異種金属にグランドを使用する際のガルバニック腐食の防止方法

先月、私はヒューストンにある石油化学施設のメンテナンス・エンジニア、ロバートから緊急の電話を受けた。ステンレス鋼のケーブルグランドがアルミニウムのジャンクションボックスに接続される部分で深刻な腐食を起こし、複数のシール不良と潜在的な安全上の危険を引き起こしていたのだ。「サミュエル、この電解腐食の問題をすぐに解決できなければ、完全なシステム・シャットダウンに直面しているんだ。“

の存在下で異種金属が電気的に接続されると、ガルバニック腐食が起こる。 電解液¹, 反応性の高い金属の劣化を加速させる。これを防ぐには、適切な材料の選択、電気絶縁技術、保護コーティング、電気化学反応を排除するための環境管理対策が必要である。.

このシナリオは、ほとんどのエンジニアが認識しているよりも一般的です。ガルバニック腐食は、世界中のケーブルグランドを静かに破壊し、コストのかかる故障、安全事故、計画外のダウンタイムにつながります。過去 10 年間にわたり、何百ものお客様のガルバニック腐食問題の解決を支援してきた結果、お客様の投資を保護し、長期的な信頼性を確保する実証済みの戦略を開発しました。

目次

• ケーブル・グランド・システムのガルバニック腐食の原因は？
• 互換性のある金属の組み合わせを選ぶには？
• 最も効果的な隔離方法とは？
• ケーブルグランドに最適な保護コーティングは？
• 環境要因は腐食防止にどう影響するか？
• よくあるご質問

ケーブル・グランド・システムのガルバニック腐食の原因は？

電解腐食の根本的な原因を理解することは、ケーブルグランド設置における効果的な防止策を開発するために不可欠である。. ケーブルグランドシステムにおけるガルバニック腐食は、直接接触している異種金属、それらの間の電気的接続、水分、塩水噴霧、工業用化学薬品などの電解質の存在という3つの条件が同時に存在する場合に発生する。.

電気化学プロセス

ガルバニック腐食プロセスは、予測可能なパターンに従う：

• 陽極の形成： 反応性の高い金属が陽極となり、腐食する。
• カソード保護： 貴金属は陰極となり、保護されたままである。
• 電子の流れ： 電流は陽極から陰極へ、金属接続部を通って流れる。
• イオンの動き： 電解質はイオン伝導によって回路を完成させる。

よくある問題の組み合わせ

当社の豊富な現場経験によれば、これらの金属の組み合わせは最も深刻な電解腐食を引き起こす：

陽極（腐食）	カソード（保護）	重大性	一般的なアプリケーション
アルミニウム	ステンレス鋼	厳しい	マリン、オフショア
炭素鋼	真鍮	高い	工業用パネル
亜鉛	銅	中程度	接地システム
亜鉛メッキスチール	ブロンズ	高い	屋外設備

実社会への影響

私は、ドバイの海水淡水化プラントの施設管理者であるハッサンと働いて、この教訓を学んだ。彼のアルミニウム製ケーブルグランドは、塩分を含んだ環境下でステンレススチール製エンクロージャーに接続されると急速に腐食していました。異種金属、高濃度の塩化物、高温の組み合わせは、ガルバニックアタックを加速するための完璧な条件を作り出した。.

その結果は以下の通りだ：

• 18ヵ月以内の完全腺不全
• 妥協 IP等級² 水の浸入
• 電気系統の故障およびシステム停止
• $5万ドルを超える緊急交換費用

互換性のある金属の組み合わせを選ぶには？

適切な材料選択は、ケーブルグランドシステムにおけるガルバニック腐食に対する防御の第一線である。. 適合金属の選択には、電気化学的電位が類似している材料を選ぶことが含まれる。 ガルバニックシリーズ³, あるいは、電位差を完全になくすために、設置場所全体に同一の金属を使用する。.

ガルバニックシリーズのガイドライン

ガルバニック系列は、海水中での電気化学的電位によって金属をランク付けする：

貴金属（カソード）：

• チタン
• 316ステンレス鋼
• 304ステンレス鋼
• 真鍮
• ブロンズ

活性（陽極）金属：

• 炭素鋼
• アルミニウム
• 亜鉛メッキスチール
• 亜鉛
• マグネシウム

ベスト・プラクティス・マテリアル・コンビネーション

推奨ペア

• 316 SSエンクロージャ付き316 SSケーブルグランド
• 青銅製または真鍮製フィッティングの真鍮製グランド
• アルミニウム製ジャンクションボックス付きアルミニウム製グランド
• あらゆる金属（非導電性）のナイロングランド

リスクの高い組み合わせは避ける：

• ステンレススチールエンクロージャ付きアルミニウムグランド
• 真鍮フィッティング付きカーボン・スチール・グランド
• 銅部品付き亜鉛メッキグランド

ベプトのアプローチにて

Beptoでは、厳選された材料グレードのケーブルグランドを製造しています：

• 316Lステンレススチール： 海洋および化学用途
• ブラス（CW617N）： 一般産業用
• アルミニウム（6061-T6）： 軽量アプリケーション
• ナイロン（PA66）： 非導電性絶縁

当社の材料選択は、特定のアプリケーション要件を満たしながら、ガルバニック互換性の問題を排除します。.

最も効果的な隔離方法とは？

異種金属を避けることができない場合、電気的絶縁は信頼性の高いガルバニック腐食防止を提供します。. 最も効果的な絶縁方法には、誘電体ガスケット、絶縁スリーブ、非導電性コーティング、機械的完全性と環境密閉性を維持しながら電気的接続を遮断する物理的分離技術などがあります。.

