Mosiądz i woda demineralizowana: Reakcja i wpływ na instalacje
- Szczegóły
Stopy metali to mieszaniny (jednorodne) przynajmniej dwóch metali, które posiadają inne właściwości niż dane metale. Stopy metali mogą zawierać domieszki niemetali (np. węgla). Stopy metali są powszechnie stosowane w różnych dziedzinach, takich jak przemysł samochodowy, lotniczy, kosmiczny, medyczny, budowlany i wiele innych. Przykłady stopów metali to stal, mosiądz, brąz, duraluminium i wiele innych.
Jaka woda jest najlepsza do instalacji centralnego ogrzewania, czy demineralizowana czy zwykła z sieci, a może jednak glikol? To częste pytanie wśród świadomych użytkowników, gdyż opinii na ten temat jest całkiem sporo i przeważnie wzajemnie się wykluczają. Źródłem tych pytań jest fakt, iż odkąd zaczęliśmy używać wody do transportu energii cieplnej, mierzyliśmy się z problemem tzw. kamienia kotłowego.
Kamień ten powstaje w wyniku termicznego rozkładu wodorowęglanów (głównie wapnia i magnezu) zawartych w wodzie. Prościej można powiedzieć, że kiedy woda jest ogrzewana, dochodzi do wytrącenia i krystalizacji rozpuszczonych w niej minerałów. „Rozpuszczonych” ponieważ ze względu na zdolność wody do tworzenia wiązań wodorowych, jest ona doskonałym rozpuszczalnikiem, co oznacza, że mogą się w niej rozpuszczać różne rodzaje cząsteczek.
Nie powinno nikogo dziwić, iż właśnie dlatego większość ważnych dla życia reakcji chemicznych zachodzi w środowisku wodnym. Więcej, można nawet powiedzieć, że to woda jest bezpośrednim sprawcą tych reakcji. Na szybkość osadzania się kamienia kotłowego poza jakością wody i wspomnianej temperatury, wpływ ma wielkość zładu (ilość wody w instalacji) oraz chropowatość materiału z jakiego wykonana jest instalacja.
A niestety osadzający się kamień np. w wymiennikach ciepła zmniejsza ich sprawność co przekłada się bezpośrednio na zużycie energii i także trwałość kotła. Osad z kamienia potrafi też znacząco zmniejszyć przepływ w instalacji zwężając wewnętrzne średnice rur. Należy mieć świadomość, iż wielu producentów ściśle określa wymagania dotyczące jakości wody użytej do napełniania instalacji c.o.
Przeczytaj także: Normy dotyczące mosiądzu w instalacjach wodnych
Powinno się to sprawdzić w dokumentacjach techniczno-rozruchowych i w miarę możliwości przestrzegać, gdyż brak stosowania się do wymogów producenta grozi nieuznaniem reklamacji. Producenci często określają twardość wody, kwasowość a nawet jej przewodność. Niestety większość z nas kompletnie nie rozumie chemii, podobnie zresztą jak zdecydowana większość instalatorów stąd tak wiele sprzecznych opinii dezinformujących zatroskanego użytkownika.
Po pierwsze musimy zdać sobie sprawę z tego, że często starając się rozwiązać jeden problem, nieświadomi możemy sprowokować inny, nawet dużo poważniejszy. Przykładowo, mając wiedzę, iż przyczyną powstawania kamienia jest twarda woda, oczywiście tylko w dobrej intencji, zalewamy instalację jej miękką odmianą. Kupujemy specjalnie demineralizowaną lub taką pozyskaną z przydomowej stacji uzdatniania.
Nierzadko dla lepszego efektu jeszcze dodajemy glikolu (płynu Borygo) aby poza walorami miękkości uzyskała dodatkową zdolność - niezamarzania jak nasza chłodnica w aucie. I nawet nie zdajemy sobie spraw z tego, że właśnie stworzyliśmy dla naszej instalacji bardzo korozyjne środowisko rodzaj elektrolitu, który spotęguje wszelkie procesy elektrochemiczne. Woda demineralizowana nie ma twardości węglanowej regulującej poziom kwasowości i zasadowości, przez co w wodzie pozostaje dwutlenek węgla, który przeobraża się w nietrwały kwas węglowy.
W zmiękczaczach wody do zastosowań domowych zazwyczaj wykorzystywane są silnie kwaśne żywice jonowymienne to oznacza, że jony wapnia i magnezu powodujące twardość wody są wymieniane na jony sodu. Problem narasta kiedy dodatkowo zastosowaliśmy bardzo trwałą instalację z miedzi i połączyliśmy ją z niewrażliwymi na rdzę grzejnikami aluminiowymi.
