Koroziją lemia objektyvūs gamtos dėsniai, kurių vyksmo sustabdyti neįmanoma. Nepakankamas dėmesys korozijos problemai gali būti ne tik didelių nuostolių, bet ir neretai didelių nelaimių priežastis, todėl vandentiekio vamzdynams, šilumos trasoms, dujotiekiams ar elektros linijoms reikia skirti ypatingą dėmesį.
Metalų koroziją lemia objektyvios priežastys
Metalų korozija – savaiminis metalų irimas, vykstantis dėl cheminės ar elektrocheminės metalų ir aplinkos sąveikos. Į tarptautinius standartus įtrauktų apsaugos nuo korozijos metodų naudojimas leidžia korozijos nuostolius sumažinti 10–15 proc., dar 10 proc. nuostolių galima sumažinti eksploatavimo metu pasitelkus kvalifikuotų korozijos ekspertų patirtį.
Statybų sektoriuje problemų kelia elektrocheminė korozija: tai elektrocheminis procesas, kurio metu susidaro makrogalvaninių ir mikrogalvaninių elementų. Metalo paviršiuje susiformuoja anodinių ir katodinių plotelių, atsiranda elektros srovė, o korozijos produktų gali susiformuoti toli nuo jos vietos. Mokslinėje literatūroje ši korozija skirstoma į atmosferinę, požeminių metalo konstrukcijų, mikrobinę ir tokią koroziją, kuri atsiranda dėl mechaninio poveikio.
Dažniausiai nurodomi apsaugos nuo atmosferinės korozijos būdai: tinkamai parinktos metalo dangos ir metalų legiravimas. Norint nuo korozijos apsaugoti požemines metalo konstrukcijas, ypač svarbu tinkamai parinkti priemones atsižvelgus į korozinį dirvos ir požeminių vandenų aktyvumą. Įprastai metalo konstrukcijos dengiamos izoliacinėmis medžiagomis.
Mikrobinei, kitaip – geležies bakterijų, korozijai sumažinti specialių metodų nėra. Specialistai rekomenduoja tiesiog neleisti susidaryti anaerobinėms sąlygoms. Aplink vamzdynus siūloma pilti didesnio pH žvyro ir kalkių, naudoti tinkamai parinktas konstrukcijų dangas.
Statybininkams ir inžinerinių sistemų montuotojams rūpesčių kelia korozija, kurią suformuoja vadinamosios klaidžiojančios elektros srovės. Jų pasiskirstymas žemėje ar statinyje, intensyvumas ir veikimo laikas priklauso nuo daugelio veiksnių, kurie laikui bėgant smarkiai kinta. Požeminėms metalo konstrukcijoms, statinių vamzdynams įtakos turi tokie srovių šaltiniai, kurie sąlygoja intensyvų korozijos procesą, todėl statybininkų dėmesio sulaukia tik įžeminti nuolatinės ir kintamosios srovės elektros įrenginiai.
Veikiant katodinės saugos įrenginiui, srovės, nutekančios iš anodinio įžeminimo, pasklinda žemėje ir įteka į saugomą įrenginį. Norint apsaugoti ilgus vamzdynus, anodinis įžeminimas neretai įrengiamas kelių kilometrų atstumu. Toks anodinių įžeminimų nutolinimas lemia tai, kad didžiausias klaidžiojančios srovės tankis bus anodinio įžeminimo vietoje. Veikiantys katodiniai įrenginiai irgi gali būti didelių verčių klaidžiojančių srovių šaltinis.
Esant katodinei blogai izoliuotų vamzdynų ar bendrai kelių įrenginių apsaugai, srovės vertė žemėje gali siekti kelias dešimtis ar net šimtus amperų. Klaidžiojančios srovės, tekančios žeme ir susiduriančios su požeminėmis metalo konstrukcijomis, pasklinda jose, nes konstrukcijų varža – gerokai mažesnė. Anodinėje zonoje metalas koroduoja.
