Opatření k zamezení škod způsobených korozí

Na základě iniciativy a pod vedením švýcarského svazu topenářských a vzduchotechnických firem (VSHL) se utvořila komise ze zástupců EMPA (švýcarská státní zkušebna) a členů dalších zainteresovaných svazů s cílem vytvořit platné směrnice, které by výše uvedeným škodám pomohly zabránit.

1. Problémy v praxi

1.1 Vytápěcí systémy s otopnými tělesy a otevřenými expanzními nádobami
Ke škodám ve formě koroze pod nánosy kalu dochází v systémech většinou až po delší době provozování těchto zařízení. Častěji se však projeví po zásazích do systému, např. po instalaci oběhového čerpadla, automatické regulace nebo termostatických ventilů.

1.2 Vytápěcí systémy s otopnými tělesy a uzavřenými (tlakovými) expanzními nádobami
V systémech osazených otopnými tělesy a s uzavřenou expanzní nádobou dochází ke škodám způsobených korozními procesy velice zřídka. Dojde-li však k nim, pak jsou většinou podmíněny:

• podtlakem v systému, způsobeným nevhodným zařazením oběhových čerpadel nebo expanzních nádob
• poddimenzovanými nebo vadnými expanzními nádobami
• automatickými odvzdušňovacími ventily u systémů s nízkým přetlakem

1.3 Podlahová vytápění s plastovým potrubím bez ochrany proti difúzi kyslíku
Zanášení korozívním kalem (řidčeji také mikrobiologickým slizem) může zapříčinit provozní závady armatur, měřičů tepla, čerpadel, kotlů a závady ve smyčkách jednotlivých okruhů podlahového vytápění. Je známo i mnoho případů destrukcí kotlů, ohřívačů TUV a potrubních rozvodů.

1.4 Kombinované vytápěcí systémy:
Vytápění otopnými tělesy a podlahové vytápění s plastovým potrubím bez ochrany proti difúzi.
V posledních letech dochází v podobných systémech častěji ke škodám způsobených korozí na otopných tělesech, v několika případech i na kotlích a potrubních rozvodech.

1.5 Protimrazové prostředky a inhibitory
Škody způsobené korozí, jejichž příčinou bylo neodborné dávkování protimrazových přípravků, se vyskytly u otopných systémů všech druhů.
Proti zanášení systémů kaly a k zamezení "kyslíkové koroze" jsou již delší dobu používány antikorozní inhibitory (především u podlahových a kombinovaných systémů). Předepsané dokonalé vyčištění vnitřních ploch otopných systémů je prakticky nemožné. Ve štěrbinách, a pod nánosy kalu a rzi není možno docílit stoprocentní ochrany. I přes správné dávkování inhibitorů může dojít k prokorodování částí systému. Mimochodem - předepsaná průběžná kontrola koncentrace inhibitoru nebo protimrazového prostředku je ve většině případů nedostatečná, nebo není prováděna vůbec.

2. Rekonstrukce (sanace) stávajících zařízení

2.1 Zjišťování příčin provozních závad a škod způsobených korozí
Postup:

Kontrola zabezpečovacího zařízení (expanzní nádoby), pojistných ventilů a odvzdušňovacích armatur v závislosti na jejich správném dimenzování, funkci a funkčnosti Kontrola tlaku v systému Kontrola plastových součástí systému (potrubí) v závislosti na jejich těsnosti vzhledem k difúzi kyslíku Kontrola oběhové vody v systému a eventuálních chemických příměsí Je-li třeba, kontrola hodnoty pH (alkality), elektrické vodivosti, obsahu kyslíku, celkové tvrdosti (a eventuálně i kontrola koncentrace protimrazových a inhibitorových příměsí atd.).

2.2 Postup při rekonstrukcích
Je třeba určit vhodnou metodu postupu sanace systému s ohledem na jeho typ, velikost a stáří s ohledem na možnosti prostorové a finanční.
Mimo jiné je třeba dbát na doporučení uvedená pod bodem 3) těchto směrnic.
Prakticky u všech systémů je nutno jeho nové napuštění, přičemž musí být celý systém důkladně vyčištěn a propláchnut.
Během čištění systému je nutno za všech okolností zabránit zanesení kalu a dalších korozních produktů z potrubí do kotle (kotlů) nebo výměníku. Kotel nebo výměník je proto nutno od soustavy oddělit (uzavřít) dříve, než je zahájeno čištění a vyplachování. Vyplachování lze účinně podpořit metodou pulzujícího přimíchávání tlakového vzduchu do čerstvé vyplachovací vody (speciální přístroje, které se již osvědčily v oblasti sanitární techniky, jsou k dostání na odborném trhu). Vzhledem k tomu, že i otopná tělesa fungují jako sběrače kalů, je doporučováno tělesa demontovat a jednotlivě vyplachovat.
Zvláštní pozornost je třeba věnovat systémům, do kterých byly dávkovány protimrazové prostředky a inhibitory. Takové systémy musí být bezpodmínečně zcela vypuštěny a vyčištěny. Odstranění inhibitorů a protimrazových prostředků je nutno doložit.

