Korrosjon og slitasje i varme- og kjøleanlegg

Korrosjon og slitasje i varme- og kjøleanlegg

Korrosjonsproblematikk i lukkede væskebårne varme- og kjøleanlegg skyldes i mange tilfeller at man har problemer med luft i anlegget. Luft består av 78,076 % nitrogen (N2), 20,945 % oksygen (O2) og 0,979 % andre gasser. Oksygen er den gassen i lufta som er hovedårsaken til korrosjonsproblemene. Men luft kan også medføre andre slitasjeproblemer som kavitasjon og redusert funksjon av trykkpumper.

Motta nyhetsbrev fra Samferdsel & Infrastruktur

Kronikk av Line Teigen Døssland (Sivilingeniør/Rådgiver Kiwa Teknologisk Institutt) og Knut Hauland (Prosjektleder varme- og kjøleanlegg Kiwa Norkjemi).

Andre årsaker til korrosjon og slitasje av væskebårne varme- og kjøleanlegg er tilstedeværelse av partikler, bakterier og annet biologisk materiale. I denne artikkelen kommer vi til å fokusere på luft og partikler.

Hva er korrosjon?

Korrosjon er en reaksjon mellom metall og omgivelsene. Vandig korrosjon er det man vanligvis snakker om i forhold til korrosjon i væskebårne varme- og kjøleanlegg. Vandig korrosjon krever normalt at man har tilstedeværelse av metall, vann (elektrolytt) og oksygen på samme sted til samme tid. Dette kan man se på som korrosjonstriangelet. For enkelte materialer, for eksempel sink (Zn) kan man likevel få korrosjon uten tilstedeværelse av oksygen, da kan det være andre oksiderende komponenter slik som for eksempel H+.

Eksempel på korrosjonsreaksjon for metalliske materialer, her vist for jern (Fe):

Anode: 2Fe → 2Fe2+ + 4e-
Katode: O2 + H2O+4e- → 4OH-O+ 4H+ + 4e- → 2H2O2H+ + 2e→ H2(g)
Totalreaksjon: Fe2+ + 2OH-= Fe(OH)2

Oksygen er den vanligste kilden til problemet når man ser på korrosjon av materialer som man kan forvente å finne i varme- og kjøleanlegg. De metalliske materialene man ofte benytter i varme- og kjøleanlegg er karbonstål, støpejern, rustfritt stål og kobberlegeringer. Karbonstål er et av de vanligste materialene å finne i lukkede væskebårne systemer. Og når dette korroderer dannes det først jernhydroksid (Fe(OH)2). Etter dette reagerer jernhydroksidet videre avhengig av tilgangen på oksygen. Reaksjonene for dette er vist under.

[factbox id="1"]

Filmene som dannes av magnetitt er normalt meget beskyttende og korrosjonsraten vil synke betraktelig når magnetitt er stabilt og man har begrenset tilgang på oksygen. I systemer med god tilgang på oksygen vil korrosjonsraten kunne opprettholdes høy over lengre tid, da man kun får en begrenset beskyttelse fra rust som normalt er voluminøst og dårlig knyttet til ståloverflaten.

Utvendig korrosjon er også et mulig problem, spesielt for kuldeanlegg hvor det kan dannes en film av kondens på overflaten. Dette kan forebygges og begrenses ved å benytte malte eller varmforsinkede deler.

Galvanisk korrosjon

Galvanisk korrosjon er en korrosjonsform som oppstår når man har sammenkobling av ulike materialer i samme elektrolytt. Denne korrosjonsformen fører til svært akselerert korrosjon av det minst edle materialet i sammenkoblingen.

Den viktigste måten å forebygge mot galvanisk korrosjon er å unngå sammenkobling av ulike metaller eller metaller som står langt fra hverandre i den galvaniske spenningsrekken.

I mange tilfeller er det ikke mulig å unngå direkte sammenkobling av ulike materialer. Da er det spesielt viktig å unngå at det er oksygen i anleggene. På denne måten kan man i tillegg til å forebygge generell korrosjon redusere galvanisk korrosjon.

Tildekkingskorrosjon / spaltkorrosjon

Hvis man har mye partikler og urenheter i væsken som flyter gjennom slike anlegg kan man ved lave væskehastigheter få problemer med sedimentering. Sedimenter som legger seg i bunnen av rørene vil kunne gi lokale korrosjonsformer som ofte omtales som spaltkorrosjon eller tildekkingskorrosjon.

Spaltkorrosjon er en lokal korrosjonsform som kjennetegnes ved at den oppstår i trange spalter og tildekkede områder. For at spaltkorrosjon skal kunne oppstå så må man normalt sett ha små volum av stillestående løsninger og lokalt lav konsentrasjon av oksygen inne i spaltene. Dette er en korrosjonsform som spesielt kan medføre problemer for passive metaller, f.eks. aluminium og rustfritt stål.

[factbox id="2"]

For å unngå slike problemer er det viktig å ha god filtrering av væsken før den fylles inn på anlegget og hele tiden ha filtrering av noe av væsken som resirkuleres.