Dažnai plieniniai ir ketaus vamzdžiai gumos tarpinėmis hermetiškai izoliuojami vienas nuo kito. Tačiau jei potencialo sumažėjimas vamzdyje didelis, klaidžiojančios srovės gali peršokti izoliacinę medžiagą ir tekėti toliau, o anodinėje vamzdžio zonoje vyks intensyvi korozija. Pagrindinis apsaugos nuo klaidžiojančių srovių tikslas – vengti jų nutekėjimo iš metalo ir tokiu būdu eliminuoti anodinį metalų irimą.
Projektavimo stadijoje – daugiau dėmesio korozijai
Daugelis klausimų, susijusių su korozija, galėtų būti išsprendžiami dar projektavimo stadijoje, mat konstrukcijos ilgaamžiškumas priklauso nuo to, ar teisingai bus parinktas konstrukcinis sprendimas. Jeigu šis bus neteisingas arba sistema bus sumontuota netinkamai, gali susidaryti palankios sąlygos korozijos procesui vykti.
Projektavimo darbų metu reikėtų apgalvoti, kaip tarp vamzdynų ir elektros srovę turinčių tinklų išlaikyti tinkamus atstumus, taip pat pagalvoti apie elektros nutekėjimą iš netvarkingų elektros šaltinių per betono ar kitas konstrukcijas. Svarbu ir tai, kaip išvengti galingų magnetinių laukų sukūrimo šalia vamzdynų, nes tai gali sužadinti indukcines sroves. Nemažą reikšmę turi ir tinkamas sistemos eksploatavimas. Pasitaiko atvejų, kai netvarkingai prijungiami elektros prietaisai, panaudojant vamzdynus kaip įžeminimą. Kai kurie gyventojai skalbiamajai mašinai įžeminti naudoja vandentiekio vamzdžius.
Korozijos sąlygos vandens įrengimuose
Pagrindinės korozijos formos vandens vamzdynų sistemose, kaip jau minėta, yra vidinė ir išorinė korozija. Labiausiai paplitusi vidinė korozija, kuri gali paveikti visų rūšių metalo vamzdžius. Korozijos reiškiniui būtinos kelios sąlygos: metalinė vamzdyno sistema, kurioje cirkuliuoja vanduo, ir sistemoje esantis deguonis. Sąveikaujant metalui, deguoniui ir vandeniui vyksta korozija, kurią sudaro anodo ir katodo procesai ant metalo paviršių ir sujungimų tarp dviejų ir daugiau metalų rūšių. Anodo reakcija yra paprasčiausias metalo irimas, kai metalas skaidomas į metalo jonus. Katodo procesas yra reakcija tarp deguonies, vandens ir elektronų, kurie buvo išlaisvinti anodo proceso metu. Anodo ir katodo reakcijų susidaro dėl įvairių priežasčių: įbrėžimų, plyšių, mažų lydinių skirtumų metale ir t. t.
Korozija skirtingų tipų vamzdžiuose
Koroduoti gali visų tipų metalo vamzdžiai. Korozija galvanizuoto plieno vamzdynuose atsiranda dėl vandens kokybės, vario vandenyje, purvo (anaerobinių bakterijų) ir didesnės nei 70 laipsnių temperatūros vandens. Karštai galvanizuoto plieno vamzdžiai gali būti naudojami, jei vandens kietumas neviršija 4°dH arba jei jame nėra agresyvių kalkių nuosėdas sudarančių rūgščių. Jeigu vanduo šių sąlygų neatitinka, pirmiausia suskils cinkas, vėliau pradės irti plienas, o šio proceso metu bus matyti rudas vanduo. Tiesa, kol susiformuos visiška korozija – susidarys ertmių – praeis keleri metai, tačiau jei vamzdis su defektais, jame yra įbrėžimų, korozijos procesas gali būti itin greitas – neprireiks nė metų. Pastebėta, kad tokio tipo korozija yra 3–4 kartus dažnesnė karšto vandens vamzdynuose.
