Strategie w ograniczaniu korozji stali nierdzewnej w instalacjach wodociągowych
Korozja stali nierdzewnych w kontakcie z wodą pitną jest zjawiskiem wieloczynnikowym, które może prowadzić do szybkiej degradacji materiału i awarii instalacji po niedługim czasie pracy.
Czynników sprzyjających korozji jest kilka a jej występnie jest zwykle związane z jednoczesnym nałożeniem się kilku z nich. Ostatecznie bywa trudno wskazać dominującą przyczynę, ale wyeliminowanie warunków sprzyjających korozji może ją efektywnie ograniczyć.
Zjawiska korozji stali nierdzewnych występują preferencyjnie w okolicach spoina w obszarze nieoczyszczonych przebarwień od procesu spawania. Jest to dominująca przyczyna korozji w instalacjach procesowych ze stali typu 304 oraz 316. Proces spawania może prowadzić do powstawania kolorowych przebarwień (tlenkami cieplne, barwy nalotowe), które zakłócają naturalną warstwę pasywną stali nierdzewnej. To z kolei sprawia, że stal jest bardziej podatna na korozję. Usunięcie tych przebarwień przez mechaniczne czyszczenie lub wytrawianie i pasywację jest kluczowe dla zachowania odporności na korozję. Najbardziej efektywnym procesem czyszczenia zapewniającym optymalną odporność korozyjną jest trawienie i polerowanie elektrolityczne z następną naturalną lub wymuszoną obróbką pasywacyjną [1]. Z powodzeniem można także unikać powstawania przebarwień od spawania stosując przedmuch gazem ochronnym dla mniejszych sekcji rurociągów lub przewidzieć ich wytrawianie w całości. Zaniedbania w tym zakresie na etapie budowy i montażu stanowią główną przyczynę korozji spawanych rurociągów.
Powszechnie znanym czynnikiem prowadzącym do korozji stali nierdzewnej jest wysoki udział chlorków w wodzie. Dobór materiału zawsze musi uwzględniać dopuszczalne dla danego gatunku stężenie oraz specyfikę danej aplikacji. W sytuacjach wymagających stosowania wody gorącej lub przy bardziej restrykcyjnych wymogach projektowych, maksymalny udział chlorków jest niższy. Dodatkowo na znaczeniu nabierają inne czynniki, czyli niski przepływ i możliwość wystąpienia osadów stałych na powierzchni stali. Takie warunki dodatkowo wymagają bardziej restrykcyjnych założeń.
Kolejny często bagatelizowany czynnik korozyjny to obecność mikroorganizmów, które mogą prowadzić do korozji w wodach nieoczyszczonych przy niedostatecznym przepływie medium. Stagnacja wody sprzyja rozwojowi mikroorganizmów, szczególnie w okolicach połączeń spawanych. Regularne opróżnianie systemu, unikanie stagnacji wody a także stosowanie środków do dezynfekcji może zapobiegać temu zjawisku.
Obecność na powierzchni stali nierdzewnej osadów stałych, w tym także warstwy biofilmu ograniczają lokalnie jej zdolność do pasywacji w danych warunkach, nawet przy niskim udziale chlorków w medium roboczym. Sprzyja to powstawaniu wżerów i korozji szczelinowej (pod osadem), zwłaszcza w miejscach o osłabionej pasywności powierzchni, takich jak obszary przebarwień od spawania.
Specyfika pracy danej instalacji odgrywa także duże znaczenie. Szybkość przypływu wody nie powinna być zbyt niska ponieważ sprzyja to powstawaniu osadów (stałych i mikrobilogicznych). Dodatkowo typ i metoda użycia środków do uzdatniania wody (np. chlor) powinna być dokładnie przeanalizowana. Stosowanie szokowych dawek związków utleniających w instalacji może wymagać podwyższenia odporności korozyjnej stali stosowanej w newralgicznych fragmentach instalacji lub innych zabiegów technologicznych aby odtworzyć stan pasywny stali nierdzewnej.
Nie bez znaczenia jest także prawidłowa konserwacja i eksploatacja instalacji ze stali nierdzewnej. Już na etapie projektowania i zaleceń dla użytkownika należy przywidywać monitorowanie warunków eksploatacji oraz fragmentów instalacji o najwyższym zagrożeniu korozyjnym, podać harmonogram inspekcji oraz zalecane metody okresowego czyszczenia.
Dostępnych jest wiele opracowań i zaleceń do wykonywania prac z użyciem stali nierdzewnych przeznaczonych dla aplikacji w środowiskach wodnych, gdzie zwraca się szczególną uwagę na opisane powyżej czynniki [2-4].
W oparciu o dostępną literaturę, w szczególności zalecenia i opracowania [2-4] dotyczące zastosowania stali nierdzewnych w środowiskach wodnych, można zauważyć silny nacisk na rozumienie i zarządzanie czynnikami korozyjnymi, które mają kluczowe znaczenie dla trwałości i bezpieczeństwa instalacji wodociągowych. Znajomość opisanych zaleceń i wytycznych jest niezbędna dla projektantów, inżynierów i użytkowników, aby efektywnie ograniczać korozję i przedłużać żywotność instalacji wykonanych ze stali nierdzewnej.
Pokrewne materiały w dziale Publikacje
- Stale nierdzewne w instalacjach oczyszczania ścieków
- Poradnik zastosowania stali nierdzewnej w oczyszczalniach ścieków
Literatura
[1]. PN-EN 1011-3, Spawanie - Wytyczne dotyczące spawania metali, Część 3: Spawanie łukowe stali nierdzewnych.
[2]. Stainless Steel for Potable water treatment plants (PWTP) – guidelines, Nickel Development Institute,
[3]. Desiger Handbook, Specialty Steel Industry of North America (SSINA),