二級ボイラー技士試験【腐食】種類・原因・防食方法

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ボイラーの腐食は設備寿命を縮め、最悪の場合は破損事故につながる重大な問題です。二級ボイラー技士試験では腐食の種類（点食・全面腐食・グルービング・脆性腐食）・原因・防止方法が出題されます。ガス側（燃焼ガス面）と水側（缶水面）の腐食を区別して理解することが重要です。

ボイラーの腐食の分類

溶存酸素による腐食（点食）

給水中に溶けている酸素はボイラー内の金属（鉄）と反応して酸化腐食を起こします。特に高温になるほど酸素の反応性は高く、伝熱面の小さな傷や不均質部分から孔（ピット）状の腐食が広がります（点食・孔食）。

点食は見た目は小さいですが深く進行するため、外から発見しにくく、管に穴が開くまで気づかないことがあります。

溶存酸素の防止策

• 脱気器（脱酸素装置）：加熱または真空によって給水から酸素を除去する。最も効果的
• 脱酸素剤の添加：亜硫酸ナトリウム（Na₂SO₃）やヒドラジン（N₂H₄）を添加して缶水中の溶存酸素を化学的に消費させる
• 給水系の密封：給水系を密閉して空気（酸素）の混入を防ぐ

pH管理と腐食防止

缶水のpHが低い（酸性）と鉄が溶解する全面腐食が起き、逆に高すぎると苛性腐食（アルカリ腐食）が発生します。最適pHは次のとおりです。

• 低圧ボイラー（1MPa以下）：缶水pH 11〜12程度
• 高圧ボイラー（1MPa超）：缶水pH 8.5〜9.5程度（アルカリ性が強すぎると苛性腐食）
• 給水pH：7以上（酸性にしない）

pH管理のためにリン酸ナトリウムや水酸化ナトリウムを缶水に添加して調整します。

低温腐食（酸露点腐食）

重油・重質燃料油には硫黄分が含まれており、燃焼ガス中に二酸化硫黄（SO₂）が生成されます。これがさらに酸化されて三酸化硫黄（SO₃）となり、水蒸気と結合して硫酸ガス（H₂SO₄）になります。排ガスが冷却されてこの硫酸ガスの露点（酸露点：120〜150℃程度）を下回る温度の伝熱面（エコノマイザ・空気予熱器など）では硫酸が凝縮し、金属を激しく腐食します。

低温腐食の防止策

• 排ガス温度を酸露点以上に保つ（エコノマイザの出口排ガス温度管理）
• 低硫黄燃料を使用する
• 空気比（過剰空気率）を適切に管理してSO₃生成を抑える
• 耐硫酸性材料（耐腐食鋼）の使用

高温腐食（バナジウム腐食）

重油に含まれるバナジウム（V）は高温燃焼ガス中でV₂O₅などの化合物になり、過熱器管などの高温伝熱面に付着して金属を腐食します。700℃以上の高温域で特に問題になります。防止するにはバナジウム含有量の少ない燃料の選択や、添加剤（マグネシア系）でV₂O₅の融点を上げる方法があります。

腐食による疲労（腐食疲労）

グルービングはボイラーの継ぎ目や角部など応力が集中する部分に繰り返し応力と腐食が複合的に作用して溝状に進行する腐食疲労です。発見が難しく、突然き裂が入ることがあります。設計段階での応力集中回避と適切な給水水質管理が対策になります。

試験で間違えやすいポイント

• 「缶水pHが高いほど腐食は少なくなる」は誤り。過剰アルカリ（pH過高）は苛性腐食を起こす。適正範囲の管理が必要。
• 「低温腐食はガスボイラーで多い」は誤り。低温腐食は硫黄分を多く含む重油・重質燃料ボイラーで発生しやすい。
• 「溶存酸素は水温が高いほど多く存在する」は誤り。溶存酸素は温度が上がるほど溶解度が減少し水から抜ける。ただし、抜ける前（給水段階）での脱気が重要。

この記事のまとめ

• 水側腐食：点食（溶存酸素）・全面腐食（低pH）・グルービング（応力＋腐食）・苛性腐食（高アルカリ）
• ガス側腐食：低温腐食（硫酸凝縮）・高温腐食（バナジウム）
• 防止の基本：脱気器で溶存酸素除去・缶水pH管理・排ガス温度を酸露点以上に維持
• 低温腐食はエコノマイザや空気予熱器など排ガス冷却側で問題になりやすい

出典：安全衛生技術試験協会 公表試験問題・ボイラー及び圧力容器安全規則（e-Gov法令検索）
作成：fufumumu_design｜更新：2026年11月

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