空調・衛生配管の腐食とその対策（一財）建築コスト管理システム研究所・新技術調査検討会

空調・衛生配管は、普段、目にすることは少な

鉄などの金属は、水中に浸すと水中の酸素（溶く、あまり意識されることもないが、快適で便利存酸素）と反応して（腐食反応）、錆こぶを形成な建物環境をつくるためには必要不可欠な設備でする（図1）。

ある。使用上、問題がなくて当たり前であり、万2OH - 1/2O2+H2Oが一漏水等のトラブルが発生した場合は、建物機能がストップしてしまうこともある。

2e-

配管の材質としては、塩ビ管のように樹脂が使用されることもあるが、主に鉄、銅、ステンレスといった金属が使用されている。しかし、金属は時間経過とともに酸素と結合し腐食していくのがFe2+ Fe2+Fe

2OH -1/ H O
2 21/ O
4 2

Fe(OH) 3
Fe2+2e-Fe（錆こぶの内部）（錆こぶの外面）

鉄原子が水中に溶け出して鉄イオン（Fe2+ ）となり、水酸化物イオン（OH- ）、溶存酸素（O2）と反応し、錆の元となる水酸化鉄（Fe(OH)3）が形成される自然である。腐食が進行し配管に穴が開き、漏水

図1して建物に大きな被害をもたらす事故も数多く発

錆こぶ形成の模式図生している。また、腐食対策を疎かにした結果、

図1は、鉄がイオンとなって水中に溶け出し、数年で配管の更新をせざるを得なくなることもあ水中の溶存酸素と反応する状況を表したものである。

る。この腐食反応は、溶存酸素の影響を大きく受一方、ストック型社会が叫ばれる中、建物の長けるが、その他にも残留塩素（消毒のために水道寿命化は重要な課題の一つである。適正な腐食対水に添加されている塩素）、pH、塩化物イオン

策を施すことで、配管寿命の延伸を図ることは、（Cl-）、水温、流速等が関係している。

資源の有効活用のみならず、建物の長寿命化にも大きく貢献するものと考えられる。

一方、空調・衛生配管において、配管システムは、1種類の金属で構成されることは少なく、配空調・衛生配管の腐食について、これまで長い管、バルブ、熱交換器、水槽など、複数の金属で間多くの研究が行われ、様々な問題が解明されて構成されるのが普通である。このことが空調・衛きた。そして、効果的な対策が施されてきた結生配管に腐食をもたらす大きな要因となってい果、配管の寿命も大きく延びてきた。

る。

本稿では、空調・衛生配管を代表する冷温水配金属を水に浸すと金属の種類毎に異なる電位を管、給水配管、給湯配管によく見られる腐食につ示し、水に浸した2種類の金属を接続すると、電いて、その原因と対策、最近の課題等を紹介す位の高い金属から低い金属に電流が流れ、電位のる。

低い金属が水中に溶け出して腐食が進行する（異種金属接触腐食）（図2）。

建築コスト研究No.101

2018.469

2e-Fe(OH) 3

Fe2+ Fe2+Fe2+2e-Fe

1/ O
4 2Fe

（錆こぶの内部）（錆こぶの外面）

鉄原子が水中に溶け出して鉄イオン（Fe2+ ）となり、水酸化物イオン（OH- ）、溶存酸素（O2）と反応し、錆のもととなる水酸化鉄（ Fe(OH) 3 ）が形成される
図１ 錆こぶ形成の模式図

ため、腐食が速く進行して、短期間で配管が脱落錆する危険性がある。
この異種金属接触腐食を防ぐためには、鉄と青銅が接触しないよう、異種金属接続用継手という継手を介して、鋼管とバルブを接続する必要がある。

図2
異種金属接触腐食の概念図
図2 異種金属接触腐食の概念図

写真1はポリ粉体ライニング鋼管と青銅製バルブを直に接続した部分の断面であり、図3は腐食

空調配管には、冷温水配管、冷却水配管、ドレの状況を模式化したものである。ポリ粉体ライニン配管等があるが、管材としては主に配管用炭素ング鋼管の管端部で電位の低い鉄が腐食している。

鋼鋼管（SGP（白））が使用されている。代表的な例として冷温水配管の腐食を紹介する。
冷温水配管のシステムには、配管内の水が大気に開放されていない密閉系と蓄熱槽等で大気に開放されている開放系がある（図4）。