Vario įtaka korozijos proceso skatinimui irgi svarbi. Nors vandens tiekimo įmonių tiekiamo vandens sudėtyje vario nėra, nedidelis jo kiekis į vandenį gali patekti iš varinių talpų, vamzdžių ir bakų. Vis dėlto vanduo, kuris prieš tai tekėjo variniais vamzdžiais arba pabuvojo varinėse talpose, karštai galvanizuoto plieno vamzdžiais neturi tekėti.
Kietųjų dalelių nuosėdos ir sankaupos irgi gali sukelti koroziją, ypač ant horizontaliai sumontuotų vamzdžių ir jungčių dugne. Vario į aušinimo mišinius gali patekti, pavyzdžiui, tirpstant variniams ventiliatorinių konvektorių vamzdeliams – tai formuos nuosėdas ir skatins lokalių korozijos židinių susidarymą vario nusėdimo vietose. Tos dalelės paprastai gali būti ir rūdys arba purvas, priemaišos iš kitų sistemos dalių, kalcio, magnio, silicio junginiai, pavyzdžiui, senoje vamzdyno sistemoje pakeičiant tam tikrą atkarpą. Tokią problemą galima išspręsti įmontuojant specialios paskirties filtrus.
Cinkuoti plieniniai vamzdžiai padengiami cinku, kad šis izoliuotų metalą mechaniškai, t. y. apsaugotų nuo agresyvios aplinkos, ir elektrochemiškai – pažeidus dangą. Šiuo atveju koroduoja aktyvesnis, dangą sudarantis metalas. Cinko dangos yra patvarios kietame vandenyje, jame susidaro netirpus cinko karbonatas, cinko paviršių padarantis pasyvų. Pažymėtina, kad cinkas plieną nuo korozijos saugo tik tuomet, jei temperatūra yra ne didesnė kaip 50 laipsnių. Taigi čia iškyla tinkamų vamzdžių pasirinkimo problema, nes legionelės bakterijų dauginimuisi palankiausios sąlygos, kai vandens temperatūra svyruoja nuo 20 iki 45 laipsnių. Karšto vandens temperatūra turėtų siekti 50–60 laipsnių, o šalto vandens turėtų būti žemesnė nei 25 laipsniai.
Variniai vamzdžiai laikomi itin atspariais korozijai, tačiau ji gali prasidėti dėl kitų priežasčių, pavyzdžiui, turbulencijos, susidėvėjimo, įbrėžimų, fliuso panaudojimo. Su turbulencija susijusi korozija įprastai prasideda dėl per didelio tėkmės greičio vamzdžiuose, tad ši problema būdingesnė cirkuliacinėse karšto vandens vamzdžių sistemose. Rekomenduojama neviršyti didesnio tėkmės greičio nei 0,5 metro per sekundę. Ypač blogomis sąlygomis turbulencijos korozija gali prasidėti dėl rudo vandens, šalia netinkamų formų jungčių, prie ventilių, sulituotų jungčių, dėl susikaupusio oro.
Su susidėvėjimu susijusi korozija dėl vamzdžių plėtimosi deformacijų dažnai vyksta kartu su vidine korozija. Norint to išvengti, projektuojant ir montuojant vamzdį būtina jo plėtimąsi nukreipti reikalinga kryptimi. Vamzdžių plėtimasis gali būti kompensuojamas teisingai išdėsčius valdymo svirtis ir fiksuotus laikiklius.
Fliuso perteklius vamzdyje gali sukelti taškinę koroziją. Lituojant fliusu rekomenduojama patepti tik vamzdžio galą, o ne jungties vidų. Fliuso likučiai turi būti išplaunami dar prieš pradedant sistemą eksploatuoti.
Nerūdijančiojo plieno vamzdžiai labai atsparūs vidinei korozijai, tačiau jiems sujungti nerekomenduojamas litavimas arba suvirinimas, nes tai gali sukelti vidinę koroziją. Tokiems vamzdžiams patartina naudoti mechaninius jungčių sujungimus. Nuotekų vamzdynų korozijai svarbūs veiksniai yra deguonis, drėgmė, temperatūra, rūgštys, bazės, ardantys agresyvūs skysčiai ir sujungimo būdas.
