水を循環させると配管が錆びにくいのはなぜ？

質問

• 水を循環させることで配管が錆びにくくなる理由について解説します。
• 冷却水循環装置を使用している場合、水を循環させ続けると配管が錆びにくいという事例があります。
• 配管の材質や閉じた系など、防錆機構に関する情報を提供します。

回答No.3

ORUKA1951

錆びるとは、錆(酸化物)ができるということです。
　まず錆始めるきっかけですが、配管の途中にオーステナイトでない、あるいは異なる素材が使われていることが考えられます。オーステナイトでも大きなひずみが加えられるとその部分がマルテンサイトになります。前者はステンレス浴槽などで底の角が錆びたりすることで観察できます。
　これは、電気的に均一でない金属電気的に接触した状態で電解水にさらされると電池を形成して一方が錆びます。たとえば塩水で濡れた銅貨をステンレスの流し台においておくと一晩で錆が発生します。
　この錆が赤錆(Fe₂O₃)などの場合、その構造は隙間だらけで体積が増えるため、新しい金属面が露出され、また酸素が通過する十分な隙間があるため錆が内部に進行していきます。
　一旦、この状態になると水の滞留、移動に関わらず錆は進行していきます。流水のほうが進行が早いです。ただ流水の場合は希釈されるため、あたかも錆びないように誤解されますがそんなことはありません。

　防錆ですが、電気防食を用いるか、水を抜いて酸素を十分通しながら600℃以上に加熱して黒錆(Fe₃O₄)にしてしまうかでしょう。電気防食が良いかもしれません。

補足

ORUKA1951様

回答を頂き、ありがとうございます。komaas88様の回答への私の補足の三段落目にある「何らかの理由」が見えてきたような気がします。赤錆（今回問題だった錆は赤錆です）の構造は隙間（表面積）が多く、錆が内部へ進行していくとのこと、勉強になります。点食を核にして錆が進展するのは、この理由に拠る様に思います。

＞流水のほうが進行が早いです。ただ流水の場合は希釈されるため、あたかも錆びないように誤解されますがそんなことはありません。
こちらのコメントについて、今回の系ではなぜか、水を循環させた方が腐食が抑えられるようです。
具体的には、私が質問に書いた条件に加え、水量は全体で数十lですが、水を循環させないと一週間で腐食が進み、再度循環させた時に水がお味噌汁のように濁りました。
水を交換し、配管も洗浄してから再度循環させ続けると、一年経っても水は濁らず無色透明で（粉上の赤錆が若干貯水タンク底部に溜まりますが、これは再循環前の洗浄が不十分だったのかもしれません）、配管が閉塞したりもしていないようです。今回の配管系は閉回路なので、希釈の効果はないと思います。

＞一旦、この状態になると
というのが、ひょっとするとポイントなのかもしれません。赤錆の隙間だらけの構造が成長する前に管壁から流されてしまい、水の滞留、移動に関わらず錆が進行する状態に至りにくいのかもしれません。

防錆についても教えて頂き、ありがとうございます。現状の配管が実は、錆びていないように見えるだけだとすると、何らか対策が必要ですが、電気を流すのも600℃に加熱するのも、装置との関係上難しそうで、ロングライフクーラントなどの防食剤入りの液を混ぜようと思っています。

ORUKA1951様、よろしければぜひ、コメントを追加してください。
また他の方々の新規の回答も、引き続きお待ちしております。
どうぞよろしくお願い致します。