W tym artykule
Inhibitor korozji to związek chemiczny dozowany do wody w małym stężeniu, który tworzy na metalu warstwę ochronną albo usuwa z wody czynnik powodujący korozję, i dzięki temu spowalnia niszczenie instalacji kilkukrotnie lub kilkunastokrotnie. Dzieli się je według mechanizmu na anodowe, katodowe i adsorpcyjne (mieszane) oraz według zastosowania na preparaty do instalacji grzewczych, parowych, chłodniczych i do wody pitnej. Inhibitor nie naprawia skorodowanej instalacji i działa tylko wtedy, gdy jest stale obecny w wymaganym stężeniu, dlatego dobiera się go do analizy wody i materiałów instalacji, a dozowanie kontroluje pomiarami.
W skrócie
- Korozja w instalacji wodnej jest procesem elektrochemicznym: na anodzie metal rozpuszcza się, na katodzie redukuje się tlen; inhibitor blokuje jedną z tych reakcji albo obie
- Anodowe (azotyny, molibdeniany, ortofosforany, krzemiany) tworzą warstwę pasywną, ale niedodozowane przyspieszają korozję wżerową; katodowe (sole cynku, polifosforany) są bezpieczniejsze przy niedoborze, lecz słabsze; adsorpcyjne (aminy, azole) osłaniają metal filmem organicznym
- Do kotłów parowych stosuje się pochłaniacze tlenu (np. siarczyn sodu) i lotne aminy chroniące rurociągi kondensatu; do obiegów chłodniczych mieszanki fosforanowo-cynkowe z azolami dla miedzi; do wody pitnej wyłącznie preparaty z atestem higienicznym
- W zamkniętych instalacjach grzewczych wytyczne VDI 2035 zalecają pH 8,2-10 dla stali i do 8,5 przy elementach aluminiowych oraz niską przewodność; inhibitor uzupełnia te warunki, nie zastępuje ich
- Skuteczność zależy od czystej powierzchni, stałego stężenia i kontroli: pomiar stężenia inhibitora, pH, przewodności, żelaza i miedzi w wodzie obiegowej
Dlaczego instalacje wodne korodują
Korozja stali w wodzie jest reakcją elektrochemiczną między metalem a wodą jako elektrolitem. Na anodzie żelazo przechodzi do roztworu jako jony, na katodzie tlen rozpuszczony w wodzie jest redukowany; produktem są tlenki i wodorotlenki żelaza, czyli rdza. Szybkość tego procesu zwiększają:
- tlen i dwutlenek węgla rozpuszczone w wodzie, dostające się z uzupełnianiem wody, przez naczynia otwarte i nieszczelności
- niskie pH, chlorki i siarczany, które niszczą warstwy ochronne i sprzyjają wżerom
- wysoka temperatura i duża prędkość przepływu (korozja erozyjna) albo zastój (korozja pod osadami)
- połączenia różnych metali, np. stali i miedzi, tworzące ogniwa galwaniczne
- biofilm i bakterie redukujące siarczany, które powodują korozję mikrobiologiczną w obiegach chłodniczych
Skutkiem są nie tylko przecieki. Produkty korozji krążą w wodzie, osadzają się w wymiennikach i na dnie kotła, obniżają wydajność wymiany ciepła i zatykają armaturę. Pod osadem powstają kolejne ogniska, więc korozja przyspiesza sama siebie. W kotle parowym wżery tlenowe potrafią przebić ściankę rury w ciągu jednego sezonu.
Jak działa inhibitor korozji
Inhibitor działa na jeden z trzech sposobów: tworzy na powierzchni metalu cienką, szczelną warstwę tlenków lub soli (pasywacja), przylega do metalu jako film organiczny odgradzający go od wody (adsorpcja) albo usuwa z wody czynnik korozyjny, najczęściej tlen (pochłaniacze tlenu). Warstwa ochronna zużywa się i jest przerywana przez przepływ, dlatego inhibitor musi być obecny w wodzie stale, w stężeniu podanym przez producenta. Preparat dobiera się do materiałów instalacji: stal czarna, stal ocynkowana, miedź, mosiądz i aluminium wymagają innych składników, a mieszanka do układu z kilkoma metalami zawiera kilka substancji naraz.
