Bevezetés

A rézből készült vízcsövek háztartási és ipari vízrendszerekben történő alkalmazásának hosszú és sikeres múltja van. Ritka esetekben előfordulhat azonban, hogy a víz tulajdonságai károsan befolyásolják a réz teljesítményét.

Az iparágban nagy aggodalmat váltott ki az a jelenség, amit úgy érzékeltek, hogy megnőtt a réztartályokkal kapcsolatos meghibásodások száma. Ezért többek között a rozettakorróziót okolták – ezt a jelenséget az 1980-as években fedezték fel bizonyos vízellátó rendszerekben.

A jelen ismertetőben áttekintést adunk erről a helyzetről.

Háttérinformációk

A réz nemesfém; ez azt jelenti, hogy amikor egy elektrolitikus cella részévé válik, akkor a másik fém fogy el, miközben ő maga nem változik. Ez a helyzet általában előfordul a központi fűtési rendszerekben ahol a túl nagy mennyiségű folyasztószer, kombinálva az elégtelen átmosással a réz feloldódásához vezet; és a réz végül kiválik a lágyacél radiátorok felületére, és később annak meghibásodását okozza.

A hálózati víz közvetlenül ritkán és más mechanizmussal támadja meg a rezet. A rézkorrózió legfontosabb tényezője az oldott oxigén. Minél nagyobb a hőmérséklet, a víz annál kevesebb oxigént tud oldott állapotban tartani, tehát a hideg víz jobban korrodálja a rezet, mint a forró.

Amikor a réz először kerül kapcsolatba a levegőt tartalmazó vízzel, kismértékű, egyenletes általános korrózió megy végbe, általában rézoxid keletkezik, amely védőréteget képez a fém felületén, és megakadályozza a további korróziót. Bizonyos vizekben azonban a réz további lassú feloldódása folytatódik, és az épületgépészeti rendszerek rézszerelvényein zöld foltok keletkeznek. Más esetekben kis helyre koncentrálódó lyukkorrózió következhet be, ami egészen rövid üzemidő után tűszerű lyukak kialakulásához vezet.

A háztartási környezetben használt vizek összetétele jelentősen eltérhet egymástól. A folyókból, tavakból vagy víztározókból származó felszíni vizeket a csapadékvíz tartja fenn, amelyben a legfontosabb oldott összetevő a széndioxid. A víz végső összetétele függ a vízgyűjtő terület talajának összetételétől is. Ha a vízgyűjtő terület lényegében oldhatatlan, akkor a víz lágy lesz. Ha jelentős mennyiségű bomló növényzet van a területen, vagy ha a víz tőzegrétegen halad át, akkor savassága megnő. Ezzel ellentétben, a mészkövön áthaladó víz valószínűleg nagyon kemény lesz.

Azok a vizek okozzák a legnagyobb sebességű korróziót, amelyek kutakból és forrásokból származnak. Ezek a vizek általában lágyak és oldott széndioxidot tartalmaznak. Az ilyen vizeket „rézoldó” vizeknek nevezik. Itt kevésbé fontos az oldott oxigén szerepe, és akkor a legnagyobb a korróziós sebesség, amikor a vizet felmelegítik.

Bár az Európai Unió előírásaiban meghatározott rézkoncentrációt meghaladó vezetékes vizet nem tekintik mérgezőnek, ha a rézkoncentráció meghaladja a 3 mg/l-es határértéket, akkor a víz kezd élvezhetetlenné válni.

Lyukkorrózió

A réz lyukkorrózióját három csoportba oszthatjuk.

1-es típusú lyukkorrózió

Ezt a korróziót eléggé széles, kis mélységű lyukak jellemzik, amelyek általában rézoxidot és rézkloridot tartalmaznak kalcium-karbonát és bázikus réz-karbonát halmok alatt. Ezeket a lyukakat az különbözteti meg a forrasztásnál alkalmazott folyasztószer által okozott lyukaktól, hogy véletlenszerűen fordulnak elő.