Slitasje

I tillegg til korrosjon er slitasjevirkning som følge av partikler, gjenværende luft og sedimenter en vanlig årsak til problemer med driften av varme og kjøleanlegg. Dette kan blant annet være slitasje som følge av erosjon, kavitasjon og abrasive effekter som følge av partikler. Man kan blant annet få problemer med slitasje om det blir liggende igjen spon fra saging og boring og andre partikler i rørene etter at anlegget er sammenstilt.

Hvilke problemer kan oppstå knyttet til korrosjon og slitasje?

Korrosjon og slitasje i varme og kjøleanlegg kan i ytterste konsekvens føre til lekkasje og havari av komponenter i anleggene. I tillegg til dette vil korrosjon føre til at anleggene yter med redusert effekt.

Hva kan/må gjøres for å utbedre når skaden har oppstått?

Hvis man ved inspeksjoner og overvåking av anlegget får indikasjoner på at man har korrosjon i anlegget er det på tide å gjøre utbedrende tiltak.

Først må man forsøke å danne seg et bilde av hvor alvorlig korrosjonsproblematikken er. Dette kan blant annet inkludere vannanalyser, ultralydmålinger for å måle rørenes veggtykkelse og visuell inspeksjon med inspeksjonskamera. I en del tilfeller kan det lønne seg å ta ut enkelte prøvestykker fra anlegget for å undersøke om man har lokale korrosjonsproblemer. I tillegg til dette vil en vurdering av hvilke materialer som er i anlegget og materialenes sammenkobling være relevant.

Når man har fått dannet seg et bilde av hvor alvorlig skaden er så kan man vurdere hvilke tiltak som er nødvendige. Er det nødvendig å bytte ut noen komponenter? Må hele anlegget byttes ut? Vil installering av vannbehandlingsanlegg redusere fremtidige problemer? Er det lekkasjer som må tettes?

Hvordan forebygge korrosjon?

For å unngå korrosjon er det blant annet viktig å redusere tilstedeværelsen av oksygen i systemene. I tillegg til dette er pH-stabilisering og forebygging av sedimentering viktige faktorer for å forebygge korrosjon. Tilsats av inhibitorer bør også vurderes.

Fjerning av oksygen kan gjøres på flere måter. En metode som kan benyttes til dette er avluftning enten mekanisk eller kjemisk. Hvis man gjør mekanisk avluftning kan dette gjøres på flere ulike måter. Eksempler på mekaniske metoder er bruk av mikrobobleutskiller, vakuumavlufter og luftepotter som er åpne under tømming og påfylling.

Det finnes en del ulike kommersielt tilgjengelig vannbehandlingsmetoder. Vannbehandlingsmetoder som forsøker å kombinere pH-stabilisering, fjerning av luft og oksygen og forebygging av sedimenter inkluderer EnvaMatic, Niprox og Elysator. Disse anleggene har noen ulike virkemåter og noen ulike fordeler og ulemper. Man må også vurdere egnetheten til de ulike vannbehandlingsanleggene i forhold til om væskemediet i varme- og kjølekretsen er tilsatt noe mer enn kun vann, for eksempel glykol eller etanol.

FORNYBAR ENERGI/20. juli 2018

Sporveien åpner for egen strøm ved verkstedene

Microgrid er en åpning mot en ny verden i energiforsyning, der en virksomhet helt eller delvis kan driftes på egenprodusert strøm. Masterstudent Christian Olsen Rendall har undersøkt lønnsomheten i dette ved en installering på Ryen verksted. Les hele saken

JERNBANE/19. juli 2018

Ber Jernbanedirektoratet vurdere forbedringsmuligheter for Kongsvingerbanen

– Kongsvingerbanen spiller en viktig rolle for mange ulike deler av jernbanen nordøst for Oslo. For titusenvis av reisende er den primært en kjærkommen pendlerstrekning for stor-Oslo. Samtidig er den en viktig kobling for jernbanen mellom Norge og Sverige, hvor vi har sett stor trafikkvekst på persontogene mellom Oslo og Stockholm. Også næringslivet setter pris på strekningen, siden godstogene mellom Sør-Norge og Nord-Norge kjører på denne banen på sin tur via Sverige. Denne mangfoldige suksessen gjør at kapasiteten på jernbanestrekningen er i ferd med å bli sprengt. Derfor starter vi nå arbeidet med å se på løsninger for hvordan Kongsvingerbanen kan utvikles for å løse fremtidens transportbehov enda bedre, sier samferdselsminister Ketil Solvik-Olsen. Les hele saken

BANE/17. juli 2018

Flere avganger og bedre mobildekning på Østfoldbanen

– Vi har full forståelse for pendlernes frustrasjon over overfylte tog på mange av avgangene på Østfoldbanen. Derfor har hele jernbanefamilien satt seg ned for å bedre situasjonen. Store investeringer i ny infrastruktur vil gi et betydelig forbedring i tilbudet om noen år, men vi igangsetter nå også tiltak som raskere vil bidra til å lette presset på lokaltogene og som gir et bedre tilbud i rushtiden, sier samferdselsminister Ketil Solvik-Olsen. Les hele saken

Til toppen