廃水処理塔に生じる腐食と防食溶射による局部腐食対策
kanmeta廃水処理塔は、産業排水中の懸濁物、塩類、硫化物、油分などの不純物を除去し、放流基準に適合させるための装置です。排水は加温・曝気・酸化還元・中和・凝集沈殿などの工程を経て処理されますが、塔内では塩化物や硫酸塩の濃縮、硫化水素（H₂S）の生成、局所的な酸性化、さらに汚泥や付着物の滞留によって極めて腐食性の環境が生じます。
とりわけ底部や集液部、死角部では汚泥が堆積しやすく、堆積物下で局所的に腐食が進む「デポジット腐食（堆積物下腐食）」が問題となります。実務でも、堆積物下では一般腐食に比べ局所的な進行が著しく、短期間で深刻な減肉を招き得ることが知られています。こうした局部腐食は短期間で深刻な減肉を引き起こし、設備の信頼性を脅かす課題です。
事例紹介：廃水処理塔内部への防食溶射施工事例
ある石油精製プラントの廃水ストリッパー系では、塔頂側で凝縮した成分を受ける縦型自立槽（炭素鋼製）において、底部と集液部まわりに汚泥が滞留しやすい運転環境がありました。内部流体はアンモニアおよび硫化水素を含むプロセス廃水で、凝縮と再蒸発、温度変動、薬注・洗浄に伴うpH揺動が重なります。そのため、堆積物下の局部腐食に加えて、硫化物による腐食、塩化物の濃縮・析出に起因する局部腐食、ノズルや補強板周辺の流動死角での濃淡電池など、複数の機構が重畳して進行しやすい状況でした。点検では、底部の曲がり半径部や取り合い部を中心に減肉痕が観察され、清掃後も局所的な再進行が懸念されました。
保全計画上の工期・熱影響のリスク（歪み、材質劣化、応力除去熱処理の要否）を踏まえ、防食溶射による総合的な進展抑止を採用しました。内部に足場を設け、塔内の湿潤面全域（底部、胴部、ノズル取り合い部、鏡板周り）を対象に徹底したブラスト処理で活性素地と所定粗さを確保し、直ちに高耐食金属皮膜を連続的に形成しました。必要部位には封孔処理を施し、皮膜が物理的・化学的バリアとして機能するよう管理しています。
万一の機械的損傷に対しても、再ブラスト→再溶射により短時間で局所補修できる体制を整え、停止時間と後追い補修の頻度を抑えつつ、塔系全体の信頼性向上とライフサイクルコスト低減に寄与しています。なお、他設備でも有機内張りから金属溶射皮膜へ切り替えた事例では、長期の内部検査において皮膜性能の維持が確認されています。廃水処理塔に特有の多機構腐食に対し、塔内全面適用の防食溶射が実用的かつ効果的な横断的対策であることが示されました。
従来の対応方法とその限界
廃水処理塔におけるデポジット腐食への従来対策には様々な方法がありますが、いずれも一長一短が指摘されています。
定期洗浄・排泥
底部や集液部に堆積した汚泥や付着物は、高圧水や薬液洗浄で定期的に除去されます。滞留時間を減らし腐食を緩和する目的ですが、洗浄間隔の合間にも腐食は進行し得ます。いったん深く進行した局部腐食は清掃後も止まりにくく、定期洗浄だけでは根本抑止には不十分です。
材質選定
腐食環境に強いオーステナイト系や二相系のステンレス鋼などを採用する方法も取られます。しかし高価で調達・施工の制約が大きく、結局は大規模な補修交換が必要になる場合があります。
有機被覆（樹脂内張り）
塔内を樹脂で被覆する対策は初期の腐食抑制に有効ですが、温度変動や薬注、蒸気吹き、酸・アルカリ洗浄などで劣化・はく離しやすいことが報告されています。微小な欠陥やはく離部から下地鋼板が露出すると、そこから局部腐食が急速に進展する危険性があります。また、数年ごとの塗り替えや部分補修が必要になる場合が多く、長い工期と厳密な施工管理を要するため、稼働率低下や費用増大につながります。
溶接補修・部分交換
