犠牲ライナー
犠牲ライナーは、設備や構造物の母材を摩耗・衝撃・腐食から保護するために内面や接触面に取り付ける交換前提の保護板である。粉体・スラリー・塊状物との接触によって損耗する部分を意図的に「消耗部品化」し、定期交換によって稼働率とライフサイクルコストを最適化する手段である。母材の補修や更新を回避し、停止時間を最小化しながら安全余裕を確保できる点に価値がある。
定義と目的
犠牲ライナーはライニング（lining）の一種であり、母材の表面を直接流体・粉体・塊体に曝さないことを主目的とする。摩耗速度が読める材を選び、適切な厚さ・寸法・固定方式で配置することで、運転負荷や流速変動に対し許容寿命を確保する。設計では交換作業性（モジュール化、標準化）、安全（落下防止）、トレーサビリティ（ロット管理）を重視する。
原理と機能
犠牲ライナーの機能は、(1)衝突エネルギーの吸収・拡散、(2)すべり・転動・衝突による摩耗の表層化、(3)腐食の遮断・緩和に整理できる。衝突角・粒径・含水率・流速は摩耗様式（アブレージョン、エロージョン、インパクト）を左右するため、流体・粉体の到来角と滞留を抑え、段差や渦の発生を避ける形状とする。
適用分野
- 鉱山・骨材・セメント設備のホッパ、シュート、サイクロン、ボールミル内張り
- 化学・製紙・発電のスラリー配管、ベンド部、エルボ防護
- 破砕・選別ラインのスクリーン、フィーダ、エプロンの接触面
- バンカ・サイロの投入口・壁面、ダクトの曲がり部、落下点の衝突板
材料と特性
代表材料は使用環境で選定する。高マンガン鋼や耐摩耗鋼は衝撃靭性と表面硬化に強みがある。アルミナやSiCのセラミックタイルは高い耐摩耗を示すが、点衝撃には配慮が要る。ゴムやPUは衝撃緩和と騒音低減に有利である。UHMW-PEやPTFEは付着・粘着の抑制が期待できる。腐食環境では耐酸鋼、Ni基合金、クラッド鋼を用いることがある。
設計・取付の要点
犠牲ライナーの固定法にはボルト固定、インサートナット併用、背面溶接座金、接着・ラミネート、磁着サポートなどがある。交換時間短縮のため分割モジュール化し、重量制限（手持ち・玉掛け条件）を満たす。熱膨張差を見込み、逃げ代・スリット・長穴を設ける。粉体の流れを乱す段差・隙間は摩耗を促進するため、面一化や面取りで流れを整える。
流体・粉体の観点
落下点の入射角と速度を把握し、衝突角を浅く誘導する形状とする。滞留域・再循環は局所摩耗と付着源となるため、テーパーや曲率連続で誘導する。スラリーでは固体濃度、粒度分布、pH、温度を基に材質と厚さを決める。
摩耗・腐食の評価
定点観測（スケール、ゲージ）、摩耗マップ作成、肉厚測定（UT）で進行を可視化する。摩耗粉や付着の観察でメカニズムを推定し、入射角・速度・粒度を仮定して設計にフィードバックする。試験片評価はJIS・ISOの耐摩耗・硬さ・衝撃規格を参照し、同材・同条件で比較する。
保全と交換戦略
犠牲ライナーの寿命管理は、(1)巡回点検、(2)定修時の一括交換、(3)状態基準保全（CBM）の組み合わせで運用する。摩耗限度ラインや露出センサーで交換基準を明確化し、交換手順書と治具を標準化する。ロックアウト・タグアウトを徹底し、残留物の落下・飛散に備える。
寿命予測と在庫
損耗量と運転時間から単位時間摩耗率を推定し、季節変動や原料切替を係数化する。高摩耗域のみ厚板化・高硬度化、低摩耗域は軽量化する差別設計で在庫点数とコストを抑える。予備品は最長リードタイムと需要変動を見込んで安全在庫を設定する。
コストとLCC観点
初期材単価だけでなく、停止損失、工数、安全リスク、品質影響を含めたTCOで評価する。交換時間短縮や段取り削減は直接のLCC低減に寄与する。母材損傷の回避は長期的な設備健全度を保ち、計画停止の自由度を高める。
用語上の注意
犠牲ライナーは電気化学的防食で用いる「犠牲陽極」とは概念が異なる。前者は機械的・物理的消耗を受け持つ内張りであり、後者は電位差で母材を保護する防食材である。混同を避け、設計意図と性能指標を明確に伝達することが重要である。
導入プロセスの実務
- 現場観察と損耗マップ化（入射点、滞留域、段差）
- 運転データ整理（流量、粒度、温度、pH、固体濃度）
- 材質・厚さ・形状・固定法の基本設計と試験片評価
- テンプレート作成、製作図、品質要求（硬さ、寸法公差）
- 施工計画（安全、段取り、搬入経路、治具）と予備品手配
- 試運転後の初期摩耗点検と設計フィードバック
以上の要点を守ることで、犠牲ライナーは設備の信頼性と可用性を高め、母材保全と生産性の両立を実現できる。環境や原料が変わる場合は条件再評価を行い、標準化文書を更新して継続的に最適化する。