Koroze v minerální vodě a systémech s upravenou vodou

Předmětem tohoto příspěvku je problematika korozního poškození potrubních systémů a způsob vyhodnocení korozních úbytků pomocí modelového laboratorního zařízení. Nebezpečným způsobem poškození chladících systémů je koroze. Korozní degradační proces je nutné zastavit či alespoň zpomalit natolik, aby potrubí chladících systémů vykonávalo bezpečně svou funkci po celou dobu plánované životnosti zařízení. Pro omezování vlivů koroze je vhodné dobře porozumět principům, které působí na materiál v chladících vodách.

Typy vod a jejich vliv na korozi

V potrubních systémech se setkáváme především s vodnými roztoky s obsahem látek, které se do vody dostávají při jejím koloběhu v přírodě a v průmyslu. Přírodní vody lze rozdělit na vody sladké, mořské, minerální a vody brakické (sladké vody znečištěné mořskou vodou). Pro průmyslové účely se používá voda přírodní upravená nebo neupravená. Průmyslové vody lze dle užití dělit na vody pro energetické účely (vždy upravené), chladící (upravené i neupravené), technologické (přidávané do technologických roztoků) a vody odpadní. Působením chemicky čisté vody na kovový povrch dochází pouze k zanedbatelné korozi. Koroze je tedy způsobována zejména množstvím příměsí, které jsou v různé míře vždy přítomny jak ve vodách přírodních, tak průmyslových.

Faktory ovlivňující agresivitu vody

Agresivita vody je zejména ovlivněna obsahem kyslíku, množstvím a typem rozpuštěných solí, přítomností organických látek a mikroorganismů, pH, teplotou, rychlostí proudění a obsahem pevných částic. Na korozní rychlost má největší vliv obsah rozpuštěného kyslíku. Kyslík se totiž chová jako katodický depolarizátor, který z katody odstraňuje usazený vodík, a napomáhá tak zvyšování korozní rychlosti. Rozpustnost kyslíku ve vodě je závislá na teplotě, tlaku a obsahu solí. Kyslík se lépe rozpouští v chladnější vodě než ve vodě teplé. Při vyšších teplotách nad 80 °C má na rozpustnost kyslíku ve vodě vliv i to, zda je soustava otevřená či uzavřená. Na hodnotu provzdušnění kyslíkem má vyjma tlaku a teploty dále vliv velikost styčné plochy se vzduchem a turbulence.

Vliv chloridů a síranů

Chloridy jsou přítomny téměř ve všech vodách a zesilují korozi oceli ve vodě obsahující rozpuštěný kyslík. Sírany patří vedle chloridů a uhličitanů k základním aniontům vyskytujícím se ve vodě. Nemají žádný negativní účinek na zdraví, pouze v případě, že se vysoká koncentrace síranů kombinuje s vysokou koncentrací hořčíku, může mít taková voda projímavé účinky (např. minerální voda šaratice). Vysoké koncentrace síranů mohou působit korozivně na kovy a zvláště také na beton. Nadlimitní koncentrace síranů většinou způsobí i překročenou hodnotu konduktivity/vodivosti. Sírany ve vodě v běžném množství na první pohled nepoznáme, nemění barvu vody, chuť ani vůni. Mezi technologické problémy způsobené sírany patří například koroze kovů.

Vliv pH

Přírodní vody mají pH obvykle v rozmezí od 4.5 do 8.5, a proto na většině kovů vzniká vrstva nerozpustných korozních produktů jako důsledek působení přirozených inhibitorů (Ca²⁺ a HCO₃^-). Na pH přírodních vod má veliký vliv přítomnost oxidu uhličitého, který způsobuje pokles pH. Samotný oxid uhličitý působí v bezkyslíkaté vodě na železo agresívně za normální teploty jen při vysokých koncentracích. V provzdušněné vodě s vysokým obsahem kyslíku se CO₂ projevuje negativním vlivem na přirozené inhibitory obsažené ve vodě, čímž brání vzniku ochranných vrstev. Oxid uhličitý není při stejné koncentraci tak agresivní jako kyslík. Nejvyšší korozní rychlost u železa pozorujeme ve výrazně kyselých roztocích.

