酸性腐食環境に有効な反応性塗料

Pat!naLock®-Σ（パティーナロックシグマ）の開発について
平成２９年１１月２７日
関 西 電 力 株 式 会社
株式会社京都マテリアルズ
長 瀬 産 業 株 式 会社
三菱日立パワーシステムズ株式会社
関西電力株式会社（以下、関西電力）、株式会社京都マテリアルズ（以下、京都マテリアルズ）、長瀬産業株式会社（以下、長瀬産業）、三菱日立パワーシステムズ株式会社（以下、ＭＨＰＳ）は、このたび、酸性腐食環境において優れた耐腐食性を示す反応性塗料「Pat!naLock®-Σ」を開発※１しました。
石炭や石油等を燃料とする火力発電所の排出ガス処理設備は、処理過程で発生する硫酸ミスト等の影響により、酸性腐食環境にさらされています。その環境下では、ダクトおよび配管等の腐食減肉に対する定期的なメンテナンスが必要となるため、コスト削減の観点から、耐腐食性の向上が課題となっていました。
本塗料は、関西電力が提供するＫ－ＶａＣＳ※２の新規ソリューション開発の一環として、オープンイノベーションの観点から、京都マテリアルズが発明し、長瀬産業が、現在、製造販売している反応性塗料「Pat!naLock®」の技術を酸性腐食環境下で初めて適用するために、各社が持つ技術を結集して共同研究を実施してきたものです。
その結果、このたび新たに開発した耐酸性反応性塗料「Pat!naLock®-Σ」を一般鋼材（炭素鋼）に施工すると、酸性腐食環境で腐食減肉量が未施工と比較して約１／１０以下になり、ステンレス鋼と比較しても耐腐食性に有効な結果が得られました。これにより、ステンレス等の高価な鋼材を使用することなく設備の延命が可能となり、大幅なコスト削減が見込めます。本塗料は火力発電所設備に限らず、広く腐食環境下の鋼材に対し適用が期待できます。
関西電力、京都マテリアルズ、長瀬産業およびＭＨＰＳは、 「Pat!naLock®-Σ」の更なる技術開発およびその製品の販売を通じて、社会インフラおよび各種プラント設備のコスト低減に貢献したいと考えております。
※１：平成２９年１０月６日に特許庁に対し、特許申請を実施済。
本塗料は平成３０年３月に長瀬産業より販売開始を予定。
※２：関西電力が平成２９年９月１７日に公表した火力発電所の計画・設計・建設・運用におけるすべての段階において、発電事業者および発電事業に関連するお客さまの個別のニーズに合わせたサービス。国内外における火力発電事業の計画・設計・建設・運用に関係するすべての事業者さまを対象としている。

以別紙：Pat!naLock®-Σ（パティーナロックシグマ）の開発概要

上別 紙
Pat!naLock®-Σ（パティーナロックシグマ）の開発概要
１．さびで錆を制す反応性塗料Pat!naLock®-Σの概要
Pat!naLock®は、鉄表面を本来の自然の姿である酸化物などに還す（さびさせる）ことで逆に防食する新発想の防食システムです。具体的には、環境中の腐食因子および母材の鉄とPat!naLock®中の有効成分が反応し、防食性の高いさび層（Patina層）を形成します。
今回開発したPat!naLock®-Σは、酸性腐食環境のような厳しい腐食環境にも適応できるように、添加する有効成分を新たに設計し、開発しました。
今回開発
Pa t !n a Lo c k ® -Σによる耐酸性防食層形成メカニズム
Pa t !n a Lo c k ® による防食層形成メカニズム®-Σ開発における各社の役割
２．Pat!naLock
環境中の腐食因子

環境中のH O

H SO

2O224O2Cl
腐食因子
Cl関西電力 H2O：発電設備運用者として製品仕様の要求（開発統括）
京都マテリアルズ：反応性塗料の研究開発
長瀬産業良質なさび層を ：反応性塗料の製造、販売
良質なさび層を耐酸性
Pa t !na Lock -Σ
Pa t !na Lock
Patina層
生成
Patina層
ＭＨＰＳ 生成：発電設備メーカーとして実証試験の技術支援