Niestety taka kombinacja samych pozytywów bywa strasznie negatywna w skutkach. Bowiem podczas przepływu przez instalacje, woda „wyrywa” z niej jony miedzi, które następnie transportuje do aluminium posiadającego odwrotny potencjał elektrochemiczny, plus korozyjne środowisko wodne i nasza instalacja zaczyna się degradować. Paradoksalnie twarda zasadowa woda chroni naszą instalację przed korozją tworząc warstwę ochronną w postaci wyżej wspomnianego problematycznego kamienia, stąd często pogląd, że instalację najlepiej zalać „zwykłą” wodą z sieci.
Przeczytaj także: Montaż i Zastosowanie Złączek Kranowych Mosiężnych
Nie oznacza to oczywiście, że nie można stosować miękkiej wody w instalacjach c.o. Specjalnymi chemicznymi dodatkami, które zmieniają agresywne właściwości miękkiej wody w bardziej neutralne środowisko dla naszej instalacji. Na rynku dostępne są również tzw. płyny instalacyjne, gotowe certyfikowane rozwiązania niewymagające od użytkownika czy instalatora znajomości chemii i procesów elektrochemicznych.
Warto też pamiętać, że większość wymienników np. w kotłach, wykonana jest z aluminium a większość buforów do produkcji ciepłej wody użytkowej, podobnie jak popularne dziś pompy ciepła posiada wewnętrzną instalację z miedzi. Nie należy się więc obawiać obecności tych materiałów we własnej instalacji o ile nie stykają się bezpośrednio lub nasza woda nie stanowi dla nich środowiska silnie korozyjnego.
I na koniec może też warto dodać, że zbyt częsta wymiana wody w instalacji c.o. Tam poza problemem kamienia kotłowego możemy doświadczyć obecności szlamu lub tzw. biofilmu. Najczęściej czarnej, ciągnącej substancji bogatej w bakterie, grzyby, pleśnie oraz glony, powstałe z rozkładu tłuszczy i minerałów. Szlam ten podobnie jak kamień kotłowy może dość skutecznie przyblokować sprawność naszej niskotemperaturowej instalacji.
I można w tym miejscu zadać pytanie skąd tłuszcze w zamkniętej instalacji? Otóż to najczęściej preparaty na bazie oleju, stosowane przez producentów kaloryferów do ochrony przed korozją. To też pozostałości poprodukcyjne rur z tworzyw sztucznych a także środków do czyszczenia rur miedzianych.
Łączenie miedzi z innymi metalami - potencjalne zagrożenia
Łączenie miedzi z ocynkiem to jeden z najczęstszych i najbardziej kosztownych błędów, jakie widuję w mojej dwudziestoletniej praktyce inżynierskiej. Często zdarza się, że podczas remontu łazienki inwestor decyduje się na wymianę fragmentu starej instalacji stalowej na nową, miedzianą. Niestety, bez zachowania odpowiednich zasad, taki zabieg uruchamia w rurach „bombę zegarową”. W rezultacie, po zaledwie 2-3 latach, dochodzi do perforacji rur stalowych i zalania mieszkania.
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Chemia zniszczenia: Dlaczego miedź „zjada” ocynk?
Aby zrozumieć problem, musimy odwołać się do chemii, a konkretnie do szeregu napięciowego metali. Miedź jest metalem szlachetniejszym (ma wyższy potencjał) niż cynk i żelazo. Gdy te dwa metale znajdą się w jednym środowisku wodnym (elektrolicie), powstaje ogniwo galwaniczne. Jednak w instalacjach wodociągowych zachodzi jeszcze groźniejsze zjawisko - korozja wżerowa indukowana jonami miedzi.
Woda przepływająca przez rury miedziane wypłukuje z nich jony miedzi (Cu2+). Jeśli ta woda trafi następnie do rury stalowej ocynkowanej, jony miedzi osadzają się na wewnętrznej powierzchni stali. W tym punkcie tworzy się mikroskopijne ogniwo, w którym stal staje się anodą i ulega gwałtownemu roztwarzaniu. W konsekwencji powstają głębokie wżery, które szybko prowadzą do perforacji ścianki rury. Dlatego fraza łączenie miedzi z ocynkiem powinna być zawsze opatrzona ostrzeżeniem.
