Anomálie zinkové ochrany železa při styku s teplou vodou
Článek z časopisu Povrchové úpravy, č. 3/2004; autor: Leoš Čihák
Při své praxi inspektora povrchových úprav jsem se setkal se zajímavým případem prorezavění zásobníkové nádoby na teplou užitkovou vodu již po 14 měsících jejího provozu. Reklamovaný případ byl o to závažnější, že zrealizovaný systém okruhu teplé užitkové vody (TUV), měl ve svém okruhu zabudováno ještě dalších 27 ks podobných zásobníků se stejnou povrchovou úpravou. První optické ohledání otevřené válcové nádoby napovídalo, že povrchová úprava žárovým zinkováním nebyla provedena uvnitř nádoby ve stejné kvalitě jako na jejím vnějším plášti.
Uvnitř nádoby se takřka na celém povrchu vyskytovala zřetelná místa s hloubkovou korozí o velikosti od několika mm až po plochy velké několik cm2. Jelikož k prorezavění došlo na víku nádoby, Anomálie zinkové ochrany železa při styku s teplou vodou Ing. Leoš ČIHÁK, Zinkovna Roudnice n. L., s. r. o. Obr. 1 – Neporušený vnější plášť zásobníkové nádoby na TUV (Pokračování na str. 13) Povrchové úpravy 3/2004 13 dalo se předpokládat, že při ponoru nádoby do zinkové lázně zůstala uvnitř pod zavařeným víkem vzduchová bublina, která neumožnila pozinkování zásobníku v tomto místě. Tato hypotéza se však nepotvrdila. Měření tloušťky vrstvy zinku ukázalo, že kromě napadených míst s hloubkovou korozí, je zinková vrstva na celém povrchu dostatečná v hodnotách nad 120 mikrometrů (norma EN ISO 1461 požaduje pro materiál síly > 6mm vrstvu zinku min. 85 µm). Vysvětlení podala teorie žárového zinkování v knize Vorlesungen über Korrosion und Korrossionschuz von Werkstoffen, kolektivu autorů Drážďanského institutu ochrany proti korozi a technické akademie Wuppertal.
Při použití oceli s ochranou žárovým zinkováním ve styku s vodou platí několik limitních faktorů. Prvním z nich je rozmezí pH v hodnotách 7,3 až 9. V okysličené měkké vodě dále hraje významnou roli koncentrace iontů HCO3- a také koncentrace iontů Ca2+. Třetím omezujícím faktorem je teplota vody do 60 °C.
oceli pevně přichycen svými intermetalickými slitinovými vazbami a který má nižší elektromagnetický potenciál než podkladový kov, k anomálii, kdy se přepólují potenciály obou kovů a železo se začne chovat vůči zinkové vrstvě jako obětovaná anoda.
Při dalším zvýšení teploty vody nad 70 °C se přidává další efekt „rozpouštění kyslíku“, který ještě zvyšuje rychlost úbytku Zn.
Oba tyto jevy zřejmě začnou být patrné na nejslabších místech zinkového povrchu, nebo v jeho pórech, odkud se začne vlivem opačného elektromagnetického potenciálu řinout v teplém elektrolytu gejzír korozních produktů železa, které zpětně ulpívají na zinkové vrstvě okolo vznikajícího kráteru (obr. 3). Takto lze logicky vysvětlit i popisovaný případ reklamované nádoby, neboť zde se dokonce skládalo několik negativních faktorů pro použití žárového zinku, jako protikorozní ochrany. Předně teplota vody zde dosahovala výše až 80 °C. Na grafu z výše uvedené literatury je patrná křivka úbytku zinkové vrstvy v závislosti na teplotě vody, kde v maximu dochází k úbytku Zn až o několik mm ročně!
Druhým faktorem je čistota a chemická skladba použité vody v okruhu TUV. Zde šlo o vodu neupravovanou, bohužel bez podrobné chemické analýzy.
Třetím faktorem se stala skutečnost, že v projektu se opomnělo na umístění obětovaných hořčíkových anod, jak je běžná praxe u stavby kotlů, bojlerů apod.
Věřím, že popisovaný případ pomůže připomenout projekční znalosti starších praktiků, které snad byly opomenuty masovým nástupem plastů, mědi a nerezových ocelí v oblasti práce s vodou a přitom o nic nesníží použitelnost žárového zinku, jako účinné a trvanlivé protikorozní ochrany stále hodnotnějšího železa.
Ing. Leoš Čihák, Zinkovna Roudnice s.r.o
