Modernizacja instalacji c.o. – płyny instalacyjne i inhibitory korozji

Jakość wody, którą napełniana jest instalacja c.o., ma bardzo duży wpływ na trwałość i pracę całego układu. Woda może powodować szereg reakcji jako elektrolit zawierający różnorodne substancje rozpuszczone – zjawisko to jest dodatkowo intensyfikowane wraz ze wzrostem temperatury i ciśnienia. Skład wody jest inny praktycznie dla każdego ujęcia, więc każda instalacja wymaga indywidualnego podejścia do metod uzdatniania wody i sposobów zabezpieczenia instalacji.

Dopuszczalne parametry wody i sposób ochrony instalacji dla urządzeń grzewczych (np. kotłów) określa ściśle ich dokumentacja techniczna. O instalacjach mówi norma PN-C-04607:1993 Woda w instalacjach ogrzewania. Wymagania i badania dotyczące jakości wody (ma ona co prawda status normy wycofanej, ale wciąż jest powołana w załączniku do rozporządzenia w sprawie warunków technicznych).

Korozja instalacji c.o.

Jednym z najpoważniejszych problemów związanych z zachowaniem odpowiedniej trwałości instalacji jest korozja jej elementów – oddziaływanie fizykochemiczne wody zmieniające funkcje danego metalu, a tym samym pogarszające funkcjonalność i trwałość całego układu.

O korozyjności (czyli zdolności do powodowania korozji) wody grzewczej względem danego metalu decyduje przede wszystkim jej skład – pH, zasadowość ogólna, stężenie chlorków, siarczanów, azotanów i wodorowęglanów. Do rzeczywistego niszczenia elementów metalowych przyczyniają się też inne czynniki. Ich zrozumienie umożliwia usystematyzowanie rodzajów korozji.

W zależności od miejsca występowania może się pojawić korozja:   

• ogólna – zachodzi na całej powierzchni metalu, z którą kontaktuje się przepływająca woda, wymywając jony danego metalu;
• lokalna – może przybierać różne formy, ale zazwyczaj zachodzi w miejscach osłabienia metalu lub nieprawidłowości w wykonaniu instalacji:   
  • wżerowa – powstaje na skutek uszkodzeń tzw. warstwy pasywnej chroniącej powierzchnię właściwą, sprzyja jej także mechaniczne uszkodzenie warstwy (np. jony siarczanowe niszczą warstwę miedzi, a jony chlorkowe – aluminium);   
  • szczelinowa – zachodzi w miejscach połączeń elementów, a wywołuje ją różnica poziomu tlenu w szczelinie i poza szczeliną;   
  • spoinowa – pojawia się w miejscach źle wykonanych spoin ze stali odpornej na korozję lub spoin wykonanych ze stali, które na korozję nie są odporne;   
  • korozja naprężeniowa – powstaje w miejscach tłoczenia lub gięcia elementów instalacji;   
  • korozja selektywna polega na wymywaniu jonów określonych metali będących składnikami stopu (np. cynku z mosiądzu).

W zależności od mechanizmu powstawania zachodzi:

• korozja elektrochemiczna – polega na tym, że jony metali przechodzą z powierzchni metalu (anoda) do roztworu. Wynika to z faktu, że w instalacji łączone są elementy bez uwzględniania różnicy potencjałów, co powoduje uszkodzenia części o potencjale bardziej ujemnym od pozostałych – np. połączenie cynku i miedzi tworzy ogniwo, w którym rozpuszczany będzie cynk;   
• korozja galwaniczna powodowana jest przez działanie ogniwa korozyjnego, które tworzą elementy instalacji o różnym potencjale. Ma ona szczególnie szybki przebieg w instalacjach, których elementy wykonane są z miedzi i aluminium;   
• korozję mikrobiologiczną powodują mikroorganizmy, głównie glony i bakterie – zjawisko to zachodzi także w przewodach z tworzyw sztucznych.