Rodzaje inhibitorów korozji według mechanizmu
- Anodowe (pasywujące): azotyny, molibdeniany, ortofosforany i krzemiany tworzą warstwę tlenków na anodzie i blokują roztwarzanie metalu. Przy zbyt małym stężeniu chronią tylko część powierzchni i przyspieszają korozję wżerową, dlatego wymagają stałej kontroli dawki
- Katodowe: sole cynku, polifosforany i węglany wapnia wytrącają osad na katodzie i hamują redukcję tlenu. Są słabsze od anodowych, ale bezpieczne przy niedoborze; polifosforany rozkładają się w wysokiej temperaturze
- Adsorpcyjne (mieszane, organiczne): aminy, azole (benzotriazol, tolilotriazol) i fosfoniany przylegają do metalu i tworzą film, który izoluje go od wody. Wymagają czystej powierzchni; azole są konieczne przy miedzi i mosiądzu
- Pochłaniacze tlenu: siarczyn sodu i związki organiczne (np. DEHA, kwas askorbinowy) wiążą tlen rozpuszczony w wodzie kotłowej. Dawkę ustala się do zawartości tlenu po odgazowaniu, bo nadmiar podnosi zasolenie
- Lotne (aminy neutralizujące i filmujące): morfolina, cykloheksyloamina i aminy filmujące przechodzą z parą do kondensatu i chronią rurociągi kondensatu. W parze mającej kontakt z żywnością wolno stosować tylko preparaty z odpowiednim dopuszczeniem
Inhibitory korozji według rodzaju instalacji
Instalacje grzewcze zamknięte
W zamkniętym obiegu centralnego ogrzewania tlen dostaje się głównie z wodą uzupełniającą, więc podstawą ochrony jest woda zmiękczona lub zdemineralizowana, szczelny układ i właściwe pH. Wytyczne VDI 2035 zalecają pH 8,2-10 dla instalacji stalowych i do 8,5, gdy w układzie jest aluminium. Inhibitor do CO to zwykle mieszanka molibdenianowo-azolowa lub fosforanowa z buforem pH, dozowana jednorazowo po napełnieniu i uzupełniana po każdym spuszczeniu wody. Kontrola raz w sezonie: stężenie inhibitora testem producenta, pH, przewodność i zawartość żelaza.
Kotły parowe i sieci kondensatu
W kotle parowym największym wrogiem jest tlen: nawet 0,02 mg/l tlenu w wodzie zasilającej wystarcza do korozji wżerowej rur. Dlatego woda jest odgazowywana termicznie, a resztę tlenu wiąże pochłaniacz dozowany w sposób ciągły. Rurociągi kondensatu niszczy dwutlenek węgla uwalniany z wodorowęglanów, który tworzy w kondensacie kwas węglowy; chronią je lotne aminy neutralizujące i filmujące, przechodzące z parą do kondensatu. Wymagania dla wody zasilającej i kotłowej opisuje norma PN-EN 12953-10, a producent kotła podaje wartości graniczne w dokumentacji.
Obiegi chłodnicze i woda lodowa
W obiegach otwartych i półotwartych woda odparowuje, a sole się zatężają, więc do korozji dochodzą kamień i mikroorganizmy. Program kondycjonowania łączy inhibitor korozji (fosforany, cynk, azole do miedzi), antyskalant przeciw osadom i biocyd przeciw biofilmowi, a dozowanie steruje się od przewodności i odsalania. W realizacji z 2021 r. w zakładzie w Bilczy KLARSAN przygotował wodę wodociągową do półotwartego układu wody lodowej: filtracja mechaniczna, zmiękczanie w układzie dwukolumnowym Twin Alternating oraz dozowanie inhibitora korozji i biocydu, dla przepływów 2 i 3 m³/h. W innym zakładzie dwa przemysłowe zmiękczacze pracujące całą dobę i układ dozowania inhibitorów oraz biocydów chronią obieg chłodniczy o wydajności 2 m³/h.
