Zpět

Korózia a inkrustácia vodovodných potrubí v budovách

Pitná voda je nevyhnutnou podmienkou života. Vybudovanie vodovodu a možnosť zásobovania budovy býva najdôležitejším kritériom pri výbere pozemku. Neustále sa zvyšujú požiadavky na komfort bývania, s čím súvisí aj okamžitá nepretržitá dodávka vody v požadovanej kvalite pre domácnosti aj priemysel.

Publikováno: 29.07.2009
Rubrika: ,
Autor: (red)

Korózia a zanesenie potrubných rozvov inkrustami môže vážne ohroziť dodávku vody ako aj jej kvalitu. V dôsledku korózie materiálu potrubných rozvodov môže dôjsť až k prederaveniu potrubí, následným stratám vody a poškodeniu stavebnej konštrukcie. Korozívne sedimetny zhoršujú chemické a senzorické vlastnosti vody, ako aj hydraulické podmienky prúdenia vody.

Takmer každá dopravovaná voda má buď korozívne alebo inkrustujúce účinky na potrubie, preto je dôležité zvoliť správnu protikoróznu ochranu potrubí, úpravu vody pred vstupom do systému ako aj správny materiál potrubných rozvodov.

PRÍČINY KORÓZIE POTRUBÍ
Koróziou nazývame chemické zmeny, ktorými sa mení povrch kovov. Príčinou korózie sú nežiadúce redoxné reakcie. Pri týchto reakciách sa rozrušuje povrch kovov a mení sa na zlúčeniny s nežiadúcimi vlastnosťami. Zvyčajne dochádza ku korózii preto, že je povrch kovov vystavený účinkom látok nachádzajúcich sa v prostredí. Kovy sa menia najmä pôsobením voľného CO2, O2, vodných pár, sulfánu, kyselín a hydroxidov. Jej výsledkom je trvalá chemická zmena kovu, ktorý tým výrazne mení svoje chemické, fyzikálne i mechanické vlastnosti.

Inkrustácia je naopak usádzanie minerálov obsiahnutých vo vode na stenách potrubia, čím sa zmenšuje prierez potrubia.

Faktory ovplyvňujúce koróziu
a) Kvalita vody
Medzi najdôležitejšie faktory ovplyvňujúce koróziu potrubí patrí kvalita vody – chemické vlastnosti vody, jej minerálne zloženie a obsah rozpustených plynov ( CO2, O2,H2S) a obsah voľného CO2. Na minerálnom zložení vody sa podielajú rôzne ióny, ktoré rôzne ovplyvňujú jej korozívne alebo inkrustujúce vlastnosti.

Korozívny vplyv zmenšuje odsah hydrogenuhličitanových a výpenatých iónov, obsah kremičitanov, uhličitanov a fosforečnanov a naopak koróziu zhoršuje obsah síranov a chloridov.

Aby voda nemala ani korozívne ani inkrustujúce účinky, musí byť v stave vápenato-uhličitanovej rovnováhy, teda ak existuje rovnováha medzi iónmi HCO3, Ca2+ a voľným CO2.
Reakciu možno vyjadriť rovnicou:

HCO3+ Ca2+ <=> CaCO3 + CO2 + H2O                                                                 [1]

teda reakcia prebieha obidvoma smermi, pričom množvo látok vstupujúcich a vystupujúcich z reakcie sa nemení.

Takáto koncentrácia CO2 sa nazýva rovnovážna.

Pokiaľ je prepravovaná voda v rovnovážnom stave, na povrchu potrubia sa vytvára tenká pasívna ochranná vrstva, ktorá bráni korózii.
Rovnováha je porušená ak,

  1. voda obsahuje väčšie množsto CO2 ako je rovnovážna koncentrácia – HLADNÁ VODA – pôsobí agresívne –
    -rozpúšťa dostupné minerálne látky – pasívnu ochrannú vrstvu – materiál potrubia -železo
  2. voda obsahuje menšie množstvo CO2 voda pôsobí inkrustujúco –TVRDÁ VODA – vylučuje CaCO3
    – tvoria sa usadeniny – zmenšuje sa prierez potubia a tým sa menia hydraulické vlastnosti systému.

