KORRÓZIÓ AZ ÉPÜLETGÉPÉSZETBEN

Haszmann Iván

Alumínium fűtőtestek korróziós meghibásodása

Várható élettartamuk 25 - 30 év.Kedvező körülmények:

fűtővíz pH értéke 7,0-8,5fűtővíz oldott O2 tartalma ≤ 0,1mg/dm3

rézion tartalom max. 0,2 mg/dm3öK<200 CaO

Az alumínium korróziójával kapcsolatos általános ismeretek

Extrudált profilokból gyártott Al hőleadók anyaga általában:AlMgSi O,5Cu

Az Al mind savas, mind lúgos pH tartományban hidrogén fejlődése mellett oldódik.

Al + 3HCl →AlCl3 + 1,5 H2Al + 3NaOH →NA3AlO3 + 1,5 H2  

Korrózió sebességét befolyásoló tényezők: a fűtővíz pH-értéke,a fűtővíz összetétele (oldott só-, fémion- és oxigén tartalma),a fűtővíz hőmérséklete,a fűtővíz áramlási sebessége,hegesztett kivitelű hőleadóknál a hegesztés minősége

A pH hatása a korrózió sebességére és a korrózió folyamatáraHa a fűtővíz pH értéke ≥8, akkor a korrózió sebessége erőteljesen nő. A pH értékének 8-ról 9-re emelkedése háromszoros, 9-ről 10-re emelkedése már tízszeres korróziósebesség növekedést eredményez.

A fűtővíz minőségének hatása a korróziós folyamatokra

A fűtővíz minősége az alumínium felületén képződött védőréteg kialakulását jelentős mértékben befolyásolja.

Szobahőmérsékleten, víz jelenlétében az Al felületén vékony bayerit – A1/OH/3 réteg jön létre.

Forró víz hatására a bayerit réteg kémiailag ellenállóbb bőhmit – Al2O3H2O réteggé alakul át.

A pórusmentes bőhmit réteg 3,5 – 9,0 pH értékű közegekben a fém kémiai ellenálló képességét növeli.

Stabil ellenálló 0,5 – 0,9 m vastag bőhmit réteget forró, ionmentes vízben lehet kialakítani.

Hálózati vezetékes vízben 70 - 100C közötti hőmérséklet tartományban azonban csak instabil réteg alakul ki.

A bőhmit rétegekbe beépülő vízkő és egyéb sók (szennyező anyagok) az agresszív hatásokkal szemben csökkentik a védőréteg ellenállását.

A fűtővíz pH-ja döntő befolyással van a hidroxid-réteg képződésére is. A hidroxid-réteg a lúgos tartományban lazább szerkezetűvé válik, bizonyos esetekben le is oldódik.

Az alacsonyabb pH=6,9 – 7,1 értékű vizekben kisebb a hidrogén fejlődés, tömör, vékony védőréteg keletkezik. A korrózió sebessége kicsi.

Az oldott oxigén hatása

Ha a fűtővízben az oldott oxigén koncentráció 0,1 – 0,2 mg/dm3 feletti, továbbá ha az oxigénnek az egyes felületi

egységekhez jutása eltérő mértékű, akkor oxigén koncentrációs elemek alakulnak ki.

Az oxigénnel bővebben ellátott felületrészeken katódos, az oxigénnel kevésbé ellátott, vagy oxigénmentes felületrészeken anódos területek jönnek létre.

Az anódos területeken megindul a fém helyi kioldódása.

A sótartalom hatása

A korróziós hatást elsősorban a klorid, a szulfát és a karbonát-ionok koncentrációja határozza meg.

A klorid-ionok lassítják a védőfilm kialakulását, perforálják a kialakult bőhmit réteget, növelik a korrózió sebességét.

A szulfát-ionok hatására instabil védőrétegek alakulnak ki a fém felületén.

Karbonátok jelenlététben az alumínium felületén lyukacsos szerkezetű réteg alakul ki. Ha a karbonát koncentráció meghaladja az 5 mg/dm3

értéket és a víz pH értéke is magas a már kialakult alumíniumhidroxid egy része oldatba megy át.

A fűtővízben oldott fémionok közül a réz a legveszélyesebb. Az oxigén, klorid és hidrogénkarbonát tartalmú vizek korrozív hatásúak a rézre.

Ilyen közegben a rézcsövekből rézionok oldódnak ki. A korrózió elkerülése érdekében a réz koncentrációja legfeljebb 0,2 mg/dm3

lehet.Nagy keménységű (öK 250 CaO mg/dm3) vizeknél már

0,1 mg/dm3 réztartalom meglehetősen agresszívnak tekinthető. Ezen koncentráció felett már jelentkezik a réz galván korróziós hatása.

