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高塩分海水は、海洋用熱交換器が動作する環境の中でも最も過酷な条件の一つです。アラビア湾、紅海、地中海の一部などでは、塩分濃度が40pptを超えるほか、水温が高く、溶存酸素量が多く、生物活動も活発であるため、腐食速度の増加、スケール付着の促進、およびプレート式熱交換器（PHE）への著しい目詰まりが生じやすくなります。こうした過酷な海域で運用される船舶事業者は、従来型の設計に頼ることはできません。SMEグループは、海洋工学分野で20年以上の実績を有し、インパルス型カソード防食装置（ICCP）、マグネシウム陽極防食装置（MGPS）、沈殿物除去装置（SED）、プレート式熱交換器（PHE）など自社製品を組み合わせることで、こうした要件に対応するソリューションを提供しています。特に、当社のPHEは高塩分環境に特化して設計されています。
1. 極端な塩分環境に適した先進的材料の選定
高塩分環境で使用される板式熱交換器（PHE）の設計において、材料選定は最も基本的な要素です。通常の海水条件下では316Lステンレス鋼が十分な耐食性を示す場合もありますが、高塩分条件下では容易に点食および隙間腐食を起こします。SMEでは、高塩分用途におけるPHEプレートにはチタンが最適な材料であると推奨しています。実際、チタン表面に形成される不動態酸化被膜は、高温の塩化物環境下でも極めて安定であり、理論上、海水中での寿命は無限に近いものとなります。また、伝熱管の破損による重大事故が発生するリスクもほぼゼロです。
一部の用途ではチタンが高価すぎる場合がありますが、そのような場合には、254 SMOなどの超オーステナイト系ステンレス鋼や、アロイ C-276 などのニッケル系合金をご提案します。これらは塩化物による局所腐食に対する耐性を向上させますが、使用時の温度および流速には十分な注意が必要です。当社のエンジニアは、各顧客の個別の船舶ごとに、塩分濃度、温度範囲、運転時の流速といった条件を詳細に把握し、最もコスト効率の高い材料選定をサポートいたします。当社の南通（なんつう）拠点にあるISO 9001認証取得の5,000平方メートル規模の製造工場では、世界で最も過酷な環境下で運用される船舶向けに、PHE（プレート式熱交換器）の製造において、極めて厳格な材質仕様を遵守しています。
2. 水垢付着防止と熱管理
流体中の塩分濃度が高いほど、溶解した炭酸カルシウムや水酸化マグネシウムなどのスケール生成成分の割合も高くなります。PHEの両側で海水が加熱されると、これらの成分がプレート表面に析出し、スケール層を形成します。このスケール層は熱伝達効率を低下させ、圧力損失を増大させます。放置されたままスケールが蓄積すると、最終的に流路を閉塞する原因となります。
SMEでは、スケール対策として複数の設計手法を採用しています。まず、プレートの波形パターンを高乱流を生み出すように設計し、熱伝達面へのせん断応力を高めることで、スケールの付着を抑制します。また、プレートパックの最も高温となる領域には、過剰な流量を確保できるよう拡大された流路を設けており、局所的な過熱を防いで析出を抑制します。さらに、SMEでは、航行海域における炭酸カルシウムの析出飽和温度に基づき、冷却水の入口温度に関するガイドラインも提供します。
特に厳しい海水環境においては、SMEが自己洗浄式PHEを指定したり、当社のプレート材に対しても安全な適切な化学洗浄手順を提案することが可能です。さらに、スケール付着現象を悪化させる生物付着を制御するMGPS（マリン・グロース・プリベンション・システム）と組み合わせることで、過酷な海洋環境下でも熱性能を最も効率的に維持できます。
3．流速の低減と侵食制御
このような高流速は、一部では目詰まりを軽減しますが、一方で浸食腐食速度を高めてしまいます。塩分濃度の高い水中では塩化物イオンによる攻撃が激しくなるため、この問題は特に深刻になります。SME社では、十分な熱伝達性能を確保しつつ、プレートを過度に摩耗させないよう、両者のバランスを慎重に調整した設計を行っています。高流速と浸食腐食の間で調整可能なパラメーターは、ステンレス鋼製プレートと比較して、チタン製プレートの方がはるかに幅広い許容範囲を持っています。
当社では、プレートパック内の流動パターンをCFD解析によりモデル化し、プレートパック内部の特定箇所で高流速が発生する可能性があるかどうかを確認しています。その後、当社の専門家（SME）が、プレート形状、ポート径、ガスケット配置に関する知見を活かして、流体分布を最適化します。これにより、侵食を低減しつつ、バイオフーリングを抑制するために必要な十分な流速は維持されます。この手法により、フーリングが問題となる高塩分海域で運用される装置におけるプレート枚数を削減できます。
4. システム全体の信頼性を高める統合型腐食防止技術
高塩分の海水がパイプライン、継手、接続部と接触することで生じる電気化学反応により、船体の他の部位から腐食が発生し、たとえ最上級のプレート材であってもその耐食性が損なわれる可能性があります。また、カソード保護装置から発生する stray current（ stray 電流）、電気的故障、あるいはプロペラシャフトの回転によって生じる起電力などが、海水を含む配管系に侵入し、熱交換器部品に急速な腐食を引き起こすことがあります。これは、使用されているプレート材の種類には関係ありません。
中小企業が採用する統合型保護アプローチによって対処されるリスク。船体の腐食を精密に抑制するため、強制電流式陰極防食（ICCP）システムが採用されており、船体から漏れ出る stray 電流がPHEに到達してその性能に影響を与えることを防止します。シャフトの回転により静電気が帯電し、その電圧が海水冷却回路の腐食を引き起こす可能性があります。シャフトアース装置（SED）はこのシャフト上の静電気を中和し、シャフトからシャフト発電機を経て、さらにシャフト発電機の外装を通じて海水へと流れ込む腐食性電流の発生を防ぎます。さらに、生物付着を抑制する海洋生物防除システム（MGPS）と組み合わせることで、金属表面に生じる差動充気電池の原因となる生物付着も防ぐことができます。これらのシステムを統合することで、高塩分環境下における腐食性および生物的要因による脅威を効果的に抑制します。
SMEの技術サポートチームは、配管材質、ボンディング、既存の保護対策を含む船舶全体を分析し、PHE（プレート式熱交換器）の寿命を最大限に延ばす包括的なソリューションを設計します。SMEグループでは、年間500件以上の新規・既存プロジェクトに対応しており、電気・機械エンジニアが100名以上在籍しています。そのため、過酷な塩分環境下でもご要望に応じたカスタマイズPHEソリューションを開発することが可能です。また、お客様の安心を実現するためのサポートも提供いたします。