Reguła przepływu: Żelazna zasada hydraulika
Norma PN-EN 806-4:2010 „Wymagania dotyczące wewnętrznych instalacji wodociągowych…” jasno określa zasady łączenia różnych metali. Najważniejszą z nich jest tzw. reguła przepływu. Mówi ona, że w instalacji wody użytkowej woda musi płynąć od materiału mniej szlachetnego do bardziej szlachetnego.
W praktyce oznacza to, że:
- DOZWOLONE: Przepływ wody ze stali ocynkowanej do miedzi. (Stal -> Miedź)
- ZABRONIONE: Przepływ wody z miedzi do stali ocynkowanej. (Miedź -> Stal)
Jeśli woda najpierw przepłynie przez rury stalowe, nie niesie ze sobą jonów miedzi, więc stal jest bezpieczna. Jeśli jednak kolejność jest odwrotna, jony miedzi zniszczą stalowe odcinki znajdujące się „za” miedzią. To dlatego nie wolno montować miedzianych wymienników ciepła czy podgrzewaczy przed instalacją stalową.
Jak bezpiecznie połączyć te materiały?
Co zrobić, gdy musimy połączyć te dwa materiały, a układ instalacji wymusza niekorzystny przepływ? Norma i wiedza techniczna dają nam pewne rozwiązania, choć są one kompromisowe.
Przekładki dielektryczne - łączenie miedzi z ocynkiem
Bezpośredni styk miedzi i stali również powoduje korozję (stykową). Dlatego każde połączenie gwintowane czy kołnierzowe między tymi metalami musi być odseparowane elektrycznie. Stosuje się do tego specjalne złączki dielektryczne lub przekładki z tworzywa sztucznego/mosiądzu (mosiądz jest materiałem przejściowym, ale nie idealnym). Pamiętaj jednak: przekładka chroni tylko styk, nie chroni przed jonami miedzi w wodzie!
Inhibitory korozji i anody - łączenie miedzi z ocynkiem
W układach zamkniętych (C.O.) problem jest mniejszy, bo tlen w wodzie szybko się wyczerpuje. Jednak w instalacjach wody pitnej (otwartych) jedynym ratunkiem przy złej kolejności materiałów jest dozowanie inhibitorów korozji (co jest trudne w domach) lub zastosowanie anody magnezowej w zasobniku, która „poświęci się”, chroniąc stal. Najlepszym rozwiązaniem jest jednak unikanie łączenia tych materiałów wbrew regule przepływu.
FAQ - Najczęściej zadawane pytania - łączenie miedzi z ocynkiem
Czy można łączyć miedź ze stalą w instalacji C.O.?
W instalacjach C.O. (zamkniętych) ryzyko jest mniejsze z uwagi na brak tlenu, ale nadal istnieje. Zaleca się stosowanie inhibitorów korozji oraz przekładek dielektrycznych. W instalacjach wody użytkowej (otwartych) reguła przepływu jest bezwzględna.
Co to jest złączka dielektryczna?
To specjalny element złączny (np. śrubunek), który posiada wkładkę z tworzywa sztucznego, fizycznie i elektrycznie izolującą dwa różne metale od siebie. Zapobiega to korozji stykowej (galwanicznej) w miejscu połączenia.
Czy mosiądz może łączyć miedź i stal?
Mosiądz jest często używany jako materiał przejściowy, ale nie jest idealnym izolatorem. W środowisku agresywnym (woda wodociągowa) nadal może dochodzić do korozji. Najbezpieczniejszym rozwiązaniem jest pełna izolacja elektryczna.
Jak naprawić błąd, jeśli mam miedź przed stalą?
Najskuteczniejszym rozwiązaniem jest wymiana odcinka stalowego na miedziany lub z tworzywa sztucznego (np. PEX, PP). Jeśli to niemożliwe, można próbować stosować inhibitory korozji (w układach zamkniętych) lub wymienić stal na stal nierdzewną, która jest odporna na jony miedzi.
Czy rury PEX rozwiązują problem łączenia metali?
Tak. Rury z tworzyw sztucznych (PEX, PP, PVC) są obojętne elektrycznie i chemicznie. Wstawienie odcinka rury PEX między miedź a stal przerywa obwód galwaniczny, ale nie chroni przed jonami miedzi w wodzie (jeśli miedź jest pierwsza).
Podsumowując, łączenie miedzi z ocynkiem wymaga wiedzy i ostrożności. Ignorowanie reguły przepływu to gwarancja awarii. Jeśli planujesz modernizację instalacji, skonsultuj się z doświadczonym instalatorem.
tags: #mosiądz #i #woda #demineralizowana #reakcja