A réz az alumínium felületén helyi galvánelemet hoz létre és a két fém közötti mintegy 3 V potenciálkülönbség miatt az alumínium anódosan

oldódik.A vas kioldódás esetén elsősorban a vasoxid részecskék veszélyesek, melyek az alumínium felületén lyukkorróziós károsodást okoznak.

A fűtővíz hőmérsékletének hatása

A legkedvezőtlenebb az álló, vagy folyó hideg víz. A sima, fényes alumínium felületen néhány hónap után bemaródások alakulnak ki. A

korróziónak csak a stabil bőhmit-rétegek állnak ellen. Ilyen védőréteget a magas költségek miatt általában nem alkalmaznak a

radiátor gyártásban.

A víz hőmérsékletének emelkedésekor a korróziós hatás csökken, az 50C-os víz veszélyesebb, mint a 70C-os!

70C felett kezdődik az a hőmérséklet tartomány, amelyben a víz és az alumínium között végbemenő reakció során sötét színű bőhmit-réteg

alakul ki. Ez a réteg azonban nagyon laza szerkezetű. Ennek oka, hogy a réteg egy része vízkőből áll.

Ha a 70C feletti hőmérsékletű kemény víz behatása előtt alumínium felületén legalább 0,2 m vastagságú stabil bőhmit-réteg volt - amit pl. forró desztillált vízzel hoztak létre - akkor a réteg a forró vezetéki víz hatására lassan tovább növekszik és tömörödik, majd egy viszonylag nehezen oldódó, 1-2 m vastagságú, a korrózióval szemben ellenálló

réteg alakul ki.

A fűtővíz áramlási sebességének hatásaA 3 m/s feletti áramlási sebességek eróziós jelenségeket okoznak. A

fém felületén kialakult természetes védőréteg megsérül, esetleg lekopik a felületről. (Fűtőtesteknél nincs ilyen nagy sebesség)

Szakértői tapasztalatokAz 1990-es évek közepéig csak elvétve fordultak elő korróziós okokra

visszavezethető meghibásodások. A műanyag csövek fűtéstechnikai alkalmazását követően egyre

gyakrabban jelentkeztek korróziós meghibásodások. A hibás fűtőtestek között Magyarországon gyártott és importból

beszerzett alumínium radiátorok egyaránt előfordultak.

Jellegzetes meghibásodási körülmények

18 káresemény vizsgálata során az alábbi általánosítható jellemzők voltak megállapíthatók:- a fűtőtestek anyaga húzott alumínium profil volt,- a csővezeték oxigéndiffúzió ellen nem védett műanyagcső (egyes rendszerekben a műanyagcső mellett fekete acélcsövet, vagy rézcsövet, vagy e két cső kombinációja)- a műanyag csöveket általában a padlószerkezetben, védőcsőben vezették,- egyedi gázkazán, zárt tágulási tartály,- a fűtővizet ivóvíz hálózatból töltötték fel, adalékot nem adtak hozzá,- a meghibásodás 6 hónap - 3 év üzemidő után, de előfordult 3 hónapos üzemidő után is lyukadás. - a meghibásodást megelőzte a fűtőtestek hőleadásának csökkenése. Egyes tagok (összekötő cső) részben, vagy teljes keresztmetszetében eldugult. - ha valamelyik meghibásodott fűtőtestet lecserélték, az új fűtőtest viszonylag rövid idő alatt (általában egy fűtési szezonon belül) meghibásodott.

Tisztázandó kérdések

- nem megfelelő anyagminőség? - szerelési hiba?- nem megfelelő üzemeltetési feltételek? - rézcső és alumínium közötti elektrokémiai korrózió?

Korábban a nem megfelelő minőségű fűtővíz okozta korrózióval találkoztunk.

- távfűtéses hőszolgáltatásban a primer hálózatról töltötték fel a szekunder (radiátoros) fűtési kört is. - a kazán gépkönyvében írták elő lágyított víz alkalmazását, - lágyítószert adagoltak a fűtővízbe, - a fűtési rendszert kedvezőtlen tulajdonságú kútvízzel töltötték fel

A vizsgált esetekben az előzőekben jelzett hiba okok kizárhatók voltak, a korrózió kialakulásának feltételeit máshol kellett keresni.

Vizsgálatok, vizsgálati eredmények

Elvégzett feladatok:- a fűtési rendszerek feltérképezése, - szerkezeti anyagok meghatározása,- üzemeltetési körülmények,- hiba helye és jellege

Olyan fűtőtesteknél, melyekben az osztó és az összekötő csövek nem hegesztéssel csatlakoznak egymáshoz, leggyakrabban az összekötő cső gumi tömítése környezetében jelentkezett a hiba, a tömített felületen szivárogni kezdett a víz.

A tömítés környezetében – ahol a fűtőtest elemei a hőmérséklet változás hatására folyamatos hőmozgást végeznek – az alumínium a csőelem külső felületén részben „elfogyott”. Ritkábban az osztó csövekben, illetve az összekötő csövekben is kialakult a lyukkorrózió.