Čtěte také: Provoz a údržba autodomíchávače betonu

Vliv teploty a proudění

Zvyšování teploty pomáhá urychlovat děje na elektrodách, ale zároveň působí snížení rozpustnosti kyslíku ve vodě. Rychlost koroze ovlivňuje i složení vody. Rychlost koroze ovlivňuje i složení vody. Z dalších faktorů, které je nutné uvažovat při posuzování koroze ve vodách, je vliv proudění kapaliny, neboť se tak reguluje do značné míry přísun kyslíku k povrchu. Při malém proudění se korozní rychlost oceli v destilované vodě zvětšuje, takže při rychlosti 0,05 m·s^-1 dosahuje až 230 % koroze za klidu. Potom opět klesá, prochází minimem a opět mírně stoupá. Pokles koroze při středních rychlostech je způsoben pasivací oceli v důsledku vysokého přísunu kyslíku k povrchu. Ve stojatých vodách při mírných rychlostech dochází k napadení důlkovou korozí a vzniku takzvaných tuberkulí. Při rychlostech vyšších dochází k zvětšení vlivu rovnoměrné koroze. To se vysvětluje faktem, že vyšší rychlost rozrušuje korozní nánosy, čímž zrovnoměrňuje podmínky koroze, a dále brání usazování mikroorganismů. Při velmi vysokých rychlostech často dochází i k degradaci vlivem eroze.

Typy koroze v chladících vodách

V chladících vodách může docházet k velkému množství typů koroze. ČSN EN 14868, která se zabývá touto problematikou, jich uvádí patnáct. V chladících vodách se projevuje tvorbou tuberkulí (inkrustací), korozí pod úsadami a štěrbinovou korozí. Jedná se o místní korozní napadení v již existujících štěrbinách či mezerách mezi povrchem kovu a dalším povrchem (kovovým i nekovovým), které jsou naplněny elektrolytem. Vlivem rozdílu mezi malým množstvím elektrolytu uvnitř štěrbiny a velkým množstvím vně dochází ke vzniku koncentračního článku. Kyslík rozpuštěný ve vodě o neutrálním pH je spotřebován katodickou reakcí a přísun dalšího kyslíku je omezen malými rozměry štěrbiny. Vzhledem k nedostatku oxidačního činidla se vnitřní povrch štěrbiny stává anodou a ústí štěrbiny, kde je kyslíku dostatek, katodou. V průběhu štěrbinové koroze dochází k zvyšování kyselosti (agresivity) a častému aktivování povrchu kovu uvnitř štěrbiny. Následkem je veliký nárůst korozní rychlosti uvnitř štěrbiny za stálé ochrany ústí, které je katodou. Bodová koroze jsou jamky o průměru 1 až 3 mm, které se vytvářejí rovnoměrně na vnitřním povrchu celého potrubí. K tomuto druhu koroze častěji dochází ve stagnujícím prostředí, které se vytvoří právě pod korozní úsadou. V tomto prostoru se korozní rychlost neustále zvyšuje. Vysoký obsah kyslíku ve vodě tomuto procesu napomáhá. Korozní proces se neustále v pravidelných intervalech opakuje a dochází k rychlé degradaci materiálu. Korozní rychlost u tohoto druhu koroze je minimálně 10x vyšší než u rovnoměrné koroze. Rychlost proudění vody není dostatečná k odstraňování korozních úsad z povrchu materiálu. Nehomogenitou oxidických vrstev se význam elektrochemických článků stupňuje. Při zastavení proudění vody jsou pro bodovou (důlkovou) korozi vytvořeny podmínky koroze vlivem vysoké koncentrace vzduchu v tlakové vodě.

Při zastavení proudění vody a stagnace se korozní poškození chladících systémů projevuje silnou bodovou korozí. Ta často přechází v růst korozních puchýřů, které rychlost koroze dále zvyšují. Agresivita korozního prostředí se odvíjí i od chemického složení chladících vod. Pokud chladící vody neobsahují přirozené inhibitory koroze, jako Ca²⁺ a HCO₃^-, dochází vlivem zvýšeného obsahu kyslíku k nárůstu korozní rychlosti tvorbou korozních článků. Korozní rychlost nízkouhlíkové oceli tak může dosáhnout až 200 μm/rok.

