Korozja kontaktowa – podstawy teoretyczne
Korozja metali jest najbardziej niebezpieczna, gdy ma charakter elektrochemiczny. Oznacza to, że na powierzchni metalu kontaktującego się z roztworem wodnym powstaje ogniwo i zaczyna przepływać prąd. Powoduje to, że cząstki metalu zyskują ładunek i przez to odrywają się od powierzchni – efektem tego jest jej uszkadzanie.
Przykładem korozji elektrochemicznej, która pojawia się w instalacjach wodnych lub grzewczych, jest korozja kontaktowa. Jest to zjawisko zachodzące na styku dwóch metali, jeśli różnica ich potencjałów elektrycznych jest większa niż 0,27 V (wg niektórych źródeł 0,25 V).
Potencjał elektryczny jest to wielkość, która opisuje zdolność do oddziaływania elektrycznego danego pierwiastka – a więc zdolność do wchodzenia w reakcje chemiczne. Im niższa jest to wartość, tym większa ta zdolność. Wartości potencjałów elektrycznych metali są odnoszone do wodoru i są zestawione w tzw. szeregu napięciowym metali.
Tabela 1. Szereg napięciowy (elektrochemiczny) metali
| metal | lit | potas | wapń | sód | magnez | glin | cynk |
| potencjał [V] | -3,00 | -2,92 | -2,84 | -2,71 | -2,38 | -1,66 | -0,76 |
| metal | chrom | żelazo | nikiel | cyna | ołów | wodór | miedź |
| potencjał [V] | -0,71 | -0,44 | -0,24 | -0,14 | -0,13 | 0,00 | +0,37 |
| metal | srebro | pallad | iryd | platyna | złoto |
| potencjał [V] | +0,80 | +0,85 | +1,15 | +1,20 | +1,4 |
Metale wyróżnione są używane powszechnie w praktyce instalacyjnej. Można łatwo określić, które połączenia będą powodowały powstawanie ognisk korozji kontaktowej. Korozja kontaktowa spowoduje zniszczenie metali mniej szlachetnych, tzn. o niższym potencjale elektrycznym. Na metalu bardziej szlachetnym wytworzy się warstewka metalu nieszlachetnego.
Tabela 2. Wrażliwość połączeń
| połączenie | różnica potencjałów | metal ulegający uszkodzeniu |
| żelazo - miedź (stal - miedź) | 0,81 | stal |
| żelazo - glin (stal - aluminium) | 1,22 | aluminium |
| miedź - glin (miedź - aluminium) | 2,03 | aluminium |
Z tabeli wynika, że chociaż wszystkie połączenia spowodują korozję kontaktową, najbardziej niebezpieczne jest połączenie miedzi z aluminium (np. grzewczej instalacji miedzianej z grzejnikami aluminiowymi).
Kiedy dochodzi do korozji kontaktowej
Korozja kontaktowa pojawia się, jak było powiedziane, na styku metali. Jak może dojść do powstania styku metali?
- bezpośrednie połączenie dwóch metali (bez przekładki);
- przepływ jonów metalu szlachetniejszego do rury z metalu mniej szlachetnego (ma to miejsce szczególnie w instalacjach miedzianych, ponieważ dopóki na powierzchni miedzia- nej rury nie wytworzą się tlenki ochronne, miedź jest wymywana ze ścianek rury).
Ważnym elementem warunkującym korozję kontaktową jest skład wody. Woda zupełnie czysta (odmineralizowana) nie będzie powodowała żadnych zjawisk elektrochemicznych, ponieważ nie będzie zawierała ładunków (jonów). Choć zawartość jonów w „zwykłej” wodzie wystarcza do zainicjowania procesów korozyjnych, wodę określa się jako korozyjną, kiedy ma następujący skład:
Tabela. 3. Parametry wody korozyjnej w porównaniu z parametrami wody pitnej
| parametr, jednostka | wartość dla wody korozyjnej | wartość dopuszczalna dla wody pitnej |
| odczyn pH | <7 | 6,5 - 9,5 |
| stężenie jonów amonowych (NH4+) mg/litr | >0,5 | 0,5 1,5 * |
| stężenie jonów chlorkowych (Cl-) mg/litr | >30 | 250 |
| suma stężeń jonów chlorkowych i siarczanowych (Cl- + SO42-) mg/litr | >50 | 500 |
*dla niechlorowanych wód podziemnych
Dodatkowo, czynnikiem znacznie zwiększającym korozję jest temperatura wody – dlatego na korozję bardziej są narażone instalacje wody ciepłej i instalacje grzewcze. Jeśli więc nie zastosuje się środków ostrożności, można doprowadzić do korozji kontaktowej w następujących sytuacjach:
- łącząc rurę stalową z miedzianą;
- łącząc rurę stalową lub miedzianą z rurą warstwową PE-ALU-PE (wewnętrzna warstwa z aluminium);
- łącząc grzejniki aluminiowe z instalacją miedzianą.
Zapobieganie korozji kontaktowej
Korozji kontaktowej można zapobiegać na trzy sposoby:
- stosując przekładki dielektryczne;
- zachowując odpowiedni kierunek przepływu;
- stosując inhibitory korozji – substancje zapobiegające korozji.
Przekładki dielektryczne – izolacyjne (najczęściej fabrycznie wmontowane w specjalne łączniki zaciskowe – mogą to też być taśmy teflonowe) rozwiązują problem korozji kontaktowej przy łączeniu rur PEX z innymi rurami. Warstwa aluminium jest bowiem zabezpieczona przed korozją dzięki temu, że znajduje się między dwoma warstwami polietylenu – z innymi rurami kontaktuje się tylko końcówka, wyprowadzona spod warstw, by ułatwić łączenie.
Reguła przepływu mówi, że woda powinna przepływać tylko w jednym kierunku – od metalu mniej szlachetnego do bardziej szlachetnego: od rury stalowej do rury miedzianej.
Reguła ta nie zabezpiecza jednak przed korozją miejscową w wodach, które są korozyjne wobec stali ocynkowanej. Produkty korozji żelaza, płynąc zgodnie z regułą przepływu do rur miedzianych mogą spowodować ich miejscową korozję. W tej sytuacji nie można łączyć rur miedzianych z rurami ze stali ocynkowanej.
Inhibitory korozji mają zastosowanie głównie w instalacji grzewczej. Są to preparaty, które dodane do wody w niewielkich ilościach pozbawiają ją właściwości korozyjnych. W instalacji grzewczej najlepiej zastosować środek na bazie polifosforanów.
Stosując inhibitory w instalacjach grzewczych można łączyć rury ze stali i miedzi w systemie zamkniętym (z naczyniem wzbiorczym), ale tylko jeśli woda nie ma charakteru korozyjnego. Elementy miedziane lub stalowe z aluminiowymi (najczęściej chodzi o grzejniki) można łączyć pod warunkiem, że system grzewczy jest zamknięty.
