エポキシ樹脂ライニング鋼管の技術と適用 — 耐食・耐久性・維持管理の徹底ガイド

2025年12月24日 最終更新日時 : 2025年12月24日 エバープレイ編集部

はじめに：エポキシ樹脂ライニング鋼管とは

エポキシ樹脂ライニング鋼管は、鋼製管の内面（および必要に応じて外面）にエポキシ樹脂を被覆・硬化させることで腐食や汚染を防ぎ、耐久性と流体品質を向上させる配管技術です。給水管・下水道・工業用配管・海洋設備・石油ガスなど幅広い用途で採用されており、素材特性や施工方法の違いにより多様な仕様が存在します。

エポキシライニングの種類と製造プロセス

代表的な方式には主に次のものがあります。

  • 溶融型（フュージョンボンドエポキシ：FBE）／粉体エポキシ塗装：鋼管内面をショットブラストなどで清浄化した後、粉体エポキシを静電噴霧で付着させ、加熱して融着・硬化させる。VOCが少なく環境負荷が低い。
  • 液状エポキシ塗布（2液硬化型など）：液状のエポキシ樹脂をローラーやスプレー、ライニング設備で塗布し、加熱または常温で硬化させる方式。厚膜を確実に形成できるが、溶剤系はVOCの懸念がある。
  • 吹付け・ライニング（ポリマー系吹付け）：現場で補修や継手部のライニングに使われることが多い。

一般的な製造工程は次の通りです。鋼管の溶接加工→ショットブラスト等による表面処理→脱脂・乾燥→エポキシの塗布（粉体・液体）→所定温度での硬化（炉加熱など）→厚さ・外観検査・ホリデー試験（通電検査）→出荷。表面粗さや清浄度が性能に直結します。

性能と利点

  • 優れた耐食性：鋼と介在する電気化学的接触を断ち、点食や均一腐食を抑制。酸素溶存量の高い水、塩分を含む環境でも腐食進行を遅延させる。
  • 流体品質の保持：ライニングにより内部表面が滑らかになり、付着・スケールの発生を低減。飲料水用途では臭気・着色物質の付与を抑制できる（ただし製品は飲料用適合の認証が必要）。
  • 流体抵抗の低減：表面粗度が低いため摩擦損失が小さく、ポンプ損失低減や配管径の有効利用につながる。
  • 施工性と補修性：工場での一括ライニングにより品質管理が容易で、現場では小規模な欠陥を補修材で処理できる。
  • 環境配慮：粉体エポキシは溶剤を使わないためVOC排出が少なく、製造側の環境負荷が低い。

弱点と注意点

優れた材料ではあるが、設計・施工・維持管理の不備で性能低下が生じることがある。主なリスクは以下のとおりです。

  • 衝撃・機械的損傷：硬化したエポキシは脆性が高く、施工や輸送、掘削作業での衝撃で割れや剥離が発生することがある。
  • 高温耐性の限界：使用温度上限があり、高温流体や高温殺菌工程を伴う配管では適合しない場合がある。
  • 不適切な下地処理での剥離：ショットブラスト不十分や油分残存は付着不良を招き、腐食の進展につながる。
  • 溶接部・継手の扱い：現場溶接部は熱によりライニングが劣化するため、溶接後の防食処理（フィールドコーティング）や溶接ストリップの対応が必要。
  • 化学的耐性の限界：強酸・強アルカリ、溶融金属や一部有機溶媒には耐性が低い場合があり、用途に合わせた配合選定が重要。

設計・材料選定時のチェックポイント

導入前に検討すべき主な項目は次の通りです。

  • 使用流体の種類・温度・圧力・pH・含有塩分・有機溶媒の有無
  • 飲料水用途ならNSF/ANSI 61等の飲料適合認証があるか
  • 要求されるライニング厚さ（用途により150〜400µm程度が一般的な目安だが、運用条件で変わる）
  • 管内の摩耗リスク（砂を含む流体や高速度流体では耐摩耗性の確認が必要）
  • 施工環境（工場一括施工か現場補修が中心か）、施工業者の品質管理体制
  • 点検・保守方法（内視検査や孔検査・ホリデーテストの実施計画）

施工管理と検査方法

エポキシライニングの信頼性は施工管理に大きく依存するため、以下の検査・管理が重要です。

  • 表面処理の検査：ブラスト後の清浄度（塵埃・油分の除去）とアンカーパターン（鋼面の粗さ）確認。
  • 塗膜厚さ測定：乾膜厚（DFT）を仕様通りに確認。磁気式ゲージや超音波測定など。
  • ホリデー検査（通電検査）：ピンホールや欠陥を検出。
  • 付着性試験：プルオフ試験等で付着強度を確認（必要基準は仕様に依存）。
  • 硬度・外観検査：硬化不良、ブリスター、ピンホール等の外観不良を確認。
  • 試験体による耐薬品・耐摩耗試験：設計条件下での耐久性評価。

維持管理と補修方法

運用中の管理は長寿命化に不可欠です。定期検査、モニタリング、補修方法は次のとおりです。

  • 定期点検：外部腐食の兆候やライニングの脱落（特に継手部）を確認。内部はCCTVやロボットでの目視点検。
  • 微小欠陥の補修：現場用のエポキシパテや吹付け補修材で局所補修が可能。面積の大きい劣化はセグメント交換を検討。
  • 洗浄とピギング：スケールや堆積物が問題となる場合は定期的に洗浄やピギング（清掃用異物排除）を実施。
  • 必須試験：補修後はホリデー試験や付着試験でリハビリの有効性を確認する。

適用事例と選定の実務的指針

エポキシライニング鋼管は主に以下の用途に向きます。

  • 上水道本管・分水管：飲料水適合品を用いることで腐食防止と水質保持が期待できる。
  • 工業用冷却水配管：腐食抑制と内部スケール防止に寄与。
  • 下水・中水再利用（ただし機械的摩耗や硫化水素など化学的攻撃が強い場合は材質選定を慎重に）
  • 石油・ガスパイプラインの防蝕ライニング（用途により特殊配合や多層系が採用される）

選定時は現場条件に最適化された性能（耐食、耐摩耗、耐薬品、接合部の保護）を満たす仕様を要求書に明記し、サプライヤーの施工実績や試験報告の提示を求めてください。

寿命とコスト評価

使用条件によるが、適切に設計・施工・維持管理されたエポキシライニング鋼管の寿命は数十年（一般に20〜50年程度を目安）とされることが多い。初期費用は無被覆鋼管より高いが、腐食による交換費用や運用中断を低減できるため、ライフサイクルコスト（LCC）で有利になる場合が多い。耐久性評価は現地水質・流速・温度等に基づき実機試験や過去事例を参照して行うことが重要です。

環境・安全・規格適合

飲料水用途ではNSF/ANSI 61等の健康基準適合が求められるほか、各国・地域の水道規格やJIS相当の基準に準拠する必要があります。粉体エポキシはVOCが少ないため環境面で有利ですが、硬化時の作業安全や焼成炉の排気処理など製造工程の管理も重要です。

まとめ：採用の要点

エポキシ樹脂ライニング鋼管は、適切な材料選定と施工管理によって優れた耐食性と水質保全を提供する有効な手段です。ただし、下地処理、不適切な溶接処理、現場での機械的損傷など施工段階の不備が性能低下を招くため、仕様で検査項目を明確化し、施工業者の品質管理体制と実績を確認することが不可欠です。用途に応じた配合と厚さの選定、定期的な点検・補修計画を組み合わせることで、長期的なコストメリットと安全性を高められます。

参考文献

カテゴリー
建築・土木
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