W Niemczech i w Polsce przewody żeliwne są również stosowane do przewodów rozdzielczych. Jednak w naszym kraju brakuje specjalistycznego laboratorium, które przeprowadzałoby badania przewodów żeliwnych pod względem struktury, wytrzymałości, jakości i grubości oraz przyczepności warstw ochronnych.
Badania przewidziane odpowiednimi normami, np. ISO, są kosztowne i czasochłonne. W rezultacie inwestor nie przeprowadza żadnych badań sprawdzających, ewentualnie poza sprawdzeniem kołowości przekroju, bo to może sam wykonać bez stosowania specjalistycznych urządzeń.
Dostawcy wiedzą o tym, że dostarczone przez nich na budowę produkty nie zostaną sprawdzone pod względem zgodności z normami oraz warunkami podanymi w Specyfikacji Istotnych Warunków Zamówienia.
Sytuacja ta nie sprzyja wprowadzaniu na polski rynek lepszych partii wyprodukowanych przewodów rurowych. W przeprowadzonych przez autorów badaniach wstępnych prawie 2/3 prób pobranych losowo z przewodów żeliwnych różnych producentów nie spełniało wymagań wytrzymałościowych określonych w normie ISO, które deklarowali oni dla każdego wyrobu w materiałach reklamowych.
Struktura żeliwa
Podczas badań przewodów rurowych zleconych przez MPWiK w Krakowie autorzy niejednokrotnie stwierdzali nieprawidłową strukturę żeliwa w pobliżu ścianek przewodów, szczególnie w przypadku przewodów cienkościennych. Drastyczny przykład pokazano na rys. 1, natomiast na rys. 2 przedstawiono typowy przypadek mniejszych kulek grafitu w pobliżu ściany rury z uwagi na krótszy czas stygnięcia żeliwa przy płaszczu wirującej formy odlewniczej chłodzonym wodą.
Wada pokazana na rys. 1 dyskredytuje przewód rurowy – żeliwo szare ma co prawda podobną wytrzymałość na ściskanie jak sferoidalne, ale za to dwukrotnie mniejszą na rozciąganie [8], a w wodociągach to właśnie wytrzymałość materiału na rozciąganie decyduje o wymaganej grubości ściany przewodu.
Nieobserwowanie przekroju próby żeliwa na skaningowym mikroskopie elektronowym powoduje, że przewody w niektórych fragmentach zbudowane ze zwykłego żeliwa szarego są kupowane i wbudowywane jako rury z żeliwa sferoidalnego. Takie są bezpośrednie skutki braku kontroli przewodów żeliwnych przez polskich inwestorów, a skutkiem pośrednim jest praca rur z małymi współczynnikami bezpieczeństwa oraz pęknięcia skorodowanych przewodów, które często prowadzą do bardzo dużych strat materialnych, a niekiedy nawet do zagrożenia życia.
Powłoka cynkowa
Jedno z najbardziej istotnych pytań, na które trudno znaleźć odpowiedź, brzmi: czy stosowany w Unii Europejskiej sposób ochrony zewnętrznej powierzchni żeliwnych przewodów przez cynkowanie bez usunięcia produktów korozji jest właściwym rozwiązaniem.
Cynkowanie jest stosowane powszechnie dla ochrony stali i żeliwa z uwagi na wzajemne ustawienie żelaza i cynku w szeregu elektronapięciowym. Cynk w połączeniu z żelazem staje się anodą, a więc to on rozpuszcza się w czasie korozji elektrochemicznej, a nie żelazo [3, 13]. Cynkowanie chroni więc matrycę ferrytową żeliwa nie tylko mechanicznie przez przykrycie i oddzielenie jej od tlenu, ale również w sposób bierny katodowo, co powinno wywołać równomierną korozję na całej powierzchni zewnętrznej przewodu – jest to znacznie bezpieczniejsze dla przewodu prowadzącego wodę pod ciśnieniem od wżerowej korozji idącej szybko w głąb materiału. Jednak takie działanie ochronne wystąpi z pewnością w przypadku położenia cynku o 99,99% czystości bezpośrednio na żeliwie lub stali.