2.2.1 Oddělení systémů
Oddělení okruhů s difúzními plastovými umělohmotnými trubkami od ostatních otopných okruhů a kotle pomocí výměníku tepla je dlouhodobě působící ochrana proti korozi. Výměník a propojovací potrubí mezi výměníkem a otopným systémem je nutno zhotovit z antikorozních materiálů. Toto tzv. "oddělení" systémů má smysl pouze tehdy, nenacházejí-li se v okruhu s plastovými trubkami žádné kovové materiály, jako např. otopná tělesa, ocelová potrubí, armatury atd.

2.2.2 Eliminace kyslíku rozpuštěného ve vodě
Eliminace kyslíku je možno docílit elektrochemickou, chemickou a fyzikální metodou. Účinnost jednotlivých metod by měla být kontrolována měřením zbytkové koncentrace kyslíku.

2.2.2.1 Elektrochemická eliminace (ochranné anody)
U těchto systémů reaguje kyslík rozpuštěný ve vodě s ochrannou anodou. Tím se zmenšuje koncentrace kyslíku a vznikají korozní produkty ve formě kalu. Současně je zvyšována alkalita vody (hodnota pH) a snižována elektrická vodivost.
V současnosti je používáno na trhu dvou systémů anodické ochrany.
V jednom případě jsou ochranné anody z hliníku nebo hořčíku (magnesia) a jsou umístěny - elektricky izolované - v samostatné speciální ocelové nádobě (reaktoru). Zařízení pracují buď s přívodem, nebo bez přívodu elektrické energie. Zařízení pracující s přívodem el. energie musí být vybavena usměrňovačem napětí. V druhém případě je použito ochranné anody z nelegované oceli, která je vodivě spojena s elektrochemicky ušlechtilejším kovem (např. nikl, paladium, platina). Obsah kyslíku musí být na výstupu z reaktoru nižší než 0,1 mg/l.
U zařízení s hořčíkovými anodami musí být brán zřetel na to, aby alkalita oběhové vody (pH) nepřesáhla maximální přípustnou hodnotu.
Elektrochemická ochranná zařízení je třeba umísťovat pokud možno do vratného potrubí (voda obohacená kyslíkem). Tato zařízení se doporučuje zabudovat, včetně zkratu (by-pas) tak, aby bylo možno provést výměnu anody bez přerušení provozu systému. Velikost anody a rychlost proudění vody reaktorem je nutno dimenzovat a seřídit tak, aby bylo docíleno v ustáleném stavu systému rovnováhy mezi množstvím eliminovaného a vnikajícího kyslíku. To platí pro všechny očekávané provozní stavy (léto a zima). Kalové usazeniny ze systému musí být zadrženy v reaktoru a intervaly jejich vypouštění je třeba přizpůsobit jejich vznikajícímu množství.

2.2.2.2 Chemická eliminace
Kyslík z celého systému je možno odstranit přidáváním chemikálií do oběhové vody. Pro účinnost chemických přísad je směrodatná jejich reakční schopnost a rychlost. Všechny chemické prostředky, které váží kyslík, se reakcí s kyslíkem vyčerpávají. Proto je třeba periodicky kontrolovat jejich koncentraci a v případě potřeby ji upravovat.

Hydrazin býval úspěšně používán. Jeho působením vznikaly nezávadné složky - dusík a voda. Z toxikologických důvodů se již prakticky nepoužívá.

Siřičitan sodný (Na₂SO₃) je jedním z nejznámějších prostředků pro chemickou eliminaci kyslíku. Jeho reakcí vzniká síran sodný. Sulfáty jsou však všeobecně nežádoucí, neboť mohou podporovat tvorbu koroze. Zcela nově jsou na trhu sloučeniny, jak např. askorbinová kyselina nebo methylethylketoxim. Látky, které vznikají na základě reakce s kyslíkem, jsou z "korozívního hlediska" neškodné. Rychlost reakce s kyslíkem je závislá na koncentraci kyslíku, koncentraci chemického přípravku, alkalitě a teplotě vody.