A hegesztett technológiával szerelt fűtőtesteknél a hibahelyek kevésbé voltak jellegzetesek. A lyukkorróziós meghibásodás az osztócsövek, ill. az összekötő csövek bármely szakaszán előfordulhatott.

Tagos Al radiátor korróziója

Korróziós károsodás a radiátor belső felületén

A hibás radiátorokat leszerelve, azokból sötét szürke színű víz volt üríthető, amely szürkés fehér por jellegű korróziós terméket tartalmazott.

Egyetlen berendezésnél sem találtunk olyan szabálytalan szerelést, ahol a réz fűtőcső közvetlenül csatlakozott volna az alumínium fűtőtesthez. A legtöbb rendszerben a fűtőtestekhez csatlakozó csővezeték – megfelelő szerelvény közbeiktatásával – műanyag volt.

Néhány esetben a teljes rendszer műanyagból készült, az esetek többségében azonban a kazán és az osztó-gyűjtő közötti csőszakaszt fekete acélcsőből, vagy rézcsőből szerelték. Az osztók-gyűjtők anyaga minden esetben sárgaréz volt.

A meghibásodott összekötő csöveket az alkotójuk mentén elmetszve azt tapasztaltuk, hogy a csövekben a szabad keresztmetszet nagymértékben leszűkült, egyes esetekben meg is szűnt a lerakódott korróziós termék hatására.

A fűtési rendszerekből – mielőtt azokat megbontottuk volna - vízmintát vettünk, melynek analitikai vizsgálatát elvégeztettük. A vízminták vizsgálati eredményeinek egy összefoglaló (jellemző) táblázatát az alábbiakban közöljük.

A fűtővíz oldott oxigén tartalma nagyobb volt a korróziós folyamatok szempontjából ideálisnak tekinthető 0,10 mg/dm3 értéknél a CaO tartalom nem érte el a 250 mg/dm3-, a Cu tartalom a 0,2 mg/dm3 értéket. A Cl- ion koncentráció, a pH érték,a kötött CO2 tartalom is megfelelő volt.

Vízminta elemzése

Oldott O2 CaO Cu Cl - pH Kötött CO2

mg/dm3

Több mérés jellemző adatai

0,22…0,61 19…90 <0,2 20…37 7,5…7,7 38…48

A korróziós termékek összetevőit szintén meghatároztattuk.

Egy jellemző korróziós termék vizsgálati eredményeit tömeg %-ban az alábbi táblázat mutatja:

Analitikai összehasonlító vizsgálat (1983, 1995) gyártott és fel nem használt fűtőtestekre.

A vizsgálatok értékelhető eltérést nem mutattak ki.

Fő tömegAl2O3

H2O

Fe Si Ca Cu Mg Egyéb

96,5 1,3 1,2 0,65 0,16 0,11 0,08

A vizsgálati eredmények elemzése

- a különböző időpontban (1983, 1995) gyártott fűtőtestek kémiai összetételében érdemleges eltérés nem volt, anyagminőségük az MSZ 3714-1:1982 szabvány szerint AlMgSi 0,5 Cu,- a korróziós termék fő tömegét alkotó alumínium Al2O3 H2O, a vas pedig Fe3O4 formájában fordult elő,- az oldott O2 tartalom 0,22 mg/dm3 …0,61 mg/dm3 között változott.(0,2 mg/dm3 értéket meghaladó oldott oxigén koncentráció felett már nagyobb sebességű korrózióval kell számolni!)- a vízminták 20-90 CaO egyenértékű keménysége átlagosnak tekinthető (1nK~ 10 CaO),- a vízminták között nem találtunk olyan mennyiségű oldott Cu és Cl- tartalmat, ami a korrózió kialakulása szempontjából veszélyesnek lett volna minősíthető.

A réz koncentrációja legfeljebb 0,2 mg/dm3 lehet a fűtővízben, de ezt a határértéket egyetlen esetben sem lehetett kimutatni.- a vízminták pH értéke (7 …8,5) egyetlen esetben sem közelítette meg a pH=9 értéket, ahol már nagy korróziós sebességgel kellene számolni.

A korrózió kialakulásában a döntő tényező a megengedettnél magasabb oldott oxigén koncentráció.

Az oxigén több úton is bejuthat a rendszerbe:

- nyitott tágulási tartály esetén, ha a víz a tartályon átcirkulál,- szívott szakaszokban lévő szerelvényeken,- gyakori ürítés és újra töltés esetén,- oxigéndiffúzió ellen nem védett műanyag csővezetékek felületén át, még abban az esetben is, ha a rendszerben túlnyomás van.

