Korozja, osady, szlam - jak im zapobiec. Inhibitory korozji

Transkrypt

1 Korozja, osady, szlam - jak im zapobiec. Inhibitory korozji KOROZJA, OSADY,SZLAM W SYSTEMACH C.O., GRZEWCZYCH, KLIMATYZACJI ITP. RODZAJE, WYWOŁANE SKUTKI I PRODUKTY FERDOM I FERPRO JAKO ŚRODKI ZARADCZE. KOROZJA METALI Korozja wg PN-EN ISO 8044 Korozja Metali i stopów obowiązującej od stycznia 2002 w Polsce to oddziaływanie fizykochemiczne między metalem a środowiskiem, w wyniku którego powstają zmiany we właściwościach metalu, które mogą prowadzić do znaczącego pogorszenia funkcji metalu, środowiska lub układu technicznego, którego są częściami. Norma ta wylicza aż 37 rodzajów korozji metali i stopów. W poniższym opracowaniu zajmiemy się tylko tymi, które mogą wystąpić w znacznym stopniu w instalacjach wodociągowych lub centralnego ogrzewania. W cudzysłowach podano określenia występujące w powyższej normie. Zjawiska korozyjne mogą być klasyfikowane wg różnych kryteriów. Według mechanizmów powstawania - Korozja elektrochemiczna korozja, podczas której zachodzi, co najmniej jedna reakcja anodowa (proces utleniania korozji metalu) i jedna reakcja katodowa (proces redukcji przyjmowania elektronów). - Korozja wywołana prądami zewnętrznymi korozja elektrochemiczna wywołana działaniem zewnętrznego źródła prądu elektrycznego (prądy błądzące przepływające mogą doprowadzić do procesu galwanizacji, czego pierwszym objawem może być perforacja grzejników stalowych) - Korozja galwaniczna - korozja wywołana działaniem ogniwa korozyjnego Najczęściej znana pod nazwą korozji bimetalicznej gdzie elektrody (elementy instalacji) utworzone są z dwóch różnych metali. (Najczęściej występujący problem z miedzią i aluminium lub stalą i miedzią w instalacji) - Korozja mikrobiologiczna korozja wywołana działaniem mikroorganizmów obecnych w układzie korozyjnym ( bakterie, glony, powodujące uszkodzenia korozyjne metali a także osady-narośla) Według umiejscowienia zniszczeń. -Korozja ogólna korozja zachodząca na całej powierzchni metalu eksponowanego w środowisku korozyjnym (przykładowa korozja tlenowa żelaza w wodzie)

2 - Korozja lokalna korozja występująca wybiórczo w wyróżnionych miejscach powierzchni metalu poddanego działaniu środowiska korozyjnego. Może przybrać różne formy; - Korozja wżerowa korozja lokalna wywołująca tworzenie się wżerów postępujących od powierzchni w głąb metalu (występuje gdy w środowisku znajdują się jony zdolne do niszczenia warstwy pasywnej np. rury miedziane w wodzie o dużej ilości siarczanów, aluminium w wodzie o dużej ilości chlorków itp - Korozja szczelinowa korozja lokalna związana i występująca w wąskiej szczelinie, lub w bezpośrednim jej sąsiedztwie... (korozja powstająca na miejscach połączeń elementów wywołana różnym poziomem tlenu w szczelinie i poza nią) - Korozja podosadowa korozja lokalna związana z osadem produktów korozji lub innej substancji... (korozja rozwijająca się np. pod rdzą w elementach żelaznych lub rurach stalowych) Według mechanizmów powstawania w zależności do określonych materiałów / miejsc. - Korozja selektywna - odcynkowanie mosiądzu korozja mosiądzu polegająca na usuwaniu cynku z mosiądzu (np. przy zastosowaniu wody destylowanej w instalacji) - Korozja międzykrystaliczna korozja występująca na granicach ziaren metalu lub w obszarach do nich przylegających ( dot. głównie austenicznych stali nierdzewnych) - Korozja naprężeniowa proces w którym równocześnie występuje korozja z naprężeniem metalu... (dot. głównie stopów metali takich jak aluminium, miedź, stal, stal kwasoodporna, nikiel w miejscach np. tłoczenia, gięcia, spawania) Często używa się także określenia korozja tlenowa (nie wymieniona w PN-EN ISO 8044) określająca ogólnie typ korozji do której potrzebna jest obecność tlenu. Na szczęście dla instalacji nie wszystkie typy korozji występują na raz w każdej instalacji, a często klasyfikacje się nakładają ( np. niektóre korozje mikrobiologiczne są korozjami wżerowymi). Ale niestety problemy z instalacją nie ograniczają się tylko do korozji. Kolejne problemy związane z korozją lub występujące samodzielnie to OSADY i SZLAM Osady mineralne Osady utworzone przez wytrącanie się związków z twardej wody mogą mieć niezwykle szkodliwy wpływ na działanie instalacji wodnych. Osady popularnie zwane kamieniem lub kamieniem kotłowym mogą powodować zatory w rurach, straty wydajności i prowadzić do przedwczesnego uszkodzenia elementów, a co za tym idzie- zwiększenie kosztów konserwacji. Cykl wodny. Świeża woda pochodzi z opadów deszczu zbierających się w rzekach lub jako woda gruntowa. Woda jest jednym z najlepszych znanych rozpuszczalników, co oznacza, że deszcz opadający na tereny, na których przeważają skały kredowe i wapienne, przesiąka przez glebę i znajdujące się pod nią skały, powoli je rozpuszczając. W momencie, kiedy woda jest pompowana ze studni, rzek lub zbiorników do wodociągów, zawiera rozpuszczone minerały, znane jako sole twardości. Minerały te mogą mieć korzystny wpływ na zdrowie, tak jak na przykład wapń, ale mogą

