BASENY & FONTANNY

Andrzej A. WAŁĘGA
ODPORNOŚĆ CHEMICZNA MATERIAŁÓW STOSOWANYCH W INSTALACJACH  BASENOWYCH


1. WSTĘP
Instalacje technologii basenowej są zbudowane z rurociągów i urządzeń wykonanych z bardzo ograniczonej liczby tworzyw. Wynika to z niedużej liczby dość prostych technologii, a także potrzeby stosowania do tego celu niewielu mediów. Bardzo ważnym, i dlatego przez autora specjalnie wydzielonym zagadnieniem, jest korozja stali nierdzewnych wywołana działaniem chlorków.
Głównymi celami artykułu były:
• Zebranie w jednym miejscu własności tworzyw sztucznych stosowanych w technologii basenowej pod względem ich odporności chemicznej
• Sygnalizacja problemu korozji stali nierdzewnych pod wpływem chlorków oraz pokazanie własności nowych generacji stali nierdzewnych

2. ODPORNOŚĆ CHEMICZNA TWORZYW SZTUCZNYCH
Poniżej, w Tabeli 1 pokazano odporność tworzyw sztucznych stosowanych w instalacjach basenowych na najczęściej spotykane chemikalia. W tabeli zebrano dane od uznanych producentów zarówno elementów rurociągów ([1],[2],[3],[5],[6]) jak i urządzeń technologicznych ([4],[6],[9]). Przyjęto najczęściej spotykany w instalacjach basenowych zakres temperatur: 20-400C. Ponieważ nie zawsze dane o odporności są takie same w różnych źródłach, to w przypadkach wątpliwych i niestandardowych należy zawsze zwrócić się z pytaniem do wytwórcy/dostawcy urządzenia/materiału.


Tabela 1.
Odporność chemiczna tworzyw sztucznych.
Table 1.
Chemical resistance of plastics.



+    odporny

+/o   praktycznie odporny

o   średnio odporny

o/-    mało odporny

-   nieodporny

CSM – polietylen chlorosulfonowany (Hypalon®)
FPM – kauczuk fluorowy (Viton®)
PTFE (Teflon®) posiada praktyczną odporność na wszystkie ww media i nie został zamieszczony w tabeli


3. ODPORNOŚĆ KOROZYJNA STALI NIERDZEWNYCH NA ZAWARTOŚĆ CHLORKÓW


Stale nierdzewne są coraz bardziej popularne i następuje stały wzrost ich produkcji oraz sprzedaży na całym świecie. W branży basenowej oprócz elementów instalacji technologicznej (np. wirniki i wały pomp, dyski przepustnic) spotykamy te tworzywa w kanałach wentylacyjnych, konstrukcjach hali basenowej, schodów i balustrad a także w atrakcjach basenowych (zjeżdżalnie, wylewki masaży) i wreszcie w samych nieckach basenowych. Od początku naszego wieku w Polsce wzrasta w szybkim tempie udział niecek basenowych wykonanych ze stali nierdzewnej w stosunku do tradycyjnych żelbetowych. Praktycznie wszystkie technologie uzdatniania wody stosują preparaty chlorowe (np. podchloryn sodu) jako dezynfekanty co skutkuje dużą ilością chlorków zarówno w wodzie jak i atmosferze hali basenowej. Niestety chlorki bardzo negatywnie oddziałują na stale nierdzewne powodując ich korozję. Jest to poważny problem, który należy wziąć pod uwagę już na etapie projektowania wybierając odpowiedni rodzaj stali, a także w czasie użytkowania instalacji przeprowadzając właściwe czynności konserwacyjne. Niszczące działanie chlorków jest potęgowane stosowaniem wody morskiej i solanki w obiegach basenowych. Zagadnienie korozyjności stali nierdzewnych przy oddziaływaniu chlorków jest szeroko omawiane przez dr. inż. Zbigniewa Brytana [10, 11].
Gwałtowny wzrost poszukiwań ropy naftowej pod dnami mórz wymusił poszukiwania stali wykazujących większą odporność na wodę morską (zasolenie wód morskich w przybliżeniu: Bałtyk 0.8%, oceany 3.5%, Morze Śródziemne 3.7%, Morze Czerwone 4%) i nastąpił „wysyp” stali typu duplex a potem superduplex i hyperduplex, które oprócz dobrych własności antykorozyjnych charakteryzują się lepszymi własnościami wytrzymałościowymi niż tradycyjne stale typu 304 czy 316.

W Tabeli 2 [11] pokazano rozwój stali duplex, a w Tabeli 3 [11] skład chemiczny i nazwy handlowe. Generacja I nie jest już produkowana. Wyjaśnienia ad współczynnika PREN w dalszej części artykułu.

Tabela 2.
Rozwój stali duplex.
Table 2.
Development of duplex steel.





Tabela 3.
Skład chemiczny stali duplex.
Table 3.
Chemical composition of duplex steel.




W Tabeli 4 [10] pokazano własności zakres stosowania stali nierdzewnych w zależności od stężenia chlorków.