Powstaje pytanie: czy nie jest ono znacznie osłabione, gdy cynk położony jest ogniowo na produktach korozji?
W wyniku obserwacji poczynionych na skaningowym mikroskopie elektronowym autorzy stwierdzili, że niemal wszyscy producenci stosują cynkowanie bezpośrednio na powierzchnię produktów korozji powstałych w wyniku wyżarzania zewnętrznej ściany przewodu rurowego w celu wydłużenia czasu tworzenia się kulek grafitu.
Obserwacje przeprowadzone na mikroskopie skaningowym wykazały, że pod cynkiem produkty korozji o grubości 20–50 mm po wyżarzaniu tworzą nie jedną, a dwie warstwy, które w dodatku często są od siebie oddzielone niewielkimi pęknięciami i mają różny skład pierwiastków. Zewnętrzna warstwa zawiera jedynie tlenki żelaza, a wewnętrzna dodatkowo śladowe ilości krzemu, który znajduje się w żeliwie sferoidalnym.
Zapytani o powód rezygnacji z czyszczenia przewodów reprezentanci największego światowego producenta rur żeliwnych odpowiedzieli na jednym z seminariów, że czyści się przed cynkowaniem jedynie kształtki, a rury czyszczenia nie wymagają. Na ten temat nie wypowiada się ani norma PN-EN 545:2010 [11] ani też poradnik [12].
W tej sytuacji rodzą się dwie wątpliwości. Pierwsza dotyczy tego, czy stawiając opór elektryczny cienka warstwa produktów korozji nie utrudnia działania warstwy cynku jako pasywnej ochrony katodowej, a druga, czy przypadkiem do Polski nie trafiają wyroby gorszej jakości niż do krajów zachodnich.
Tę drugą wątpliwość łatwo będzie wyjaśnić, gdyż wystarczy przebadać kilka prób pobranych z przewodów dostarczonych do wodociągów we Francji czy Niemczech i będzie wiadomo, czy podobne podłoże produktów korozji można stwierdzić w dostarczonych tam nowych przewodach.
Natomiast odpowiedź na pierwszą wątpliwość jest znacznie trudniejsza, gdyż problem nie leży w określeniu prędkości korozji elektrochemicznej, którą się mierzy przez pomiar przepływu prądu pomiędzy obszarami anodowymi i katodowymi, lecz w stwierdzeniu czy zastosowanie ocynkowania chroni przewody przed wystąpieniem korozji na niewielkiej powierzchni idącej w głąb materiału.
Skaningowy mikroskop elektronowy nadaje się do pomiaru nie tylko grubości i czystości powłoki cynkowej, ale również stopnia równomierności rozłożenia glinu w powłokach stosowanych dla przewodów przeznaczonych do ułożenia w wysoce korozyjnym gruncie. Wówczas zamiast standardowej powłoki cynkowej w ilości 200 g na 1 m2 ściany przewodu stosuje się powłokę 400 g/m2 złożoną w 85% z cynku i w 15% z glinu [14].
Powłoka ta jest nakładana ogniowo z dwóch lub jednego drutu. Jeżeli z dwóch, to dlatego, że producent nie opanował w skali przemysłowej produkcji jednorodnego drutu cynkowo-aluminiowego, zatem stosuje osobno drut cynkowy i aluminiowy. Jednakże w takim przypadku nakładana warstwa charakteryzuje się wysokim stopniem niejednorodności rozkładu glinu i cynku w powłoce.
Nie chodzi tutaj o równomierną grubość, co niestety w cynkowaniu ogniowym jest nierealne, ale o rozkład w powłoce tych dwóch pierwiastków. Mikroskop skaningowy okazuje się być właściwym urządzeniem do oceny tej nierównomierności.
Kolejnym badaniem, które prowadzili autorzy, było sprawdzenie ilości cynku w malarskich powłokach wysokocynkowych. Norma dopuszcza ich stosowanie zamiast cynkowania przy spełnieniu takich samych wymagań co do masy cynku, jakie zostały określone dla pokrywania powierzchni powłoką cynkową. Rys. 5 przedstawia przykład zdemaskowanego fałszerstwa powłoki, w której ilość cynku jest znikoma.