-®

®

炭素鋼

Fe Fe Fe

塗装施工後母材等との反応Patina層形成

炭素鋼

Fe Fe Fe

塗装施工後母材等との反応耐酸性Patina層形成

３．Pat!naLock®-Σの効果※1
 Pat!naLock®シリーズ 適用範囲イメージ
Pa t !n a Lo c k -ΣPa t !n a Lo c k
橋梁
道路設備

港湾設備

排ガス処理設備

温泉地設備
商業設備

下水配管

化学・薬品設備

通信・送電鉄塔
各種プラント設備

腐食環境

厳しい

２．Pat!naLock®-Σ開発における各社の役割
関西電力：発電設備運用者として製品仕様の要求（開発統括）
京都マテリアルズ：反応性塗料の研究開発
長瀬産業：反応性塗料の製造、販売
ＭＨＰＳ：発電設備メーカーとして実証試験の技術支援

３．Pat!naLock®-Σの効果※1
Pat!naLock®-Σを施工した一般鋼材（炭素鋼板）は酸性腐食環境下において、腐食減肉量が、無塗装炭素鋼板の１／１０以下、孔食※2深さ（腐食深さ）がステンレス鋼板の１／２５以下※3となる耐食性の高さを示しています。
※1：ＭＨＰＳ試験結果による。
※2：ステンレス鋼やアルミ合金で見られる局部腐食の一つで材料表面に生じる穴状の腐食。
※3：炭素鋼板は孔食が発生しないため、腐食深さにて比較。

＜腐食減肉試験の結果＞
Pat!naLock®-Σ

施工炭素鋼板

無塗装炭素鋼板11

表面外観（試験前）

発錆洗浄後
重量比較

表面外観（試験後）

平均腐食減肉比

0.80.60.40.2

以下

0Pat!naLock®-Σ
Pat !n a Lo c k ® -Σ施工炭素鋼板施工炭素鋼板

全面に錆が発生さび層(Patina 層)の生成

表面外観における防食効果

無塗装炭素鋼板

Pat!naLock®-Σの腐食防食効果＜孔食深さ試験の結果＞

試験後断面施工炭素鋼板
孔食発生なし初期表面

Patina層ステンレス鋼板

1

孔食発生箇所

0.8

初期表面

孔食母材

母材

孔食発生境界部の顕微鏡観察

孔食深さ計測※4

孔食深さ（腐食深さ）比Pat!naLock®-Σ

10.6
0.40.2

以下
0Pat!naLock®-ΣPat !n a Lo c k ® -Σ施工炭素鋼板ステンレス鋼板

Pat!naLock®-Σの孔食防食効果※5※4：ステンレス鋼板は顕微鏡計測より孔食深さを測定。Pat!naLock®-Σ施工炭素鋼板は上記の腐食減肉試験による腐食深さにて測定を実施。
※5：孔食深さ（腐食深さ）の実験データは試験時間が異なるため時間あたりの腐食量に換算して比較。

４．関係各社の概要◇ 関西電力株式会社
設 立：１９５１年（昭和２６年）５月
代表者：取締役社長 岩根 茂樹
所在地：大阪市北区中之島３丁目６番１６号
事業概要：電気事業、熱供給事業、電気通信事業、ガス供給事業等◇ 株式会社京都マテリアルズ
設 立：２０１２年（平成２４年）２月
代表者：代表取締役社長 山下 正人
所在地：京都市西京区御陵大原一丁目３９番地京大桂ベンチャープラザ南館２１０２
事業概要：材料科学の研究、防食技術の開発・製造、精密金型の開発・製造、技術コンサルティング◇ 長瀬産業株式会社
設 立：１９１７年（大正６年）１２月
代表者：代表取締役社長 朝倉 研二
所在地：東京都中央区日本橋小舟町５－１
事業概要：化学品、合成樹脂、電子材料、化粧品、健康商品等の輸出入及び国内販売◇ 三菱日立パワーシステムズ株式会社設 立：２０１４年（平成２６年）２月
代表者：取締役社長 安藤 健司
所在地：神奈川県横浜市西区みなとみらい三丁目３番１号 三菱重工横浜ビル
事業概要：火力発電システム設備及び付帯装置類の開発、設計、製造、販 売、据え付け並びに保守業務等