Korozívne vlastnosti vody ovplyvňuje aj obsah rozpusteného kyslíka vo vode:

  • · zvyšuje korozívne účinky v neutrálnych vodách
  • · pôsobí ako inhibítor pri druhotnom zaželezovaní vôd
  • · príliš nízke množstvo kyslíka vo vode však môže spôsobiť rozmnoženie anaeróbnych baktérií, čím sa zhoršia biochemické vlastnosti vody a dochádza k biologickej (dusičnanovej korózii)
  • · koncentrácia rozpusteného kyslíka vo vode, by teda nemala klesnúť pod 50%

b) Rýchlosť prúdenia vody v potrubí
Vplyv prúdenia vody na koróziu potrubia závisí najmä od druhu prepravovanej vody, rýchlosť prúdenia ovplyvňuje rýchlosť transportných dejov, hlavne prísun kyslíka a chlóru na povrch potrubia.

Dostatočný prísun kyslíka priaznivo ovplyvňuje vznik pasívnej vrstvy, ak sú vytvorené podmienky, teda vápenatouhličitanová rovnováha.

Naopak vo vodách, kde je vysoká koncentrácia iónov chlóru má vyššia rýchlosť nepriaznivý vplyv na koróziu. V stojatej vode a pri nízkych rýchlostiach sa nečistoty v potrubí môžu usádzať a vzniká jamková korózia. Pri miernom prúdení je rozloženie vody v potrubí rovnomernejšie, prúdenie zmenšuje riziko nerovnomernej korózie.

c) Teplota vody
Teplota vody je rozhodujúca najmä pri projektovaní rozvodov teplej vody a cirkulácie teplej vody. Pri zvyšovaní teploty vody dochádza k zníženiu koncentrácie rozpusteného O2, CO2 a H2S, v dôsledku zníženia schopnosti vody rozpúšťať tieto plyny. Zníženie koncentrácie kyslíka sa prejaví jeho väzbou na železo (Fe) a zinok (Zn). Dochádza k oxidácii potrubia už pri teplote 50 °C. Pri zvýšení teploty vody len o 5 °C nastane až 6-nasobný nárast rýchlosti korózie potrubia, a pri ďalšom zvýšení teploty až 40-násobny nárast.

Pri projektovaní rozvodov teplej vody je preto nevyhnutné dbať na protikoróznu ochranu potrubí alebo zvoliť materiál odolný voči korózii [4].

TYPY KORÓZIE POTRUBÍ
Plošná korózia
Pri plošnej korózii dochádza k rovnomernému celoplošnému úbytku na povrchu kovu. Korózia prebieha rozdielne podľa druhu materiálu, kvality povrchu a množstva látok, obsiahnutých vo vode. Príčinou plošnej korózie je pôsobenie kyselín. Korózia je o to silnejšia, o čo viac sa hodnota pH vody odchyľuje od neutrálnej hodnoty smerom ku kyslejšej hodnote pH.

Bodová korózia
Bodová korózia nastáva vtedy, keď reakcia prebieha značnou rýchlosťou na malej ploche. Príčinou je tvorba článkov, pri ktorých je plocha anódy (čistý povrch kovu) v porovnaní s plochou katódy (zoxidovaná plocha kovu) veľmi malá. Takéto miestne alebo prevzdušňovacie články môžu vznikať vtedy, keď sa na povrchu kovu usádzajú malé častice odlúpnutej ochrannej vrstvy, kalu a pod. Bodová korózia sa hromadne rozšírila až po použití oceľového pozinkovaného potrubia na rozvody ohriatej pitnej vody a jej cirkulácie.

Dotyková korózia
K dotykovej korózii dochádza vtedy, keď sa dva kovy dotýkajú priamo za prítomnosti elektricky vodivej kvapaliny, napr. ak je prepojená pozinkovaná oceľová rúrka s mosadznou armatúrou za prítomnosti vody. Vytvorenie článkov je možné aj v mikroskopickej oblasti medzi rozdielnymi kryštálmi kovov v zliatine (ide o tzv. interkryštalickú koróziu). K dotykovej korózii dochádza aj na vonkajšom povrchu potrubia pri jeho nevhodnom uložení. Príčinou je vápenná malta a výplň stavebných konštrukcií, ktoré obsahujú chloridy a sírany v spojení s kondenzáciou vody na povrchu kovových potrubí.

Korózia eróziou
Pod pojmom korózia eróziou sa rozumie miestny mechanický úbytok materiálu vo vnútri rúrky. Príčinou býva príliš vysoká rýchlosť prietoku, ktorá zabraňuje vytvoreniu ochrannej vrstvy a spôsobuje stenčovanie steny potrubia. K príliš vysokej rýchlosti prietoku dochádza vtedy, keď sa potrubia a čerpadlá správne nedimenzovali, prípadne v dôsledku zmenšenia prierezu pri nesprávnej montáži [1].

Rôzne príklady typov korózie sú na obrázku 1.