図 3 腐食状況の模式図

写真1 異種金属接触腐食（ポリ粉体ライニング鋼管と青銅製バルブ）

（密閉系）

図4

3.1

（開放系）

冷温水配管のシステム

密閉系配管システム

管内の水が空気に触れないため、腐食を促進する溶存酸素が供給されない。したがって、腐食があまり進行しないシステムである。
しかし、ポンプの軸封部分（漏水を防ぐために回転軸をシールしている部分）からの漏水が多い
図3

腐食状況の模式図

場合など、システム内に補給される水の量が多くなると、補給水とともに溶存酸素も供給され、腐この異種金属接触腐食は、2種類の金属の面積食が進行する危険性が高くなる。また、密閉系シ比に関係しており、電位の高い金属に対して低いステムでは、温度変化による冷温水の体積変化を金属の面積が小さいほど腐食の進行が速い。写真吸収するため、膨張タンクが設置されるが、配管

1の場合、バルブ内面（青銅）の面積に対してポへの接続位置によっては、配管内に負圧の部分がリ粉体ライニング鋼管管端部の鉄の面積が小さい生じて空気を吸い込む危険がある。事前に管内の70

建築コスト研究No.101

2018.4圧力分布と接続位置を確認する必要がある。

したがって、開放系配管システムは腐食対策を

図5は、密閉系配管システムにおいて、配管の積極的に行う必要がある。表1に開放系配管シス腐食速度を調査したものである。度数は事例のテムに対する腐食対策の例を示す。特に、配管に数、累積密度は対応する腐食速度以下の事例の割耐食材料を使用する場合は、バルブ等を含めて配合を示している。腐食速度を0.07mm/年と仮定

管システム全体に耐食材料を使用する必要があすると、呼び径20の鋼管のネジ部肉厚が1.25mmる。

であることから、18年程度の寿命が推測される。

表1

腐食対策

しかし、補給水量が多い場合や24時間運転の場合は、腐食速度が速くなるため、配管の寿命は短くなることが予想される。
図 4 冷温水配管のシステム

24時間・補給水量大補給水量大開放系配管システムの腐食対策例
内容

耐食材料の使用

ステンレス鋼管や耐熱性硬質塩
ビライニング鋼管などの耐食性材料を使用する

熱交換器の使用

蓄熱槽と配管システムの間に熱交換器を設置し、配管システムを密閉系にする防錆剤の使用

配管材料（鉄・亜鉛）用の防錆剤を使用する

大気との接触面積の低減

蓄熱槽にシートや多数のボールを浮かべることで、水と大気との接触面積を少なくする

図 5 密閉系配管システムの腐食速度

図53.2

密閉系配管システムの腐食速度

開放系配管システム

衛生配管には、給水配管、給湯配管、排水配管蓄熱槽等の水面で空中の酸素が溶解するため、
図 4 冷温水配管のシステム等があるが、腐食が問題になるのは主に給水配管

水中の溶存酸素濃度が高く、密閉系配管システムと給湯配管である。

よりも腐食が進行しやすい。

4.1

給水配管

図6は、開放系配管システムにおいて、配管の管材としては、50年以上前は水道用亜鉛めっき

腐 食 速 度 を 調 査 し た も の で あ る。 腐 食 速 度 を鋼管や配管用炭素鋼鋼管（SGP（白））といった0.15mm/年と仮定すると、推測される寿命は8亜鉛めっき鋼管が使用されていたが、現在は塩ビ年程度となり、密閉系配管システムに比べてかな
図 6 開放系配管システムの腐食速度

ライニング鋼管、ポリ粉体ライニング鋼管、ステり短くなる。また、開放系配管システムにおいてンレス鋼管が多く使用されている。

も、24時間運転の場合は腐食速度が速くなり、配図 5 密閉系配管システムの腐食速度
管寿命は更に短くなる。

給水には一般的に水道水が利用されるが、水道水には溶存酸素が6～8mg/l程度、消毒のために残留塩素が0.4 ～ 1.0mg/l程度含まれており、水の使用に伴って常に供給されていることになる。

