(57)【要約】【課題】メンテナンスフリーで、長期間にわたって金属製の配管の外表面における腐食を抑制することができる保温材を提供することを目的とする。【解決手段】この保温材は、金属製の配管１１の外表面に接触して配置されるものであって、配管１１の外表面と接触する表面に、配管１１の外表面との間に多数の微小空間を作るための凹凸形状を有すると共に、配管１１に対する犠牲陽極となる金属を主成分として含む本体１２を備えるように形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の配管の外表面に接触して配置される保温材であって、
前記配管の外表面と接触する表面に、前記配管の外表面との間に多数の微小空間を作るための凹凸形状を有すると共に、前記配管に対する犠牲陽極となる金属を主成分として含む本体を備えたことを特徴とする保温材。
【請求項２】
前記本体は、前記犠牲陽極となる金属を主成分として含む発泡体から形成された請求項１に記載の保温材。
【請求項３】
前記本体は、前記犠牲陽極となる金属を主成分として含む多数の繊維状部材の集合体からなる請求項１に記載の保温材。
【請求項４】
前記配管は、炭素鋼またはステンレス鋼からなり、
前記本体は、アルミニウム合金からなる請求項２または３に記載の保温材。
【請求項５】
前記アルミニウム合金は、亜鉛を０.１〜２０重量％含む請求項４に記載の保温材。
【請求項６】
前記アルミニウム合金は、さらにインジウムを０．００５〜２重量％含む請求項５に記載の保温材。
【請求項７】
前記アルミニウム合金は、錫、マグネシウム、カルシウム、マンガン、チタン、ベリリウム、ストロンチウム、カドミウム、ケイ素、ジルコニウム及びガリウムのいずれかを含む請求項４〜６のいずれかに記載の保温材。
【請求項８】
前記本体の外表面を覆う断熱材をさらに備えた請求項１〜７のいずれかに記載の保温材。
【請求項９】
前記断熱材は、グラスウール、ロックウール及びポリスチレンフォーム等の発泡プラスチックのいずれかである請求項８に記載の保温材。
【請求項１０】
前記本体の外表面を覆う透水性シートをさらに備えた請求項１〜７のいずれかに記載の保温材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、金属製の配管の外表面に接触して配置される保温材に関する。
【背景技術】
【０００２】
化学プラント及びエネルギープラント等の各種プラントにおいては、高温の流体を流通させる金属製の配管が多く敷設されており、流体の温度低下を防止するために、通常、配管の外表面を覆うように保温材が施工されている。ところが、このような保温材で覆われた金属製の配管では、保温材の内部に水分が侵入することにより、配管の外表面と保温材との間に水分が入り込み、配管の外表面に腐食（保温材下腐食（CUI：Corrosion Under Insulation））が発生するという問題がある。また、侵入した水分中に塩化物イオンが存在する場合、その腐食はさらに促進される。
【０００３】
配管の外表面が保温材で覆われているため、このような保温材下腐食の点検確認を行おうとする場合、目視での点検が困難となり、保温材を撤去する必要がある。また、点検する配管が高所にある場合、足場の設置などを行わなければならないため、更に手間もコストもかかることとなる。
【０００４】
一般的には、このような保温材下腐食をメンテナンスフリーで防止抑制するために、金属製の配管の外表面をペイント等で塗装した後に、保温材を施工する方法が有効である。しかしながら、このペイント等の塗布は、配管の金属表面と腐食成分との直接的な接触を避けるものであるものの、塗膜の不具合部や塗膜自体の経年劣化による損傷部から、塩分、水分等が侵入して、配管の金属表面上に局所的に腐食が発生するという問題がある。
【０００５】
そこで、このような損傷部から生じる保温材下腐食を抑制するために、特許文献１には、腐食の促進因子となる塩化物イオンを捕集するハイドロカルマイトを有効成分として予め含有した保温材を用いる方法が開示されている。