Obr.1 Typy korózie:
a – plošná korózia, b – bodová korózia, c – dotyková korózia, d – korózia eróziou

MOŽNOSTI ZNIŽOVANIA NÁSLEDKOV KOROZÍVNYCH ÚČINKOV VODY
Keďže každá voda prepravovaná v potrubnom systéme má korozívne alebo inkrustujúce účinky, v dôsledku dezinfekcie vody chlórom alebo chlorečnanmi, je dôležité dbať na protikoróznu ochranu potrubí.

Následky jednotlivých uvedených typov korózie možno znížiť:

  • vhodnou tvrdosťou a pH hodnotou vody (plošná korózia)
  • vylúčením malých rýchlostí v potrubiach (treba prepočítať svetlosti rozvodných, a najmä cirkulačných potrubí ohriatej pitnej vody) a zabezpečením kvalitnej mechanickej filtrácie a odkalovania systému (bodová korózia)
  • zabezpečením kvalitnej ochrany potrubia pred maltovinami (dotyková korózia)
  • vylúčením veľkých rýchlostí (korózia eróziou)

Cieľom protikoróznej ochrany kovov a ich zliatin je znížiť rýchlosť korózie na prijateľnú hodnotu.

  • ochrana založená na ovplyvňovaní termodynamiky koróznych reakcií – napr. výber vhodného materiálu pre dané prostredie
  • ochrana založená na ovplyvňovaní kinetiky (rýchlosti) koróznych reakcií – napr. katódová ochrana
  • bariérová ochrana – napr. anódová ochrana [3].

Filtrácia vody a odkalenie systému
Filtrácia vody je najuniverzálnejšou, najjednoduchšou a zároveň najúčinnejšou ochranou potrubia pred koróziou. Zabezpečuje ochranu potrubia hlavne pred bodovou koróziou, ktorej zdrojom sú nečistoty a korózne splodiny putujúce po systéme a usádzajúce sa v častiach potubia s najnižšou častokrát takmer nulovou rýchlosťou prúdenia vody.

V rozvodoch hlavne teplej vody a cirkulácie je preto vhodné nainštalovať systém filtrov, ktorý účinne zabraňuje korózii potrubí. Európske normy predpisujú osadenie filtra na vstupe do objektu. Jediným problémom tejto „úpravy vody“ je čistenie filtra, ktoré je zdĺhavé a nehygienické, boli však vyvinuté poloautomatické filtre, ktoré sa po zanesení iba prepláchnu tlakovou vodou v spätnom prúdení [4].

Úprava vody
Úprava vody je vodárenský proces , pri ktorom sa chemicky, fyzikálne a mikrobiologicky menia vlastnosti vody, aby mohla byť použitá pre daný účel. Úpravňu vody je vhodné umiestniť čo najbližšie k zdroju vody, aby trasa agresívnej vody bola čo najkratšia (na vstupe do objektu, alebo na vstupe do systému teplej vody a cirkulácie). Úprava vody môže byť fyzikálna, chemická alebo elektrochemická. Je to samostatný náročný proces, ktorý je nutné navrhnúť zvlášť pre každý prípad úpravne.

ZÁVER
Korózia a inkrustácia je nepriaznivý jav takmer vždy sprevádzajúci dopravu vody k spotrebiteľovi. Ohrozuje nielen prevádzku systému, ale aj vlastnosti pitnej vody až do takej miery, že ju môže znehodnotiť. Preto je dôležité navrhnúť takú protikróznu ochranu potrubí, ktorá by zabránila nepriaznivým vplyvom prepravovanej vody na potrubie za prijateľnú cenu.

Literatúra
[1] VALÁŠEK, J.,: Zdravotnotechnické zariadenia budov. Bratislava : Jaga. 2005. 96-100
[2] VRANAYOVÁ, Z.: Korózia a inkrustácia oceľového potrubia, In: Zborník SANHYGA, Piesťany 1996, str.144.
[3] ILAVSKÝ, J., BARLOKOVÁ, D,: Nové možnosti odstraňovania korózie a inkrustov v potrubí, In: Zborník Pitná voda, Trenčianske teplice 2008, str.101
[4] KOŠIČANOVÁ, D.: Ochrana potrubí pred koróziou a inkrustáciou, In: Zborník SANHYGA, Piesťany 1996. str.157.

Recenzoval
Doc. Ing. Jana Peráčová, Phd., Slovenská technická univerzita v Bratidslave, Stavebná fakulta, Katedra technických zariadení budov, Radlinského 11, 813 68 Bratislava, jana.perackova@stuba.sk. Recenzi si můžete přečíst ZDE.

Tento článek byl publikován také na JUNIORSTAVU 2009.