Приликом поправке старих водоводних инсталација често се јавља потреба да се постојећа поцинкована челична цев споји са новим делом инсталације од бакра.
Механички, такав прелаз није нарочито сложен.
Међутим, спајањем два различита метала у систему кроз који протиче вода можемо створити услове за галванску корозију.
Да би се разумело зашто је такав спој потенцијално проблематичан, потребно је разумети шта је галвански пар и шта се у њему заправо дешава.
Шта је галванска корозија?
Различити метали имају различит електрохемијски потенцијал.
Ако два таква метала:
- електрично повежемо;
- и истовремено их изложимо електролиту,
може настати електрохемијска ћелија.
У водоводној инсталацији сама вода може да представља електролит.
Један метал тада постаје релативно аноднији, а други катоднији.
На аноди се одвија оксидација метала, атоми метала прелазе у јонски облик и материјал постепено кородира.
Катоднији метал је у таквом пару релативно заштићен.
Зато код галванске корозије није неопходно да оба метала пропадају једнаком брзином.
Напротив, један од њих може убрзано кородирати управо зато што је електрично повезан са племенитијим металом.
Шта се дешава када спојимо бакар и поцинковани челик?
У пару бакар, челик, бакар је племенитији метал.
Челик је аноднији и, ако се успоставе услови за значајну галванску струју, он је страна на којој очекујемо убрзану корозију.
Код поцинковане цеви ситуација је још занимљивија јер се на површини челика налази цинк.
Цинк је још активнији метал и управо зато се користи као заштита челика.
Када се поцинковани челик електрично повеже са бакром у присуству воде, галвански услови могу убрзати трошење цинковане заштите, а након њеног губитка и корозију самог челика.
Copper Development Association наводи да је при директном повезивању бакарне и челичне цеви челик електронегативнији и представља метал који је изложен галванском нападу.
За галванску корозију потребна су три услова
Поједностављено, потребно је да истовремено постоје:
два метала различитог електрохемијског потенцијала
- електрични контакт између њих
- електролит који омогућава јонско провођење
У нашем примеру:
бакар + поцинковани челик + вода
могу створити галвански пар ако су метали електрично повезани.
Ако прекинемо електричну везу између метала, прекинули смо и један од основних услова за класичну галванску ћелију.
На том принципу раде диелектрични прелази.
Зашто проблем обично настаје близу самог споја?
Галванска корозија при директном контакту различитих метала најизраженија је у непосредној близини споја.
Разлог је што је електрични пут кроз метал веома проводан, док вода као електролит има знатно већи отпор.
Због тога је најјаче електрохемијско дејство концентрисано око места на ком се различити метали непосредно сусрећу.
Copper Development Association наводи да се код директног споја бакра и челика галвански напад углавном концентрише на релативно малом подручју око споја; корозија далеко од тог места обично има и друге узроке.
Зато, ако пронађемо веома стару челичну цев која је кородирала десет метара од бакарног прелаза, није довољно рећи:
„То је зато што је негде спојена са бакром.“
Потребно је разликовати галванску корозију од опште корозије старог челика.
Однос површина метала је веома важан
Није свеједно колика је површина анодног, а колика катодног метала.
Посебно неповољна комбинација је:
мала површина анодног метала + велика површина катодног метала.
Тада се галванска струја може концентрисати на релативно малу површину метала који кородира.
У практичном смислу, мали део поцинкованог челика електрично повезан са великом бакарном инсталацијом може бити неповољнија комбинација него обрнута геометрија.
Зато галванску корозију није могуће проценити само питањем:
„Која два метала су спојена?“
Важни су и величина површина, састав воде, температура, брзина протока, стање заштитних слојева и други услови.
Постоји још један проблем: бакар не мора ни директно да додирује поцинковану цев
Ово је посебно занимљиво код водоводних инсталација.
Мале количине бакра могу се растворити из бакарног дела инсталације и водом бити пренете даље кроз систем.
Ако таква вода затим дође у контакт са поцинкованим челиком, бакар се у одређеним условима може таложити на површини цинка.
Тада на самој површини поцинковане цеви настају мала подручја бакра поред цинка.
Практично смо направили велики број ситних локалних галванских ћелија.
Цинк око наталоженог бакра постаје аноднији и може локално убрзано да кородира.
Зато Copper Development Association у техничкој литератури упозорава да поцинковани челик не треба постављати низводно од бакарних цеви и фитинга, јер јони бакра могу да се таложе на цинку и покрену локалну галванску корозију.
Зашто је онда смер протока воде битан?
Замислимо инсталацију:
бакар → поцинкована цев
Вода најпре пролази кроз бакарни део.
Ако понесе растворене јоне бакра, они затим долазе до поцинкованог дела и могу да се таложе на његовој површини.