また、特許文献２には、金属製の配管の外表面を酸化することによって、耐食性のある酸化被膜を形成する、すなわち、不動態化を促進する成分（アノード型インヒビタ）、または、腐食環境中に共存する他のイオンと作用して、水に難溶性または不溶性の塩を形成し、金属製の配管の外表面に、析出する成分（カソード型インヒビタ）を予め含有した保温材を用いる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２９９８２２号公報
【特許文献２】特開２００６−１１２５３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に記載されている方法は、保温材中に潜在的に含まれる塩化物量を減少させる等の作用により、腐食しにくい環境を作り出しているものの、実際は、外部から侵入する海塩などの飛来成分による塩化物の影響も大きいため、保温材に充填されている塩化物イオンを捕集する成分の許容量を超えてしまえば、腐食が発生してしまう。
また、同様に、特許文献２に記載されている方法も、保温材に充填されているインヒビタ量に限界があるため、インヒビタ成分の減少に伴い、防食機能も低下してしまう。
【０００８】
そこで、この発明は、このような従来の問題点を解消し、メンテナンスフリーで、長期間にわたって金属製の配管の外表面における腐食を抑制することができる保温材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る保温材は、金属製の配管の外表面に接触して配置される保温材であって、配管の外表面と接触する表面に、配管の外表面との間に多数の微小空間を作るための凹凸形状を有すると共に、その配管に対する犠牲陽極となる金属を主成分として含む本体を備えるものである。
【００１０】
また、本体は、犠牲陽極となる金属を主成分として含む発泡体から形成されることが好ましい。
あるいは、本体を、犠牲陽極となる金属を主成分として含む多数の繊維状部材の集合体から構成することもできる。
また、配管は、炭素鋼またはステンレス鋼からなり、本体は、アルミニウム合金からなることが好ましい。
また、アルミニウム合金は、亜鉛を０.１〜２０重量％含むことが好ましく、さらにインジウムを０．００５〜２重量％含むことがより好ましい。
さらに、アルミニウム合金は、錫、マグネシウム、カルシウム、マンガン、チタン、ベリリウム、ストロンチウム、カドミウム、ケイ素、ジルコニウム及びガリウムのいずれかを含むことが好ましい。
【００１１】
本体の外表面を覆う断熱材をさらに備えることもできる。
この場合、断熱材は、グラスウール、ロックウール及びポリスチレンフォーム等の発泡プラスチックのいずれかであることが好ましい。
【００１２】
また、本体の外表面を覆う透水性シートをさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、メンテナンスフリーで、長期にわたって、金属製の配管の外表面における腐食を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の実施形態１に係る保温材に覆われた配管の構成を示す断面図である。
【図２】腐食のメカニズムを説明するための図である。
【図３】この発明の実施形態１に係る保温材による犠牲陽極を用いた防食作用を説明するための図である。
【図４】この発明の実施形態１の変形例に係る保温材に覆われた配管の構成を示す断面図である。
【図５】この発明の実施形態２に係る保温材に覆われた配管の構成を示す断面図である。
【図６】この発明の実施形態３に係る保温材に覆われた配管の構成を示す断面図である。
【図７】この発明の実施形態４に係る保温材に覆われた配管の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
【００１６】
実施形態１
図１に、この発明の実施形態１に係る保温材に覆われた配管の構成を示す。この保温材は、配管１１に沿わせる形状、例えば半割の筒形状に分割成型され、金属製の配管１１の外表面に接触して配置されるものである。
また、この保温材は、配管１１の外表面と接触する表面に、配管１１の外表面との間に多数の微小空間を作るための凹凸形状を有すると共に、配管１１に対する犠牲陽極となる金属を主成分として含む本体１２を備えるように形成されている。