24時間運転この溶存酸素と残留塩素の酸化作用で水道水に接している鉄が徐々に腐食するので、亜鉛めっき鋼管が使用されていた時代は、腐食した配管の鉄錆が水道水に混入し、赤水のトラブルが発生していた。そのため耐食性に優れたライニング鋼管やコーティング継手が使われるようになったが、ラ図 6 開放系配管システムの腐食速度
図6 開放系配管システムの腐食速度

イニングがない管端部分や継手部分で腐食が問題

建築コスト研究No.101

2018.471図7

給水配管と継手の変遷の状況となり、赤水を防止することができなかった。そ運用されることがあるが、水位をSUS444の部分の後、継手部分の改良が進められ、コア内蔵型の（液相部での使用が前提）まで下げると、SUS444

管端防食継手が使用されるようになり、赤水の発の気相部露出部分で腐食が進行する（写真2）。そ生はほぼ防止できるようになった。図7に給水配こで、受水槽の水位を耐食性の高いSUS329J4Lの管と継手の変遷の状況を示す。

部分に戻す必要がある。

表2に給水配管等で発生する腐食の事例と対策はなく、腐食が発生することがある。その場合の例を示す。
表2

また、耐食性を向上させたSUS329J4Lも完全では、気相部の換気や水槽材質の変更（FRP製等）

給水配管等の腐食事例と対策
腐食事例

対策

亜鉛めっき鋼管やライニング鋼
管管端部の腐食による赤水発生 配管更新・配管更生（古い既存施設）

図 7 給水配管と継手の変遷の状況等を検討する必要がある。

ライニング鋼管とバルブ（量水接続箇所に異種金属接続用継手器・減圧弁）との接続箇所で腐の使用食が進行（異種金属接触腐食）
ステンレス製受水槽で低水位（SUS444部 ） で 制 御 し た こ と 適 正 な 水 位（SUS329J4L部 ）によりSUS444の気相部に腐食 で制御が進行
ステンレス製受水槽で残留塩素槽内換気、材質の変更（FRPなに よ り 気 相 部 分（SUS329J4Lど）部）で赤錆発生
給湯器や貯湯槽の補給水用のラ 給湯器や貯湯槽付近の補給水用
イニング鋼管で熱の影響により 配管に給湯配管と同じ管材を使
ライニングが剥離用ゴム製品（ガスケット、フレキ
シブル継手、バタフライバルブ ゴム製品の交換、残留塩素濃度等に使用）の劣化により黒水の の管理発生

水道水に含まれる残留塩素は、気相部でガス化

SUS329J4L
図8SUS444

ステンレス製受水槽の材質の例

図 8 ステンレス受水槽の材質の例
SUS329J4L

し（塩素ガス）、気相部に付着した水滴に溶解して、ステンレス表面を腐食させる。そのため、ステンレス製受水槽は、液相部にSUS444、気相部SUS444に耐食性を向上させたSUS329J4Lが使用されるこ水面とが多い（図8）。
建物の使用水量が計画より大幅に少ない場合、

写真2

ステンレス製受水槽の腐食（2年半使用）

水道水の水質保持のために受水槽の水位を下げて72

建築コスト研究No.101

2018.4

図 9 給湯配管の応力腐食割れの変化

4.2

給湯配管

濃縮され、外面からの応力腐食割れ（配管にか管材としては、以前は銅管が普通に使われていかっている応力と腐食との相乗効果で生じる割たが、近年はステンレス鋼管が使われることが多れ）が発生する。この応力腐食割れは、連鎖的にい。

発生して広範囲に及ぶことがある（写真5）。

給湯配管も、給水配管同様、湯の使用に伴って図9に応力腐食割れの連鎖の状況を示す。漏水水道水が補給されるため、溶存酸素と残留塩素がが発生した場合は、配管の修繕を行う際、濡れた常に供給されている。更に温度が高いため、給湯保温材をすべて交換する必要がある。

配管は給水配管より腐食が進行しやすい。
表3に給湯配管等で発生する腐食の事例と対策の例を示す。
表3

給湯配管等の腐食事例と対策
腐食事例

対策

ステンレス鋼管（SUS304）の溶接部に腐食発生

溶接品質の確保、給湯水質の事前確認

ステンレス鋼管（SUS304）に配管更新、漏水部付近の保温材漏水があり、漏水部外面に応力更新
腐食割れが発生ステンレス製貯湯槽（SUS304L、槽内面に電気防食を実施、槽外SUS316L）の溶接部の近傍で腐面に塗装を実施
食が発生

