力容器の疲労腐食などの各種腐食現象を防止するために、以下の対策を講じる必要があります。滅菌槽、温水槽などの機器内部を6ヶ月ごとに徹底的に清掃する。水の硬度が高く、機器を1日8時間以上使用する場合は、3ヶ月ごとに清掃する。