【００１７】
本体１２は、配管１１に対する犠牲陽極となる金属を主成分として含み、その中でも、その金属が発泡体であることが好ましい。
【００１８】
配管１１が、一般的な炭素鋼またはステンレス鋼からなる場合、犠牲陽極となる金属は、アルミニウム合金であることが好ましい。特に、発泡アルミニウム合金は、型材によって、自由な形状に成型することができるため、本体１２を、配管１１に沿うように設置することができる。また、発泡アルミニウム合金を、配管１１に用いる場合、多数の気泡を有しているので、外部から本体１２内に雨水等が容易に侵入するものの、それら水分が本体１２内で塩化物等の腐食成分を希釈した後、本体１２から外部に排出させることができる。また、発泡アルミニウム合金による成型品の熱伝導率は、バルクのアルミニウム合金に対して約１／１０００と低く、保温断熱効果にも優れているため、単独で保温材として使用することもできる。
【００１９】
また、アルミニウム合金は、亜鉛を０.１〜２０重量％含むことが好ましい。アルミニウム単体では、表面に緻密な酸化被膜が生成することから、犠牲陽極効果が効率よく得られない。しかし、所定量の亜鉛を加えることで、アルミニウムを活性化し、電位を低下させることができる。
また、アルミニウム合金は、上記亜鉛とともに、インジウムを０．００５〜２重量％含むことが好ましい。さらに、所定量のインジウムを加えることで、犠牲陽極となる金属の表面への腐食生成物の付着抑制や、均一な溶解性を付与することができるからである。
また、電流効率を向上させるために、上記の亜鉛及びインジウムに替えて、あるいは、亜鉛に加えて、あるいは、亜鉛及びインジウムに加えて、アルミニウム合金は、錫、マグネシウム、カルシウム、マンガン、チタン、ベリリウム、ストロンチウム、カドミウム、ケイ素、ジルコニウム及びガリウムのいずれかを含むことが好ましい。
【００２０】
実施形態１の保温材は、このように形成されているので、メンテナンスフリーで、長期にわたって、金属製の配管の外表面における腐食を抑制することができる。
上述したように、保温材下腐食は、配管の外表面と保温材との間に水分が入り込むことにより発生する。一般的に、腐食は、金属材料中の原子が水分（電解質水溶液）中に陽イオンとして溶け出すアノード反応（酸化反応）と、酸化剤が電子を受け取るカソード反応（還元反応）が対をなして同時におこる現象である。
【００２１】
例えば、図２に示されるような鉄板上の水滴（中性）により腐食が発生する場合は、下記のように２つの反応がおこる。
まず、相対的に水滴が厚く酸素濃度が低い水滴中央部の鉄板上では、次式（１）のようなアノード反応（酸化反応）がおこり、鉄原子Ｆｅは、鉄板に電子ｅ−を残し、第一鉄イオンＦｅ２＋の形で溶解し、水滴中に拡散する。
Ｆｅ→Ｆｅ２＋＋２ｅ−     （１）
一方、水滴中の酸素濃度の高い所では、次式（２）のようなカソード反応（還元反応）がおこり、水Ｈ２Ｏ、酸素Ｏ２及び鉄溶解部から供給される電子ｅ−が反応し水酸化物イオンＯＨ−を生じる。
Ｈ２Ｏ＋Ｏ２／２＋２ｅ−→２ＯＨ−     （２）
【００２２】
しかしながら、図３に示されるように、実施形態１においては、発泡アルミニウム合金からなる本体１２が、鋼製の配管１１の外表面と接触する表面に、配管１１の外表面との間に多数の微小空間を作るための凹凸形状を有すると共に、配管１１に対する犠牲陽極となる金属、すなわち、防食の対象となる鋼製の配管１１よりも電位の低い卑な金属であるアルミニウムを主成分として備えている。
そのため、配管１１の外表面と本体１２との間に水分が入り込むことにより、それら材料間に電位差が生じ、本体１２側では、アノード反応が起こり、配管１１の外表面では、カソード反応が起こる。より具体的にいえば、腐食反応を保温材（本体１２）にもたせ、配管１１の金属に電子ｅ−が供給されるので、その結果、配管１１の外表面には、腐食が発生しない。
【００２３】