誘電ガスケットシステム

素材オプション：

• EPDMゴムガスケット 誘電率⁴
• 耐薬品性に優れたPTFEワッシャー
• 一般用ネオプレンシール
• 高温用シリコーンガスケット

設置条件：

• 金属同士の接触面を完全にカバー
• シーリングの完全性を維持するための適切な圧縮
• サービス環境に適合するガスケット材料
• 定期点検と交換スケジュール

絶縁スリーブ・テクノロジー

絶縁スリーブは包括的な絶縁を提供する：

• 熱硬化性プラスチック製スリーブ： 高温アプリケーション
• セラミック絶縁体： 極限環境サービス
• 複合材料： 軽量で高強度のオプション
• エラストマー製ブーツ： 柔軟で振動に強い設計

非導電性スレッドコンパウンド

特殊なスレッドシーラントがガルバニック接触を防ぐ：

• 一般用シリコーン化合物
• 粘着剤付きPTFEテープ
• 誘電特性を持つ嫌気性シーラント
• 常設用エポキシコンパウンド

ケーブルグランドに最適な保護コーティングは？

保護膜は、異種金属と腐食環境の間にバリアを作ります。. ケーブルグランドに最も効果的な保護コーティングには、ジンクリッチプライマー、エポキシバリアコーティング、ポリウレタントップコート、耐食性と環境耐久性の両方を提供する特殊マリンコーティングが含まれます。.

コーティングシステムの選択

多層防御システム：

1. プライマー層：
      - カソード保護用亜鉛リッチエポキシ
      - 環境コンプライアンスのためのクロメートフリー・オプション
      - 基材金属への優れた接着性

2. 中間コート：
      - バリア保護用高硬度エポキシ
      - 耐薬品性
      - 均一な膜厚が重要

3. トップコート：
      - 耐紫外線性と耐候性を備えたポリウレタン
      - 識別のための色分け
      - メンテナンスとタッチアップが容易

用途別コーティング

海洋環境：

• IMO認定マリンコーティング
• 高固形分による耐久性
• 海洋生物を防ぐ殺生物剤添加物

化学処理：

• 耐薬品性エポキシノボラック
• 過酷な化学薬品にさらされるフッ素樹脂トップコート
• 高温サービス能力

オフショア・アプリケーション

• スリーコートシステム ノルソック規格⁵
• 耐カソード性
• 耐衝撃性と耐摩耗性

ベプトのコーティング・ソリューション

当社のケーブルグランドは、高度な保護コーティングが施されています：

• スタンダード： クロメート化成ニッケル電気メッキ
• マリングレード： ポリウレタン・トップコート付き多層エポキシ・システム
• 耐薬品性： PTFEベースのコーティングシステム
• カスタム： 用途に特化したコーティング処方

環境要因は腐食防止にどう影響するか？

環境条件は、電解腐食速度と防止策の効果に大きく影響する。. 主な環境要因には、湿度レベル、温度サイクル、化学薬品への暴露、塩分汚染、pH条件などがあり、ケーブルグランド設置のための包括的な腐食防止システムを設計する際には、これらすべてを考慮しなければならない。.

重要な環境パラメータ

湿度コントロール：

• 60%以上の相対湿度は腐食を促進する
• 結露が理想的な電解質条件を作り出す
• 換気と排水設計が重要
• 密閉空間用乾燥剤システム

温度効果：

• 温度が高いと腐食速度が速くなる
• 熱サイクルによるコーティングのストレス
• 差動膨張が新たな漏れ経路を作る
• 断熱システムは地域温度に影響する

化学環境アセスメント

塩化物汚染：

• 塩水噴霧はガルバニック腐食を劇的に促進する
• 道路用塩と除雪用化学物質が年間を通じて暴露をもたらす
• 工業用塩化物発生源には特別な注意が必要
• 定期的な洗浄で塩化物の蓄積を抑える

pHを考慮する：

• 酸性条件 (pH < 7) は腐食速度を増加させる。
• アルカリ性環境は、さまざまな腐食メカニズムを引き起こす可能性がある。
• 工業排出物は地域のpH条件に影響を与える
• 中和システムが必要な場合がある

予防保全プログラム

検査スケジュール：

• 過酷な環境下での6ヶ月ごとの目視検査
• 文書による年次詳細検査
• 悪天候後の即時点検
• 故障モードを予測する傾向分析

メンテナンス活動：

• 汚染物質除去のための洗浄
• コーティングのタッチアップと補修
• ガスケットとシールの交換
• トルクの確認と調整

結論

ケーブルグランドシステムにおけるガルバニック腐食を防ぐには、適切な材料の選択、効果的な絶縁技術、保護コーティング、環境制御を組み合わせた包括的なアプローチが必要です。重要なのは、ガルバニック腐食は正しい知識と製品によって完全に防止可能であることを理解することです。ベプトでは、適切な計画と高品質の材料により、何千ものお客様がコストのかかる腐食の失敗を回避できるよう支援してきました。機器を保護し、安全性を確保し、長期的なメンテナンスコストを最小限に抑える実証済みの防止戦略に投資してください。.

よくあるご質問

1. 電解質の科学的定義と、電流を流す際の役割を学ぶ。. ↩

2. 各IPコードの意味については、IEC（国際電気標準会議）の公式チャートをご覧ください。. ↩

3. 異なる金属の電気化学的ポテンシャルを見るために、権威あるガルバニックシリーズチャートをご覧ください。. ↩

4. 絶縁耐力の工学的定義と、絶縁体の有効性をどのように測定するかを理解する。. ↩

5. オフショア石油産業向けの一連の仕様であるNORSOK規格に関する情報にアクセスできます。. ↩