建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士) 過去問
第51回(令和3年度(2021年))
問119 (給水及び排水の管理 問120)
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問題
建築物環境衛生管理技術者(ビル管理士)試験 第51回(令和3年度(2021年)) 問119(給水及び排水の管理 問120) (訂正依頼・報告はこちら)
- 金属材料の曲げ加工を行うと、応力腐食が生じることがある。
- 耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管の最高使用許容圧力は、使用温度が高くなると低下する。
- 樹脂管を温度の高い湯に使用すると、塩素による劣化が生じやすい。
- ステンレス鋼管は、酸化被膜による母材の不動態化によって耐食性が保持される。
- ポリブテン管の線膨張係数は、銅管と比較して小さい。
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この過去問の解説 (3件)
01
不適当なのは「ポリブテン管の線膨張係数は、銅管と比較して小さい。」です。
樹脂は金属より温度で伸び縮みしやすいため、ポリブテン管の線膨張係数は銅管より大きいのが一般的です。したがって「小さい」は逆の説明になります。
加工で残留応力が生まれると、材料や環境によっては応力腐食割れの危険が高まります。曲げや冷間加工後は焼なましや仕上げ処理で対策することがあります。
樹脂は温度が上がると強度が下がるため、許容圧力は下がります。カタログにも温度別の圧力低減係数が示されます。
給湯水に含まれる残留塩素は、温度が高いほど酸化劣化を進めやすいです。PEXやPBなどは温度・濃度・時間の条件で劣化が加速するため、温度上限の遵守が大切です。
ステンレスは表面に緻密な不動態皮膜(主にCr₂O₃)を作り、これが自己修復しながら耐食性を保ちます。基本的な性質の説明です。
誤りです。樹脂の方が熱で伸びやすいため、ポリブテン管の線膨張係数は銅管より大きいです。配管設計では、スライド支持や伸縮余裕を持たせて対応します。
押さえるポイントは次のとおりです。
樹脂配管は温度で伸びやすく、強度も下がりやすい(許容圧力は温度上昇で低下、線膨張は大きい)。
金属は残留応力が腐食トラブルの誘因になることがある。
ステンレスは不動態皮膜で耐食性を確保する。
この性質を踏まえると、ポリブテン管の線膨張係数が銅より小さいという説明だけが成り立ちません。
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02
給湯設備の配管材料には、ステンレス鋼管、銅管、耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管、ポリブテン管などが用いられます。材料ごとに耐熱性、耐食性、強度、熱による伸びやすさが異なるため、使用温度や圧力、水質などに適したものを選ぶ必要があります。この問題では、金属の腐食特性や樹脂管の温度特性、線膨張係数の違いに関する理解が問われています。
適切です。金属材料を曲げ加工すると、加工した部分に引張応力や残留応力が生じることがあります。このような応力が残った金属が、塩化物イオンなどを含む特定の腐食環境に置かれると、応力と腐食作用が重なることで亀裂が発生する場合があります。これを応力腐食割れといいます。加工後の適切な熱処理や曲げ半径の確保などにより、残留応力を抑えることが重要です。
適切です。耐熱性硬質ポリ塩化ビニル管は、一般の硬質ポリ塩化ビニル管よりも高温に耐えられるように改良されていますが、温度が上昇すると材料が軟化し、機械的強度が低下します。そのため、同じ管であっても高温で使用するほど、継続的に負担させることのできる圧力は低くなります。設計時には、管の呼び径だけでなく、使用温度に対応した最高使用許容圧力を確認する必要があります。
適切です。水道水に含まれる残留塩素には酸化作用があり、長期間にわたって樹脂管に接触すると、樹脂の分子構造を変化させて劣化を進めることがあります。この酸化反応は温度が高いほど進みやすいため、給湯配管では冷水配管よりも塩素による影響が現れやすくなります。劣化が進行すると、管の強度低下、硬化、亀裂などにつながるため、使用温度や残留塩素濃度に適した管材を選定します。
適切です。ステンレス鋼にはクロムが含まれており、表面のクロムが酸素と反応することで、薄く緻密な酸化被膜である不動態被膜が形成されます。この被膜が母材と周囲の水や酸素との直接的な接触を防ぎ、腐食の進行を抑えています。被膜に小さな傷が生じても、酸素が存在する環境では再形成される性質があります。ただし、塩化物イオンが多い環境などでは被膜が局部的に破壊され、孔食などが発生することがあります。
不適切です。ポリブテン管の線膨張係数は、金属管である銅管よりも大きく、温度変化によって伸び縮みしやすい材料です。線膨張係数とは、温度が一定量変化したときに材料の長さがどの程度変化するかを示す値です。給湯配管では通水時と停止時の温度差が大きいため、樹脂管の熱伸縮を考慮しないと、管のたわみ、支持部への負担、異音などが生じることがあります。そのため、適切な支持間隔や伸縮を吸収できる配管方法が必要です。
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03
最も不適当なものは「ポリブテン管の線膨張係数は、銅管と比較して小さい」です。
正しいです。
金属の曲げ加工を行うと残留応力により応力腐食が生じる可能性があります。
正しいです。
使用温度が高くなるほど許容圧力が低下します。
正しいです。
樹脂管を温度の高い湯に使用すると塩素による劣化が生じやすいため、
注意が必要です。
正しいです。
ステンレスは表面に不動態皮膜を形成することで耐食性が保持されます。
誤りです。
ポリブテン管は金属管と比較し線膨張係数が大きく伸縮しやすくなります。
ポリブテン管は金属管と比較し伸縮しやすいです。
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