この実施形態１の保温材（本体１２）は、例えば、犠牲陽極となる金属粉末と発泡剤を圧縮成型した後、焼結固化することで製造される。また、図１に示すように、配管１１に沿わせる形状に分割成型した複数の発泡アルミニウム合金成型品１２ａ及び１２ｂで配管を挟み、溶接又は脱着可能な固定治具により設置することもできる。なお、保温材の製造方法及び設置方法は、配管の外表面に接触して配置することができれば上記方法に限定されない。
【００２４】
上記の実施形態１に係る保温材は、配管１１をすべて覆うように、本体１２が設置されているが、図４に示すように、腐食成分を含む水分が蓄積しやすい配管１１の下部にだけ本体１３が設置されてもよい。
このように、保温材下腐食が問題となりやすい部分の配管の下部だけ覆う保温材であれば、配管全部を覆うよりも、低コストで設置することができる。また、配管１１の上部が他の部材に近接して保温材を配置するだけのスペースがない場合等にも、配管１１の下部のみを保温材で覆うことで腐食の発生を効果的に防止することができる。
【００２５】
実施形態２
上記実施形態１に係る保温材は、配管１１に沿わせる形状に分割成型された半割の筒形状１２ａ及び１２ｂからなる本体１２で配管１１を覆っているが、この発明は、その形状に限定されず、図５に示すようなウール状の本体１４を有する保温材であってもよい。本体１４は、犠牲陽極となる金属を主成分として含む繊維状部材の集合体から構成されている。
【００２６】
例えば、配管１１が炭素鋼またはステンレス鋼からなる場合、本体１４を形成する繊維状部材は、アルミニウム合金からなることが好ましい。
また、アルミニウム合金は、亜鉛を０.１〜２０重量％含むことが好ましい。アルミニウム単体では、表面に緻密な酸化被膜が生成することから、犠牲陽極効果が効率よく得られない。しかし、所定量の亜鉛を加えることで、アルミニウムを活性化し、電位を低下させることができる。
また、アルミニウム合金は、上記亜鉛とともに、インジウムを０．００５〜２重量％含むことが好ましい。さらに、所定量のインジウムを加えることで、繊維状部材の表面への腐食生成物の付着抑制や、均一な溶解性を付与することができるからである。
また、電流効率を向上させるために、上記の亜鉛及びインジウムに替えて、あるいは、亜鉛に加えて、あるいは、亜鉛及びインジウムに加えて、アルミニウム合金は、錫、マグネシウム、カルシウム、マンガン、チタン、ベリリウム、ストロンチウム、カドミウム、ケイ素、ジルコニウム及びガリウムのいずれかを含むことが好ましい。
【００２７】
この本体１４は、多数の繊維状部材を、ウール状、あるいは、ワタ状及び不織布状のような柔軟な形状にしたものである。
このような形状の保温材であれば、軽量で、変形させ易いため、保温材を配置させるスペースが非常に狭い場合や配管が高所にある場合でも、容易に、配管１１を覆うことができる。また、手軽に保温材を配管１１の外表面に設置することができるため、大掛かりな足場の設置をする必要性がなくなり、安いコストで、配管の外表面における腐食発生を効果的に防止することができる。
【００２８】
また、本体１４は、繊維状部材の集合体からウール状に形成されているため、本体１４の表面に犠牲陽極となる金属を主成分として含む多数の繊維状部材がそのまま露出し、凹凸形状が形成されている。従って、実施形態１の保温材と同様に、本体１４を配管１１の外表面に接触させたときに、配管１１の外表面との間に多数の微小空間が形成され、メンテナンスフリーで、長期にわたって、金属製の配管の外表面における腐食を抑制することができる。
【００２９】
さらに、本体１４はウール状の形状を有するため、本体１４の内部にも多数の微小空間が形成されており、これらの微小空間に空気が入り込むことで、高い保温断熱効果が発揮される。
この実施形態２の保温材（本体１４）は、例えば、犠牲陽極となる金属からなる金属繊維をウール状に編みあげた後、配管１１に巻きつけ、固定治具により設置することができる。なお、保温材の製造方法及び設置方法は、配管の外表面に接触して配置することができれば、上記方法に限定されない。
【００３０】
実施形態３
図６に、この発明の実施形態３に係る保温材に覆われた配管の構成を示す。この実施形態３の保温材は、図１に示した実施形態１の本体１２の外表面をさらにグラスウールからなる断熱材１５で覆ったものである。