2.2.2.3 Fyzikální eliminace
Fyzikální odplynění vzniká buď snižováním tlaku v soustavě, nebo zvyšováním teploty soustavy. V prvním případě je část oběhové vody z otopného okruhu přečerpávána do tlakové nádoby. Pomocí magnetického ventilu je potom obsah tlakové nádoby přepouštěn do beztlaké (otevřené) nádoby, kde je tlak prudce snížen. Při tomto procesu se z otopné vody vylučují plyny, které následně unikají otevřeným přepadem z beztlaké nádoby do ovzduší. V druhém případě je využíváno fyzikálního jevu, při kterém se snižuje schopnost sycení vody plyny se zvyšující se teplotou. Obsah kyslíku je však i při 80°C ještě cca. 2,5 mg/l. K účinnému termickému odplynění dochází teprve tehdy, přivede-li se voda do varu. Vzhledem k této skutečnosti je u běžných teplovodních systémů termická eliminace plynu (kyslíku) nedostatečná.

2.2.3 Přídavky inhibitorů
Při používání inhibitorů je třeba zohlednit následující:

určit přesný vodní objem soustavy celý otopný systém beze zbytku vypustit celý otopný systém řádně vyplachovat (jednotlivé otopné okruhy, otopná tělesa) tak dlouho, až je voda čistá (kontrolovat vodu u jednotlivých těles). Je-li třeba, celý systém vyčistit. U komplexních a disperzních čistících prostředků může proces čištění trvat až tři týdny, u inhibitorových kyselin několik hodin. Následuje nutné důkladné vypláchnutí systému. Systém naplnit čerstvou vodou a inhibitor dávkovat podle pokynů výrobce nebo dodavatele. Po důkladném promísení (cca. po 1 až 2 týdnech) zkontrolovat koncentraci inhibitoru na dvou, pokud možno co nejdále od sebe vzdálených místech a je-li třeba, koncentraci upravit doplněním inhibitoru nebo zředěním vodou. Koncentraci inhibitoru každoročně kontrolovat. Přitom je třeba kontrolovat koncentraci prvků zabraňujících korozi (a ne pouze event. přídavných prvků). Je-li třeba, je nutno změřit alkalitu (pH), elektr. vodivost, tvrdost a koncentraci chloridů.

2.2.4. Plnění systému deionizovanou (demineralizovanou) vodou
Voda zbavená všech rozpuštěných solí (deionizovaná/demineralizovaná) má velice nízkou elektrickou vodivost (něco málo µS/cm), čímž jsou zpomaleny korosivní pochody. Rozpustnost plynů se však deionizací (demineralizací) vody nemění. To znamená, že kyslík jako "napadající" prvek je stále přítomný. Kromě toho nemá takto upravená voda žádnou tzv. akumulační kapacitu. Již malé procento kyselých příměsí (např. oxid uhličitý ze vzduchu) značně posouvá hodnotu pH, což podporuje korosivní pochody. Proto je nutné k deionizované (demineralizované) napouštěcí vodě dávkovat chemikálie upravující event. stabilizující pH hodnotu.

2.2.5. Mikroorganizmy
Mikroorganizmy se vyskytují i v uzavřených tepelných systémech. V případě otopných okruhů jsou vlivy mikrobiologických pochodů méně známé. V otopných okruzích s celkovým počtem zárodků větším než 10⁵ na 1 ml je často pozorováno vytváření slizu s následnou důlkovou korozí. Slizové usazeniny nebo zápach sirovodíku ("zkažená vejce") mohou být ukazatelem pokračující koroze způsobené mikroorganizmy.

Pro likvidaci mikroorganizmů bývají nejčastěji používány oxidační biocidy (na bázi chloru, bromu apod.), eventuelně neoxidační biocidy (organické sírové sloučeniny, čtyřmocné čpavkové soli atd.). Likvidace mikroorganizmů UV zářením je sice možná, ale v otopných systémech prakticky nepoužívaná. Nevýhodou UV je to, že jsou likvidovány pouze planktonické (plovoucí) mikroorganizmy, avšak ne mikroorganizmy přilnuté ke kovovým plochám. Při volbě biocidů je zapotřebí veliké opatrnosti a přizvání specialistů. Nasazení biocidů by mělo být spojeno s dezinfekčním čištěním otopného systému. Mikroorganizmy se stávají časem resistentní na použité prostředky, proto musí být biocidní program měněn.

