JPS5839233B2 - 水中の鋼材表面の防食方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は水中の鋼材、とくに循環水系の鋼材に適用さ
れる防食方法に関し、さらに詳しくは、特定のホスホン
酸と銅イオンを水中に共存させて、鋼材の腐食を防止す
る方法に関する。

用水を循環使用することは、冷却や洗浄操作を挙げるま
でもなく、大量の水を使用する工程に広く普及しており
、とくに、用水源の確保が困難化しかつ環境保全の必要
が強調される最近では、その重要性が高まっている。

用水循環系は一般に貯水タンク、熱交換器、水処理機、
ポンプ、バルブ、配管類等で構成され、設備が大型化す
る例が多い。

そして、その構成材料としては、安価で構造強度にすぐ
れる鋼材が、大量に使用されている。

しかし、鋼材は周知の如く水中で腐食し易く、腐食によ
って設備が損傷するばかりか、発生した鉄錆がしばしば
用水を汚染し、水質を劣化させる（赤水等）。

鋼の腐食の要因や条件は多種多様であるが、通常のｐＨ
条件（ｐＨ４〜１２）では、溶存酸素が腐食反応に主導
的な役割を果し、激しい腐食をもたらす。

しかし、溶存酸素が不足した条件下でも腐食は起り、た
とえばある種の嫌気性微生物が鋼の腐食を起す多くの例
が知られている。

その場合は、とくに循環水系に必然的に水資劣化をもた
らし、有機質や無機質の蓄積によって、腐食条件は一層
厳しいものとなる。

したがって循環水系の鋼材の防食は、きわめて重要な問
題である。

従来の防食方法としては、一部で物理的な脱酸方法が工
業化されているが、脱酸度に限界があり、かつ特殊な設
備を必要とするので、普遍的な防食方法とは言えない。

それより実用的な防食方法が少量の薬剤を水中に注入す
る方法、たとえばクロム酸塩、亜硝酸塩、モリブデン酸
塩、ポリりん酸塩、アミン類などを注入する方法である
。

このうち、クロム酸塩や亜硝酸塩は安価な薬剤であり、
かつては広く使用されていたが、とくに有毒物質である
ので、最近では使用されなくなった。

それに替って、現在では低毒性のポノりん酸塩やアミン
類が使用されているが、防食効果が必ずしも十分ではな
い。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、循環用
水系等の鋼材の防食を行なうに際し、低毒性で防食効果
にすぐれた薬剤を使用する実用的な防食方法を提供する
。

すなわちこの発明の防食方法は、水中に特定のホスホン
酸と銅イオンを溶存せしめ、かつ水のｐＨを４以上に保
持することを特徴とする。

この発明において第１成分であるホスホン酸またはその
塩は、下記の一般式で示される。

ただし上式において、Ｘは水素または炭素数１〜５のア
ルキル基、Ｙは水酸基か水素かまたは炭素数１〜５のア
ルキル基、Ｚ１〜Ｚ４は水素かアルカリ金属かまたはア
ンモニア基を示す。

具体的な例を挙げると、たとえば１−ヒドロキシエタン
−１，１−２リン酸、１−ヒドロキシプロパン−１，１
−２リン酸、プロパン−１，１−２リン酸、およびこれ
らのナトリウム、カリウム、アンモニウム、リチウム、
の各項がある。

上記ホスホン酸は、鉄の強力なキレート化合物で鉄を安
定化して鉄錆の発生を防止できるものと推定され、その
効果は、１０〜１０．０００ｐｐｍの範囲で実用的に発
揮される。

しかし、ホスホン酸は上記のキレート化作用によって、
投入初期に鉄を溶解する欠点を有するが、この欠点は、
この発明において第２成分である銅イオンの共存によっ
て、有効に防止できる。

すなわち、銅イオンを０．５〜７５ｐｐｍ共存させると
、りん酸単独添加による鋼のキレート溶解を効果的に抑
制し、その点で防食作用を改善することができるのみな
らず、銅イオンは微生物の殺菌もしくは生長抑制作用を
有するので、微生物による鉄腐食に対しても、防食効果
を発揮できる。