定期検査で見つかったピットや減肉に対し、肉盛り溶接や当て板による補修を行うことがあります。しかし圧力容器や塔体の肉厚部を補修溶接する場合、施工後に応力除去の焼なまし（応力除去熱処理：PWHT）が必要となることが多く、歪みや熱影響による材質劣化の危険性も高いとされています。さらに工期・費用の負担が大きく、定期停止以外のタイミングでの実施は現実的に困難です。以上のように、従来手法だけではデポジット腐食の根本抑止には限界があり、持続的で実行可能な対策が求められていました。
防食溶射の有効性
防食溶射は、溶融した金属粒子を高速で基材表面に吹き付け、緻密な金属被膜を形成します。防食溶射によって得られる金属皮膜は母材鋼板を腐食環境から遮断し、スラッジ堆積下でも腐食の進行を食い止める効果的なバリアとなります。
以下に、防食溶射による腐食対策の主な利点をまとめます。
①堆積物下での腐食遮断
金属皮膜が鋼材表面を連続的に覆うことで、汚泥や付着物が堆積した状態でも下地鋼板に腐食性の水分・塩分・硫化物が接触するのを防ぎます。堆積物下で生じる酸性化や硫化物生成があっても、溶射層が物理的・化学的バリアとなり局部腐食の発生を抑制します。
②高温・湿潤・化学負荷下での耐久性
耐食合金系などとする溶射皮膜などは、湿潤な硫化水素や塩化物、酸性条件が重なる過酷な環境下でも安定した耐食性を示します。有機被覆のように熱や蒸気吹き、急激な温度変化で軟化・はく離しにくく、洗浄や排泥時の負荷にも耐えるため、長期間にわたり保護機能を維持できます。
③現場施工性の高さ
溶射は母材への熱影響が小さい工程であり、溶接補修のような熱歪みや材質低下を招きません。常温で施工でき、樹脂のような硬化養生も不要、さらに溶接後の応力除去焼なまし（PWHT）も不要です。大型塔でも内部に足場を組み専用機材で直接施工でき、比較的短期間（数日程度）で広範囲を処置できる点も利点です。
④部分補修や再施工が容易
溶射皮膜は機械的損傷があった場合でも、その部分だけを再度ブラスト処理し再溶射することで補修可能です。全面再施工をせずとも局所補修で対応できるため、将来の保全性に優れています。
⑤検査・寿命管理の容易さ
溶射皮膜は金属層であるため、超音波厚さ計による肉厚監視や外観検査を継続的に実施できます。定期検査で皮膜状態を確認しつつ長期運転が可能で、実際に有機被覆から防食溶射へ切り替えた施設では補修・再施工の頻度が大幅に低下し、結果的に数千万ドル規模（数十億円）の費用削減効果が報告されています。
廃水処理塔における局部腐食（堆積物下腐食・すきま腐食・濡れ乾きの繰り返し・硫化物起因の腐食）は、塩化物や硫化物、油分、不純物が交錯する実運転下で避けて通れない課題です。とくに底部・集液部・死角は汚泥や付着物が滞留しやすく、局所条件が重なって短期間で減肉が進み、設備の信頼性を揺るがします。
従来の品質管理（薬注最適化・不純物管理・排泥）や定期洗浄、有機被覆、溶接補修だけでは、滞留域の再堆積・再濃縮や被覆の劣化・はく離、局部アノードの再形成を完全には断ち切れません。結果として、漏えいリスクや予定外停止の懸念が残り、保全費・停止日数の増加につながる場面が生じます。
一方で、カンメタエンジニアリングの防食溶射に代表される金属溶射は、遮断性・耐久性・施工性の観点から、廃水処理塔特有の多機構腐食に対して現実的かつ有効な解となり得ます。堆積・すきま・濡れ乾きが重なる部位でも連続した金属皮膜が下地と腐食因子の接触を断ち、温度変動や洗浄・排泥時の負荷にも安定して対応できます。局部的な損傷は再ブラスト→再溶射で機動的に補修でき、長期のライフサイクルコスト低減にも寄与します。
ぜひ「カンメタエンジニアリングの防食溶射」をご検討ください。廃水処理塔の局部腐食対策を一歩先へ進め、設備の寿命延長と信頼性向上に貢献します。