Зато је овај распоред неповољан чак и када два метала нису непосредно спојена један уз други.
Код обрнутог распореда:
поцинкована цев → бакар
тај конкретан механизам преношења бакра на цинк није исти.
То, међутим, не значи да директан метални спој поцинкованог челика и бакра постаје исправан само зато што вода тече у повољнијем смеру.
Ту и даље остаје могућност класичног галванског пара на месту контакта.
Како се правилно прави прелаз?
Када је потребно спојити материјале код којих постоји ризик од галванске корозије, једно од решења је електрично раздвајање метала.
За то се користе одговарајући диелектрични прелази, спојнице или други системски елементи чија конструкција спречава директан електрични контакт различитих метала.
Принцип је:
бакар │ електрични изолатор │ челик
Вода и даље може да пролази кроз спој, али метални делови више не чине један непрекидан електрични проводник.
Тиме се прекида електрични пут неопходан за класичну галванску струју. Диелектричне спојнице се управо због тога користе као једна од мера за раздвајање различитих метала.
Конкретан тип прелаза мора, наравно, бити предвиђен за притисак, температуру и намену конкретне инсталације.
А шта је са месинганим фитингом између?
У пракси се често користи месингани фитинг као прелаз између челичне и бакарне инсталације.
Месинг је легура на бази бакра и има другачија електрохемијска својства од челика.
Такав прелаз може бити практично и конструктивно боље решење од директног спајања појединих материјала, зависно од система и услова рада.
Али постоји важна разлика:
месингани фитинг није електрични изолатор.
Ако нам је циљ потпуно прекидање галванске електричне везе, обичан месингани фитинг то не ради.
Зато не треба мешати:
прелазни фитинг од другог метала
и
диелектрични прелаз који електрично раздваја два дела инсталације.
То нису исте функције.
Да ли ће сваки директан спој бакра и челика сигурно пропасти?
Не.
Галванска корозија није једноставан процес код кога можемо рећи:
бакар + челик = цев ће процурети за две године.
Интензитет зависи од:
- електропроводљивости и хемијског састава воде;
- температуре;
- односа површина метала;
- стања заштитних слојева;
- присуства кисеоника;
- протока;
- таложења;
- геометрије споја.
У неким системима различити метали могу годинама бити спојени без видљивог проблема.
У другим условима локална корозија може бити знатно бржа.
И сама Copper Development Association наглашава да постојање два различита метала и воде не значи аутоматски да ће галвански напад бити јак; стварни услови електролита и заштитни филмови на металима имају велики утицај.
То, међутим, није разлог да се при новој поправци свесно направи неповољан спој ако постоји технички правилније решење.
Зашто је ово посебно важно код поправке старих инсталација?
Код старе поцинковане инсталације челик је често већ:
- изгубио део цинкованог слоја;
- кородирао;
- истањен;
- прекривен унутрашњим наслагама.
Ако на такав систем додамо нови бакарни део и направимо неповољан метални прелаз, нисмо спојили два нова материјала у идеалном стању.
Спојили смо нов материјал са цеви која можда већ има веома ограничен преостали век.
Зато је понекад важније поставити питање:
„Да ли ову стару поцинковану грану уопште има смисла настављати?“
него тражити најбољи начин да се на њу дода још пола метра нове цеви.
Галванска корозија није једини узрок пропадања споја
Када на прелазу различитих материјала пронађемо корозију, није исправно сваку промену прогласити галванском корозијом.
Истовремено могу деловати:
- општа корозија челика;
- локална корозија;
- корозија испод наслага;
- оштећење цинкованог слоја при нарезивању навоја;
- хемијски састав воде;
- спољашња влага;
- лоше заптивање;
- галванско дејство.
Добра дијагноза зато не почиње само питањем:
„Да ли су овде два различита метала?“
него:
„Где се корозија налази, који материјал је нападнут и какви услови постоје на том месту?“
Суштина
Галванска корозија настаје када различити метали у електричном контакту и присуству електролита формирају електрохемијску ћелију.
Код бакра и поцинкованог челика неповољнији је челични, односно цинковани део система.
Основна логика је:
бакар и поцинковани челик ↓ електрични контакт ↓ вода као електролит ↓ разлика електрохемијских потенцијала ↓ галванска струја ↓ убрзана корозија аноднијег материјала
Поред тога, бакар који се растворен преноси водом може да се таложи на поцинкованом челику низводно и створи локалне галванске ћелије чак и када непосредан бакарно-челични спој није на том месту.
Зато код прелаза старе поцинковане инсталације на бакар није довољно направити спој који не цури данас.
Добар прелаз мора да узме у обзир и оно што ће се на том споју електрохемијски дешавати годинама.