このような効果をもたらす銅イオンの供給源としては、
たとえば硫酸銅、醋酸銅、硝酸銅など可溶性の銅塩が使
用される。

ただし、銅イオンの水中濃度が０．５ ｐ ｐｍ ／ｌ
ｅｆ、満たないときには、前記の防食効果を得ることは
できないし、また７５ｐｐｍを越える添加は、銅イオン
単独添加時と同様銅が鋼材表面に析出し、形成される電
気化学的セルが銅の激しい腐食を引き起すので、不適当
である。

この発明では上述した二物質のほかに、水のｐＨ条件も
必須要件に含まれ、ｐＨ４以上に調整しなければならな
いが、これはｐＨが４を下回る酸性では、鉄が水素を発
生して、水に激しく溶解してしまうからである。

つぎに実施例を挙げて、この発明をさらに具体的に説明
する。

実施例 １ 脱脂処理した磨き鋼板（ＳＳ４１）の鋼片（１００Ｘ３
０Ｘ０．５朋）を、１−ヒドロキシエタン−１゜１−２
リン酸ナトリウムを１１０００ｐｐ含み、硫酸銅によっ
て各種銅濃度に調整され、かつ酸素の飽和した水溶液（
ｐＨ７，５〜８．５．５０’Ｃ）の中に２日間浸漬して
、発錆状況を調べた。

その結果を、鋼片の溶解量から求めた腐食量とともに、
表１に示す。

表１の結果によれば、１−ヒドロキシエタン−ｉ、ｉ−
２リン酸ナトリウムの１１０００ｐｐに加えて、純水中
に銅イオンが０．５ ｐ ｐｍ以上共存すると、鉄の溶
解が激減し、とくに銅イオンが５５−２５ｐｐ共存する
と、実質的に鉄の溶解が無視できることが分る。

ただし、銅イオンが１１００ｐｐという過剰濃度では、
銅が鋼片表面に析出して赤錆が発生し、液も赤濁した。

なお比較のため、純水中に鋼片を浸漬したところ、１時
間のうちは赤色の鉄錆の発生が認められ、２日後は液は
赤水となった。

鋼の腐食量は０．５９ ｋｇ／ｃｒ＃ −Ｆｅてあった
。

実施例 ２ 実施例１と同様にして、純水に１−ヒドロキシプロパン
−１，１−２リン酸カリウム５００ｐｐｍと銅イオン（
酢酸銅として）２０ｐｐｍを添加した水溶液（ｐＨ８，
６，５０°Ｃ）中に、鋼片を浸漬して腐食試験を行なっ
たところ、１週間後も錆の発生は全く認められなかった
。

また鉄の溶解量も０．００３■／ｃｒｉｔ−Ｆｅと微量
であつた。

以上を要するに、この発明は水中の鋼材の防食方法にお
いて、適度のｐＨ条件下で水中に特定のホスホン酸と銅
イオンとを適量溶存させることを特徴とするもので、従
来の薬剤注入法と異って低毒性の薬剤ですぐれた防食目
的を達成でき、しかも銅イオンの共存によって鋼のキレ
ート溶解や微生物の生長も抑制されるので、用水循環系
等の防食分野に重要な貢献をするものである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水中の鋼材表面の発錆を防止する方法において、水
   中に下記の一般式を有するホスホン酸１０〜１１０００
   ０ｐｐと、銅イオン０．５〜７５ｐｐｍ とを共存せし
   め、且つ水のｐＨを４以上に保持することを特徴とする
   水中の鋼材表面の防食方法。 ただし、上式においてＸは水素または炭素数１〜５のア
   ルキル基、Ｙは水酸基、水素または炭素数１〜５のアル
   キル基、Ｚ１〜Ｚ４は水素、アルカリ金属またはアンモ
   ニア基を示す。