水道管の侵食の概念とは？
水道の基礎知識侵食と腐食電食・マクロセル
埋設された金属製の水道管は、さまざまな環境要因により電気的な腐食（侵食）を受けることがあります。特に、異種金属の接触・土壌環境の違い・微生物活動などによって金属表面に電位差が生じると、腐食電池（ガルバニックセル）が形成され、電流の流出側で金属が溶解・侵食されていきます。この記事では、水道管の侵食の基本概念、マクロセル・ミクロセル侵食の違い、原因と防食対策についてわかりやすく整理します。
1. 水道管の侵食とは？（基本概念）
水道管の侵食とは、埋設された金属管が電気的・化学的な反応によって金属成分が溶出・失われる現象を指します。腐食反応によって鉄が酸化され、Fe²⁺やFe³⁺の形で溶け出すことで、管壁が薄くなり、最終的には漏水や破裂につながります。特に地下では、金属管と周囲の土壌・異種金属との間に自然電位差が生じることが主な原因となります。
2. 異種金属接触による侵食（ガルバニック腐食）
異なる種類の金属（例：鋳鉄・鋼・銅・真鍮・ステンレスなど）が接触して埋設されると、自然電位（腐食電位）の差により電池が形成されます。自然電位の低い金属がアノード（＋側）となって溶解し、腐食が進みます。これをガルバニック腐食（異種金属腐食）といいます。
・鉄の自然電位 ≒ -0.44V（低い）
・銅の自然電位 ≒ +0.34V（高い）
→ 電流が鉄から銅へ流れ、鉄側（低電位側）が腐食（Fe → Fe²⁺＋2e⁻）
3. マクロセル侵食とは？（異環境電池による腐食）
同じ金属であっても、埋設条件の違い（乾湿・通気性・pH・土壌成分など）によって電位差が生じ、マクロセル（大きな電池）が形成されることがあります。これにより、酸素や湿度が豊富な側がカソード、酸素が乏しい湿潤側がアノードとなり、アノード側で腐食が発生します。
・乾燥／通気良好な場所 → カソード（腐食しにくい）
・湿潤／酸素不足な場所 → アノード（腐食しやすい）
・長い埋設配管では、この差が「マクロセル侵食」として顕在化
4. ミクロセル侵食とは？（局部的な電位差による腐食）
ミクロセル侵食は、同一金属表面の微小な環境差によって生じる腐食現象です。金属表面に存在する微細な不均一（結晶粒界・応力部・酸素濃度差など）により、極めて小さな電池が形成されます。これが多数発生すると、局部腐食（ピット腐食）やバクテリア腐食が進行します。
バクテリアによる腐食（微生物腐食）
土壌中の硫酸塩還元菌（SRB）や鉄酸化細菌が、金属表面で酸化還元反応を促進し、局部的な腐食を加速させることがあります。これもミクロセル侵食の一種であり、腐食性土壌・嫌気性環境で特に注意が必要です。
5. 侵食の分類と特徴まとめ
| 区分 | 主な原因 | 特徴 |
|---|---|---|
| 異種金属腐食 | 自然電位差（金属間接触） | 低電位金属が選択的に腐食 |
| マクロセル侵食 | 乾湿・pH・通気性の違い | 広範囲で緩やかに進行 |
| ミクロセル侵食 | 局所的な電位差・微生物作用 | 局部腐食・ピット発生 |
6. 水道管の侵食を防ぐための防食対策
・異種金属接触部には絶縁継手を設けて電気的連続を遮断
・外面には防食塗料・防食テープ・ポリエチレンスリーブを施工
・湿潤地・腐食性土壌では被覆管や犠牲陽極を使用
・バクテリア腐食の恐れがある場所は排水性と通気性を確保
7. まとめと要点コピーボックス
水道管の侵食は、金属の電位差と環境条件の違いから生じる自然現象です。マクロセル・ミクロセル侵食は見えないところで進行し、放置すれば漏水や破裂につながります。絶縁と防食の両立、そして定期点検による早期発見が、長期的な設備保全の鍵です。
・原因：金属間の電位差・環境差による腐食電池の形成
・分類：異種金属腐食／マクロセル侵食／ミクロセル侵食
・ミクロセル腐食には腐食性土壌・微生物腐食（SRB等）も含む
・対策：絶縁継手・外面防食・被覆管・通気排水性の確保
・基本原理：電流が流出する側で金属が溶出（Fe → Fe²⁺＋2e⁻）
電気的・化学的侵食は静かに進行します。設計段階から電位差を意識した絶縁と防食が重要です。
