Korozja tlenowa w kotłach. Problemy i zagrożenia

Surowce wykorzystywane w energetyce cieplnej w pierwszej kolejności kojarzą nam się z paliwami i jest to oczywiście skojarzenie słuszne. Niemniej jednak w energetyce cieplnej bardzo ważnym surowcem jest także woda, której zasadniczym przeznaczeniem jest przenoszenie energii cieplnej. By przepływ ciepła – zasadniczo przez metalowe ścianki urządzeń – mógł odbywać się bez przeszkód, H₂O musi stykać się bezpośrednio z powierzchnią metalu. Może to zostać zakłócone przez różne niepożądane zjawiska jak korozja tlenowa. To właśnie korozji tlenowej w kotłach przyjrzymy się w naszym artykule.

Tlenki żelaza w wysokiej temperaturze

Urządzenia mające kontakt z wodą, jak kotły i ich części, wykonane ze stali, a więc zawierające żelazo, zawsze narażone są na korozję. Mówiąc obrazowo, im więcej gazów zawartych w wodzie, tym bardziej agresywne staje się środowisko wodne, a w wysokich temperaturach, które panują w kotłach, zaczynają powstawać tlenki. Jedyne pożądane tlenki żelaza w układzie ciepłowniczym to powstające w temperaturze powyżej 400 st. C nieorganiczne związki chemiczne Fe₃O₄, w których żelazo występuje na II i III stopniu utlenienia. Cienka warstewka takiego materiału – magnetytu – na wewnętrznej powierzchni grzewczych elementów kotłów zabezpiecza powierzchnię metalu przed korozją. Ciekawostką jest to, że magnetyt występujący w skorupie ziemskiej stanowi najbogatszą i najlepszą dla przemysłu rudą żelaza.

Inhibitory korozji

Jak już wspomnieliśmy, warstwa magnetytu stanowi dla stali ochronę, przy czym magnetyt sam w sobie nie jest oczywiście niezniszczalny. Jak mówią nam przedstawiciele firmy GLOBAL CONCEPTS 2000 POLSKA ze Szczecina, podstawowym obowiązkiem inżyniera odpowiedzialnego za pracę układu ciepłowniczego jest wyeliminowanie gazów z wody, nawet w szczątkowych ilościach. Dlaczego? - Ponieważ korozja tlenowa jest wywołana obecnością gazów rozpuszczanych w wodzie. W układach otwartych korozja osiąga maksimum w temperaturze 70 st. C i wraz ze wzrostem temperatury maleje, natomiast w układach zamkniętych (jak układy ciepłownicze właśnie), szybkość korozji rośnie proporcjonalnie ze wzrostem temperatury, gdyż rozpuszczone w wodzie gazy nie mogą się swobodnie wydobywać. Jakość wody, jej skład, czystość, mają więc kluczowe znaczenie dla układów ciepłowniczych. Nie tylko woda pitna i woda, z którą mamy bezpośredni kontakt na co dzień musi być poddawana odpowiednim badaniom, testom; w miarę potrzeb filtrowana, uzdatniana, uzupełniana odpowiednimi preparatami etc. Zabezpieczenie kotłów przed korozją stanowią inhibitory korozji – preparaty, których cząsteczki przywierając do powierzchni elementu, tworzą warstewkę ochronną.