Korrosion & Metalafgivelse

Korrosion og metalafgivelse...

...en økonomisk tikkende bombe

Korrosion og metalafgivelse koster milliarder årligt

Korrosion og metalafgivelse koster adskillige milliarder om året, og som det fremgår af billedet - et meget almindeligt problem. Sammenlignet med kalk- og belægningsdannelse, er det langt mere omkostningskrævende.

Stof til eftertanke

Et historisk tilbageblik
Nye materialer - nye skader
Forebyggelse af korrosion i vvs-installationer
AU-behandlingens korrosionshæmmende virkning
Metalafgivelse - fra materialer i installationen
Elektrolyse – optimeres med AU-behandling
Konklusion – Sådan forbygges korrosion og metalafgivelse.

Et historisk tilbageblik

Varmforzinkede stålrør har været anvendt som rør i brugsvandsinstallationer i omkring 100 år, og selvom det altid har været almindeligt med enkelte gennemtæringer, har levetiden af installationerne ofte været 30-50 år.

De sidste 30-40 år er der stillet stadigt større krav til vandinstallationers funktionalitet, med fokus på komfort, hygiejne, vandbesparelser og energiforbedringer.

Nye materialer - nye skader

I flere årtier er problemet forsøgt løst med nye materialer af kobber, plast og rustfrit stål. Det har i nogle tilfælde løst problemet – i andre ikke; men har affødt andre udfordringer.

Mange har givet deres bud på, hvordan dette problem kan løses. Det har ført til mange diskussioner om, hvilke materialer, og metoder der er bedst.

I dag anbefales rørmaterialer af rustfrit stål og plast. Der sker meget sjældent skader på disse rørtyper, og rørmaterialerne kan anvendes i hele Danmark. Desværre har det vist sig, at der er sket en stor stigning i skader på ventiler og fittings af messing, der monteres i installationer med de nye rørmaterialer.

Korrosion er en meget indviklet proces, som den dag i dag ikke er kendt helt til bunds. Man kender mange forhold, som skaber og påvirker korrosion i koldt- og varmtvandsinstallationer. Det kan f.eks. være typen, og antallet af opløste og uopløste elementer i vandet, bestemte salte og mineraler, temperaturer og tryksvingninger, gennemstrømningshastighed og stillestående vand.

Det er en kendsgerning, af der er tale om et samspil af mange faktorer, og at forklaringen herpå er meget kompleks.

Forebyggelse af korrosion i vvs-installationer

I SBI-anvisning 227 (Statens Byggeforsknings Institut”), siges i ”Indledning” og på side 9-10 citat i uddrag:

”De metaller, som anvendes i vvs-installationer, har alle risiko for at korrodere, dvs. at de bliver opløst.

De opløste metaller bliver i vandet eller udfældes som metalforbindelser, fx rust. Ved korrosionsprocessen mister materialerne deres styrke og tæthed, og vvs-installationerne risikerer derfor at blive utætte.

Korrosion i vvs-installationer er et stort problem, som medfører mange skader, herunder betydelige følgeskader på grund af udstrømmende vand. Det er derfor af stor økonomisk betydning at reducere korrosion i vvs-installationer mest muligt.

Nedbrydningen sker i de fleste tilfælde under medvirken af ilt og vand, men også andre forhold, fx kombination af metaller og strømningshastigheden af vandet i installationen, kan have væsentlig indflydelse. Særligt kompliceret er forholdene i forbindelse med udbedring af korrosionsskader i eksisterende installationer, hvor nye dele ikke altid er forenelige.

Denne anvisning indledes med de grundlæggende oplysninger om mekanismerne bag korrosion og korrosionsforhold. Derefter følger en gennemgang af de forskellige typer af vvs-installationer og de specielle korrosionsforhold, der er knyttet hertil. Indholdet i anvisningen svarer i hovedsagen til indholdet i SBl-anvisning 129 (som den afløser), men er opdateret og udvidet bl.a. med mere vægt på vandkvalitet, nye rørmaterialer og et nyt afsnit om køleanlæg.

Der lægges ved gennemgangen vægt på, hvordan anlæggene kan udføres, så korrosion kan undgås eller reduceres mest muligt.

Ilt og vand

Næsten al korrosion i vand, sker ved en reaktion mellem ilt, metal og vand. Der er mange forskellige former for korrosion, men her skal kort beskrives den mest almindelige korrosionsårsag i installationer udført af varmgalvaniserede rør.”

Elektrisk kredsløb

Dette er beskrevet i SBI anvisning 129, citat:

”Korrosionsforebyggelse i vvs-installationer”, hvor der om korrosionsproblemer, forårsaget af urenheder i vandinstallationer, på side 11 og 12 siges:

”Korrosionsforløbet er ledsaget af et lille elektrisk kredsløb: Elektronerne bevæger sig gennem metallet fra anode- til katodeareal, og metal- og hydroxylioner bevæger sig gennem vandet hen imod henholdsvis katode- og anodeareal.”

SBI-anvisning 129 ”Strømkredsløb ved grubetæring af stål i vand”

”På illustrationen er vist et sådant strømkredsløb ved en grubetæring, som den f.eks. kan forekomme i et vandrør.