Az oxigéndiffúzió folyamata leegyszerűsítve a következő módon megy végbe:

A műanyag cső polimerekből épül fel. A gáz állapotú oxigén oldódik a polimerben, azaz, a cső anyagában, majd átdiffundál a cső falán. A csőfalról az oxigén a fűtővízbe oldódik. A műanyag csőfalon keresztül az oxidáció során lekötött O2 folyamatosan pótlódik, a fűtővíz oldott O2 tartalma a korrózió szempontjából olyan magas értéken stabilizálódik, ami az oxidációs folyamat fennmaradását eredményezi.

A fűtési rendszereket zárt tágulási tartállyal szerelték, az üzemi nyomás 1,0-2,0 bar között változott. A gyakori ürítés és utántöltés kizárható volt.Az oxigén bejutása a vizsgált fűtési rendszerekbe csak oxigéndiffúzió útján volt lehetséges. Minden esetben a fűtési rendszerben kiterjedt, oxigéndiffúzió ellen nem védett csőhálózat volt található.

Az Al fűtőtestek gyártása során a radiátorok belső felületén nem alakítják ki a kémiailag ellenálló, pórusmentes bőhmit-réteget.

A vizsgált fűtési rendszerek a fűtési időszak nagy részében 50-70ºC közötti fűtővíz hőmérsékleten üzemelnek. Üzemszünetben a víz hőmérséklete alacsony, 20ºC körüli.Az alumínium korróziója szempontjából a legagresszívebb az álló, vagy folyó hideg víz. Az alumínium oxidációja alacsony hőmérsékletű vízzel érintkezve felgyorsul. Az oxidációt elősegíti, hogy a fűtési rendszer üzemszüneti időszakában (6-7 hónap) a víz hőmérséklete 20ºC körüli, de a fűtési időszakban – az üzemszüneteket is figyelembe véve – sem haladja meg az átlag 50ºC értéket, tehát az egész fűtési szakaszban a korrózió kialakulásának a feltételei - amennyiben az oldott oxigén koncentráció kellően magas - igen kedvezőek.

Tapasztalataink szerint, ha a korróziós folyamat megindult a korróziós termékek a rendszerben szétoszlanak ami erősíti a folyamatot. Ezt támasztja alá az a tény is, hogy több esetben az első fűtőtest meghibásodásig két-három év telt el, ám a lecserélt radiátor már egy év alatt kilyukadt.

Horganyzott acélcsővel szerelt vízellátási rendszerek korróziós meghibásodása

Korróziónak nevezzük azt az elváltozást, amely valamely anyag (elsősorban fém) felületéről indul ki, és kémiai illetve fizikai-

kémiai folyamatok révén megy végbe. A vizes rendszerekben lejátszódó korrózió elektrokémiai folyamat, ahol az anódon a fém

oldódása, a katódon pedig a redukciós folyamat megy végbe, ahogyan azt az ábra mutatja

Ha az elektrokémiai korrózió anódos és katódos területei eltolódnak a fém felületén, akkor általános korrózióval kell számolnunk. Amennyiben valami miatt (pl. lerakódások) nem következik be ez az eltolódás, akkor a fém oldódása egy területre koncentrálódik, és lyukkorózió alakul ki. Eloszlása szerint a korrózió általános, vagy helyi jellegű lehet.

A korrózió megjelenési formái a következő főbb csoportokra oszthatók;- egyenletes korrózió,- lyukkorrózió, (bemaródás, pitting, szivacsosodás)- kristályszerkezeti korrózió,- egyéb különleges korróziófajták.

A korróziós károsodás leggyakoribb okai:

- rossz a horganyozás minősége,- nem megfelelő a cső gyártása, anyagának a minősége,- a rendszer kialakítása hibás,- szakszerűtlen az üzemeltetés.

Nézzünk példákat a meghibásodási okokra és a szakértői munka fázisaira

Tervezési – kivitelezési hibák

Budapesti lakó- és irodaház

A vízhálózat horganyzott acélcsövei egy éves üzemidő után kezdtek lyukadni.- A fűtési melegvizet és a melegvíz előállításához szükséges primer fűtővizet gázkazán állította elő.- A használati melegvizet korrózióálló acélból gyártott hőcserélő közbeiktatásával készítették, álló hengeres, belső korrózióvédelemmel ellátott tartályban tárolták.- A használati melegvizet cirkuláltatták.- A melegvízhálózat alapvezetékei és felszállói horganyzott acélcsövek, a lakások ágvezetékei rézcsövek voltak. - Az elektromos hálózat egyen potenciál hálózatba való bekötését dokumentálták. - Egyenáramú villamos berendezések a csőhálózat közvetlen közelében nem működtek.- Az átadott műbizonylatok szerint elektromosan hegesztett, hosszvarratos, MSZ 120/2 szerinti minőségű, horganyzott acélcsöveket szereltek be a vízellátási rendszerbe.

A rendszer vizsgálata

A kivitelezés összehasonlítása a tervdokumentációval. A tervtől eltérően – a legfelső szinten az ágvezetékek is be voltak kötve a cirkulációs körbe.