Podstawowym sposobem zapobiegania korozji jest świadome uwzględnienie zjawisk jej sprzyjających już na etapie projektu instalacji. Będzie to po pierwsze uwzględnienie jakości wody grzewczej pod kątem korozyjności wobec preferowanego metalu, a po drugie – eliminowanie okoliczności sprzyjających powstawaniu korozji. Szczególną funkcję pełni tu unikanie konkretnych połączeń metali, np. bezpośredniego łączenia stali ocynkowanej z miedzią czy stalą odporną na korozję oraz instalowanie elementów ze stali ocynkowanej za elementami z miedzi, m.in. wymiennikami ciepła ze stali odpornych na korozję lutowanych miedzią. 

Do instalacji, w której zawartość jonów Cl– (chlorki) i SO₄– (siarczany) jest większa niż 150 mg/l albo 50 mg/l, jeśli w jednym obiegu wodnym połączone są przewody miedziane i grzejniki stalowe lub aluminiowe, stosowanie inhibitorów korozji jest obowiązkowe.

Inhibitor korozji

Inhibitory (blokery) korozji to zwykle kwasy organiczne i substancje nieorganiczne (np. krzemiany sodowe. Wchodzą one w reakcję z tlenem rozpuszczonym w wodzie i eliminują ogniska korozji poprzez wytworzenie na anodzie warstwy ochronnej – dzięki temu anoda jest izolowana od korozyjnego środowiska i od katody. Warunkiem utrzymania warstwy ochronnej jest stała obecność inhibitorów w instalacji. Zadaniem inhibitorów jest też regulacja pH (tę funkcję pełnią substancje buforujące), ponieważ zbyt kwaśny lub zasadowy odczyn wody wpływa na szybkość korozji.

Zwykle inhibitory nie występują samodzielnie, ale wchodzą w skład płynów instalacyjnych. Płyny instalacyjne do instalacji grzewczych łączą najczęściej kilka funkcji: zabezpieczenie przed korozją, zapobieganie powstawaniu osadów (kamień kotłowy), a do pewnego stopnia także ich usuwanie, przeciwdziałanie blokowaniu się armatury oraz zapobieganie rozwojowi mikroorganizmów (tę rolę odgrywają biocydy). Standardowo są to produkty wielosezonowe (okres użytkowania od 3 do 10 lat), zapewniające prawidłową pracę instalacji dla zakresu temperatury od –35 do 105°C. 

W skład typowego płynu instalacyjnego wchodzi niskozamarzający roztwór glikolu: etylenowego (wersja standard) lub propylenowego (wersja „eko”). W inhibitorach w wersji „eko” eliminowane są też substancje szkodliwe, takie jak azotyny, borany, 2-etylo­heksaniany, fosforany lub aminy drugorzędowe. 

Żeby inhibitory korozji były skuteczne, muszą być dostosowane do jakości danej wody grzewczej. Trzeba m.in. zwrócić uwagę, czy są to koncentraty przeznaczone do rozcieńczania (a jeśli tak, to według jakich proporcji), czy też płyny w wersjach użytkowych (ready to use), których rozcieńczenie powoduje zmiany własności i tym samym takie stosowanie mija się z celem. Ważne jest też przestrzeganie proporcji dawkowania płynów instalacyjnych zalecanych przez producenta. Dawka jest zwykle inna dla nowej instalacji, a inna w przypadku wymiany wody instalacyjnej lub uzupełniania ubytków. Powinna też być dostosowana do jakości wody – np. nadmiar tlenu powoduje dezaktywację inhibitorów.

Inhibitor korozji najlepiej działa na instalację czystą, tj. nową lub poddaną oczyszczeniu chemicznemu, które można przeprowadzić za pomocą płynu do czyszczenia chemicznego (najlepiej niekwasowego). Preparat taki wypłukuje zgromadzony w instalacji szlam. Czyszczenie chemiczne należy przeprowadzić także po montażu, aby usunąć, chociażby opiłki metali, kawałki uszczelek, pozostałości po lutowaniu czy po prostu zabrudzenia będące np. skutkiem nieodpowiedniego przechowywania rur przed montażem.