Úprava vody a prevence koroze

Koroze v elektricky vodivém prostředí je umožněna existencí iontů vzniklých disociací korozního prostředí. Korozní mechanizmy jsou proto obdobné, ať již se jedná o korozi v tavenině nebo elektrolytu. Při korozní reakci probíhají obě dílčí korozní reakce anodická a katodická. Dominantním degradačním procesem při korozi ve vodách je elektrochemický děj. Čistá destilovaná voda má z chemického hlediska sice vysokou rozpouštěcí schopnost, to však není z korozního pohledu nebezpečné. Přírodní a průmyslové vody obsahují podle svého charakteru různé množství solí, hydroxidů, kyselin, organických látek, mikroorganismů a pod. V průmyslových a odpadních vodách je celá řada různě agresivních látek. Rozpuštěný kyslík má zásadní význam pro korozi ve vodách. V místech kam se dostane, jsou korozně aktivnější. Výsledkem tohoto stavu je vznik korozního článku s diferenční areací. Koroze v těchto podmínkách závisí na přísunu kyslíku k povrchu kovu, pohybu kapaliny a charakteru vytvářených korozních vrstev. Za nepřítomnosti kyslíku je koroze oceli nepatrná. Obsahuje-li voda kyslík, dochází ke vzniku vrstev rzi, popřípadě důlků. V uzavřeném systému dochází ke korozi pouze tak dlouho, než se všechen kyslík nespotřebuje, dojde k významnému potlačení koroze oceli. Stejně jako u oceli je i u zinku důležitá pro rozvoj korozního procesu přítomnost kyslíku ve vodě. S rostoucí koncentrací korozní rychlost stoupá. Korozní napadení je ale lokalizováno a je většinou důlkovité. Koroze hliníku a jeho slitin je ve většině vodných roztoků málo závislá na koncentraci kyslíku. Ve vodách obsahujících vedle kyslíku chloridy, kyselé uhličitany a podobné složky dochází k důlkové korozi. Měď koroduje v neutrálních vodách velmi málo. Rychlost koroze závisí za rychlosti difuze kyslíku k povrchu mědi. Vedle kyslíku ovlivňuje významně korozi ve vodách pH a teplota. Při pH 6-7 v destilované a měkké vodě je rychlost koroze oceli úměrná koncentraci kyslíku. Tím ovlivňuje rozpustnost plynů ve vodě a mění vlastnosti ochranných vrstev. V uzavřených tlakových systémech, kde nedochází k odplynění, se při zvyšující teplotě urychlují chemické reakce a koroze roste. Při malém proudění se korozní rychlost v destilované vodě zvětšuje a dosahuje až 250 % koroze za klidu. Přímo nebo nepřímo může být koroze ve vodách ovlivněna mikroorganizmy.

Reverzní osmóza a změkčovače vody

Sírany z vody odstraňujeme reverzní osmózou, někdy lze použít i iontovou výměnu. Při snižování obsahu chloridů se používá reverzní osmóza. Protože reverzní osmóza zbavuje vodu všech minerálů (demineralizace) téměř beze zbytku, používá se tzv. by-pass. Membrána RO odstraňuje většinu iontů (pokles TDS a vodivosti). Pro chuť a stabilitu pH se často používá mineralizátor (např. vložka s kalcitem nebo dolomitem), který dávkuje ionty Ca/Mg a mírně zvyšuje pH. Změkčovač (kationtová pryskyřice) vyměňuje Ca²⁺/Mg²⁺ za Na⁺ (nebo K⁺, pokud používáte draselnou sůl). Množství sodíku po změkčení závisí na počáteční tvrdosti a nastavení zařízení. Změkčovač vody zastavuje korozi u všech komponentů, které přijdou do styku s takto upravenou vodou a vodní kámen se přestane usazovat. Změkčovač vody chrání všechny otevřené vodní okruhy. Při průchodu změkčovačem je voda obnovena na malé shluky prostřednictvím frekvencí generovaných turbulentním vírem vortex a kapalinou v obalu zařízení. Částice CaCO₃ jsou izolované, krychlového tvaru s různou velikostí od 1 do 6 μm. Změna frekvence vody a víru vortex způsobuje zastavení koroze v celé soustavě a abrazivně odstraňuje již usazený vodní kámen ze stěn potrubí a jiných komponentů. Úplné odstranění minerálů není ideální, protože voda je více korozivní a “hladová”. Při změkčování vody je vhodné zachovat rovnováhu. Ideální je měkká voda s tvrdostí cca 1 mmol/l.