Meghibásodott csőszakaszok vizsgálata:- 500 mm hosszú minták kivágása.- szemrevételezés darabolás előtt és után,- mikroszkópos vizsgálatok 50 x-es nagyításnál a belső felületen, darabolás és hosszirányú kettévágás után.- Fémmikroszkópos vizsgálatok 150 x-es nagyításnál keresztmetszeti csiszolatokon (Zn réteg állapotának meghatározása érdekében)- A vízkő és a Zn korróziós termékek felületi megkülönböztetése. A vizsgálatot szemrevételezéssel végeztük. A hosszanti felmetszést követően vízkőoldó vegyszert ( ecetsav) csepegtettünk a cső belső felületére.

A horganyzott csövek hosszvarratosak voltak. A lyukadások jellemzően nem a hosszvarratok mentén alakultak ki.

A vizuális ellenőrzés eredményei :

- A fényképen szemléltetett vízszintes beépítési helyzetű melegvíz alapvezeték alul átlyukadt. Külső felülete elfogadható minőségű volt, belsejében azonban több helyen, nagy felületen jelentkeztek korróziós károsodások.

- Egy másik melegvíz vezetékszakasz felülete az előző mintától eltérő horganyozást mutatott. A cső belsejében a horganyozás kiterjedt felületen károsodott.

- A hidegvíz hálózat vizsgált szakaszán a horganyozás az előbbi mintával megegyező volt, a belső csőfal felülete érdes. Korróziós károsodást nem észleltünk.

- A - cirkulációs vezetékszakaszból kivágott minta külső felülete azonosnak tűnt, mint a korábban vizsgált minták. A cső belső felületén a horgany réteg nagy felületen károsodott.

A melegvíz- és a cirkulációs vezetékek belső felületeit a horgany bevonat lepusztulása jellemezte. A horgany leoldódásának következtében kis mélységű

bemaródások keletkeztek. Ahol a bevonat már elfogyott, a korróziós termékben a rozsdabarna vas-oxid

kúp is jelezte, hogy ott már az acélcső fala oldódik.A hosszvarrat szélén is kis vas-oxid kúpok jelentek meg, jelezve a varrattal

összefüggő horganyzási hibákat. Ha egy horganyzott csövön a lyukkorróziónak ilyen jelei mutatkoznak, a

jelenség arra utal, hogy a horganybevonat korrózió elleni védő hatása kimerült. Ilyenkor arra lehet számítani, hogy ezt követően a csőfal nagyobb sebességgel fog fogyni, mintha nem lenne ott a károsodott horgany bevonat.

Ennek oka, hogy az elektrokémiai oldódási folyamatban az anód foltok koncentrálódtak.

Vizuális vizsgálatkor a horgany pusztulását jelzi az általános rozsdabarna elszíneződés is.

Ez annak a bizonyítéka, hogy a többrétegű horgany bevonatból már nem a színhorgany réteg, hanem a nagy vas-tartalmú, fémes vegyület rétegei

kerültek a felszínre, s azok oldódnak.A melegvíz alapvezeték és a cirkulációs vezeték vizsgált szakaszaiban a cső

belső felületén 0,5 mm-től az átlyukadásig változó mélységű korróziós gödrök keletkeztek. Ezeknek a képét a 2.fénykép szemlélteti. Vízkőkiválás csak

egészen kis mértékben volt kimutatható.

< 2. fényképkorróziós termék a cső belsejében

3. fénykép >cső belső felülete ecetsavval végzett

maratás előtt

< 4. fényképcső belső felülete ecetsavval maratás után

A horganyzott csövek külső felületén megmértük a horgany réteg vastagságát. Az acél csőfal vastagsága 3,1 mm volt. A horganyréteg vastagsága csak 33 m-45 m volt. A réteg vastagságának az MSZ EN ISO 1461:2000 „Tűzihorganyzással kialakított bevonatok kész vas- és acéltermékeken. Követelmények és vizsgálati módszerek” című szabvány előírása szerint legalább 55 m kellett volna lennie.

A belső horganyréteg vastagsága már nem volt mérhető. Ha feltételezzük, hogy a vastagság eredetileg azonos volt a külső réteggel, az akkor sem lett volna elegendő.

A hálózati víz vizsgálataA hidegvíz rendszerből vett vízmintákból meghatároztuk az oldott O2 tartalmat és a pH értéket.

A hálózati víz - oldott O2 tartalma 4,04 mg/dm3 - pH értéke 7,6 volt.

Használati melegvíz vizsgálata

A korróziós folyamatok kialakulásában meghatározó tényezők közül a legismertebbek:- a víz keménysége,- a víz hőmérséklete,- a víz savassága (kis pH tartomány),- a víz oldott oxigén-tartalma,- a vízben oldott kloridion-tartalom,- a vízben oldott réz tartalom.A hőközpont kialakítása a tervtől nem tért el. A melegvíz hőmérséklete 46-48 oC volt. Ez a hőmérséklet a vízkő kiválása szempontjából kedvező. A horganyzott cső korrózióállósága szempontjából kedvező az 55-60 oC-nál alacsonyabb hőmérsékletű és nem túl jelentős oxigéntartalmú melegvíz, továbbá a pH = 8-10 közötti tartomány. (A vízkő kiválás sebessége 60 oC feletti hőmérsékleten felgyorsul)

Oldott O2 CaO Cu Cl - pH Kötött CO2

mg/dm3

3,77 132 0,24>0,07 22 7,9 41

A tervtől jelentősebb eltérést a réz anyagú ágvezetékek egy részének a cirkulációs hálózatba való kötése jelentette.A mérések szerint a vizsgált víz oldott O2 tartalma és pH-ja átlagosnak mondható, a korróziós folyamat létrejöttében, mint kiváltó ok nem játszhatott szerepet. A vizsgált csőszakaszokban minimális vízkő kiválást tapasztaltunk.A korróziós folyamatok kialakulásában a víz oldott O2 tartalmát, pH-ját, a keménységet okozó sókat, valamint a Cl ion tartalmat ki lehetett zárni.

Rézből és horganyzott acélból szerelt csőhálózatok esetében a korrózió elkerülése érdekében mindig be kell tartani azt a szabályt, hogy rézcsövet a víz folyási irányát figyelembe véve csak a horganyzott acél csőszakasz után szabad beépíteni.Hidegvíz hálózat esetén a szabály egyszerűen betartható, melegvíz hálózatnál – ha nincs cirkulációs vezeték – szintén. Ha a használati melegvizet keringtetjük, akkor ügyelni kell a keringtetett szakaszok azonos anyagaira. A korróziós folyamat lényege:Az ivóvízben mindig található jelentős mennyiségű oldott oxigén, ellentétben például a zárt fűtési rendszerekkel. A réz az oldott oxigénnel reakcióba lép és a rézcsövek belső felületén egy rézoxidból álló védőréteg alakul ki. Amíg azonban ez a védőréteg nem jön létre, addig a vízben nagyon kis mennyiségben folyamatosan réz oldódik. A réz nemes fém - az ennek megfelelő elektrokémiai tulajdonságokkal. Ha az oldott állapotban lévő réz érintkezésbe kerül a horganyzott acélcső felületével, ott kicementálódik, ugyanakkor a kevésbé nemes fém a cink oldatba kerül. Azokon a pontokon, ahol a réz kicementálódott, a horganyréteg leoldódik, majd a védőréteg hiányában a vas is oldódni kezd - lyukkorróziós folyamat indul meg. Német szabványban (DIN 50930-3, Ausgabe:1993-02) foglaltak szerint ivóvízhálózatokban, horganyzott acélcsövek alkalmazása esetén, amennyiben a víz oldott Cu tartalma meghaladja a 0,07 mg/dm3 értéket a lyukkorrózió veszélye megnő.

Üzemeltetési hibák

Az előzőekben ismertetett kivitelezési hiba egyszerűen felismerhető-, következményei behatárolhatók voltak.

Az üzemeltetés során gyakran előfordulnak olyan események, alkalmaznak olyan adalékanyagokat, amelyeknek az élettartamra

gyakorolt hatása jelentős lehet. Ezeknek a hiba okoknak a felderítése gyakran igen nehéz, bizonyos mértékig „nyomozói” módszereket

igényel.

Meghibásodott rendszer ismertetéseA szakértés tárgya egy egészségügyi intézmény használati melegvíz

hálózatának korrózióját előidéző okok feltárása volt.A hideg-, meleg- és cirkulációs vezetékek horganyzott acélcsőből

készültek. Három év üzemidő után a rendszer melegvíz- és cirkulációs vezetékhálózatán sorozatban pontszerű lyukadások jelentkeztek.

A mérések szerint a vizsgált víz oldott O2 tartalma és pH-ja átlagosnak mondható, a korróziós folyamat létrejöttében, mint kiváltó ok nem játszhatott szerepet. A vizsgált csőszakaszokban minimális vízkő

kiválást tapasztaltunk.

A fűtési hőenergiát távfűtési hálózatról nyerték. A melegvíz előállítását az épület hőközpontjában elhelyezett SKR-X hőcserélővel és 2 db állóhengeres tárolóval oldották meg.

A tervdokumentációban előírták, hogy a melegvizes rendszert termikus fertőtlenítés céljából naponta egyszer 60 oC-ra fel kell fűteni.Az intézmény tulajdonosának kérésére – utólag vegyszeres fertőtlenítő rendszert építettek ki, kézi működtetésű adagoló berendezéssel, speciális csírátlanító vegyszer felhasználásával. A készülék üzemeltetésére egészségügyi dolgozókat oktattak ki, akik naponta két alkalommal az adagolón kézi szabályozást végeznek, illetve cserélik a vegyszeres tartályt. A készülékhez kezelési- és használati útmutató nem állt rendelkezésre, illetve azokat nem tudták bemutatni.

Másfél, két éves használat után néhány pontszerű lyukadást észleltek. Egy évvel később azonban a lyukadások gyakoribbá váltak. A hibák elsősorban a melegvíz alapvezetékeken, néhány esetben a felszállókon fordultak elő. A cirkulációs vezetékszakaszokon meghibásodás nem történt.

Vizsgálatok, vizsgálati eredmények

A beruházó kifogásolta, hogy hosszvarratos csöveket építettek be és nem varratnélküli acélcsöveket.Kérésünkre a kivitelező lebontotta és kicserélte az alapvezetékek egy jelentős részét, valamint szemrevételezésre kibontott egy hidegvíz vezetéki szakaszt és egy cirkulációs vezetéki szakaszt is. A hidegvíz vezeték belseje lerakódásoktól mentes volt, így ebből nem vettünk mintát, a cirkulációs vezeték belső felületének állapotát azonban ellenőrizni akartuk, ezért abból egy szakaszt vizsgálatra elvittünk. A lebontott melegvíz vezetékekből ugyancsak vágattunk mintákat a laboratóriumi vizsgálatok részére.A szakértői vizsgálatok a helyszíni szemlén átvett csőminták és csírátlanító vegyszer - vizuális ellenőrzésére, - a korróziós termékek vizsgálatára, - a csírátlanító vegyszer vegyészeti vizsgálatára, - a lyukas csőszakaszok metszeteinek és felületének mikroszkópos vizsgálatáraterjedtek ki.

Vizuális vizsgálatok

Mint előző esetben:(szemrevételezés, hosszmetszet készítés, felület vizsgálata nagyító,

illetve mikroszkóp alatt, korróziós termék leoldása, korróziós helyek mikroszkóp alatti vizsgálata)

A vizuális vizsgálat során egyértelműen megállapítható volt, hogy kívül ép, jó minőségű a horgany bevonat.

Mindegyik csőminta hosszvarratos, váltakozó nagyságú belső oldali ömledék betüremléssel, ami a horgany bevonat minőségét és

korrózióállóságát nagyon kedvezőtlenül befolyásolta. Valamennyi feltárt lyukadás a csőminták hosszvarratánál keletkezett.

Egy jellegzetes lyukadást az 5. fénykép mutat be.

5. fényképkorrózió hegesztési varrat mentén

A horganyréteg vastagsága a csőminták belső felületén 38 – 45 m között változott. Az MSZ EN ISO 1461 szerint a rétegvastagság legalább 55 m kellene, hogy legyen.

A vékony vízkő jellegű lerakódásban véletlenszerű eloszlásban különböző méretű (mikroszkopikus is) rozsdabarna foltok, a lyukkorróziós helyekre jellemző rozsdakúpok látszottak mindegyik minta teljes belső felületén, jelezve, hogy a korróziós károsodás nem korlátozódott csak a hosszvarratokra és azok közvetlen környezetére.

Ezek a jelenségek azt bizonyítják, hogy a csőrendszerben áramlott melegvíz korróziós agresszivitásához ilyen rövid üzemidő alatt sem volt elegendő a horganyzott cső korrózióállósága.

A cirkulációs vezetékből kivágott szakaszon bár lyukadást nem találtunk szintén nagyobb mértékű volt a korróziós károsodás, mint ami ennyi üzemidő után várható volna.

Egyes csőpalást részeken nagy foltokban lepusztult már a horgany bevonat, azaz védőhatása már nem érvényesülhetett. Feltételezhető, hogy ezeken a helyeken viszonylag rövid időn belül (1-2 év) lyukak keletkeztek volna még varratmentes cső esetén is.

Vegyészeti vizsgálatokA vegyészeti vizsgálatok a csövekből származó korróziós termék összetételének meghatározásából és a csírátlanító vegyszer horganyzott felületre gyakorolt hatásának vizsgálatából álltak.Mivel a varrattól távol is nagymértékű volt a csőminták korróziója, arra kellett következtetnünk, hogy túl nagy a melegvíz korróziós hatása, ami elsősorban a csíramentesítéshez alkalmazott – nem tisztázható mértékben adagolt vegyszerek – korróziót elősegítő hatásának tulajdonítható.A csírátlanításhoz – utólag már ellenőrizhetetlen mennyiségben – adagolt vegyszer hidrogén-peroxidja a megengedett 3%-os hígítás mellett is képes volt a horganyréteg megbontására, majd az alatta lévő vasréteg oxidálására (laboratóriumi kísérlet).Bár a hosszvarratos csövek varratai rossz minőségűek voltak, így közre hatottak a korrózió kialakulásában, de a hosszvarratoktól távol is kialakultak – igazolva a vegyszer „hatásosságát” – olyan nagy területű horgany lepusztulások, amelyeknél a horgany bevonat „önfeláldozó anód” szerepe már nem érvényesült, és a csőfal néhány éven belül e helyeken is átlyukadt.

A vizsgálati eredmények elemzése

A vizsgált rendszerbe beépített horganyzott acélcsövek eredete nem volt igazolható. A belső varratok átlagosnál rosszabb minősége alacsony színvonalú gyártási kultúrára utalt. A horgany rétegvastagsága nem érte el a szabványban

előírt értéket.

Összességében megállapítható:a horganyzott acélcsőből készült melegvíz- és cirkulációs vezetékhálózat igen gyors ütemű korróziós károsodását az alkalmazott csírátlanító vegyszer és a

beépített gyenge minőségű hosszvarratos csövek együttesen okozták, ám külön-külön alkalmazásuk is hasonló – időben kissé eltolódó – eredménnyel

járt volna.

A mikrobiológiai korrózióval kapcsolatos korróziós alapfogalmak

A mikrobiológiai korróziót olyan mikroorganizmusok okozzák, amelyek az ember egészsége szempontjából veszélytelenek, de anyagcseréjük termékei megtámadják a fémeket és a belőlük képződő lerakódások meggyorsítják a

korrózió folyamatát. Ezekért a jelenségekért néhány baktériumfaj és az algák a felelősek.

Döntő a szerepük a vasbaktériumoknak és a szulfátredukáló baktériumoknak.

Általános korrózió

Vasbaktériumok elszaporodása

Szulfátredukáló baktériumok megjelenése

Csőlyukadás

A mikrobiológiai károk túlnyomó része a korroziv baktériumok életműködésének következménye. Ezek a számukra szükséges energiát

olyan exoterm redox-reakciók segítségével fedezik, amelyekben a kiindulási anyagok SO4 NO3, NO2, NH3, stb., a végtermékek pedig

különböző, de minden esetben korroziv vegyületek.A baktériumok bomlása során savak keletkeznek, amelyek

depolarizációt, és ezáltal korróziót okoznak.

A korrózió baktériumai a következő öt csoportba tartoznak:- szulfátredukáló baktériumok

- vasbaktériumok- kénbaktériumok

- a nitrifikáló baktériumok közül az ammónia nitrogénjét felhasználók- táphidrogént oxidáló baktériumok

A szulfátredukáló baktériumok a vízben és a talajban egyaránt megtalálhatók, optimális fejlődésük pH-juk 6 és 7,5 között van.elsősorban lerakódások, rozsdarétegek alatt lelhetők fel.

A vasbaktériumok főleg nagy vastartalmú, hideg vizekben fordulnak elő. A vasbaktériumok energiájukat a vas (II)-ionok vas (III)-ionokká történő átalakításból nyerik, meggyorsítva ezzel a rozsdásodás folyamatát. Például:

A vasbaktériumok ezért csak a felszíni rétegben tudnak fejlődni, a mélyebb zóna viszont kedvező életkörülményeket teremt a szulfátredukáló baktériumok számára. A két baktérium közös hatásának eredményeképpen kialakuló nyálkás lerakódások alatt mindig nagy sebességgel végbemenő pitting korrózió figyelhető meg, ami végül a fém kilyukadását eredményezheti.

Példa:Egy kórház rekonstrukciója során teljes ivóvíz és használati melegvíz hálózat cserét végeztek.Melegvizet hőcserélő közbeiktatásával állítják elő. A használati melegvizet álló hengeres tartályban tárolják. A cirkuláció sebessége kicsi, a végpontokra lassan jut el a melegvíz.Az alapvezetékek horganyzott acélcsőből, a leágazások műanyagból készültek.Két éves üzemidő után tömeges lyukadás. Nemcsak a Hg acélcsövek, de a horganyzott temperöntvény idomok is lyukadtak.

Víz és korróziós termék elemzése:

Hálózati víz vizsgálataA hálózati víz összetétele normális ivóvíznek felel meg. Az oldott hidrogén-karbonát tartalom 335,5 mg/l az összes vastartalom 0,04 mg/l, a mangán tartalom 0,02 mg/l volt.A víz zavarossági mutatója (NTU) 0,22 volt, Vasbaktériumot nem mutattak ki.

6. fényképvasbaktérium okozta korrózió Hg cső belsejében

Használati melegvíz vizsgálata

Az oldott hidrogén-karbonát tartalom 317,2 mg/l A tárolóból vett vízminta zavaros, az NTU mutató 9,7.A vízmintában az összes vastartalom 0,74 mg/l, a mangán tartalom 0,04 mg/l vol

A vízmintában 24-48 órás kitenyésztés után közepes mennyiségű (104 KBE/cm2) vasbaktérium telepek voltak kimutathatók.

Köszönöm a figyelmüket!