A hőmérséklet jelentős tényező; a korrózió nagyobb valószínűséggel következik be hideg és langyos vízben, mint forró vízben. Leggyakrabban fúrt kutakból származó vizekben, vagy flokkulálószerekkel kezelt vízben fordul elő.

A víz teljes keménysége gyakran meghaladja a 100 mg/l-t, és általában nagyobb, mint 150 mg/l, de korrózió lágyabb vizekben is előfordulhat. Az a vélemény alakult ki, hogy felszínről származó vizekben a nagyon kis mennyiségben jelen levő szerves anyagok, pl. polifenolok gátolják a korróziónak ezt a fajtáját.

Az 1-es típusú lyukkorróziót gátolni (inhibeálni) kell; ezt a korróziót régebben a csőhúzási folyamat után a csőben visszamaradó szénréteg okozta. A koptató hatású tisztítási módszerek modern alkalmazása minimálissá csökkentette a problémát, és általános az egyetértés abban, hogy a lyukkorrózió kialakulásában a víz agresszivitása jelenti a központi tényezőt. Például az oldott oxigén és az oldott széndioxid nyilvánvalóan részt vesz a lyukképződési folyamatban és a lyukkorróziót okozó vizek általában kloridot is tartalmaznak.

2-es típusú lyukkorrózió

Ezt a korróziót kis keresztmetszetű, keskeny/mély lyukak jellemzik, amelyek nagyon kemény réz-oxiddal vannak tele kis halmok alatt; ezek a halmok is rézoxidból vannak, de bázikus rézszulfátot is tartalmaznak.

Ez a fajta korrózió lágy vizekben, 60 oC fölötti hőmérsékleten következik be és úgy tűnik, hogy lassabban megy végbe, mint az 1-es típusú lyukkorrózió. A bikarbonát/szulfát arány gyakran 1-nél kisebb, a pH pedig 7,6-nél alacsonyabb. Az az általános vélemény, hogy a mangán jelenléte hozzájárul az ilyen korrózió kialakulásához.

3-as típusú lyukkorrózió

Ezt a korróziót egy kéreg alatt levő szivacsszerű lyukak jellemzik. Ez a korróziótípus ma is komoly kutatások tárgya.

Kiválasztott anyagminőség

Kifejtették azt a véleményt, hogy azok a vizek, amelyek néha a réz vízelosztó hálózat gyors korróziójához vezethetnek, ugyanolyan korrozívak lehetnek a hengeres réztartályok esetében is. Alaposabb vizsgálat után azonban kiderül, hogy a nagyon kis számú meghibásodás látszólag nem ad okot arra, hogy a víz jellege miatt robosztusabb berendezésekre legyen szükség.

Valószínűbb, hogy azért használnak nagyobb igénybevételre tervezett tartályokat, mert a fő városközpontokban levő sok magas épületben nagy víznyomásra van szükség.

Alumínium anódok

Egy réztartály vagy hengeres tartály élettartama annak az oxidrétegnek a jellegétől függ, amely a fém felületén kialakul annak első üzembehelyezésekor. A réz felületén általában egy olyan vékony oxidréteg alakul ki, amely akármeddig megvédi a felületet a korróziótól, de olyan vizekben, ahol lyukkorrózió bekövetkezhet, néha egy kissé eltérő jellegű réteg alakul ki, amely később leszakad és lehetővé teszi a lyukkorróziót.

Ugyanúgy, mint a lágyacél, az alumínium is kevésbé nemes fém, mint a réz, és a hatvanas évek végén azt találták, hogy egy alumínium anód behelyezése a hengeres réztartályba hatékonyan megakadályozza az 1-es típusú lyukkorróziót. Az anód funkciója az, hogy az anód korrodálódjon elsőnek, amíg egyenletesen vastag oxidréteg épül fel a réz felületén. Az ilyen védőanódok alkalmazását beépítették a brit szabványba és alkalmazása rövidesen általánossá válik.