2.3. Vyhodnocení navrhovaných postupů
Komise došla k závěru, že na základě dosažených zkušeností, by mělo být postupováno v pořadí:

oddělení systémů: je sice vhodné, ale ve většině případů těžko uskutečnitelné, protože i v okruzích s plastovými materiály se nacházejí kovové součásti odstranění kyslíku: buď ochrannými anodami nebo dávkováním chemikálií lze ohodnotit jako vhodné dávkování čistých inhibitorů: (bez antioxidačních prvků) je spojeno s nejistotami a riziky - proto se nedoporučuje

3. Projektování a instalace nových zařízení

3.1. Projektování a dimenzování
Během projektování je třeba zohledňovat:

vnikání kyslíku do otopné vody je nutno omezit na minimální množství expanzní nádoby a pojistné ventily musí být navrženy, vypočteny a umístěny ve smyslu platných norem na každém místě otopného systému by měl být minimální přetlak 30 kPa (u zařízení s nízkým přetlakem je třeba vypustit instalaci automatických odvzdušňovacích ventilů a odlučovačů vzduchu) používat pouze plastové materiály (potrubí podle DIN 4276) těsné proti kyslíkové difúzi; v opačném případě oddělit otopné okruhy, výměníky a potrubí z antikorozních materiálů (viz 2.2.1.) otopný systém musí být schopen úplného odvzdušnění a vypouštění otevřené expanzní nádoby je třeba umisťovat tak, aby přes ně byla zamezena cirkulace otopné vody (a tím obohacování této vody kyslíkem) vodní objem soustavy je nutno přesně určit (změřit) a vyznačit na štítku úpravu vody realizovat ve smyslu platných norem "úprava vody ..." otopné systémy, které musí být mrazuvzdorné, jsou v normálních případech plněny směsí surové vody a protimrazového prostředku. Koncentraci protimrazového prostředku je třeba určit podle návodu výrobce. Systémy, které musí být mrazuvzdorné pouze v průběhu stavby, je nutno před definitivním zprovozněním zcela vypustit, důkladně propláchnout a napustit čistou vodou.

Při dodržení výše uvedených bodů nejsou další preventivní opatření (např. instalace ochranných anodových zařízení nebo dávkování chemikálií) v normálních případech nutná.

3.2 Montáž a uvedení do provozu
Montáž musí být provedena odborně a čistě. Do systému nesmí vniknout žádné cizí látky, tuky atd. Opakované tlakové zkoušky a s tím spojené plnění a vypouštění systému během montáže podporuje korozní pochody a je proto třeba omezit je na nezbytné minimum. Před uvedením do provozuje třeba celý systém plnit vodou podle platné normy, je nutno po uvedení do provozu a dostatečném oběhu přezkoušet, zda jsou předepsané hodnoty dodrženy, eventuelně je korigovat. Obsahuje-li systém protimrazovou náplň, je nutné určit její koncentraci (viz 3.1. i).

4. Provoz a údržba

systém musí být stále důkladně odvzdušněn po doplnění systému vždy pozorně odvzdušnit u vody upravované podle ČSN je nutno hodnoty změřit vždy po doplňování systému, nebo jednou za rok. Koncentraci protimrazových přísad měřit minimálně jednou v roce. u systémů s dodatečnými ochrannými opatřeními postupovat podle bodů 2.2., 5 a 6. přednastavený tlak v tlakových expanzních nádobách kontrolovat minimálně jednou za rok

5. Chemická "snášenlivost"
Do systému přidané chemikálie (jako čistící a vyplachovací prostředky, inhibitory a jejich směsi, antioxidační prostředky, biocidy) musí být "snášenlivé" se všemi materiály použitými v systému (kovy, plasty, těsnění). Odolnost plastových potrubí proti použitým chemikáliím musí být doložena dlouhodobými testy. Výrobce potrubí musí vydat odpovídající záruky a prohlášení.

6. Smluvní postupy
Doporučuje se rekonstrukce a s nimi spojené odborné práce nechat provádět pouze prokazatelně odborným firmám. Pro kontrolu funkčnosti zařízení je třeba uzavřít servisní smlouvy.