Dannelse af anode- og katodearealer kan have mange forskellige årsager. Det kan f.eks. være forskelle i metaloverfladens beskaffenhed, hvilket betyder, at der opstår en spændingsforskel, som driver korrosionskredsløbet.

Hvis et metalareal udsættes for iltfattigt vand, mens der ved omkringliggende arealer er mere ilt i vandet, vil denne forskel i iltkoncentrationen medføre, at det iltfattige område bliver anodisk i forhold til de omkringliggende områder.

Ilten har altså en dobbeltrolle. Den medfører at der opstår tilbøjeligheder til lokal korrosion, og den er nødvendig for, at korrosionen kan forløbe.

Sådanne iltkoncentrationselementer er meget almindelige i VVS-installationer. De ses f.eks. omkring aflejringer i vandrør.”

Som illustrationen fra SBI-anvisningen tydeligt viser, vil AU-vandbehandlingen have en indirekte korrosionsbeskyttende effekt, ved at opløse- og forhindre aflejringer af kalk (-CaCO₃) og korrosionsprodukter. Herved forbliver rørinstallationen ren, og det traditionelle korrosionskredsløb, som normalt udmunder i punkttæringer, er umuliggjort.

Afhængig af strømningshastighed, materialevalg og opbygning af magnetsystemet, kan forskellige jernforbindelser omdannes, og minimere korrosion.

En række forsøg, udført på det Technische Universität Graz med AU-behandlere viste, at magnetfelternes konstruktion, er en forudsætning for en korrosionshæmmende virkning.

Magnetfelterne er derfor konstrueret, så de ændrer ionernes henholdsvis positive og negative ladninger, forbedrer vandets opløsningsevne og stabiliserer ligevægten, som ofte betegnes CO₂ balancen. Herved passiviseres vandets kuldioxid (-CO₂). Det er uønsket, fordi det forhindrer opbygningen af et beskyttende oxidlag, så ilt/oxygen har uhindret adgang til metallet.

Korrosion i rørsystemer opstår ofte ved bøjninger, samlinger og gevind. Analyser viser, at AU-behandlingen fremskynder dannelsen af beskyttende oxider (bl.a. Fe₂O₃).

Ligeledes ses ofte, at jernforbindelserne i vandet omdannes til magnetit (-Fe₃O₄), hvorefter dette oxid danner et korrosionsbeskyttende lag.

Dette er dokumenteret med røntgendiffraktion af gamle tilkalkede vandrør efter AU-behandling, udført på DTU.

Læs resultatet:

DTU - Røntgendiffraktion

AU-behandlingens korrosionshæmmende virkning er dokumenteret i tusindvis af vvs-installationer.

AU-behandlingens korrosionshæmmende virkning.

Billederne viser forskellen i rørsystemet - før og efter - AU-vandbehandleren.

Som det tydeligt ses, kan korrosionsskader i nye installationer hæmmes betydeligt, og eksisterende reduceres kraftigt.

Rør før AU-behandler

Rør efter AU-behandler

Resultatet af AU-behandlingen efter 15 måneders installation, Hårdhed 22°dH. Begge galvaniserede nippelrør var nye ved monteringen af vandbehandleren.

Efter demonteringen af behandleren, ses tydeligt begyndende korrosion i ”Rør før AU-behandler”. Virkningen, af de magnetiske felter i behandleren, taler sit eget klare sprog, som det tydeligt ses i ”Rør efter AU-behandler”.

AU behandler Type WA 27 GM 1”, blev monteret i december 1990 hos Arbejdernes Boligselskab - Torveparken Vest.

15 måneder senere, februar 1992, viste det sig, at behandleren var dimensioneret for lille. Den blev derfor udskiftet med en større 2” model.

Ved udskiftningen, februar 1992, var alle målløse over behandlerens korrosionshæmmende virkning.

Læs om testforløbet hos ”Torveparken Vest”

Torveparken Vest

Metalafgivelse - fra materialer i installationen

Kilde HVAC nr. 4/2018 side 50. Asbjørn Andersen.

Citat i uddrag:

Når rustfrit stål ruster

”Rent drikkevand er afgørende for vores sundhed, men selv om de færreste har lyst til at tænke på det, er synderen ofte de bakterier, der naturligt findes i vores drikkevand og rørinstallationer. Og særligt i samlingen mellem rør og fittings kan de såkaldte sulfatreducerende anaerobe bakterier være med til at øge hastigheden af korrosionen, selv i rustfri stålrør.

Der er altid mikrobiel vækst i en brugsvandsinstallation, slår Asbjørn Andersen fast. Han er specialist i korrosion hos den teknologiske rådgivningsvirksomhed Force Technology og fortsætter:

Når vi ser korrosion på rustfri stålrør i vandinstallationer, forekommer det primært som spaltekorrosion i spalten mellem rør og presfittings.

Selv om det ikke er mikrobiel vækst, der giver korrosion, så er der meget, der tyder på, at vækst af mikroorganismerne spiller en rolle for, om korrosion i spalterne stopper af sig selv, eller om det ender med en utæthed.