Azokra a vizekre irányuló kutatások, amelyekről ismert, hogy elősegítik az 1-es típusú lyukkorróziót, azt mutatták, hogy a legjobb eredmények akkor érhetők el, amikor a réz és az alumínium érintkezési pontja a víztől jól elszigetelt helyen van; ez megakadályozza a korai korróziót azon a ponton, ahol a legerősebb az elektrokémiai áram. Az anód széle és a tartály közötti optimális távolságot is tartani kell. A legtöbb esetben csak arra volt szükség, hogy az anód ép maradjon kb. 3 hónapig ahhoz, hogy betöltse feladatát.

A problémák, két módon jelennek meg, amelyek közös okra vezethetők vissza. A rossz minőségű szigetelés a csatlakozási pontnál az anód korai leválását eredményezi; ilyenkor az anód leesik a tartály fenekére, ahol jelentős mennyiségű, oxidból álló iszap felhalmozódását eredményezi. Normál esetben ez az oxidtörmelék az anód széleinél keletkezik, és azt a tartályon átáramló víz magával viszi. Ahol azonban az iszap keletkezik, a lerakódás alatt korrózió indul meg a hengeres tartály alján az oxigéntelítettségben mutatkozó különbség miatt. Ez gyors meghibásodáshoz vezet. Ha a meghibásodás nem ilyen módon következik be, akkor a megfelelő helyzetben levő anód hiánya lehetővé teszi a korróziót azzal a mechanizmussal, amelynek megakadályozására az anódot eredetileg beépítették.

Rozetta korrózió

A jelenséget azért nevezték el így, mert a korrodált réz felületén jellegzetes, virágsziromra emlékeztető bemaródások jelennek meg. Kétségtelen, hogy számos esetben nagyon eltúlozzák a rozettakorróziónak tulajdonított korróziót. A legtöbb esetben, amikor meghibásodnak, a tartályokat leselejtezik anélkül, hogy megvizsgálnák belső felületüket. Csak olyan eseteket jelentettek a rozetta korrózióra, amelyek a hengeres tartályokkal voltak kapcsolatosak.

A kutatás tovább folyik, de ismert, hogy olyan tényezők járulnak hozzá a bekövetkezéséhez, mint a nitrát és az alumínium anód jelenléte. Arra is vannak bizonyítékok, hogy a rozettakorrózió gyakoribb, ha az alumínium anóddal ellátott réztartályt hosszú ideig állni hagyják vízzel teli állapotban, mielőtt használatba vennék. Ilyen esetekben a rézedény korróziója a tartály alján, az anód alatti területen következik be.

Az ország bizonyos részein a nitrát koncentrációja jelentősen megemelkedett az elmúlt néhány évben. Ennek valószínűleg az az oka, hogy a nitrát tartalmú műtrágyák beszivárogtak a víztároló rétegekbe, amelyekből a vezetékes víz, vagy annak egy része származik. Továbbra sem bizonyított azonban, hogy ez lenne a legfontosabb tényező, amely felelős a rozettakorrózió látszólagos növekedéséért.

Jövőbeli teendők

A tartályok áttervezhetők úgy, hogy csökkenjenek azok a területek, ahol kicsi a hidegebb (30 oC alatti hőmérsékletű) víz turbulenciája, ami néha a vízben levő sók és más anyagok felhalmozódásához vezet a tartály alján. Ez segíthet megakadályozni számos korai meghibásodást, amelyek az 1-es típusú lyukkorrózió, vagy – az alumínium anód elvesztését követően – a rozettakorrózió miatt következnek be.

A rendszereket specifikáló és az azokat megépítő szakemberek saját maguk is tehetnek ésszerű lépéseket úgy, hogy csak a feladathoz megfelelően méretezett egységeket építenek be, így megoldható, hogy ne tartózkodjon hosszú ideig nagy térfogatú, fel nem használt víz a tartályban. Az ország olyan régióiban, ahol a lyukkorrózió miatti meghibásodás ismert probléma, a végfelhasználókat arra kell ösztönözni, hogy rendszeresen engedjék le teljesen tartályaikat, hogy megakadályozzák a fent leírt üledékfelhalmozódást; ez segít mind az 1-es típusú, mind pedig a rozetta típusú korrózió csökkentésében. Ez a feltöltött, de nem használt tartályokra is vonatkozik, különösen azokra, amelyek új, de még nem lakott épületekben találhatók.