写真3

ステンレス鋼管（SUS304）溶接部の腐食（7年使用）

耐熱性ライニング鋼管管端部に 配管更新、溶存酸素除去（膜式て腐食し、赤水や漏水が発生脱気装置の採用）
返湯管の流速低減、循環ポンプ給湯用銅管（返湯管）に馬蹄形の間欠運転、気泡の除去、ポンの損傷（潰食）が発生
プ揚程の低減給湯用銅管に孔状の腐食（孔 配管材質の変更（錫めっき銅管食）が発生等）

給湯用のステンレス鋼管は主にSUS304が使用

写真4

されているが、かつては溶接不良（現場溶接）がステンレス鋼管（SUS304）溶接部の割れ（5年使用、溶接不良を引き起こしている）原因で腐食が発生する事例が多かった（写真3及び写真4）。
これは、ステンレス鋼管を現場溶接すると、溶接不良となる場合が多く、その結果、数年で漏水が発生したためである。しかし、最近では給湯用ステンレス鋼管の工場溶接が一般化してきたこと漏水箇所で、腐食事例は減少している。
また、ステンレス鋼管の溶接箇所や継手部から写真5ステンレス鋼管（SUS304）の外面からの応力腐食割れ漏水が発生すると、漏水が周囲の保温材を濡らしてしまう。そして、保温材から水が蒸発すること
で漏水に含まれていた塩化物イオンが配管外面で建築コスト研究

No.101

2018.473図9

給湯配管の応力腐食割れの連鎖 図 10

冷温水配管の単価比較

空調・衛生配管には、地下水、雨水、工業用水、温泉水など、水道水以外にも様々な水が利用される。溶存酸素や残留塩素等、配管の腐食が懸念される場合は、計画時に利用水の水質検査を行って適切な配管材料を選定するとともに、配管材料と配管工

図11

給水配管の単価比較

図 11 給水配管の単価比較

事費の関係について十分検討する必要がある。
図10、図11は、冷温水配管と給水配管の単価

また、図12、図13は、ある建物において冷温水（直管、継手の材工価格に諸経費を加えた屋内配配管と給水配管の配管工事費を呼び径毎に試算し管の複合単価、2017年4月）を呼び径毎に比較した例である。配管工事費を左軸、配管長さを右軸たものである。に表している。

冷温水配管は、呼び径が大きくなると配管用炭

冷 温 水 配 管 に つ い て は、 配 管 長 さ は 呼 び 径

素鋼鋼管（SGP（白））に対して、耐熱性ライニ

100：約400m、50：約200m、20：約80mであり、

ン グ 鋼 管（SGP-HVA）、ステンレス鋼管

配 管 工 事 費 は、 合 計 値 でSGP（ 白 ）：924万 円、（SUS304）の単価が高くなる傾向がある。一方、

SGP-HVA：1,293万円、SUS304：1,186万円であっ図
12 冷温水配管の配管工事費の試算例

給 水 配 管 は、 呼 び 径100で は ス テ ン レ ス 鋼 管

た。SGP（白）に対して、SGP-HVA、SUS304は（SUS304）が高く、125では塩ビライニング鋼管かなり割高な結果となった。

（SGP-VA）、 ポ リ 粉 体 ラ イ ニ ン グ 鋼 管（SGP-

また、給水配管については、配管長さは呼び径PA）が高くなるが、80以下は単価にあまり差が20：約1,300m、25：約450m、50：約250mであり、ない状況にある。

配 管 工 事 費 は、 合 計 値 でSGP-VA：1,834万 円、SGP-PA：1,899万円、SUS304：1,677万円であった。 価 格 の 上 で はSUS304が 多 少 有 利 な 結 果 となった。
図 13 給水配管の配管工事費の試算例
ただし、以上の結果は一つの例であり、実際は、冷温水配管、給水配管とも、配管長さ、継手の状況等が建物によって大きく異なるため、計画建物に見合った条件で検討する必要がある。
図10

冷温水配管の単価比較

図 10 冷温水配管の単価比較

74

建築コスト研究No.101

2018.4

図 11 給水配管の単価比較
図 11 給水配管の単価比較

で給湯配管（SUS304）が腐食し、漏水が発生した。
補給水の温度と水質は、以下のとおりであった。
・温度：70 ～ 80℃
・残留塩素濃度：0.25 ～ 0.4mg/l
・pH：7.7
図12
図 12冷温水配管の配管工事費の試算例
冷温水配管の配管工事費の試算例