Idriftsætning og vandforbrug i installationen har stor betydning for risikoen.

Og korrosion er et problem

Korrosionsforebyggelse og reparation koster hvert år det danske samfund flere milliarder kroner, og hvis en bygnings drikkevandskvalitet bliver kompromitteret som følge af korrosion, placeres ansvaret hos enten bygningsejeren eller VVS-installatøren. Det kan blive rigtig dyrt, for selv eksperter kan have svært ved at vurdere, hvor i processen problemet er opstået, og så dækker forsikringen ikke.”

Miljøprojekt, 603, 2001. Citat i uddrag:

Metalafgivelse til drikkevand

”Drikkevands optagelse af metaller fra materialer i husinstallationer er undersøgt ved rig-tests på 4 vandværker med forskellig hårdhed og saltindhold. Materialerne varmforzinket stål, rustfrit stål, messing og forkromet messing er eksponeret under simuleret vandforbrug.

Der er analyseret for zink, kobber, bly, tin, cadmium, arsen, chrom, nikkel og molybdæn. Der blev målt betydelige overskridelser af krav for zink, kobber, nikkel og bly, men ikke for øvrige metaller. Afgivelsen af zink, kobber og i nogen grad bly stiger stærkt med vandets hårdhed.

Rustfrit stål afgav praktisk taget ikke metal til vandet, mens andre nikkelholdige materialer afgav alt for store mængder nikkel. Forsøget videreføres.”

Desværre har det vist sig, at der er sket en stor stigning i skader på ventiler og fittings af messing, der monteres i installationer med de nye rørmaterialer, og disse metaller.

Elektrolyse – optimeres med AU-behandling

Elektrolyse er en korrosionsbeskyttelses metode, der er installeret i mange ejendomme.

De færreste er klar over, at en AU-behandling kan optimere denne beskyttelsesmetode meget.
En forudsætning, for at få gavn af elektrolysen i rørinstallationen er, at de ladede aluminiums-ioner kan indgå i kemisk forbindelse med metallet.
Da stort set alle rørinstallationer har kalkbelægninger, vil løsningen være at montere en AU-behandler. Magnetfelterne vil skabe ubalance i calciumcarbonatens ion-system, og gradvis opløse de eksisterende belægninger.
Når disse er opløst; kan Aluminium-ionerne fra elektrolysen, indgå kemisk forbindelse med metallet. Først da, er det muligt for de opløste aluminium-ioner fra elektrolysen, at danne det ønskede beskyttelseslag i rørene.

Her er den tekniske forklaring:

Uddrag af artikel fra Danvak nr. 9/1990 s. 24, hvor chefingeniør Claus Fabricius fra Guldager elektrolyse under afsnittet ”Virkningen” skriver:

”Ganske små mængder elektrisk ladede aluminium-ioner føres med vandstrømmen, hvor de udfældes elektronisk på metaloverfladerne i rørsystemet. Den aktive ladning fås ved aluminiumanodens opløsning, som sker i forhold til vandforbruget.

Aluminium-ionen har stor affinitet til metal (stoffers tilbøjelighed til at reagere med hinanden), hvor der dannes et tyndt lag, som indkapsler og dermed forhindrer korrosion. Laget vokser ikke, når det først har opnået en tykkelse på 0,1-0,2 mm.

Årsagen er, at aluminium og salte fra vandet indbygges i et krystalgitter, som elektrisk isolerer det underliggende metal.”

Installatører og andre fagfolk kan bevidne at, der også i anlæg med elektrolyse, dannes et lag af kalk/calciumcarbonat (-CaCO₃) i rørene. Det forhindrer aluminiums-ionerne i at udfældes i rørsystemet, og dermed danne det ønskede beskyttelseslag.

Konklusion – Sådan forbygges korrosion og metalafgivelse

En af de væsentligste årsager til ovennævnte problemer er, at vandet ikke er i ligevægt.
Som forklaret i menuen ”Vandbehandling på naturens egne betingelser”, er årsagen til ubalancen, de trykforandringer vandet udsættes for på vejen fra grundvandsmagasinerne til tapstedet. Denne ubalance medfører, at de opløste salte udfældes, og er årsag til både korrosion og metalafgivelse.
Fordi AU-behandlingen passiviser kuldioxiden, dannes en naturlig korrosionsbeskyttende belægning af oxider, så metalafgivelse stoppes eller minimeres kraftigt. Se SBI 165 s. 386.
Men, som det fremgår af hjemmesiden, vil AU-behandlingen også medføre en kraftig reduktion af de omtalte sundhedsskadelige- og økonomiske omkostninger. Dette er også tilfældet, hvis der anvendes blødgjort vand.
Vand i ligevægt ikke er aggressivt. Derfor, er der langt mindre korrosion og metalafgivelse i AU-behandlet vand.

Læs mere:

AU-Vandbehandling: Kuldioxid

(-CO₂) forrykker vandets ligevægt

Sådan kan du lave din egen CO₂ ”passiviseringstest”:

Passivisering af kuldioxid