Tabela 4.
Zakres stosowania stali nierdzewnych w zależności od stężenia chlorków.

Table 4.
The scope of stainless steel application, depending on the concentration of chlorides.





Odporność stali na korozję wżerową charakteryzuje tzw współczynnik PREN, który określa się biorąc pod uwagę procentowe zawartości chromu (Cr), molibdenu (Mo) i azotu (N). Oblicza się go [10] wg wzoru:
PREN=% Cr + 3.3% Mo + k % N           gdzie k=10-30 (najczęściej 16).
Odporność wżerowa wzrasta wraz ze wzrostem PREN.



Tabela 5.
Wartości PREN dla różnych gatunków stali [10]
Table 5.
PREN values for different types of steel.



W tabeli 5 podano minimalne wartości PREN dla różnych gatunków stali




4. PODSTAWY POSTĘPOWANIA ZE STALĄ NIERDZEWNĄ

Stal nierdzewna przed korozją zabezpieczona jest cienką, nieprzepuszczalną warstwą pasywną, która składa się głównie z tlenku chromowego. Uszkodzenie tej warstwy może być przyczyną korozji stali. Jeśli na powierzchni wyrobów ze stali nierdzewnej osiądą cząsteczki żelaza, to korodując w wilgotnej atmosferze spowodują uszkodzenie ochronnej warstwy pasywnej i rozpocznie się korozja. Cząsteczki żelaza mogą pochodzić np. od urządzeń i narzędzi ze stali niestopowej.
Dlatego bardzo ważnym jest, aby nie tylko odpowiednio pielęgnować stal nierdzewną, ale też dbać o właściwe warunki transportu i montażu:
• Chronić stal nierdzewną przy transporcie i montażu przed kontaktem ze stalą niestopową („węglową”, „czarną”).
• Do montażu używać narzędzi przeznaczonych wyłącznie dla stali nierdzewnej.
• Szczotki i inne narzędzia muszą być wykonane wyłącznie ze stali nierdzewnej.
• Elementy ze stali nierdzewnej powinny być uziemione.
• Śruby i inne elementy złączne muszą być wykonane również ze stali nierdzewnej.
• Należy regularnie myć powierzchnie ze stali nierdzewnej ciepłą wodą z mydłem lub łagodnym detergentem, a następnie wytrzeć do sucha.
• W przypadku śladów rdzy można użyć kwasu szczawiowego, a następnie umyć powierzchnię łagodnym detergentem i spłukać czystą, zimną wodą.
• Nigdy do czyszczenia nie używać kwasu solnego.
• W przypadku użycia specjalnych past trawiących i innych specjalistycznych środków, zawsze stosować się do instrukcji ich producentów.



5. PODSUMOWANIE
• Własności tworzyw sztucznych w kontekście ich odporności chemicznej na media stosowane w technice basenowej są ogólnie dobrze znane i najczęściej odpowiednio wykorzystywane przez projektantów i wykonawców instalacji.
• Większym problemem jest niszczycielskie działanie chlorków na stale nierdzewne stosowane w instalacjach basenowych. Biorąc pod uwagę koszty związane z doborem niewłaściwych, mało odpornych w określonych warunkach materiałów, należy częściej rozważać stosowanie stali typu duplex.
• Stale nierdzewne niezależnie od gatunku zawsze wymagają odpowiedniego postępowania i pielęgnacji, która zdecydowanie zmniejszą ich korozję spowodowaną działaniem chlorków.

Bibliografia
1. Cepex SA Lluis Companys 51-53, 08400 Granollers (Barcelona) Spain

2. Formatura Iniezione Polimeri, Viale Cembrano 2, 16148 Genova (Italia)

3. Gamrat Spółka Akcyjna, ul. Mickiewicza 108, 38-200 Jasło

4. GEMÜ Gebr. Müller Apparatebau GmbH & Co. KG, Fritz-Müller-Straße 6-8, D-74653 Ingelfingen-Criesbach

5. Georg Fischer AG, Amsler-Laffon-Strasse 9, 8201Schaffhausen, Switzerland

6. HERION Systemtechnik GmbH, Untere Talstraße 65, D-71263 Weil der Stadt

7. Kubasiewicz Andrzej „Dobór tworzywa w budowie aparatury chemicznej” Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, Warszawa 1971

8. Pikoń Jerzy „Podstawy konstrukcji aparatury chemicznej. Cz.1. Tworzywa konstrukcyjne” PWN Warszawa 1979

9. ProMinent GmbH, Im Schuhmachergewann 5-11, 69123 Heidelberg, Germany

10. www.stalenierdzewne.pl/porady-eksperta

11. Brytan Zbigniew, “Stal duplex-rozwój mikrostruktury, własności mechaniczne, odporność korozyjna”  Metalforum, marzec 2010.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------
Referat „Odporność chemiczna materiałów stosowanych w instalacjach basenowych” był wygłoszony podczas X Sympozjum „Instalacje basenowe” Zakopane 2015