3 również odkładać w instalacjach wodnych w formie kamienia, wywołując niepożądane rezultaty. Proces odkładania się kamienia Osady mineralne pierwotnie składają się z węglanów wapnia i magnezu. Węglany, które są generalnie nierozpuszczalne, są wytrącane przez ogrzewanie wody zawierającej rozpuszczalne wodorowęglany wapnia i magnezu. Wodorowęglany są nietrwałe termicznie i rozpadają się, tworząc węglany, a tym samym kamień, podczas ogrzewania. Czynniki mające wpływ na osadzanie się kamienia Im wyższa (tymczasowa) twardość wody, tym więcej kamienia się osadzi. Im wyższe jest ph (odczyn zasadowy) wody, tym większa będzie tendencja do odkładania się kamienia Im wyższa jest temperatura, do której podgrzewa się wodę, tym więcej kamienia się wytrąci. Z tego powodu osady te powstają najczęściej w wymiennikach ciepła kotłów lub wymiennikach płytowych (zetknięcie z wyższą temperaturą) a warstwa węglanu wapnia na wymienniku kotła o grubości tylko 0,1mm zmniejsza sprawność kotła o 5% i zwiększa temperaturę metalu wymiennika aż o 90o C! Skutki tego mogą być bardzo poważne nie tylko straty energii ale także możliwość poważnej awarii kotła. Odrywające się od podłoża kawałki osadów mogą doprowadzić do zatarcia pomp, blokady zaworów. Mogą łączyć się także ze szlamem. Osady produkty korozji Innym rodzajem osadów są powstałe osady podczas procesu korozji. Mogą to być osady stałe, nierozpuszczalne w wodzie ( jak np. narosty podczas procesu korozji mikrobiologicznej), zgorzelina warstwa stałych produktów korozji lub twarde tlenki żelaza. Tak jak i pozostałe osady są one groźne dla instalacji, ograniczają przepływ, zmniejszają sprawność przekazywania ciepła, mogą powodować powstawanie korozji podosadowej. Osady tego typu mogą powstawać w całej instalacji na elementach stalowych czy żeliwnych. Narosty tlenku żelaza mogą pojawiać się m.in.na żeliwnych wymiennikach ciepła. Ich warstwa grubości 0,5mm zmniejsza sprawnośc kotła o 2,5% a temperaturę metalu wymiennika o 31 o C. Tak jak i osady mineralne uwolnione od podłoża mogą prowadzic do poważnych uszkodzeń. Szlam Czarny szlam składa sięz tlenków żelaza magnetytu (produkt korozji tlenowej) z dodatkiem innych zanieczyszczeń takich jak np. uwolnione osady mineralne, piasek z form odlewniczych. W systemach niezabezpieczonych, używanych przez wiele lat przybiera postać ciągnącej się, lepkiej substancji. Gromadzi się w miejscach gdzie jest ograniczony przepływ wody, w najniższych częściach instalacji, głównie w dolnych partiach grzejników, wymiennikach JAD, instalacji podłogowej.z czasem ograniczając przepływ wody coraz bardziej, aby w krańcowych wypadkach zupełnie go zahamować objawem tego są zimne grzejniki, mała wydajność cieplna wymienników JAD. Pod warstwą utwardzonego szlamu może powstać korozja podosadowa, szlam może także sprzyjać rozwojowi korozji mikrobiologicznej. REASUMUJĄC Jak widać nie można całkowicie oddzielić zjawisk powstawania korozji, osadów i szlamu w instalacji.