Čtěte také: Zatravňovací dlažba pro zelené plochy

Minerální bazény

Minerální bazény představují revoluční pojetí bazénové chemie, které spojuje wellness a ekologii do jednoho harmonického celku. Jejich původ sahá až do Austrálie, která se inspirovala léčebnými účinky koupání v Mrtvém moři. Léčivé minerály, jako jsou magnézium, draslík a další stopové prvky, obsažené ve vodě Mrtvého moře, byly pečlivě analyzovány a integrovány do speciálních směsí. Díky tomu si nyní můžete užívat jejich léčivé účinky a benefity i ve svém bazénu.

Hlavní výhody minerálního bazénu:

• Šetrný k citlivé pokožce náchylné na chemikálie
• Žádné štípání očí
• Nevysušuje pokožku
• Bez nepříjemného chlórového zápachu
• Ideální pro osoby s lupénkou a ekzémem
• Obsahuje až o 50 % méně chloraminů (což jsou dráždivé dezinfekční sloučeniny)
• Přírodní výroba flokulantu (čistí vodu seskupováním nečistot)
• Až 4x nižší korozivita prostředí

Minerální bazény kombinují výhody slaných bazénů s dodatečnými benefity minerálních prvků, jako jsou magnézium, draslík a vápník. Tyto minerály nejen přispívají k dezinfekci vody, ale také poskytují další zdravotní výhody, jako je zlepšení hydratace pokožky, snížení stresu a podpora svalové relaxace. Voda v minerálních bazénech je často popisována jako hedvábně jemná a zanechává pokožku hladkou a hydratovanou. Navíc minerální bazény mohou vyžadovat méně údržby a mají delší životnost zařízení díky menšímu korozi způsobené minerály oproti soli.

Příprava a údržba minerálního bazénu:

Při instalaci minerálního bazénu je důležité dodržovat několik klíčových kroků, aby bylo dosaženo maximálního výkonu a nejlepšího zážitku z koupání.

1. Příprava vody: Před samotným přidáním minerálů změřte a upravte hodnoty vody. Dbejte na správné pH, alkalitu a tvrdost vody. Minerální bazén pracuje v o něco vyšší hodnotě pH a vyšší tvrdosti, což je důležité pro optimální rozpuštění minerálů a jejich účinnost.
2. Míchání minerálů: Po úpravě salinity (obsahu soli) přidejte podle objemu vašeho bazénu minerální směs. Ideální je směs sypat po celém obvodu bazénu a v případě potřeby promíchat.
3. Nastavení solničky: Pokud používáte elektrolýzu, zapněte solničku a nastavte ji do režimu „BOOST“. Tento režim zvýší výkon výroby chlóru a urychlí proces rozpuštění minerálů.
4. Kontrola a údržba: Pravidelně kontrolujte hodnoty vody, salinitu, obsah magnézia a tvrdost. Důležité je také provádět proplach filtru každý týden, aby se odstranily nečistoty vzniklé při zprovozňování systému.

Doporučené hodnoty vody pro minerální bazén:

Vliv elektrolytů na vodu

Elektrolyty jsou rozpuštěné ve vodě ionty - kladné (kationty) a záporné (anionty). V pitné vodě dominují: vápník (Ca²⁺), hořčík (Mg²⁺), sodík (Na⁺), draslík (K⁺) a také hydrogenuhličitany (HCO₃^-), chloridy (Cl^-) a sírany (SO₄^2-). Jejich součet tvoří tzv. TDS (mg/l), což je odhadovaná suma rozpuštěných látek; v domácí praxi se počítá z vodivosti (EC, µS/cm). WHO spojuje přijatelnost chuti s TDS: <300 mg/l - „velmi dobré“, 300-600 mg/l - „dobré“; dále se chuť stává výrazně horší. Na etiketách balených vod najdete součet minerálních látek (mg/l) a vyjmenované ionty (Ca, Mg, Na, HCO₃ atd.).

