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ボイラーの内面腐食・スケール（水垢）の生成を防ぐには、缶水と給水の水質を適切に管理することが不可欠です。JIS B 8223（ボイラーの給水および缶水管理規格）や各事業者の管理基準に基づき、缶水・給水の水質を管理します。二級ボイラー技士試験では水処理の目的・pH管理・水質管理の指標（pH・電気伝導率・溶存酸素・硬度）が出題されます。
水処理が必要な理由
水にはさまざまな不純物が含まれており、そのままボイラーに供給すると次の問題が起きます。
| 不純物 | 引き起こす問題 | 水処理の対応 |
|---|---|---|
| カルシウム・マグネシウム（硬度成分） | スケール（炭酸カルシウム・硫酸カルシウム）として管内面に付着。熱伝達を妨げ管を過熱・焼損させる | 軟化処理（イオン交換）・リン酸塩処理でスケール防止 |
| 溶存酸素（O₂） | 鋼の腐食（点食・孔食）を促進する。給水配管・缶内面の腐食の主因 | 脱気器による溶存酸素除去・亜硫酸ソーダ等の脱酸素剤添加 |
| シリカ（SiO₂） | 高圧ボイラーではシリカスケールや蒸気タービン羽根へのシリカ付着 | 軟化・脱塩処理でシリカを除去 |
| 塩素イオン | 塩素イオン濃度が高いと応力腐食割れ（SCC）が起きることがある | 軟化・脱塩・ブローで管理 |
| 油脂・有機物 | フォーミング（泡立ち）・キャリーオーバーの原因 | 油脂の流入を防ぐ。油水分離器の設置 |
pH管理の重要性
缶水および給水のpH（水素イオン指数）は、腐食の起きやすさに直接影響します。
| pH域 | 缶水・給水の状態 | 問題 |
|---|---|---|
| 7未満（酸性） | 酸性域。鋼が急速に腐食する | 鋼の腐食が激しくなる。pH 7以下は避けなければならない |
| 7〜9（弱酸性〜中性付近） | 中性域。腐食は起きにくいが銅系合金の腐食リスクあり | 銅・黄銅の配管・附属品がある場合は腐食する可能性 |
| 9〜11（弱アルカリ性） | ボイラー缶水の適正管理域。鋼の腐食が最も少ない | 過度なアルカリは苛性腐食（アルカリ腐食）の原因になる |
| 11超（強アルカリ） | 苛性（アルカリ）腐食が発生するリスクがある | 局所的な濃縮でアルカリ腐食が起きる |
ボイラー缶水の適正 pH は一般的に pH 11 以下（目安として pH 11〜12 前後が上限）とされています（圧力・型式により異なる）。給水は pH 7 以上に保つことが基本です。
水処理の方法
軟化処理（イオン交換）
イオン交換樹脂（ゼオライト樹脂等）を使って給水中のカルシウム・マグネシウムイオンをナトリウムイオンに交換する方法です。
- 硬度成分を除去することでスケールの生成を防止する
- 樹脂が飽和したら食塩水（NaCl）で再生（再利用）できる
- カルシウム・マグネシウムを除去するが、溶解性シリカは除けない
脱気処理（溶存酸素の除去）
給水中の溶存酸素は腐食の主因です。脱気器で除去します。
- 加熱式脱気器（機械的脱気）：給水を約100℃（大気圧）または減圧下で加熱して溶存ガスを追い出す。酸素だけでなく二酸化炭素（CO₂）も除去できる
- 薬品脱酸素（化学的）：亜硫酸ソーダ（Na₂SO₃）・ヒドラジン・タンニン系薬品などを添加して残存酸素と反応させる
ブロー（排水）
缶水を一部排出して新しい給水と入れ替え、不純物の濃縮を防ぎます。
- 間欠ブロー：ボイラー下部の排水弁を短時間開いて底部に沈殿したスラッジを排出する。シフト開始時・終了時などに行う
- 連続ブロー：ボイラー胴の水面付近から常時少量を排水して溶解固形物の濃縮を防ぐ
水質検査の主な指標
| 指標 | 意味 | 管理の目的 |
|---|---|---|
| pH | 水素イオン濃度の指標（0〜14）。7が中性、7以上がアルカリ性 | 腐食防止のため缶水は弱アルカリ性（pH 11前後以下）に保つ |
| 電気伝導率（μS/cm） | 溶解イオン（硬度成分・塩類）の量を反映する指標 | 電気伝導率が高いほど溶解固形物が多く、スケール・キャリーオーバーのリスクが高い |
| 溶存酸素（mg/L） | 水に溶けている酸素の量 | 腐食防止のため給水中の溶存酸素を0.007 mg/L以下等（圧力・規格による）に管理 |
| 硬度（mg/L・CaCO₃換算） | カルシウム・マグネシウムイオンの量 | ゼロ（軟水化済み）を目標とする。硬度があるとスケールが生成する |
| アルカリ度（m-アルカリ度） | 炭酸イオン・重炭酸イオン等の量 | 缶水のアルカリ保持・腐食防止の参考値 |
試験で間違えやすいポイント
- 「缶水のpHは7以下（酸性）に保つと腐食が少ない」は誤り。酸性では鋼が腐食する。弱アルカリ性（pH 9〜11程度）に保つ
- 「軟化処理でシリカを完全に除去できる」は誤り。イオン交換軟化処理は硬度成分を除去するが、シリカは除去できない
- 「連続ブローは底部からスラッジを抜く操作」は誤り。連続ブローは水面付近から溶解固形物の濃縮を防ぐ。底部からスラッジを抜くのは間欠ブロー
- 「脱気器は炭酸ガス（CO₂）を除去できない」は誤り。加熱式脱気器は溶存酸素と二酸化炭素の両方を除去できる
この記事のまとめ
- 水処理の目的：スケール防止（軟化処理）・腐食防止（脱酸素・pH管理）・キャリーオーバー防止（油脂除去・ブロー）
- 缶水のpHは弱アルカリ性（9〜11程度）が適正。酸性は腐食・強アルカリはアルカリ腐食のリスク
- 溶存酸素が腐食の主因。加熱式脱気器で酸素とCO₂を除去し、薬品脱酸素で仕上げる
- 間欠ブロー（底部スラッジ除去）と連続ブロー（水面付近から溶解固形物の濃縮防止）を使い分ける
出典：ボイラー及び圧力容器安全規則（e-Gov法令検索）・ボイラー構造規格（昭和47年労働省告示第33号）・安全衛生技術試験協会 公表試験問題
作成：fufumumu_design｜更新：2026年11月
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