4 Istnieje między nimi wiele powiązań-często jedne są produktami drugich, drugie zwiększają rozwój trzecich itd. Wspólną wypadkową ich działania jest szkodzenie instalacji. Wskazane jest zatem rozpatrywanie tych zjawisk razem i szukanie wspólnych środków zaradczych. Wpływ na ograniczonie tych zjawisk mają: A - właściwy projekt instalacji w celu zapewnienia odporności na korozję. B poprawny dobór materiałów(metali) w instalacji C właściwe parametry wody służącej do napełnienia instalacji D poprawna eksploatacja instalacji E zastosowanie właściwego środka zabezpieczającego inhibitora korozji Mimo zastosowania się całkowicie do wszystkich punktów A-D w praktyce naturalnych procesów chemicznych nie można całkowicie wykluczyć, a mogą też wystąpić inne uwarunkowania jak np. wymagania inwestora ( np. instalacja miedziana, grzejniki aluminiowe) lub konieczność podłączenia się do istniejącej instalacji (np. instalacja otwarta). Z pomocą przychodzą wówczas ŚRODKI ZABEZPIECZAJĄCE INSTALACJE C.O. INHIBITORY KOROZJI Norma PN-EN ISO 8044 określa Inhibitor korozji jako substancje chemiczną, która występując w układzie korozyjnym w odpowiednim stężeniu zmniejsza szybkość korozji, nie powodując istotnej zmiany stężeń jakiegokolwiek czynnika korozyjnego. Uwaga. Inhibitor korozji jest na ogół skuteczny już przy małych stężeniach. W praktyce i literaturze fachowej przyjęto się określać działanie inhibitora rozszerzająco. Zadania stawiane inhibitorom korozji do instalacji C.O.; - Wysoki stopień ochrony przeciw korozji elektrochemicznej (stopień ochrony minimum 90%) - Działanie zapobiegające powstawaniu osadów -Zapobieganie skażeniu i korozji mikrobiologicznej -Działanie przy niewielkich stężeniach -Łatwość; użycia preparatu i następnie sprawdzania ochrony antykorozyjnej. -Trwałość działania preparat nie może ulegać degradacji w trakcie eksploatacji. -Posiadanie polskich dopuszczeń (Aprobaty Techniczne, Atest PZH). Dodatkowo inhibitory FERDOM I FERPRO -Zawierają substancje; smarująco-nawilżające do pomp obiegowych i wyciszające pracę kotła -Wybrane preparaty zapobiegają korozji galwanicznej (bimetalicznej)

