Διαβρώσεις των υδραυλικών εγκαταστάσεων και αντιμετώπισή τους

Άρθρο του κ. Νικήτα Κουναδίνη*

Στο παρόν άρθρο παρουσιάζονται ενδεικτικές πρακτικές για την αντιμετώπιση των διαβρώσεων στις υδραυλικές εγκαταστάσεις.

Το θέμα των διαβρώσεων απασχολεί –και θα συνεχίσει να απασχολεί με αυξανόμενο ρυθμό– το σύνολο των διαφόρων κατασκευών, εγκαταστάσεων και μηχανημάτων. Η δημιουργία κατασκευασμάτων με σύγχρονο τρόπο δημιουργεί την ανάγκη για αξιοποίηση της μεταλλουργικής τεχνολογίας, καθώς και για χρήση προηγμένων μεταλλικών κραμάτων, έτσι ώστε να δημιουργηθούν κατασκευές μεγάλης αντοχής με παράλληλη ελάττωση του βάρους.

Η φύση, ωστόσο, έχει τους δικούς της νομοτελειακούς κανόνες και αντιδρά σε κάθε είδους παρέμβαση σε αυτούς. Σε αυτή τη νομοτελειακή σχέση στη φθορά, πέραν της μηχανικής καταπόνησης, σημαντικότερο ρόλο παίζουν η οξείδωση και η ηλεκτροχημική διάβρωση.

Όσον αφορά την οξείδωση, επειδή αντιμετωπίστηκε πρώτη, υπάρχουν πολλές λύσεις που προστατεύουν τις επιφάνειες των διαφόρων κατασκευών, όπως χρώματα, γαλβανισμός, ουδετεροποιήσεις και ειδικά αντιοξειδωτικά μέταλλα.

Αναφορικά με τις ηλεκτροχημικές οξειδώσεις, τα πράγματα είναι τελείως διαφορετικά, και οι σχετικές παράμετροι είναι πολλές: ρεύματα που διαρρέουν, στατικά φορτία, το φυσικό δυναμικό της διάβρωσης, οι συνθέσεις των κραμάτων των κατασκευών.

Κατά βάση οι διαφορές γαλβανικού στοιχείου ανάμεσα στα μέταλλα δημιουργούν την κίνηση των ηλεκτρονίων βάσει της σειράς δραστικότητας των μετάλλων (βλ. σχέδιο 1).

Η σειρά δραστικότητας καθορίζει σε μεγάλο βαθμό την έκταση της ηλεκτρολυτικής φθοράς, η οποία –αναλόγως του περιβάλλοντος μέσα στο οποίο δραστηριοποιούνται οι εγκαταστάσεις– επηρεάζεται και από το φυσικό δυναμικό διαβρώσεως.

Επιπλέον, αξίζει να σημειωθεί ότι η θερμοκρασία και η ποιότητα του νερού (η οποία μπορεί να είναι όξινη ή αλκαλική) μπορούν να επηρεάσουν σε μεγάλο βαθμό την ένταση του ηλεκτρολυτικού φαινομένου.

Το φυσικό δυναμικό μετριέται με βολτόμετρο με μεγάλη ανάπτυξη σε milivolt.

Ο συνδυασμός φυσικού δυναμικού διαβρώσεως ποικίλλει από περιοχή σε περιοχή, ανάλογα με την γεωφυσική θέση στην οποία βρίσκεται η εγκατάσταση. Για να αποδοθεί με ακρίβεια ο προσδιορισμός του φυσικού δυναμικού, απαιτείται μέτρηση της ωμικής αντίστασης του εδάφους (μέθοδος Vener), καθώς και μέτρηση του PH. Στόχος όλων είναι η επιλογή της σωστής μεθοδολογίας για την τεχνική προστασία.

Βάσει των δεδομένων της ηλεκτροχημικής φθοράς, μπορούμε να αναπτύξουμε τις πιο ενδεδειγμένες και πρακτικά άρτιες μεθόδους, οι οποίες θα προστατεύσουν τις εγκαταστάσεις από τον ύπουλο κίνδυνο της διάβρωσης (βλ. σχέδιο 3).

ΜΕΔΟΔΟΙ ΠΡΟΣΤΑΣΙΑΣ

Η πρώτη εφαρμοσμένη μέθοδος αποφυγής της ηλεκτρόλυσης υπήρξε –και χρησιμοποιείται αρκετά μέχρι και σήμερα– ο εμβαπτισμός ανοδίων. Τα συνήθη μέταλλα είναι κράμα ψευδαργύρου, κράμα αλουμινίου και κράμα μαγνησίου. Η σειρά χρησιμότητας ακολουθεί τη σειρά δραστικότητας, που είναι μαγνήσιο (με τάση 1.700 max mv με αντίστοιχο ηλεκτρόδιο χαλκού – θειικού χαλκού), αλουμίνιο και ψευδάργυρος (με τάση 1.050 mv με αντίστοιχο ηλεκτρόδιο χαλκού – θειικού χαλκού).

Η επιλογή του κράματος προστασίας επιλέγεται αναλόγως του ηλεκτρολυτικού περιβάλλοντος. Για παράδειγμα, σε θαλασσινό νερό χρησιμοποιούμε κατά κανόνα κράμα ψευδαργύρου και αλουμινίου, ενώ σε νερό γλυκό χρησιμοποιούμε κατά κανόνα μαγνήσιο (βλ. φωτό 1).

Αναφορικά με τη μέθοδο επιβολής τάσεως (Impressed current), υπάρχουν δυο τρόποι:

Α) Μέθοδος επιβολής τάσεως μέσω θυσιαζόμενης ανόδου μαγνησίου.