Kamień kotłowy

Innym problemem związanym z jakością wody, a przede wszystkim z jej twardością, jest powstawanie tzw. kamienia kotłowego, który odkłada się na wymiennikach i w rurach, powodując zmniejszenie przekroju rur albo powierzchni roboczej wymienników i ograniczając ich przewodność cieplną. Warstwy kamienia obniżają sprawność urządzeń, a powierzchnie metalu pod warstwą kamienia ulegają zniszczeniu.

Na tworzenie kamienia kotłowego ma wpływ nie tylko obecność związków składających się na twardość (węglany wapnia i magnezu), ale też pH i tlen. Ponieważ trudno o zachowanie warunków optymalnych, uniemożliwiających powstawanie kamienia, należy stosować metody, które mu zapobiegają. Ważne jest tu m.in. regularne płukanie instalacji. Dobrą metodą zapobiegania są też magnetyzery – odcinki rur wyposażone w stos magnetyczny magnesów stałych – które można zamocować niemal w dowolnym miejscu na rurze instalacyjnej. Stałe pole magnetyczne oddziałuje na cząsteczki wody, które tworzą skupiska naładowane elektrycznie, o dużej sile elektrostatycznej. Dzięki temu przyciągają cząsteczki wapnia i magnezu – także te już znajdujące się w złogach kamienia kotłowego. Stąd mówi się, że magnetyzery zmiękczają i usuwają kamień kotłowy.

Kamień można też usuwać metodami mechanicznymi (udarowymi lub gryzowymi) albo chemicznymi, np. za pomocą strącenia związkami fosforanowymi. Powstała zawiesina również wymaga usunięcia z instalacji.

Biofilm i korozja biochemiczna

Na powierzchni instalacji grzewczej, szczególnie niskotemperaturowej (35–40°C) może powstać też inna niepożądana warstwa – tzw. biofilm. Są to bakterie, grzyby i pleśnie, które tworzą śluzowatą warstwę obniżającą efektywność cieplną i przyczyniającą się do uszkodzeń pomp. Biofilm powstaje na niemal każdym materiale (szczególnie podatne na jego powstawanie są tworzywa sztuczne). Już przy małej grubości powoduje zwiększenie tarcia i pogarsza współczynnik wymiany ciepła. Szczególnie niebezpieczny jest rozwój bakterii beztlenowych, które w procesach życiowych wykorzystują elektrony z metali, znacznie przyspieszając korozję. Rozwijają się w nim też bakterie chorobotwórcze, przede wszystkim Legionella. Dlatego do wielu współczesnych płynów instalacyjnych, obok inhibitorów korozji i substancji zapobiegających powstawaniu kamienia kotłowego, dodaje się także biocydy – substancje hamujące rozwój flory bakteryjnej i innych mikroorganizmów. 

Usuwanie zawiesin

Kropką nad „ochronnym i” jest zapobieganie dostawaniu się do instalacji zawiesin, które mogłyby zatykać i niszczyć elementy oraz urządzenia. Stosuje się filtry siatkowe i separatory zanieczyszczeń. 

Filtry siatkowe zatrzymują większe zanieczyszczenia, a o ich doborze decyduje głównie wielkość oczka siatki. Separatory przeznaczone są do usuwania zanieczyszczeń mechanicznych, takich jak drobne cząstki piasku czy produkty korozji, w tym zanieczyszczenia ferromagnetyczne. Jest to możliwe dzięki zastosowaniu pierścienia magnetycznego. Separator może też zmniejszać prędkość przepływu i powodować zawirowanie przepływającego czynnika, dzięki czemu zanieczyszczenia wytrącają się bardziej skutecznie, bez powodowania dodatkowych oporów przepływu. Gromadzone w komorze separatora zanieczyszczenia usuwane są wężem upustowym, który podłącza się do zaworu spustowego.

Środki chemiczne do zabezpieczenia instalacji:

Chcesz być na bieżąco? Zapisz się do naszego newslettera!