なお、この実施形態では、断熱材１５として、グラスウールを用いたが、一般的に用いられているものであれば、特に限定されず、例えば、ポリスチレンフォーム等の発泡プラスチックやロックウール等を用いることもできる。
【００３１】
このように形成された実施形態３の保温材も、実施形態１の保温材と同様に、配管１１の外表面と接触する表面に、配管１１の外表面との間に多数の微小空間を作るための凹凸形状を有すると共に、配管１１に対する犠牲陽極となる金属を主成分として含む本体１２を備えるように形成されているため、メンテナンスフリーで、長期にわたって、金属製の配管の外表面における腐食を抑制することができる。
さらに、実施形態１のような本体１２だけで形成される保温材では十分な保温性能が得られない場合でも、実施形態３に係る保温材は、本体１２の外表面を覆う断熱材１５をさらに備える構造を有しているので、優れた保温性能を得ることができる。また、保温性能を得るために、本体１２の厚さを厚くする必要性もなく、更なる軽量化を実現することも可能である。
【００３２】
断熱材１５は、例えば、本体１２に巻きつけ、テープまたは固定治具により設置することができる。なお、断熱材１５の設置方法は、本体１２の外表面に配置することができれば、上記方法に限定されない。
【００３３】
この実施形態３の保温材は、図１に示した実施形態１の本体１２の外表面をさらに断熱材１５で覆ったものであるが、これに限定されず、図５に示した実施形態２の本体１４の外表面をさらに断熱材１５で覆ったものでもよい。
【００３４】
実施形態４
図７に、この発明の実施形態４に係る保温材に覆われた配管の構成を示す。この実施形態４の保温材は、図１に示した実施形態１の本体１２の外表面をさらに透水性シート１６で覆ったものである。
【００３５】
このように形成された実施形態４の保温材も、実施形態１の保温材と同様に、配管１１の外表面と接触する表面に、配管１１の外表面との間に多数の微小空間を作るための凹凸形状を有すると共に、配管１１に対する犠牲陽極となる金属を主成分として含む本体１２を備えるように形成されているため、メンテナンスフリーで、長期にわたって、金属製の配管の外表面における腐食を抑制することができる。
さらに、本体１２の外表面を覆う透水性シート１６をさらに備えているので、外部から本体１２内部への水の浸透量を透水性シート１６に応じた値に制御することができる。そのため、本体１２を形成する犠牲陽極となる金属が発泡体であっても、その気孔を介して侵入した水により、保温すべき配管の外表面が冷却されてしまうという問題を生じることなく、配管の外表面における腐食の発生を効果的に防止することができる。
【００３６】
透水性シート１６は、例えば、本体１２に巻きつけ、固定治具により設置することができる。なお、透水性シート１６の設置方法は、本体１２の外表面に配置することができれば、上記方法に限定されない。
【００３７】
この実施形態４の保温材は、図１に示した実施形態１の本体１２の外表面をさらに透水性シート１６で覆ったものであるが、これに限定されず、図５に示した実施形態２の本体１４の外表面をさらに透水性シート１６で覆ったものでもよい。
【００３８】
なお、保温材下腐食が発生しやすい配管の特徴として、(1)配管の表面温度が６０〜８０度である、(2)配管の下部に腐食成分を含む水分が蓄積しやすい、(3)配管が、塩化物イオンが多く存在する沿岸部に設置されている、などが挙げられる。
このような配管であっても、各配管に要求される保温性や作業効率に応じて、上記実施形態１〜４のいずれかの保温材を適宜選択すれば、手間をかけずに、その耐性期間を大幅に向上させることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１１  配管、１２、１３、１４  本体、１２ａ、１２ｂ  発泡アルミニウム合金成型品、１５  断熱材、１６  透水性シート。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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