水および海水におけるチタンの耐食性

チタン産業 : Sep. 24, 2025

従来の金属はなぜこれほど早く故障するのでしょうか?

沿岸発電所や淡水化システムは、通常、316Lステンレス鋼またはCu-Ni合金の腐食により、5〜7年ごとに停止します。メンテナンス費用は初期投資の25%に達する場合があります。260°C以下の海水に耐性のあるチタンは、ダウンタイムとメンテナンスを最小限に抑えるための鍵となります。

海水腐食環境におけるチタン

チタン

チタンが水中の酸素と接触すると、10⁻⁴秒以内に2〜5nmの厚さのTiO₂不動態膜が瞬時に形成されます。傷がついても、フィルムはすぐに自己修復します。

温度が上昇すると、酸化皮膜は厚くなり、250 °C で ~20 nm に達しますが、緻密な構造と優れた耐塩素性が維持されます。

市販の純チタン (2年生) の耐孔食性閾値は ~82 °C です。パラジウム合金チタン(7年生)は、これを~150°Cに上昇させます。

対照的に、ステンレス鋼上のCr₂O₃またはAl₂O₃膜は、300 mV SCE条件下で破裂する傾向がありますが、TiO₂は安定して無傷のままです。傷がついた後でも、チタンは水中で保護層を「再生」し、腐食に継続的に抵抗します。

耐腐食性

海水腐食環境では、材料の信頼性と安全性を確保するために、チタン材料の使用は最新の国際規格に厳密に準拠する必要があります。

アプリケーション環境	等級	温度/流量	腐食速度(mm / y)	フィールドパフォーマンス
飽和蒸気/凝縮水	2年生	315°C	< 0.001	2年間で腐食ゼロ
循環海水	2年生	260°C	< 0.0001	16年間交換なし
高塩化物海水(70–150 ppm Cl⁻)	7年生	150°C	< 0.002	5年後無傷
高速侵食試験	2年生	36.6メートル/秒	< 0.005	18ヶ月後の軽度の摩耗
SRB微生物腐食	2年生	静的 ·35°C	何一つ	12か月以上検証済み

2年生は、82°Cまでほぼイミュニティを保持します。パラジウム合金グレード(7年生、Gr 11)は、~150°Cまでの耐孔食性を高めます。

高Cl⁻および高温設定では、NACE MR0175に準拠した12年生を推奨します。

チタンは、2〜3 m / sの流速で生物付着に耐性があり、最大36 m / sの侵食に耐えます。

TiO₂不動態膜は、pH 1〜12にわたって安定しています。不動態化の失敗を防ぐために、溶存酸素は1ppm≥する必要があります。

パラメーター	ティ 2年生	316L SS	銅ニッケル90/10	アルミニウム真鍮
均一な腐食(mm / y)	< 0.0001	0.02–0.05	0.002	0.02
孔食閾値(°C)	82	25–30	30	25
微生物腐食のリスク	何一つ	中-高	中程度	高い
安全流速(m/s)	≥30	6–9	4	4
20年でチューブ交換	0	1–2	1	1

海水性能の比較:チタンと一般的な金属

材料の選択は、塩化物レベル、温度、腐食リスクに基づいて行う必要があります。以下の表を参考にしてください。

水質	アプリケーションシナリオ	推奨グレード	筆記
河川/市営 (<100 ppm)	地域熱交換器、コンデンサー	2年生	低コストで完全な耐腐食性
典型的な海水(35–70 ppm Cl⁻)	ROインレット、船舶冷却システム	2年生	260°Cまで耐え、SCC耐性
高塩化物海水(70〜150ppm)	MED/MSF蒸発器、生成水	7年生	150°Cまでの隙間腐食用のPd合金
H₂S含有海水	海底パイプライン、消防本管、FPSO	12年生	NACE MR0175認証、120°Cまで
高強度+圧力	ポンプ、海底ボルト、タービンコンデンサー	5年生 / 23年生	過酷な条件に対応する高強度