5 CECHY INHIBITORÓW FERDOM I FERPRO Pasywacja anodowa, czyli tworzenie warstwy ochronnej Inhibitory korozji FERDOM I FERPRO ;COPAL CH-3 i MB1 działają poprzez mechanizm zwany pasywacją anodową. W rezultacie procesu elektrochemicznego inhibitory, w wodzie z płynem chroniącym, kierują się do anody i katody i są chemicznie absorbowane na powierzchni. Powstająca w ten sposób warstwa tworzy barierę, która efektywnie izoluje anodę od wody w obiegu i od kontaktu z katodą. Zwalnia to prędkość korozji do niewielkiego poziomu, przeważnie o 100 lub 1000 razy mniejszego w porównaniu do korozji w wodzie bez płynu chroniącego. Warstwa pasywna jest poddawana ciągłemu przerywaniu i rekonstrukcji i jej obecność zależy od ciągłej obecności w wodzie inhibitora, którego zadaniem jest naprawa warstwy pasywnej. Jeżeli zabraknie inhibitora, przerwana zostanie także ochrona przed korozją i to w bardzo krótkim czasie. Regulowanie poziomu ph w celu hamowania korozji ogólnej metali Odczyn kwasowy lub zasadowy (ph) wody instalacyjnej odgrywa znaczącą rolę w korozji metali. Na przykład, żelazo i stal szybko korodują w środowisku kwasowym, ale wolno w zasadowym. Na szybkość korozji ma wpływ rodzaj produktu korozji utworzonego w różnych warunkach ph. W otoczeniu zasadowym, żelazo i stal, korodują, aby utworzyć magnetyt Fe304, który tworzy pół -chroniącą warstwę na powierzchni metalu, która zwalnia prędkość korozji. Ponieważ stal jest głównym materiałem, który należy chronić, inhibitory FERDOM I FERPRO są zaprojektowane tak, aby zmieniać (buforować) ph na obojętne lub lekko zasadowe, co sprzyja zwolnieniu prędkości korozji. Buforowanie zapewnia tolerowanie zarówno dodatków kwasowych jak i zasadowych, bez zmiany ph. Zapobieganie korozji lokalnej Główne uszkodzenia korozyjne są zazwyczaj rezultatem procesów, wywołanych przez korozją lokalną lub korozję wżerową. Obecność rozpuszczonego tlenu lub jonów chlorkowych ( np pozostałości past lutowniczych w nie wypłukanych instalacjach z rur miedzianych) powoduje lokalne rozerwanie warstwy pasywnej. Zazwyczaj atakowana jest najbardziej anodowa część elementu, na przykład naprężona spoina w grzejniku lub w szczelinie. Prędkość korozji na całej powierzchni może być bardzo mała, ale może być bardzo duża w danym miejscu, powodując perforację metalu w tym punkcie. Zapobieganie korozji galwanicznej Protektor PS, Copal, CH4, Alphi 11 Aluminium jest metalem aktywnym, który można wykorzystać do produktów technicznych, takich jak kotły kondensacyjne, grzejniki aluminiowe dzięki zupełnie nierozpuszczalnej powłoce tlenkowej, która tworzy się natychmiast na powierzchni metalu w zetknięciu z powietrzem lub w neutralnym środowisku wodnym. Natomiast skrajne warunki kwasowości lub zasadowości powodują rozpuszczenie ochronnej powłoki tlenkowej i gwałtowne korodowanie. Wymienione wyżej inhibitory uzupełniają naturalną ochronę przed korozją wytwarzaną przez powłoki tlenkowe poprzez włączenie tlenków w powłokę hamującą i poprzez regulację ph. Działanie środka FERDOM I FERPRO COPAL skutecznie zapobiega zjawisku zarastania rur miedzianych w instalacjach C.O. Skuteczność działania antyosadowego

6 Formuła inhibitorów FERDOM I FERPRO zapewnia bardzo dużą skuteczność zapobiegania odkładania się kamienia kotłowego i osadów. Eliminuje to wiele ujemnych procesów występującym w niechronionej instalacji C.O. Działanie preparatów specjalnie jest nakierowane na kotły, gdzie powstają największe ilości kamienia. Osady kamienia w kotłach mogą prowadzić do jego głośnej pracy, małej wydajności a nawet do jego awarii. Zapobieganie zanieczyszczeniom biologicznym. Infekcje bakteryjne, drożdżowe lub glonowe mogą być powodowane przez organizmy, które dostają się do instalacji razem z wodą, zostają w nowej instalacji na elementach poprzednio zanieczyszczonych oraz dostają się z atmosfery do otwartych naczyń wyrównawczych. Tego rodzaje infekcje mogą powodować powstawanie korozji mikrobiologicznej, np. siarkowodór w grzejnikach (zapach zepsutego jajka) wskazuje na obecność bakterii redukujących siarczan, które powodują korozję. Na obecność zanieczyszczeń mikrobiologicznych wskazuję obecność metanu w grzejnikach. Metan wybucha niebieskim płomieniem, nie mylić go z wyzwalaniem się wodoru, który jest skutkiem korozji. Źródło: