A használati hidegvíz és melegvíz ellátó rendszerekre jellemző, hogy ezekben olyan közeg áramlik, amely fizikai és kémiai tulajdonságai miatt korróziót okozhat, másrészt ezeket a rendszereket sokszor különböző, eltérő korróziós viselkedésű anyagból alakítják ki. A kialakuló korróziós folyamat egyrészt a berendezés károsodását okozza, másrészt viszont a keletkező lerakódások vízhigiéniai kockázattal járnak. A következőkben a hivatkozott irodalmak alapján összefoglalom a korróziót befolyásoló tényezőket, a korróziós folyamatok jellemzőit és a korrózióvédelem eszközeit.
A korróziót befolyásoló tényezők
A vízellátó és tároló rendszerekben kialakuló korróziót az [2] szabványsorozat szerint a következő tényezők befolyásolják:
– a rendszerben áramló víz tulajdonságai, kiemelten
- a fizikai tulajdonságok közül az oldóképesség,
- a kémiai tulajdonságok: a pH-érték és a víz keménysége,
- a vízben lévő szilárd részecskék,
– a rendszert alkotó anyagok tulajdonságai, mint
- a kémiai összetétel,
- a mikroszerkezet,
- az elektrokémiai standard potenciál,
– a tervezés, az üzembe helyezés, a nyomáspróba és az üzemeltetés jellemzői, ahol ki kell emelni
- a többféle fém összeépítésének a kérdését,
- az üzemi hőmérsékletet és a hőmérséklet változását,
- az áramlási körülményeket és
- a fertőtlenítést.
A felsorolt tényezők közül az oldóképesség lényeges, mert a víz kiválóan oldja a gázokat. Az oldhatóság mértéke a hőmérséklettől és a gáz parciális nyomásától függ.
A korróziós folyamatok szempontjából elsősorban az oldott oxigén- és az oldott szén-dioxid tartalom érdemel figyelmet. Példaképpen az oldott oxigéntartalom változását az 1. ábra mutatja.
A víz savas vagy lúgos jellege a korróziós folyamatok szempontjából ugyancsak nagy fontosságú. Ezt a tulajdonságot a víz pH-értéke fejezi ki. A semleges jellegű víz pH értéke 7, míg a savas tartományban több a hidrogénionok száma, ezért pH < 7, a lúgos tartományban pH > 7.
A víz keménysége szempontjából a természetes vizekben előforduló kalcium- és magnéziumionok okozzák a víz keménységét. A víz szén-dioxid tartalmának az ionok oldódásában nagy szerepe van, ugyanis a vízben csak kismértékben oldódó kalcium- és magnézium-karbonátokat a szén-dioxid jól oldódó hidrogén-karbonáttá alakítja át.
Az anyagtulajdonságok közül elsősorban az ötvözetlen acél és a réz tulajdonságai érdemelnek figyelmet.
Az ötvözetlen és kismértékben ötvözött acélra jellemző, hogy oxigéntartalmú vízben korrózióérzékeny védőréteg nem alakul ki, míg oxigént nem tartalmazó vízzel érintkezve csekély, elhanyagolható mértékű korrózió jön létre.
Mivel az ivóvízben az 1. ábra szerint a hőmérsékletétől függően több-kevesebb oldott oxigén van jelen, az ötvözetlen, fekete acélcső korrózióvédelmét a gyakorlatban tűzihorganyzással, a tárolók, tartályok védelmét bevonattal (zománc, szerves bevonat) oldják meg.
A tűzihorganyzott acél csövek korróziója hidegvíz esetében oxigénkorróziós folyamat. Az egyenletes korrózió mellett leginkább lyukkorrózió jön létre.
A horganyzott melegvíz vezetékekben a korrózió sebességét leginkább a hőmérséklet befolyásolja: lényegesen nagyobb, mint hidegvíz esetében. Fontos jelenség az ún. potenciálváltás, amely szerint 60 °C feletti hőmérsékleteknél az ötvözetlen acéllal szemben kisebb elektrokémiai potenciállal rendelkező cink elveszíti a védőhatását. A horgany korróziósebessége desztillált vízben kb. 70 °C hőmérsékletnél éri el a maximumát [1], [5].
A vörösréz csőanyag az acélcsővel szemben oxigéntartalmú, gyengén savas vagy lúgos vízben korrózióra nem hajlamos, felületén védőréteg alakul ki. A sárgaréz anyagok esetében meg kell említeni, hogy ezekből cink ionok válhatnak ki, az anyag szilárdságát veszti, eróziós korrózió alakulhat ki.
Ha a rendszerben acél és réz anyag is előfordul, a két fém elektrokémiai standard potenciálkülönbsége lehetőséget ad az elektrokémiai korrózióra, ha elektrolit is jelen van a rendszerben. Márpedig a csőben áramló, az ivóvíz minőségű víz kitűnő elektrolit, oldott sókat és gázokat tartalmaz.
A korróziós folyamatok fajtái
A víz elosztó és tároló rendszerekben kialakuló korróziós folyamatok három csoportja:
- elektrokémiai korrózió,
- biológiai korrózió és
- kémiai korrózió.
Az egyes korróziós folyamatok jellemzőit az [5] jelű irodalom részletesen tárgyalja.
A 2. ábra a [3] irodalom 16. fejezete alapján néhány jellemző példát mutat az ivóvíz rendszerekben előforduló elektrokémiai korrózióra:
Korróziós tapasztalatok
Az elmúlt évtizedekben több olyan eset szakértői vizsgálatára volt szükség, ahol a különböző csőanyagok hibás összeépítése korróziós kárhoz vezetett. A korrózió mindig a használati melegvíz vagy a cirkulációs vezetéken jött létre, legtöbbször az alapvezetéki – vízszintes – szakaszokon, de egyes esetekben a felszállókon is.
Példaként a 3. ábra egy lyukadási hely környezetének képét mutatja. A lyukadás (mint legtöbbször) a beépítéskor vízszintes helyzetű cső alsó palástján keletkezett. A lerakódás alatti bemaródásból látható, hogy a korrózió vízoldalról indult.
Az előzőekben bemutatott fő ok, a réz és a horganyzott vezetékek együttes szerelése és a nagy hőmérséklet mellett a korrózió oka lehet a horganyzás nem megfelelő minősége is, aminek következtében egyenlőtlen korrózió jön létre [5].
A korróziós káresetekkel kapcsolatban az is kiderült, hogy a horganyzott vezeték elektrokémiai korróziójának egyik, meglehetősen kellemetlen jele, hogy a belső felületeken létrejött laza lerakódást az áramló víz magával sodorja, és a csapból zavaros, sőt fekete víz folyik. Igényes épületekben, például szállodákban már ez is önmagában súlyos kárt, presztízsveszteséget okoz az üzemeltetőnek, vagy a tulajdonosnak [1].
A fentiek rámutatnak a különböző elektrokémiai tulajdonságú anyagok összeépítésének veszélyére, ha elektrolitként viselkedő – ivóvíz minőségű – víz áramlik a vezetékben. Ebben az esetben a szakmában már ismert és a gyártók tervezői munkafüzetében előírt „folyásirány szabály” feltétlen betartására van szükség. Ez azt jelenti, hogy rézvezeték csak a horganyzott vezeték után szerelhető. A rézből készült ágvezetékek esetében nem szabad kialakulnia olyan cirkulációnak, vagy nem tervezett, a csapolóhelyek esetleges áteresztéséből kialakuló áramlásnak, amellyel a rézionok a horganyzott csőfelületre juthatnak [1].
A korrózióvédelem eszközei
Az [1] és [3] jelű irodalom alapján a hideg és meleg ivóvíz hálózatok esetében a korrózióvédelem eszközei a következőkben foglalhatók össze:.
A konstrukciós korrózióvédelem lényege, hogy a szerkezeti anyagok helyes megválasztásával előzzük meg vagy csökkentjük a korróziós károkat. Ennek egyik kérdése a két egymástól nagyon eltérő elektrokémiai standard potenciálú fém összeépítése, hiszen a rendszerben jelen van az elektrolit, a hideg vagy meleg ivóvíz. Nemcsak az anyagok helyes sorrendjére, hanem a kötésekre is oda kell figyelni.
A passzív korrózióvédelem lényege, hogy a szerkezeti anyag és a hideg vagy meleg ivóvíz érintkezését bevonatokkal akadályozzuk meg. A bevonat csak akkor lesz hatékony, ha kialakítása előtt fémtiszta felületet hozunk létre, tehát eltávolítjuk az olaj, zsír és festék maradványokat, valamint a korróziós termékeket.
Az aktív korrózióvédelmi eljárások kapcsán sor kerülhet inhibitorok alkalmazására, vagy katódos védelem kialakítására. Katódos védelmet alkalmaznak például a víztárolóknál, ahol a tároló belsejében azzal fémes érintkezésben elhelyezett „áldozati” anódot helyeznek el.
A külső áramforrással megvalósított katódos védelem esetében például a földben vezetett fém csővezetékeket úgy védik, hogy az egyenáramú áramforrás negatív kivezetését a védendő csővezetékre, a pozitívat egy nagy felületű fémből készült segédelektródra kötik.
A komplex védelem bevonatok és katódos védelem együttes alkalmazását jelenti, amelyet talajba fektetett csővezetékek és tartályok védelmére használnak. A védőbevonat jelentősen csökkenti a katódos védelem áramszükségletét, másrészt viszont a bevonat sérülése esetén az aktív védelem hatásos marad [1], [3].
A fentiekkel szerettem volna felhívni az ivóvíz rendszereket tervező, kivitelező szakemberek figyelmét a víz okozta korróziós jelenségekre és a keletkező károk elkerülésével kapcsolatos feladatokra.
Hivatkozott irodalom
- A biztonságos ivóvízellátás megteremtésének tervezési eszközei. A Magyar Mérnöki Kamara Épületgépészeti Tagozat Feladat alapú pályaműve, 10/2017-ÉGT. Témavezető: dr. Barna Lajos PhD.
2. MSZ EN 12502:2005 jelzetű szabványsorozat: Fémek korrózióvédelme. Útmutató a vízelosztó és tároló rendszerekben a korrózió lehetséges valószínűségének becsléséhez. Az érvényesség kezdete: 2005.06.01.
- 1. rész: Általános követelmények.
- 2. rész: A réz és rézötvözetek befolyásoló tényezői
- 3. rész: A tűzi horganyzott vasanyagok befolyásoló tényezői.
3. Bajnóczy G.: Épületgépészet 2000. Alapismeretek. 16. fejezet: Korrózióvédelem.
Épületgépészet Kiadó, Budapest, 2000
4. Barna L. – Dévényi L.: Elektrokémiai korrózió használati vízellátó rendszerekben
Magyar Épületgépészet, LI. évf. 2002/5. szám, p. 22 – 24
5. Szánthó Z. – Barna L.: Egy melegvíz hálózat felújításának tapasztalatai
Magyar Épületgépészet, LXIII. évf. 2014/7-8. szám, p. 29 – 32
Dr. Barna Lajos