Čtěte také: Hliníková střešní krytina a její antikorozní vlastnosti

Úprava otopné vody a koroze

Jakost otopné vody je rozhodujícím činitelem pro dlouhodobý a bezproblémový provoz otopných soustav s dobrou účinností. Vzhledem k tomu, že vodní obsah moderních otopných soustav má tendenci se zvětšovat a zpětné teploty vody jsou u nich udržovány nízké, požadavky na kvalitu vody rostou. Soustavy se stávají komplexnější, současně však také citlivější na usazeniny, a tím i na korozi - a tomu je třeba zamezit. Vápenité usazeniny a koroze totiž tvoří obě hlavní příčiny malé činnosti ústředního vytápění. Mají za následek výskyt nedostatečně vytápěných míst, nízkou účinnost kotlů, projevy hlučnosti v soustavě a mnohé další problémy.

Otopná soustava se napouští přes patronu „SureFill“, určenou pro úplné odsolení. Její účinek je signalizován změnou barvy na displeji, čímž se vyhneme škodám u teplovodních otopných soustav, způsobeným usazováním minerálních solí. Usazeniny se skládají z látek obsažených ve vodě, většinou z uhličitanu vápenatého. Ovlivňují funkci teplovodních otopných soustav, protože prostup tepla se u nich zhoršuje a tepelný výkon snižuje. Za škody způsobené korozí pokládáme mj. poruchy funkce a selhání prvků soustavy, úbytek hmotnosti na vnitřním i vnějším povrchu a hlučnost při proudění vody. Složení vody je z hlediska nebezpečí koroze rozhodující. Reakce uvnitř otopných soustav vyplývají zvláště z obsahu kyslíku a oxidu uhličitého, obsaženého v otopné vodě. Rozhoduje především obsah kyslíku, který prakticky nikdy není menší než 0,2 mg/l, většinou je dokonce ještě vyšší.

Prostředek X100, určený pro úplnou ochranu před korozí, vytváří na vnitřním povrchu všech prvků v otopné soustavě ochrannou vrstvu. Podle VDI 2035 část 1, čl. 4.1 není možné tvorbě minerálních usazenin úplně zamezit. Lze ji však udržovat pokud možno nízkou, když známe kvalitu místní vody a jsou dodrženy předepsané hodnoty složení vody jak při napouštění, tak při doplňování, příp. i doporučení podle článku 4. Výskyt korozních škod v teplovodních otopných soustavách se podle VDI 2035 část 2 dá omezit vhodnou úpravou vody a provozem soustav podle příslušných ustanovení.

Při úpravě tvrdosti jsou do otopné vody přidávány látky, které mají na odlučování vápna takový vliv, že ke vzniku pevných usazenin nedojde. Při snižování tvrdosti jsou přidávány látky, které rozkládají rozpuštěné alkalické zemní kovy do formy kalu. Škody, působené vápnem a korozí, nelze vyloučit pouze změkčením nebo odsolením vody. Optimálním ochranným opatřením zde proto je použití protikorozních inhibitorů. VDI 2035, část 1, článek 4.4.2 stanoví: „Jestliže je k dispozici částečně/či úplně odsolená voda, lze ji použít, když se provedou odpovídající opatření k nastavení pH otopné vody.“ Vyskytují-li se v soustavě prvky obsahující hliník, mohou být proti korozi nutná ještě další opatření, a to jak po změkčení, tak i po odsolení vody (např. použití inhibitoru proti korozi).

tags: #koroze #v #mineralni #vode

Oblíbené příspěvky:

• Jak vybrat svatební šaty a doplňky
• Montážní služby od BAUHAUS
• Nosnost dřevěné podlahy
• Kompletní průvodce silikonovou omítkou
• Přehled polyuretanových lepidel