図 12 冷温水配管の配管工事費の試算例
1,400
1,200・酸消費量：66mg/l
・硫酸イオン濃度：17.1mg/l
・塩化物イオン濃度：75mg/l

1,000

腐食の原因としては、塩化物イオン濃度（Cl（mg/l））が高いことが挙げられ、ステンレス協会の水質指針（図14）によると写真6のケースは表の太線枠内に相当しており、腐食が発生しても
図13

給水配管の配管工事費の試算例

図 13 給水配管の配管工事費の試算例
図 13 給水配管の配管工事費の試算例

おかしくない状況にあった。また、RO処理水は、有機物がほとんど含まれていないことから塩素があまり消費されず、結果として、給湯水の残留塩素濃度が高くなって、ステンレス鋼管の腐食が進行しやすい。

ステンレス鋼管は、耐食性に優れており、薄肉で軽量であることから、施工の容易さを考えると、価格面で塩ビライニング鋼管や銅管に対して有利になることが多い。そのため、近年は、給水給湯水に地下水のRO処理水を利用する場合、事前に水質を調査し、水質がステンレス鋼管に不適と考えられる場合は、ステンレス鋼管以外の配管材を検討することが望ましい。

配管や給湯配管に対して、ステンレス鋼管が広く使用されている。
一方、水道経費の削減、災害時におけるライフライン確保等の観点から、水道水に代えて地下水をRO膜（逆浸透膜）で浄化した水（地下水のRO処理水）を利用するケースが増えている。
しかし、給湯水に地下水のRO処理水を利用し、配管にステンレス鋼管を使用した場合、使用開始後から数年で漏水が発生する事故が多く報告されている。
事故例を写真6に示す。給湯補給水に地下水のRO処理水を使用した病院において、竣工後1年1

写真6

 下水のRO処理水が原因と考えられるステンレス鋼管
地の腐食採取した水をRO膜（逆浸透膜）に通して浄化した水。有機物等の不純物が除去されるため、純水に近い状態をつくることもできる。

建築コスト研究No.101

2018.475（参考文献）Cl-/SO 4 2-（SUS304)

1）細谷清「冷温水配管系の防食」『冷凍』
Vol.77, No.897, pp.42-

1046,（公社）日本冷凍空調学会，2002.7
2）細谷清、高田康治「衛生設備の腐食事例と対策（その1：給水

23）細谷清、高田康治「衛生設備の腐食事例と対策（その2：給湯設備）」『建築設備士』41巻7号，pp.31-34，建築設備技術者
協会，2009.7設備）」『建築設備士』41巻8号，pp.28-31，建築設備技術者

10協会，2009.8

030 100 200
Cl- （mg/l）

4）高田康治、小倉利之、細谷清「ステンレス鋼の腐食事例の水質検討」『材料と環境2012講演集』pp.271-274（社）腐食防食協〇：腐食の可能性小：腐食の可能性小
×：腐食の可能性大：腐食の可能性大△：〇または×
図14：または
ステンレス協会の水質指針（給湯・空調用）
（酸消費量75mg/l未満の場合）

図 14 ステンレス協会の水質指針（給湯・空調用）
空調・衛生配管の腐食について、冷温水配管、給水配管、給湯配管の腐食の事例と対策を紹介したが、空調・衛生配管には、蒸気配管、冷却水配管、汚水配管、雑排水配管、消火配管など、他にも様々な配管が使用されている。
金属が腐食によって錆びるのは自然の摂理であり、避けることができないことではあるが、腐食対策の技術を向上させ、可能な限り、配管の寿命を延ばすことは、建物のライフサイクルにとって重要なことと考えられる。
しかしながら、配管の腐食については、配管材料、水質、温度、使用時間などが複雑に関係しており、腐食との因果関係に不明な点がまだ数多く残っている。
今後、腐食に関するデータが蓄積されるとともに研究が進められ、配管の長寿命化に有効な対策

写真 1 異種金属接触腐食が増えていくことを期待したい。

なお、本調査をまとめるにあたり、三建設備工業㈱殿より資料提供等のご協力をいただきました。ここに感謝の意を表します。

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2018.4会