Στη συγκεκριμένη μέθοδο, η τάση του ανοδικού ρεύματος προστασίας προέρχεται από ένα δίπολο εντός της συσκευής σε κατάλληλα διαμορφωμένο περιβάλλον. Βασιζόμενη στη διαφορά δυναμικού μεταξύ χαλκού και μαγνησίου, καθώς και άλλων ειδικών συστατικών, η παρεχόμενη τάση είναι κατά μέσο όρο -1.500mv και προσφέρει αποδεδειγμένα προστασία από τη διάβρωση.

Η επιβαλλόμενη τάση μέσω θυσιαζόμενου ανοδίου μαγνησίου είναι άκρως αποτελεσματική και απόλυτα συμβατή με το ηλεκτροχημικό φαινόμενο, διότι παράγεται με φυσικό τρόπο. Είναι συνεχής και κυμαίνεται μεταξύ -780mv έως και -2.500mv. Το ανόδιο μαγνησίου, το οποίο βρίσκεται στην πρώτη θέση στη σειρά δραστικότητας των μετάλλων (βλ. σχέδιο 1), απελευθερώνει τη μάζα του (θυσιαζόμενο) σε μορφή ηλεκτρονίων προς τη θετικά φορτισμένη επιφάνεια, δηλαδή την εγκατάσταση στην οποία αναπτύσσεται το φαινόμενο της ηλεκτροχημικής διάβρωσης.

Κατά συνέπεια, ενώ πριν ήταν άνοδος γαλβανικού στοιχείου, γίνεται κάθοδος ηλεκτρολυτικού κελιού. Δηλαδή η δράση αντιστρέφεται, και αντί για οξείδωση παθαίνει αναγωγή.

Το αποτέλεσμα αυτής της μεθόδου είναι ότι παρέχεται διαρκής και επαρκής προστασία, ενώ παράλληλα το ανόδιο μαγνησίου θυσιάζεται εντός της συσκευής χωρίς να αφήνει ρύπους στις σωληνώσεις ή να μολύνει το νερό.

Τέλος, σημαντικό είναι να αναφέρουμε τη μεγάλη εμβέλεια προστασίας, διότι η τάση είναι επιφανειακή, γεγονός που την καθιστά ικανή να διαχέεται σε μεγάλη απόσταση (βλ. σχέδια 2 & 4).

Β) Μέθοδος επιβολής τάσεως μέσω παροχής δικτύου.

Κατά τη μέθοδο αυτή (ICCP System, βλ. φωτό 1) απαιτείται παροχή ηλεκτρικού ρεύματος που συνδέεται με μονάδα ισχύος, η οποία ανορθώνει το εναλλασσόμενο ρεύμα σε συνεχές· και η τάση που παράγεται, αφού πρώτα εξομαλύνεται μέσω των ενταφιασμένων ανοδίων πυριτιούχου σιδήρου – χρωμίου, διοχετεύεται στην εγκατάσταση.

Στην προκειμένη περίπτωση, ο αρνητικός πόλος συνδέεται στην εγκατάσταση, ενώ ο θετικός στις κλίνες ανόδων πυριτιούχου σιδήρου χρωμίου. Η συγκεκριμένη μέθοδος έχει τη δυνατότητα να καλύψει μεγάλου μεγέθους εγκαταστάσεις, δεδομένου ότι το ανοδικό ρεύμα ρυθμίζεται.

Το φαινόμενο της ψαθυράς θραύσεως

Αξίζει να σημειωθεί ότι, στις συγκολλήσεις των μεταλλικών μερών των υδραυλικών σωληνώσεων, το θερμικό σοκ δημιουργεί ενδοκρυσταλλικές και περικρυσταλλικές διαβρώσεις, με πολύ μεγάλο κίνδυνο να υπάρξουν ψαθυρές θραύσεις ειδικά σε αυτά τα σημεία. Σημαντικό ρόλο παίζει η επιδεξιότητα των συγκολλήσεων, ώστε να αποφευχθεί αυτό το φαινόμενο.

Το μεγάλο πλεονέκτημα της μεθόδου επιβολής τάσεως μέσω θυσιαζόμενης ανόδου μαγνησίου είναι ότι καλύπτονται μεγάλες επιφάνειες των εγκαταστάσεων χωρίς πτώση τάσεως. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι το ανοδικό ηλεκτροχημικού τύπου ρεύμα κινείται σαν υμένιο ρεύματος στην επιφάνεια των μεταλλικών κατασκευών. Επίσης, η εφαρμογή του νόμου του Ohm είναι ανεδαφική.

Συμπερασματικά, η ηλεκτροχημική διάβρωση αποτελεί κίνδυνο τόσο στις οικιακές όσο και στις βιομηχανικές εγκαταστάσεις, και πρέπει να λαμβάνεται σοβαρά υπόψη από τους τεχνικούς.

Με βεβαιότητα μπορούμε να πούμε ότι αντιμετωπίζεται αποτελεσματικά παγκοσμίως με την μέθοδο της καθοδικής προστασίας.

 

*Ο κ. Νικήτας Κουναδίνης είναι πρόεδρος της Baseplast ABEE.

Ελέγξτε επίσης

Βράβευση της Χαλκόρ για την ανακύκλωση χαλκού και κραμάτων χαλκού στα “Bravo Sustainability Dialogue & Awards 2020”

Η Χαλκόρ, τομέας σωλήνων χαλκού της ElvalHalcor διακρίθηκε για την υπεύθυνη πρακτική της σχετικά με …

Τα Περιοδικά μας