Instalacje wody pitnej i użytkowej
W wodzie przeznaczonej do spożycia wolno stosować wyłącznie preparaty dopuszczone do kontaktu z wodą pitną, z atestem higienicznym, najczęściej na bazie ortofosforanów lub krzemianów, w dawkach określonych w dopuszczeniu. Ich zadaniem jest ochrona rur stalowych i ocynkowanych oraz ograniczenie wypłukiwania metali, na przykład ołowiu ze starych instalacji. Dozowanie odbywa się proporcjonalnie do przepływu, przez pompę dozującą sterowaną wodomierzem impulsowym.
Jak dobrać i dozować inhibitor korozji
Dobór zaczyna się od analizy wody i inwentaryzacji materiałów, a nie od katalogu preparatów. Potrzebne są:
- analiza wody uzupełniającej i obiegowej: pH, przewodność, twardość, zasadowość, chlorki, siarczany, tlen, żelazo, miedź
- materiały instalacji i wymienników: stal czarna, ocynk, miedź, mosiądz, aluminium, tworzywa
- rodzaj obiegu: zamknięty, półotwarty, otwarty; temperatura i ciśnienie pracy; wielkość uzupełniania i odsalania
- istniejące osady i produkty korozji, bo inhibitor działa na czystej powierzchni: skorodowaną instalację najpierw się płucze i czyści chemicznie
- ograniczenia: kontakt z żywnością, odprowadzanie odsolin do kanalizacji, zgodność z innymi preparatami (biocyd, antyskalant)
Dozowanie prowadzi się pompą dozującą w zestawie dozującym ze zbiornikiem preparatu i sterowaniem od wodomierza impulsowego lub czujnika, tak żeby stężenie było stałe niezależnie od uzupełniania. Niedodozowanie inhibitora anodowego jest groźniejsze niż jego brak, bo koncentruje korozję w nielicznych wżerach. Kontrola: stężenie inhibitora zestawem testowym producenta, pH i przewodność co tydzień w obiegach otwartych, co sezon w zamkniętych; roczny bilans żelaza w wodzie obiegowej pokazuje, czy ochrona działa.
Najczęstsze pytania o inhibitory korozji
Czy inhibitor korozji usuwa istniejącą rdzę?
Nie. Inhibitor zapobiega korozji i spowalnia jej postęp, ale nie odbudowuje ścianek. Skorodowaną lub zakamienioną instalację najpierw płucze się i czyści chemicznie, naprawia uszkodzenia, a dopiero potem wprowadza ochronę.
Czy inhibitor zastąpi zmiękczanie wody?
Nie. Inhibitor korozji nie usuwa twardości, a kamień kotłowy sam wywołuje korozję pod osadami. W kotłowniach i obiegach chłodniczych zmiękczanie lub demineralizacja są podstawą, a inhibitor i antyskalant uzupełniają ochronę.
Czy inhibitory korozji są bezpieczne dla wody pitnej?
Tylko preparaty dopuszczone do kontaktu z wodą przeznaczoną do spożycia, z atestem higienicznym i w dawkach z dopuszczenia. Preparatów przemysłowych, np. z azotynami lub molibdenianami, nie wolno dozować do wody pitnej.
Ile kosztuje ochrona instalacji inhibitorem?
Koszt zależy od wielkości obiegu i uzupełniania wody, rodzaju preparatu, sposobu dozowania (ręczne, pompa dozująca ze sterowaniem) i zakresu kontroli. Program dla obiegu chłodniczego z inhibitorem, antyskalantem i biocydem wycenia się po analizie wody i bilansie obiegu.
Dobór inhibitora korozji do instalacji
Wykonujemy analizę wody uzupełniającej i obiegowej, oceniamy materiały i stan instalacji, dobieramy preparat ze środków chemicznych do wody przemysłowej razem z zestawem dozującym, a następnie prowadzimy serwis z kontrolą stężeń. Powiązane tematy: biocydy, antyskalanty, parametry wody kotłowej i biofilm w obiegach chłodniczych. Dane obiegu możesz przekazać przez stronę o przemysłowych stacjach uzdatniania wody.
